减小门式刚架中柱平面外计算长度的方法
浅议门式刚架中梁柱平面外计算长度的取值
浅议门式刚架中梁柱平面外计算长度的取值摘要：门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，对门式刚架梁和柱平面计算长度取值就不容忽视了。
在工程界一般认为加隅撑的檩条可以作为门式刚架斜梁的侧向支撑。
其实这种做法只能应用在特定的条件中。
而钢架柱平面外取通长系杆间距作为其平面计算长度很多时候又不太经济。
既然有墙梁和墙板，我们为何不利用墙梁和墙板建立一个平面外几何不变体系，以墙梁和内翼缘隅撑来减小柱平面外的计算长度，这种设计节约了相当量的钢材。
关键词：钢架计算长度支撑在门式刚架设计中，平面外计算长度通常以支撑点作为取值依据。
这句话大家是看法是一致的。
但是支撑点如何定义，如何取值，那就仁者见仁智者见智了。
下面分别讨论门式刚架结构中梁和柱平面外计算长度如何正确取值。
一、讨论钢梁平面外计算长度如何取值，门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，可见钢梁平面外计算长度正确取值直接影响结构的安全问题。
目前在工程设计上对钢梁平面外计算长度取值大致有两中做法。
第一做法是钢梁平面外计算长度取隅撑的间距，第二做法是钢梁平面外计算长度取屋面水平支撑与钢梁交点的间距。
钢梁平面外计算长度取隅撑的间距的做法很多时候是偏于不安全的。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）6.1.6条第三款：当实腹式钢梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘侧面布置隅撑作为斜梁的侧向支撑，隅撑的另一端连接在檩条上。
此处提出隅撑可作为钢梁平面外侧向支撑点。
我们再看《钢结构设计规范》（GB50017-2003）4.2.1条可知侧向支撑点必须能阻止钢梁受压翼缘的侧向位移。
综合这两本规范和规程可知：隅撑可作为钢梁平面外侧向支撑点的前提条件是隅撑必须能阻止钢梁受压翼缘的侧向位移。
目前很多钢结构施工单位在隅撑制作时考虑施工过程中误差，特意将隅撑角钢两端的螺栓孔制成长圆孔，而设计单位设计时隅撑角钢与钢梁和檩条连接一般都是采用M12的普通螺栓连接的。
钢结构习题答案单元4、5
钢结构习题答案单元4、5单元4 钢结构构造复习思考题4-1 对⾼强度螺栓连接，构件接触⾯的处理⽅法有哪些？（1）喷砂丸（2)喷沙丸后涂⽆机富锌漆（3）喷砂丸后⽣⾚锈（4)钢丝刷清除浮锈或未经处理的⼲净轧制表⾯4-2 C级螺栓宜⽤于沿其杆轴⽅向受拉的连接，哪些情况下可⽤于受剪连接？（1)承受静⼒荷载或间接承受动⼒荷载结构中的次要连接（2)承受静⼒荷载可拆卸结构的连接（3)临时固定构件⽤的安装连接4-3对直接承受动⼒荷载的普通螺栓受拉连接应采⽤哪些能防⽌螺帽松动的有效措施？应采⽤双螺母或其他能防⽌螺母松动的有效措施，如：弹簧垫圈，螺杆和螺帽焊死等⽅法。
4-4⼤型实腹式柱或格构式柱应在哪些位置设置横隔？横隔的间距有什么要求？除在受有较⼤⽔平⼒处设置横隔外，还应在运输单元的端部设置横隔（及加宽的横向加劲肋），以增加杆件的抗扭刚度，保证截⾯的形状保持不变，横隔的间距不得⼤于柱截⾯长边尺⼨的9倍和8m。
4-5试述轴⼼受压柱与梁的铰接连接的两种⽅法？⼀种是梁⽀承于柱顶，另⼀种是梁连接于柱的侧⾯。
4-6试述柱脚的作⽤？使柱⾝的内⼒可靠地传给基础，并和基础有牢固的连接。
4-7按柱脚与基础的连接⽅式不同，柱脚分为哪两类，有何不同？分为铰接和刚接两种，铰接柱脚只传递轴⼼压⼒和剪⼒，刚接柱脚除传递轴⼼压⼒和剪⼒外，还要传递弯矩。
4-8试述靴梁在柱脚中所起的作⽤？靴梁通过底部焊缝将压⼒传给底板，靴梁成为放⼤的柱端，不仅增加了传⼒焊缝的长度，也将底板分成较⼩的区格，减⼩了底板在反⼒作⽤下的最⼤弯矩值，厚度减薄。
4-9试述抗剪键的作⽤及采⽤的材料？剪⼒通常由底板与基础表⾯的摩擦⼒传递。
当此摩擦⼒不⾜以承受⽔平剪⼒时，应在柱脚底板下设置抗剪键。
抗剪键可⽤⽅钢，短T型钢或H型钢做成。
4-10次梁与主梁的连接形式有⼏种？有何不同？有叠接和平接两种，叠接是将次梁直接搁在主梁上⾯，⽤螺栓或焊缝连接，构造简单，但需要的结构⾼度⼤，其使⽤常受到限制。
浅议门式刚架中梁柱平面外计算长度的取值
浅议门式刚架中梁柱平面外计算长度的取值摘要：门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，对门式刚架梁和柱平面计算长度取值就不容忽视了。
在工程界一般认为加隅撑的檩条可以作为门式刚架斜梁的侧向支撑。
其实这种做法只能应用在特定的条件中。
而钢架柱平面外取通长系杆间距作为其平面计算长度很多时候又不太经济。
既然有墙梁和墙板，我们为何不利用墙梁和墙板建立一个平面外几何不变体系，以墙梁和内翼缘隅撑来减小柱平面外的计算长度，这种设计节约了相当量的钢材。
关键词：钢架计算长度支撑在门式刚架设计中，平面外计算长度通常以支撑点作为取值依据。
这句话大家是看法是一致的。
但是支撑点如何定义，如何取值，那就仁者见仁智者见智了。
下面分别讨论门式刚架结构中梁和柱平面外计算长度如何正确取值。
一、讨论钢梁平面外计算长度如何取值，门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，可见钢梁平面外计算长度正确取值直接影响结构的安全问题。
目前在工程设计上对钢梁平面外计算长度取值大致有两中做法。
第一做法是钢梁平面外计算长度取隅撑的间距，第二做法是钢梁平面外计算长度取屋面水平支撑与钢梁交点的间距。
钢梁平面外计算长度取隅撑的间距的做法很多时候是偏于不安全的。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）6.1.6条第三款：当实腹式钢梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘侧面布置隅撑作为斜梁的侧向支撑，隅撑的另一端连接在檩条上。
此处提出隅撑可作为钢梁平面外侧向支撑点。
我们再看《钢结构设计规范》（GB50017-2003）4.2.1条可知侧向支撑点必须能阻止钢梁受压翼缘的侧向位移。
综合这两本规范和规程可知：隅撑可作为钢梁平面外侧向支撑点的前提条件是隅撑必须能阻止钢梁受压翼缘的侧向位移。
目前很多钢结构施工单位在隅撑制作时考虑施工过程中误差，特意将隅撑角钢两端的螺栓孔制成长圆孔，而设计单位设计时隅撑角钢与钢梁和檩条连接一般都是采用M12的普通螺栓连接的。
房屋钢结构作业参考答案
房屋钢结构作业参考答案《房屋钢结构》作业参考答案作业一一、选择题：1.DC2.A3.A4.A5.D6.AB二、简答题：1.门式刚架结构如何分类？答：（1）按跨数分类：有单跨、双跨和多跨；（2）按坡度数分类：有单坡、双坡和多坡；（3）按构件体系分类：有实腹式与格构式；（4）按截面形式分：有等截面和变截面；（5）按结构选材分：有普通型钢、薄壁型钢和钢管。
2.门式刚架斜梁与柱的连接常用那些形式？如何确定端板厚度？答：门式刚架斜梁与柱的刚接连接，一般采用高强度螺栓-端板连接。
具体构造有端板竖放、端板斜放和端板平放三种形式。
端板的厚度t可根据支撑条件按公式计算，但不应小于16mm，和梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度。
3.檩条布置的拉条起什么作用？如何布置，为什么要设置檩条？答：拉条的作用：防止檩条侧向变形和扭转，并提供x方向的中间支点。
拉条的布置：当檩条跨度大雨4m时，应在檩条跨中位置设置拉条，当檩条跨度大雨6米时，应当在檩条跨度三分点处各设置一条拉条，需要在屋脊或者檐口处设置斜拉条和刚性撑杆，在风荷载较大的地区或在屋檐和屋脊处都设置斜拉条，或是把横拉条和斜拉条都做成既可以既承拉力又承压力的刚性杆。
圆钢拉条可以设在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内。
为了兼顾无风和有风两种情况，可以在上下翼缘附近交替布置或在两处都布置。
设置檩托的目的：阻止檩条端部截面的扭转，增强其整体稳定性。
4.厂房结构的荷载取用原则是什么？答：荷载取用原则：结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态，依照组合规则进行荷载效应的组合，并取最不利组合进行设计。
在钢结构设计中按承载能力极限状态进行计算时一般考虑荷载效应的基本组合，必要时考虑荷载效应的偶然组合。
5.简支屋架杆件截面的选择原则是什么？答：先确定截面形式，然后根据轴线受拉，轴线受压和压弯的不同受力情况，按轴心受力构件或压弯构件计算确定。
钢结构柱间支撑设计概述
盘洪玉 ，刘威
（长江精工钢结构（集团）股份有限公司，安徽
作者简介：
六安
237161）
摘 要：在门式刚架轻型房屋钢结构设计中，除了刚架二维计算外，为了保证建筑结构稳
盘洪玉（1994-），男，安徽阜阳人，毕业于皖西
定，提高侧向刚度和传递纵向水平力，在相邻梁柱之间，需要设置联系杆件，通常而言即
规范》(GB51022-2015)第 8.3.3 条：屋面
横向支撑应按支承于柱间支撑柱顶水平
桁架设计；圆钢或钢索应按拉杆设计，型
钢可按拉杆设计，刚性系杆应按压杆设
计。因此十字形交叉支撑可以选择角
钢，按拉杆进行设计。支撑的选用除了
应满足承载力限制要求，其主要是由长
细比控制。由《门式刚架轻型房屋钢结
构 技 术 规 范》(GB51022-2015)第 3.4.2
值以及长细比限值的情况下，可以选择
N采用短边搭接，
N3 / 2
热轧不等边角钢，
热轧等
2 = K2 ´ N -
= 0.35 ´ 347 -
边角钢 L110×7 线重为 11.9kg/m，热轧
131.52
= 55.69kN
2
肢背所需焊缝长度
不等边角钢 L110×70×7 线重为 9.66kg/
m，每延米重量可减少 2.24kg。截面选
简图
图中：N1 、N 2 -斜拉杆件承载力设
计值；
63
H
-其他纵向水平荷载（如固定在
厂房柱列的管道等纵向推力）；
W1 -风荷载（由山墙、天窗架端传
来）；
W2 - 风 荷 载（由 山 墙 抗 风 桁 架 传
来，若无抗风桁架，则无此项）；
门式钢架
一、门刚设计中，尽量少接头，梁段不超过12米，多数控制在10米以内二、门刚梁分段原则，12米以下1段，12-30米2段（多数1：2，少数1:1）,30米以上3段（1:2:1）三、pkpm中计算阵型个数是靠什么来确定的？？？首先，振型个数必须是3的倍数，并且不能大于模型的总层数*3。
一般保守的设计，直接取层数*3是没啥问题的。
四、截面定义时考虑的原则有：1、翼缘必须满足宽厚比要求，腹板满足高厚比要求，对于腹板，当不满足时，程序会按考虑屈曲强度计算。
所以说，截面翼缘满足宽厚比，显的很重要。
2、截面选择要考虑常用的板型，结合市场上常用的材料规格选择比较好，对于翼缘，常选用的规格有180，200，220，250等。
3、选择截面还要考虑节点螺栓布置的实际情况，满足规范对于螺栓的容许距离要求，综合这些因素，4、对于腹板截面，考虑的往往是制作问题，以及和翼缘截面厚度的协调问题，腹板厚度一般比翼缘小些为宜，其高厚比用到150左右比较合适，制作中的变形也比较小，板件厚度不宜低于6mm厚，否则易焊穿。
常用的门式刚架翼缘截面一般为：180×8，180×10，200×8，200×10，220×10，220×12，240×10，240×12，250×10，250×12，260×12，260×14，270×12，280×12，300×12，320×14等，常用的腹板截面为：一般为6mm和8mm厚的。
对6mm的其高度范围一般从300~750，最大可到900，对8mm厚的腹板高度范围一般从300~900，最大可到1200。
五、梁的平面外计算长度通常情况下对下翼缘取隅撑作为其侧向支撑点，计算长度取隅撑之间的距离。
对于上翼缘，一般也可以取有隅撑的檩条之间的距离。
檩距1.5m，隅撑隔一个檩条布置。
平面外计算长度
关于门式钢架平面外计算长度的讨论在门钢设计中，平面外计算长度通常以支撑点作为取值依据。
但在有檩条和墙梁的结构体系中，是否可以通过建立以檩条和墙梁为刚架反弯点的构造，从而使得平面外计算长度大为降低。
请各位仁者见仁，发表意见对隅撑设置的规定1) 门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，而斜梁下翼缘与刚架柱的相交处受压最大。
2) 在檐口位置，刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处应各设置一道隅撑。
3) 在斜梁下翼缘受压区均应设置隅撑，其间距不应大于相应受压翼缘宽度的16 倍。
4）当斜梁下翼缘不设隅撑时，应采取保证刚架稳定的可靠措施，如设置刚性撑杆或加大截面等。
5）柱的隅撑应根据具体情况设置。
当柱高较大时，要求分段进行平面外稳定性验算，此时应设几道隅撑。
平面外计算长度个人认为以隅撑设置的位置作为取值依据。
我为人人兄:窃以为不能以隅撑作为平面外计算长度取值依据,设隅撑仅保证梁下翼缘或柱内翼缘受压力作用下的稳定,不能对平面外构件受力产生约束,也不能约束平面外的位移,所以不应作为侧向支撑点而作为平面外计算长度的取值依据.具体参阅<钢规>有关规定.在门式钢框架结构中，隅撑设置的位置可作为屋面钢梁侧向支撑点，前提是：1）按规范设置屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆（压杆）2）屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆三者必须构成封闭体，以保证平面外具有相对足够大的刚度体系3）隅撑与屋面檩条间的连接必须构成三角形，即此处螺栓连接孔不能采用长圆孔4）隅撑必须满足规范中强度和稳定性要求1）按规范设置屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆（压杆）————压杆与水平支撑或柱间支撑共同构成平面不变体系，承受纵向水平力，作为刚架平面外的反弯点，可以视作刚架平面外铰支座，所以平面外的计算长度可以取两个压杆间距离2）屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆三者必须构成封闭体，以保证平面外具有相对足够大的刚度体系————这个自然，但如何量化？照此说法，还是不能降低平面外计算长度，这个刚度体系还是由屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆三者必须构成封闭体来保证的。
钢柱计算长度系数确定及长细比相关问题答疑
钢柱计算长度系数确定及长细比相关问题答疑钢柱计算长度系数的确定是钢结构常规设计方法中重要的一环,本文对于钢结构中常用的结构形式,门式刚架和钢框架结构结构中的钢柱确定中遇到的几个问题一一解答,希望对设计人员在钢柱计算长度系数确定时能够有所帮助.1、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015确定刚架柱的计算长度系数都有哪些算法？按门规附录A.0.1-A.0.5规定的方法以及A.0.8规定的方法,两种方法有何异同？应该如何选择？1）门式刚架规范对于门式刚架柱计算长度系数确定提供了两种算法,一种是按照门式刚架规范附录A.0.1-A.0.5规定的方法确定刚架柱面内的计算长度系数；另一种是按照门式刚架规范附录A.0.8方法确定刚架柱面内的计算长度系数.对于门式刚架规范的两种方法,二维设计程序是通过参数中的勾选项实现的,见下图：图1门式刚架二维设计参数定义勾选该选项后,程序按照门式刚架规范附录A.0.8方法确定刚架柱面内的计算长度系数,不勾选时,程序按照门式刚架规范附录A.0.1-A.0.5规定的方法确定刚架柱面内的计算长度系数.对于存在摇摆柱的门式刚架,在采用两种方法确定计算长度系数时,程序都会按照A.0.6条要求对于刚架柱的计算长度系数进行放大.2）第一种方法即A.0.1-A.0.6这套方法,其基本设计思路与钢规和梁柱线刚度比方法较为相似,采用梁柱线刚度比作为钢柱面内计算长度系数,这种方法对于门式刚架结构形式没有特别要求,可以支持较为复杂的门式刚架带夹层、高低跨、阶形柱等都可以参考此方法计算得到柱的计算长度系数.第二种方法与旧版门式刚架规程中所规定的一阶弹性方法较为接近,程序主要基于公式A.0.8-1确定,即：由公式可以看出其方法的特点是根据整体抗侧刚度以及柱承担的轴向力得到钢柱的计算长度系数,因此可以考虑单层各跨各柱之间的相互支援作用,同时可以看到该方法适用范围较窄,规范规定各跨梁的标高无突变,无高低跨时可用,但通过对应公式可以看出,该方法同样不适用与刚架柱中间增加节点后截面出现变化的情况,或带夹层的情况,如果使用该方法就会出现柱的计算长度系数异常大的现象,例如下图中带夹层的门式刚架模型的1-5号柱,图2门式刚架柱及其位置其中1、2号柱为截面有变化的阶形柱,3-5号柱为夹层位置的柱,其分别按照门规附录的两种方法分别计算上述柱的计算长度系数,得到以下结果,我们会发现,对于分段的阶形柱和夹层柱按照门式刚架规范附录A.0.8方法计算得到的柱面内计算长度系数相较另一种方法差异很大,一般是A.0.1-A.0.5方法的若干倍,明显偏大,所以在出现上述现象,此时A.0.8的这种方法就不太合适了.门式刚架规范两种算法的比较表12在钢柱长细比等指标不满足规范要求时,为什么很多情况下,增大柱截面尺寸后长细比等指标不但没有降低,反而变大了？为了更清楚说明这种现象产生的原因,以如下简单模型中的框架柱为例,只改变中柱的截面,其他条件均不改变的情况下,考察不同柱截面的回转半径、强轴方向的计算长度系数这两个参数,以及长细比的变化趋势.图3钢框架模型轴侧图该模型中柱采用程序中的国标热轧H型截面,其他条件不变,截面依次增大,分别为HW400*400 HW400*408,HW414*405,HW428*407,HW458*417,HW498*432.首先通过下面折线图来看回转半径的变化,我们发现回转半径并不会随着截面的增大而增大,在截面由HW400*400变为HW400*408时,其腹板厚度和翼缘长度均变大了,为什么回转半径反而变小呢？这是由于回转半径i=√（I/A）,它由截面惯性距和截面面积共同控制,当截面变大时,截面面积和惯性矩同时增大,截面面积增大的速率大于截面惯性矩时,则会出现回转半径减小的情况,而总体上,回转半径由于受到这种条件的制约,增大的趋势也非常缓慢.再来看柱计算长度系数的变化趋势,它再一次和我们一般的认知有着相反的趋势,柱的计算长度系数会随着柱截面的加大而增大,出现这种现象的原因我们要从柱计算长度系数确定过程来分析,根据旧钢规和新钢标对于框架柱计算长度系数确定的方法,其主要过程参数为相交于柱上、下端并与之刚接的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值K1、K2,通过规范附录公式及对应表格,我们得到无论是无侧移框架还是有侧移框架失稳模式,柱计算长度系数,都与K1、K2呈反比关系,而在不改变梁截面的情况下,增大柱截面而不改变梁截面的情况下会使K1、K2这两个参数变小（最底层柱K2不变）,进而柱的计算长度系数始终是呈增大的趋势.最后柱的长细比也是随着截面的增大而变大,究其原因还是由于柱计算长度系数和回转半径的变化趋势和速率导致的,上面我们已经知道柱的计算长度是逐渐增大的趋势,而总体上回转半径也呈缓慢增大的趋势,此时柱的长细比变化趋势由计算长度随着柱截面增大的速率和回转半径增大的速率之间的大小关系决定,计算长度比回转半径增大的快,长细比就会增大,反之则长细比减小,在这个例子中计算长度系数的增速要比回转半径快.综上,单纯的通过调整柱截面来让长细比满足要求可能会付出很高的代价.图4框架柱回转半径、计算长度系数和长细比变化趋势3钢框架柱长细比超限该如何调整？由上一问我们得出在一些情况下我们不能单纯的通过调整柱的截面来调整长细比超限的情况,我们应该从以下几个方面去进行长细比的调整.1）在满足强柱弱梁的前提下,增加梁截面尺寸可以降低柱的长细比水平.在柱截面受到建筑限制或增大截面无效的情况下,可以通过适当增大长细比验算方向的与柱刚接的梁截面尺寸来使首层柱K1增大,其他层柱K1,K2都增大的方式减小柱的计算长度系数,进而减小柱的长细比.2）在条件允许的情况下,对于有支撑结构增加支撑杆件或增加已有支撑杆件的刚度使结构由有侧移框架变为无侧移框架.3）采用规范提供的性能化设计方法或性能化设计思想有效增加长细比限值,使长细比更容易满足.如采用新钢标17章抗震性能化设计方法时,满足了相应性能目标的要求后,其长细比限值有所降低.抗规8.1.3注2：多、高层钢结构房屋,当构件的承载力满足2倍地震作用组合下的内力要求时,7～9度构件抗震等级允许按降低1度确定,通过该条可以使承载力能力用较大富裕度的构件,降低其抗震等级,进而其所对应的长细比限值等指标也有所降低.4在调整钢框架中框架梁截面尺寸后为什么与其相连的计算长度系数没有变化？在钢框架中的框架梁很多情况下需要与框架柱做铰接连接,在这种情况下,根据旧钢规和新钢标的附录中均有当横梁与框架柱刚接时,其横梁线刚度取0,此时铰接横梁的线刚度就与参数K1,K2的确定没有影响了,K1,K2不变,计算长度系数自然不会发生变化.。
门式刚架轻型钢结构手算设计
《钢结构厂房设计》计算书1、工程情况：厂房刚架跨度18m，刚架两端间距5m，中间间距6m，共10榀。
钢架柱高5.2 m，屋面坡度1/5，屋面及墙板采用加760压型岩棉夹芯彩色钢制夹芯板，芯板面板厚为0.50mm，板厚为80mm，自重0.25 kN/m2，檩条为薄壁Z型钢，间距为1.5m，自重0.05kN/m2。
钢材采用Q345钢，焊条为E50型。
抗震设防烈度为6度。
静载：为0.2 kN/m2；屋面活载：0.5 kN/m2 ；楼面活载：3 kN/m2 ；雪载：0.5 kN/m2；风载：基本风压W0=0.3 kN/m2，地面粗糙度B类图1.刚架简图2、钢架的布置及类型2.1钢架的布置柱网及平面布置如图2:图2.刚架平面布置图3、屋面构件与支撑设置 3.1屋面板根据保温隔热的要求及建筑外形设计要求,考虑施工方便选用760压型岩棉夹芯彩色钢制夹芯板, 芯板面板厚为0.50mm ，板厚为80mm.。
3.2檩条根据屋面板对檩条的要求,檩条间距采用 1.5m.按荷载采用冷弯薄壁C 型钢C180x70x20x3 ,跨中设拉条一道.3.3屋面支撑与柱间支撑为了保证厂房的强度，空间结构的稳定性，在厂房两端设置上弦横向水平支撑和下弦纵向水平支撑。
4、荷载计算4.1 荷载取值计算（标准值）： （1）屋面荷载 恒载：屋面板（760压型岩棉夹芯彩色钢制夹芯板）； 0.252/kN m檩条及支撑： 0.152/kN m 钢架横梁： 0.15 静载： 0.220.75/kN m ∑=墙面及柱的自重 ： 0.52/kN m（2）活载： 雪载： 0.52/kN m 不上人屋面： 0.52/kN m不上人屋面活载可不与雪荷载和风荷载同时组合，因此屋面活载取0.52/kN m（2）楼面荷载 恒载：屋面板（760压型岩棉夹芯彩色钢制夹芯板）； 0.252/kN m檩条及支撑： 0.152/kN m 钢架横梁： 0.15 静载： 0.220.75/kN m ∑=墙面及柱的自重 ： 0.52/kN m（2）活载： 雪载： 0.52/kN m 不上人屋面： 0.52/kN m （3）风荷载：0.8-0.5-0.5-0.67.43-2.02-2.43-4.65ABCDEα图5风荷载体形系数与风荷载作用基本风压 20.55/o w k N m=地面粗糙类别B 类，按CECS102：2002的规定，基本风压乘以1.05的系数。
门式钢架设计问题
1、山墙抗风柱与刚架连接应位于屋面支撑刚性系杆节点处。
2、刚性系杆，柔性系杆？刚性系杆：既承受拉力，有可承受拉力，长细比控制到180，也可控制到200；柔性系杆只承受拉力，长细比可控制到400.3、伸缩缝？000000000000000004、屋盖横向支撑宜设在温度区间端部的第一个或第二个开间。
当端部支撑设在第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。
5、柱间支撑的间距应根据房屋纵向间距、受力情况和安装条件确定。
当无吊车时宜取30～45m；当有吊车时宜设在温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不宜大于60m。
6、当建筑物宽度大于60m时，在内柱列宜适当增加柱间支撑。
7、当房屋高度相对于柱间距较大时，柱间支撑宜分层设置。
8、在刚架转折处（单跨房屋边往柱顶和屋脊，以及多跨房屋某些中间柱柱顶和屋脊）应沿房屋全长设置刚性系杆。
9、由支撑斜杆等组成的水平衍架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。
10、在设有带驾驶室且起重量大于15t 桥式吊车的跨间。
11、屋面受荷水平投影面积>60m2.12、斜拉条的设置与檩条的倾倒方向有很大关系，什么地方该设斜拉条，什么地方可以不设，就我个人理解在这里分析一下：斜拉条，直拉条及撑杆组成了稳定的结构传力体系，主要承受拉条产生的拉力；对C型檩条，开口向上布置的情况，在竖向恒载及活载作用下，由于存在平行屋面向下的分力，所以拉条承受了平行屋面向下的拉力，此时，只在屋脊处设置拉条即可；在风吸力作用下，风力是垂直屋面作用的，此时的拉条不能提供侧向支承，不承受拉力所以可以不需布置斜拉条；当在檩条下部1/3高度处也布置拉条以防止檩条在风吸力作用下失稳，此时的拉条是承受檩条失稳所产生的次拉力，由于拉力方向不定，所以需在屋脊及屋缘处布置斜拉条；由此，对C型檩条，在风吸力不大的情况下，可以只在屋脊处布置斜拉条。
对Z型檩条，由于其形心主轴与屋面有一定角度，所以拉条在恒载及活载作用下承受向下的拉力，在风吸力作用下产生向上的拉力，所以Z檩条在屋脊及屋缘处一定要布置斜拉条。
门式刚架柱计算长度系数值
对门式刚架规程中柱计算长度系数值的质疑2011年02月23日16:02作者：左权胜160次阅读0次被顶共有评论0条可能大家也都遇到过这样的情况，但认为那是自己不懂的学问，于是就让它沉淀下去，时间愈久，就显得愈发的深奥，慢慢地，它也就偶像起来。
其实，我要说的是一些枯燥的公式，在设计钢结构门式刚架时，某些柱的计算应力很低，但长细比却大大地超标。
比如下面这个例子。
这是一个中跨很大(36m)，边跨很小(6m)的钢结构轻型门式刚架，图中未给出构件的截面，也未给出荷载，你可以按常规地数值假定，也无论你用什么软件来进行计算，对构件的验算遵照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：2002》（以下统一简称《规程》）。
从内力结果你可以看出边柱的轴向压力很小，而从构件验算中则有边柱的长细比非常之大。
这有些蹊跷，而且与其截面很不相称，当我们怀着忐忑的心情追查原因时，会发现该柱的计算长度系数异常。
一路找下去，一直找到《规程》中关于柱在刚架平面内的计算长度的计算公式，也就是，其中是计算长度系数，关于计算长度系数，《规程》中给出了三种方法，分别为查表法、一阶分析法和二阶分析法。
查表法所能涵盖的范围非常有限，比如仅针对单跨门式刚架；仅适用于屋面坡度不大于１：５的情况；多跨刚架仅考虑中间柱为摇摆柱等等，让人用起来没有信心。
而对于二阶分析，恐怕目前还多在某些论文里徜徉。
于是我们只能满怀希望地来看一阶分析法给出的公式，对于《规程》中的公式６.1.3-7a 和公式６.1.3-7b所适用的范围也同样有限，于是聚光灯照在这最后的舞者（公式６.1.3-8a）（公式６.1.3-8b）分别针对柱脚铰接和刚接两种情况。
其中是欧拉临界力，Ｋ为柱顶在水平荷载下的侧移刚度，是各柱竖向荷载与柱高之比求和，这几个值不值得深入探究，为所求柱的竖向荷载，需要质疑的是当该柱的竖向荷载很小，极端情况为０时，按上述公式得到的计算长度系数自然是无穷大。
那么公式中的“竖向荷载”在具体设计中究竟应该取什么值呢？文献[1]中说“STS认为将‘规程’规定为第i根柱所承受的竖向荷载处理成第i根柱在各种工况组合下所承受的最大轴向压力”，但问题是你求的某柱在某一种工况组合下的稳定应力，求该稳定应力所用到的长细比竟去用另一种工况组合的计算长度。
探讨门式刚架中钢梁平面外计算长度
探讨门式刚架中钢梁平面外计算长度首先明确隅撑的概念。
1、在工程界一般认为加隅撑的檩条可以作为门式刚架斜梁的侧向支撑，因此门式刚架中斜梁的无支撑长度可以认为是有隅撑的檩条的间距。
规范中没有明确的规定；在门式刚架轻型房屋钢结构技术规程中有如下规定：实腹式刚架斜梁的出平面计算长度，应取侧向支撑点间的距离；当斜梁两翼缘侧向支撑点的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点的间距。
2、PKPM计算时平面外计算长度只要有檩条就取3m，不管檩条是否刚性连接平面外计算长度取3m是因为每3米设隅撑一道，如果不是3m设隅撑，计算长度也相应改变。
3、设斜拉条是为了把檩条的力传给钢架梁，或柱，不设不行4、以前对平面外计算长度有点共识：檩条可以一定程度的减少梁的上翼缘失稳，隅撑可以减少梁的下翼缘扭转失稳，所以一般取平面外计算长度为隅撑间距。
（檩条与隅撑视作共同对梁作用）......但是现在有的设计院在设隅撑时把它设在刚架应力大的地方，比如屋脊、沿口处，而在应力较小的部位，往往间距很大才设一根，（考虑安装过程中的稳定性）甚至不设隅撑，这种方法得到了一些设计人员的认可，那么这样的设置方法下，平面外计算长度该如何选取呢？刚架计算时，我们的梁高厚比经常大于80，甚至大于170，（普钢规范中应设横向和纵向加劲肋的限值），但是我们在实际中往往没有依据这种做法，很少用加劲肋，新规范中也没有明确提出加劲肋的问题，有人提出隅撑可看作起到加劲肋的作用，不知道这重说法对不对。
（有点离题:)但是也算一种误区吧）5、对于设置系杆的问题我也有一些想法。
对于屋脊处的系杆，新规范上说“刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足对压弯构件的刚度和承载力的要求”，在从前的帖子中有人提出过理论上的计算方法，验算屋脊处两根檩条共同作用能否满足刚性系杆的要求，但是我们在设计时往往没有演算，直接加了系杆了事，现在做了一个四面砖墙围护的钢构厂房，监理提出：因为砖墙围护有可靠的整体稳定性，砼抗风柱按照悬臂结构计算，柱顶位移在限值之内，这样传到钢构上的风载被大大减小，屋脊处两根檩条受到的力也大大减小，假如开间不大的话，那么这两根檩条应该能兼作系杆。
门式刚架柱计算长度系数值-推荐下载
对门式刚架规程中柱计算长度系数值的质疑2011年02月23日16:02作者：左权胜160次阅读0次被顶共有评论0条可能大家也都遇到过这样的情况，但认为那是自己不懂的学问，于是就让它沉淀下去，时间愈久，就显得愈发的深奥，慢慢地，它也就偶像起来。
其实，我要说的是一些枯燥的公式，在设计钢结构门式刚架时，某些柱的计算应力很低，但长细比却大大地超标。
比如下面这个例子。
这是一个中跨很大(36m)，边跨很小(6m)的钢结构轻型门式刚架，图中未给出构件的截面，也未给出荷载，你可以按常规地数值假定，也无论你用什么软件来进行计算，对构件的验算遵照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：2002》（以下统一简称《规程》）。
从内力结果你可以看出边柱的轴向压力很小，而从构件验算中则有边柱的长细比非常之大。
这有些蹊跷，而且与其截面很不相称，当我们怀着忐忑的心情追查原因时，会发现该柱的计算长度系数异常。
一路找下去，一直找到《规程》中关于柱在刚架平面内的计算长度的计算公式，也就是，其中是计算长度系数，关于计算长度系数，《规程》中给出了三种方法，分别为查表法、一阶分析法和二阶分析法。
查表法所能涵盖的范围非常有限，比如仅针对单跨门式刚架；仅适用于屋面坡度不大于１：５的情况；多跨刚架仅考虑中间柱为摇摆柱等等，让人用起来没有信心。
而对于二阶分析，恐怕目前还多在某些论文里徜徉。
于是我们只能满怀希望地来看一阶分析法给出的公式，对于《规程》中的公式６.1.3-7 a和公式６.1.3-7b所适用的范围也同样有限，于是聚光灯照在这最后的舞者（公式６.1.3-8a）（公式６.1.3-8b）分别针对柱脚铰接和刚接两种情况。
其中是欧拉临界力，Ｋ为柱顶在水平荷载下的侧移刚度，是各柱竖向荷载与柱高之比求和，这几个值不值得深入探究，为所求柱的竖向荷载，需要质疑的是当该柱的竖向荷载很小，极端情况为０时，按上述公式得到的计算长度系数自然是无穷大。
那么公式中的“竖向荷载”在具体设计中究竟应该取什么值呢？文献[1]中说“STS认为将‘规程’规定为第i根柱所承受的竖向荷载处理成第i根柱在各种工况组合下所承受的最大轴向压力”，但问题是你求的某柱在某一种工况组合下的稳定应力，求该稳定应力所用到的长细比竟去用另一种工况组合的计算长度。
浅析门式刚架结构设计
浅析门式刚架结构设计轻型门式刚架结构质量轻，安装速度快在工业厂房中广泛使用。
该文主要分析了门式刚架结构设计过程中的平面刚架、纵向支撑系统、围护结构、吊车梁等关键部位的设计要点，并探讨了结构设计初期方案确定的重要性。
简要分析了门式刚架的设计重点、经济效益等。
标签：门式刚架;钢结构;结构设计1引言随着我国近几年经济结构转型，大型仓储类厂房大量建设。
轻型门式刚架因其轻便、经济和安装迅速等优越性被广泛使用，我国也于2016年实施《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015。
因此如何经济合理的设计是轻钢结构设计的要点。
2门式刚架概述门式刚架主要由多榀平面刚架结构用纵向支撑系统联成空间整体空间如图1。
该结构形式受力明确，竖向荷载及横向水平荷载主要由平面刚架承担，纵向水平荷载由纵向支撑系统承受和传递。
外部围护结构由屋面和墙面组成，屋面一般由屋面檩条和轻质屋面板组成，墙面则由墙梁及墙面板组成。
除了以上主要构件的设计外还应根据建筑物的防火等级进行防火设计，选择相应的防火涂料及措施。
海边、化学品存储仓库等应根据防腐蚀要求进行防腐蚀设计。
3平面刚架设计平面刚架设计是门式刚架厂房设计的重点，由随屋面坡度的横梁和钢柱组成，根据厂房的使用要求可以确定钢架高度、跨度及钢梁坡度。
为节省刚架自重及节约造价，屋面横梁一般设计成变截面梁，能更有效的利用构件截面。
刚架设计应整体计算，根据竖向和水平荷载作用下的内力结果和规范的构造要求设计合理的梁柱截面，满足构件的强度及稳定性要求。
平面刚架主要承受的竖向荷载有结构及围护构件自重、通风气楼、屋架悬挂的设备、屋面活荷载、吊车竖向荷载、雪荷载和屋面风荷载组成。
横向水平荷载主要包括风荷载、吊车横向水平荷载、设备运行荷载及地震作用等。
结构设计时还应考虑连接节点的设计及构造。
由于厂房一般跨度大，考虑到钢构件的运输货车最大只能装载15m的构件，一般构件长度宜控制在15m以内。
钢梁的拼接节点宜设置在弯矩及剪力包络图较小处，同时最好避开屋面纵向支撑系统的连接节点处。
门式刚架设计论文
浅谈门式刚架设计【摘要】本文针对门式刚架轻型房屋钢结构设计中遇到的关于结构选型、材质和截面选择、节点设计、支撑系杆设置、檩条墙梁设计、围护设计等各方面的问题发表个人的一点心得【关键词】结构；材质；截面；节点；支撑系杆；檩条墙梁；围护在日常进行的钢结构设计中，我们大部分遇到的是门式轻型刚架，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（cecs 102:2002）适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、无桥式吊车或有起重量不大于20t的a1～a5工作级别桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构的设计、制作和安装。
下面按照设计的几个环节，浅谈一下如何进行门式轻型刚架的设计。
一、结构选型：门式刚架的结构形式按跨度可分为单跨、多跨，按屋面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡。
合理选择结构形式，包括合理选择柱距、跨度、屋面坡度等。
柱距和跨度首先应满足工艺布置的要求。
当工艺无特别要求时，柱距应以6～9m为宜。
一般说来，有吊车及较大屋面吊挂荷载的厂房，柱距宜接近6m；无吊车及屋面吊挂荷载的厂房，柱距宜接近9m。
具体工程应通过试算比较来最终确定。
门式刚架跨度宜采用9～36m,当边柱宽度不等时，其外侧应对齐。
屋面坡度一般以3%～5%为宜。
伸缩缝的设置：门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度（伸缩缝间距），应符合纵向温度区段长度不大于300m，横向温度区段长度不大于150m，当有计算依据时，温度区段长度可适当加大。
温度区段范围内按规范规定设计独立的稳定的空间体系。
当需要设置伸缩缝时，可采用两种做法：在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许涨缩或设置双柱。
二、主刚架的材质和截面选择门式刚架的横梁和刚架柱根据建筑物的跨度、高度、荷载大小及荷载种类可采取变截面或者等截面。
主钢架h型钢的材质应采用q235b或q345b的钢材，对于其他非焊接构件可采用q235a。
实腹式刚架横梁截面高度宜采用跨度的1/30～1/45，轻型刚架选用比值的下限，截面开展，即截面尺寸大，但板厚较薄，这样在同样的用钢量下截面抗弯摸量大。
探讨门式刚架中钢梁平面外计算长度
探讨门式刚架中钢梁平面外计算长度首先明确隅撑的概念。
1、在工程界一般认为加隅撑的檩条可以作为门式刚架斜梁的侧向支撑，因此门式刚架中斜梁的无支撑长度可以认为是有隅撑的檩条的间距。
规范中没有明确的规定；在门式刚架轻型房屋钢结构技术规程中有如下规定：实腹式刚架斜梁的出平面计算长度，应取侧向支撑点间的距离；当斜梁两翼缘侧向支撑点的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点的间距。
2、PKPM计算时平面外计算长度只要有檩条就取3m，不管檩条是否刚性连接平面外计算长度取3m是因为每3米设隅撑一道，如果不是3m设隅撑，计算长度也相应改变。
3、设斜拉条是为了把檩条的力传给钢架梁，或柱，不设不行4、以前对平面外计算长度有点共识：檩条可以一定程度的减少梁的上翼缘失稳，隅撑可以减少梁的下翼缘扭转失稳，所以一般取平面外计算长度为隅撑间距。
（檩条与隅撑视作共同对梁作用）......但是现在有的设计院在设隅撑时把它设在刚架应力大的地方，比如屋脊、沿口处，而在应力较小的部位，往往间距很大才设一根，（考虑安装过程中的稳定性）甚至不设隅撑，这种方法得到了一些设计人员的认可，那么这样的设置方法下，平面外计算长度该如何选取呢？刚架计算时，我们的梁高厚比经常大于80，甚至大于170，（普钢规范中应设横向和纵向加劲肋的限值），但是我们在实际中往往没有依据这种做法，很少用加劲肋，新规范中也没有明确提出加劲肋的问题，有人提出隅撑可看作起到加劲肋的作用，不知道这重说法对不对。
（有点离题:)但是也算一种误区吧）5、对于设置系杆的问题我也有一些想法。
对于屋脊处的系杆，新规范上说“刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足对压弯构件的刚度和承载力的要求”，在从前的帖子中有人提出过理论上的计算方法，验算屋脊处两根檩条共同作用能否满足刚性系杆的要求，但是我们在设计时往往没有演算，直接加了系杆了事，现在做了一个四面砖墙围护的钢构厂房，监理提出：因为砖墙围护有可靠的整体稳定性，砼抗风柱按照悬臂结构计算，柱顶位移在限值之内，这样传到钢构上的风载被大大减小，屋脊处两根檩条受到的力也大大减小，假如开间不大的话，那么这两根檩条应该能兼作系杆。
钢结构习题答案单元4、5
单元4 钢结构构造复习思考题4-1 对高强度螺栓连接，构件接触面的处理方法有哪些？（1）喷砂丸（2)喷沙丸后涂无机富锌漆（3）喷砂丸后生赤锈（4)钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面4-2 C级螺栓宜用于沿其杆轴方向受拉的连接，哪些情况下可用于受剪连接？（1)承受静力荷载或间接承受动力荷载结构中的次要连接（2)承受静力荷载可拆卸结构的连接（3)临时固定构件用的安装连接4-3对直接承受动力荷载的普通螺栓受拉连接应采用哪些能防止螺帽松动的有效措施？应采用双螺母或其他能防止螺母松动的有效措施，如：弹簧垫圈，螺杆和螺帽焊死等方法。
4-4大型实腹式柱或格构式柱应在哪些位置设置横隔？横隔的间距有什么要求？除在受有较大水平力处设置横隔外，还应在运输单元的端部设置横隔（及加宽的横向加劲肋），以增加杆件的抗扭刚度，保证截面的形状保持不变，横隔的间距不得大于柱截面长边尺寸的9倍和8m。
4-5试述轴心受压柱与梁的铰接连接的两种方法？一种是梁支承于柱顶，另一种是梁连接于柱的侧面。
4-6试述柱脚的作用？使柱身的内力可靠地传给基础，并和基础有牢固的连接。
4-7按柱脚与基础的连接方式不同，柱脚分为哪两类，有何不同？分为铰接和刚接两种，铰接柱脚只传递轴心压力和剪力，刚接柱脚除传递轴心压力和剪力外，还要传递弯矩。
4-8试述靴梁在柱脚中所起的作用？靴梁通过底部焊缝将压力传给底板，靴梁成为放大的柱端，不仅增加了传力焊缝的长度，也将底板分成较小的区格，减小了底板在反力作用下的最大弯矩值，厚度减薄。
4-9试述抗剪键的作用及采用的材料？剪力通常由底板与基础表面的摩擦力传递。
当此摩擦力不足以承受水平剪力时，应在柱脚底板下设置抗剪键。
抗剪键可用方钢，短T型钢或H型钢做成。
4-10次梁与主梁的连接形式有几种？有何不同？有叠接和平接两种，叠接是将次梁直接搁在主梁上面，用螺栓或焊缝连接，构造简单，但需要的结构高度大，其使用常受到限制。
平接是使次梁顶面与主梁相平或略高,略低于主梁顶面，从侧面与主梁的加劲肋或腹板上专设的短角钢或支托相连接。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
１０×１０， 一根中柱的用钢量为 １ ００７．４ ｋｇ ； 方案 ２：沿房屋全长在柱中间增设刚性系杆， 中柱的平面外计算长度
取 ７ ｍ ， 根据计算中柱截面为 Ｈ５００×３００×１０×１０， 一根中柱的用钢量为 ８５０ ｋｇ ， 增加一根刚性系杆， 截面为
Φ１１４×８．０， 用钢量为 １５６．８ ｋｇ ； 方案 ３： 利用吊车梁上翼缘， 在柱中间设隅撑， 中柱的平面外计算长度取 ７ ｍ，
摘要： 门式刚架的中柱设计中， 常因为平面外计算长度较大， 所选实腹式截面无法满足平面外稳定验算， 从而导致用钢量增加。
文中针对设有吊车梁的门式刚架中柱， 对 ３ 种设计方案进行比较， 证明利用吊车梁设置隅撑， 为中柱提供可靠侧向支承点， 从而
减小其平面外计算长度，该方法最经济实用。
关键词： 门式刚架； 平面外计算长度； 吊车梁； 隅撑； 侧向支承点
第２期
贾冬云：减小门式刚架中柱平面外计算长度的方法
２０７
（ １） 在没有可靠的中间支承点时， 门式刚架中柱的平面外计算长度应取柱的全长。 （ ２） 当设有吊车梁， 而且吊车梁设有制动系统时， 制动梁或制动桁架是沿房屋全长设置， 而且与中柱侧向 有可靠的连接， 可以作为中柱的侧向支承点。因此， 中柱的平面外计算长度应取柱脚到侧向支承点的距离。 （ ３） 当设有吊车梁， 但吊车梁没有设置制动系统时， 虽然吊车梁是沿房屋全长设置， 但是吊车梁与中柱侧 向没有可靠的连接， 不能作为中柱的侧向支承点。因此， 中柱的平面外计算长度应取柱的全长。 针对第一种情况， 也可以在柱中间沿房屋全长增设刚性系杆， 从而减小柱的平面外计算长度， 降低柱截 面面积， 然后比较两种方案的用钢量， 取小者。 第二种情况有效地利用了已有结构的设置， 减小了柱的平面外计算长度， 降低了柱截面面积， 达到节约 钢材的目的。 针对第三种情况， 如果能利用吊车梁， 使其与中柱侧向产生可靠的连接， 将有效地节约钢材。因此， 文中 将借鉴隅撑的设计原理， 来解决这个问题。
算长度的方法可以在门式刚架结构设计中采用。
参考文献： ［１］ 陈绍蕃，顾强．钢结构上册．钢结构基础［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社， ２００３： １８１． ［２］ 中国工程建设标准化协会．门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 ＣＥＣＳ１０２： ２００２［Ｓ］．北京：中国计划出版社， ２００３：１７． ［３］ 陈绍蕃．房屋建筑钢结构设计．钢结构下册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社， ２００３： ２１－ ２２． ［４］ ＧＢ５００１８．冷弯薄壁型钢结构技术规范［Ｓ］． ［５］ ＧＢ５００１７．钢结构设计规范［Ｓ］． ［６《］ 钢结构设计手册》编辑委员会．钢结构设计手册（ 上册） ［Ｍ］． 北京： 中国建筑工业出版社， ２００３： ４２１－ ４２２．
７０００ １００００
厂房： １５ 榀刚架， ７．５ ｍ 柱距， 屋面坡
ห้องสมุดไป่ตู้
度 １／２０， 檐口高度 １０ ｍ。其中一跨为 ２４ ｍ 跨度， 设有起 重量为 ２０ ｔ、工作 级别为 Ａ３ 的桥式吊车 １ 台； 另 一跨 为 ２１ ｍ 跨度， 无吊车。刚架形式及几何尺寸见图 ４。
２４０００
２１０００
图 ４ 刚架几何尺寸和受力简图
方法（ ２） ［６］
" Ｎ＝ Ａｆ
ｆｙ
６０ｃｏｓθ ２３５
（２）
吊车梁
上翼缘
式中：Ａ—柱被 支承翼缘的 截面面积； ｆ — 柱钢材的强 度设计值； ｆｙ — 柱钢材 的 图 ３ 吊车梁—中柱—隅撑体系
屈服强度； θ— 隅撑与吊车梁的夹角。
式（ １） ，（ ２） 取柱在支承点处的负弯矩 Ｍ 进行计算， 较实际， 且经济； 式（ ２） 按柱被支承翼缘的截面面积达
钢结构设计中， 在安全的前提下， 较低的用钢量是评价结构设计方案优劣的重要指标， 对于门式刚架的 轻型钢结构设计更是如此。作为门式刚架中主要构件—柱的截面设计直接决定着用钢量的大小。刚架柱的设 计分平面内设计和平面外设计， 前者主要按框架进行受力计算， 没有变化的余地， 而后者则随着设计方案的 不同而有所差异， 主要体现在柱的平面外计算长度方面。
到强度设计值进行计算， 较保守， 偏于安全， 但其考虑了不同材质的影响。
当隅撑成对布置时， 每根隅撑的计算轴压力取式（ １） 或（ ２） 计算所得值的一半。
２０８
安徽工业大学学报
２００６ 年
３ ３ 种方案的比较
３．１ 设计资料 上海某轻钢结构双跨门式刚架
Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ ＨＴ
７５０
Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ ＨＴ ７５０
刚架
隅撑
图 ２ 刚架梁或柱的隅撑
２．３ 隅撑的设计
隅撑应根据规定， 按轴心受压构件设计［５］： Ｎ ≤ｆ φＡ
对于轴压力 Ｎ 的取值， 有 ２ 种方法：
方法（ １） ［３］
Ｎ＝ Ｍ／ｈ
（１）
６０ｃｏｓθ
式中：Ｍ — 柱在支承点处的负弯矩； ｈ — 柱的截面高度； θ— 隅撑与吊车梁的夹
角。
隅撑 中柱
柱在框架平面外的计算长度与支撑系统的布置有关， 支撑结构使柱在框架平面外得到支承点。柱在框架 平面外失稳时， 支承点可以看作变形曲线的反弯点， 并取计算长度等于支承点之间的距离［１］。通常， 框架柱平 面外位移的支承点可以通过在框架之间设置柱间支撑和刚性系杆来实现。但是， 对于门式刚架， 柱间支撑按 温度区段和房屋纵向受力情况， 仅在房屋端部第一或第二开间， 以及温度区段中部设置； 且一般情况下， 在刚 架转折处沿房屋全长设置刚性系杆［２］， 以保证房屋的纵向稳定和空间刚度。所以， 在以轻取胜的门式刚架结构 中， 仅仅为了减小柱的平面外计算长度而额外增设柱间支撑或刚性系杆是不经济的； 但是， 为防止柱在弯矩 作用平面外失稳， 而增加柱截面面积， 从而增加用钢量， 也是不经济的。
２ 减小门式刚架中柱平面外计算长度的方法—利用吊车梁设置隅撑
２．１ 隅撑的工作原理
门式刚架中， 当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时， 必须在受压翼缘两侧布 置隅撑（ 山墙处刚架仅布置在一侧） 作为斜梁的侧向支承， 隅撑的另一端连接在 檩条上［３（］ 见图 １） 。
刚架梁及柱的内翼缘需设置侧向支承点时， 可利用作为外翼缘侧向支承点 用的檩条或墙梁设置隅撑， 隅撑应按压杆计算［４］（ 见图 ２） 。
针对设有吊车梁的门式刚架中柱， 提出其平面外计算长度的取值依据， 以及减小其平面外计算长度的方 法。
１ 门式刚架中柱平面外计算长度的取值
门式刚架中柱在弯矩作用平面外失稳时， 柱脚与基础的连接为铰接， 屋脊处刚性系杆对柱顶的约束较 小， 被视为铰接。因此， 在具体工程设计中出现以下 ３ 种情况：
收稿日期： ２００５－ ０７－ ２６ 作者简介： 贾冬云（ １９６８－ ） ， 女， 安徽合肥人， 硕士。
由表 １ 可知， 方案 １ 和方案 ２ 的结果
表 １ ３ 种方案的用钢量 方案 ２
中柱 辅件 总量 中柱 ８５０ １５６．８ １ ００６．８ ８５０
方案 ３ 辅件 总量 ６．２ ８５６．２
接近， 方案 ３ 最经济， 比前两种方案节约了近 １５％的用钢量。因此， 利用吊车梁设置隅撑， 减小中柱平面外计
Ｖｏｌ．２３ Ｎｏ．２ Ａｐｒｉｌ ２００６
安徽工业大学学报 Ｊ． ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
文章编号： １６７１－ ７８７２（ ２００６） ０２－ ０２０６－ ０３
第 ２３ 卷 第 ２ 期 ２００６ 年 ４ 月
减小门式刚架中柱平面外计算长度的方法
贾冬云 （安徽工业大学 建筑工程学院， 安徽 马鞍山 ２４３００２）
中图分类号： ＴＵ３９１
文献标识码： Ａ
Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ Ｏｕｔ－ ｐｌａｎｅ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｍｉｄ－ ｃｏｌｕｍｎ ｉｎ Ｇａｂｌｅｄ Ｆｒａｍｅｓ
Ｊ ＩＡ Ｄｏｎｇ－ ｙｕｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｍａ＇ａｎｓｈａｎ ２４３００２，Ｃｈｉｎａ）
气象条件： 基本风压 ０．５５ ｋＮ／ｍ２， 基本雪压 ０．２０ ｋＮ／ｍ２。
建筑场地类别： Ⅱ类场地土。
地震设防烈度： ７ 度。
３．２ ３ 种方案的用钢量
不改变一榀刚架其它构件截面尺寸的条件， ３ 种方案中， 采取不同的措施使中柱平面外计算长度不同，
而引起用钢总量的变化。
方案 １： 不设中间支承点时， 中柱的平面外计算长度取柱的全长 １０ ｍ ， 根据计算中柱截面为 Ｈ６００×３５０×
可见， 通过设置隅撑可以为刚架梁和柱的受压翼缘提供侧向支承点， 防止 其失稳。
檩条
檩托
隅撑
刚架斜梁 图 １ 隅撑的连接
２．２ 设计模型的建立 由图 １， ２， 分别将刚架替换为中柱， 将檩条（ 或墙梁） 替换 为吊车梁的 上翼
缘， 形成吊车梁－ 中柱－ 隅撑体系， 建立隅撑受力模型（ 见图 ３） 。因为吊车梁与中 柱左侧翼缘有可靠连接， 所以只要隅撑与吊车梁和中柱右侧翼缘的连接可靠。 压杆设计为隅撑， 则使其能为中柱提供可靠的平面外支承点， 达到减小平面外 计算长度的目的。
根据计算中柱截面为 Ｈ５００×３００×１０×１０， 一根中柱的用钢量为 ８５０ ｋｇ ， 增加一对隅撑， 截面为 Ｌ ３６×４， 用钢量
为 ６．２ ｋｇ 。
通过计算， 将 ３ 种方案的中柱及其减
小平面外计算长度的辅助构件的用钢量、
方案 １
中柱 辅件 总量
总用钢量列入表 １。
１ ００７．４ ０ １ ００７．４
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｄ－ ｃｏｌｕｍｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｇａｂｌｅｄ ｆｒａｍｅｓ， ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｓｏｌｉｄ ｗｅｂ ｓｅｃｔｉｏｎ， ｉｓｎ＇ｔ ｓａｔｉｓｆｉｅｄ ｂｙ ｉｎ－ ｐｌａｎｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｇｇｉｓｈ ｏｕｔ－ ｐｌａｎｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｇｔｈ． Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｍｉｄ－ ｃｏｌｕｍｎ ｗｉｔｈ ｃｒａｎｅ ｂｅａｍ ｉｎ ｇａｂｌｅｄ ｆｒａｍｅｓ， ｔｈｒｅｅ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｐｒｏｖｅ ｔｈａｔ ｉｔ ｉｓ ｍｏｓｔ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｔｏ ｔａｋｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒａｎｅ ｂｅａｍ ｔｏ ｓｅｔｕｐ ｋｎｅｅ ｂｒａｃｉｎｇ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｌａｔｅｒａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ， ｔｈｅｒｅｂｙ ｔｏ ｍｉｎｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｏｕｔ － ｐｌａｎｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｇｔｈ． Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｍｅｔｈｏｄ ｈｅｒｅｉｎｔｏ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｇａｂｌｅｄ ｆｒａｍｅｓ； ｏｕｔ－ ｐｌａｎｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｇｔｈ； ｃｒａｎｅ ｂｅａｍ； ｋｎｅｅ ｂｒａｃｉｎｇ； ｌａｔｅｒａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ