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第六届全国现代结构工程学术研讨会 门式刚架中支撑系统的分析与研究 谭毅 陈兰 (华南理工大学建筑学院土木工程系，广州510640) 摘要： 对门式刚架中水平支撑系统、抗风柱和柱间支撑设计中易忽视的几个问题进行了分析，介绍了支撑系统、抗风柱 布置、柱脚固接时的设计经验，供广大工程技术人员参考。 关键词： 门式刚架：水平支撑；抗风柱 一、引言 轻型钢结构是国内外目前应用和发展速度最快的新型结构形式，广泛应用于工业、厂房、超市、餐厅 等公共建筑，具有施工速度快、建筑造型美观、钢材用量少、造价低廉等优势。而门式刚架作为典型的轻 型钢结构，也是目前国内应用最为广泛的轻型钢结构。现代轻型门式刚架体系是由国外钢结构专业公司引 入我国的，它包括主结构系统(刚架、支撑、抗风柱等)、次结构系统(屋面和墙面檩条等)、辅助结构体 系(挑檐、雨蓬、女儿墙、楼梯、吊车梁等)、围护板材体系、柱脚和基础等。 对门式刚架的主刚架，现在的研究都比较多，设计人员比较注重刚架的计算，因此刚架出现的问题一 般比较少；但对于结构的支撑系统，特别是结构的水平支撑系统，往往容易被设计人员忽略，这里面有概 念上的问题，也有设计者本身轻视了对支撑结构重要性的认识，而忽略了对支撑结构的验算。这些疏忽会 对整个结构的稳定性和可靠性产生影响，为结构的安全带来隐患。本文通过对门式刚架水平支撑系统进行 分析与研究，得出一些结论，供广大设计人员提供参考。 抗风柱的设置位置 抗风柱作为纵向风荷载的传递者，其设置部位应设置在屋盖水平支撑的节点处。这样其产生的水平力 可以直接传递到水平支撑点，使屋盖水平支撑与刚架在水平方向上形成一个标准的桁架受力体系，即屋架 及水平支撑在水平方向上均只受拉、压力，不受弯矩。 丽在实际设计中，很多设计者并没有注意到这一点，在抗风柱的设置上有随意性，往往仅考虑墙梁的 计算长度以及在宽度方向上等分，有时又因为开门洞的缘故，使得抗风柱随便设置，这样抗风柱产生水平 力就作用在刚架横梁上而不是节点位置。以下通过算例说明这种设置所产生的问题。 算例1：广东湛江市港口码头，建造一个仓库，采用门式刚架，柱脚固接，跨度为36m，柱距7m，檐口 处高8．2m，基本风压Wo=0．90kN／m，抗风柱布置、屋面支撑布置分别见图1和图2，主刚架梁柱采用楔形 截面，截面尺寸及截面特性见表1和图3。 钢材采用0345B，由于跨度较大，采用柱脚固接有利于增大结构刚度，控制结构侧移。刚架梁平面外 计算长度取支撑距离6m，刚架柱平面外计算长度取柱高8．2m。采用PKPM—STS的程序，计算仓库端部第1榀 刚架，计算结果见表2，可见刚架的强度及稳定均满足规范要求。 如果抗风柱设置在屋盖水平支撑的节点处，其产生的水平力由支撑直杆直接承受，钢梁没有刚架平面 外的弯矩，按上述计算的刚架是安全的。但由图1可见，由于山墙在中间开有门洞，抗风柱不是正好布置 在支撑节点上，抗风柱上端将会对钢梁产生平面外的弯矩，以下计算抗风柱Z1产生的集中力，分析其对 工业建筑2006增刊 第六届全国现代结构工程学术研讨会 钢梁③的不利影响。 。 f Z1 I 同 -5000。％000{sooo 6000 。500—koo一 5000 I oonnn o o r N L H o o N oo L 图1抗风柱布置图 ×××××× ) ) ≥ 、- 6。。。I 6。。。I迦l晨。。I 6000 l 6。。。 图2屋面支撑布置图 JUUU J_UUUU UUUU 上UUUU JUUU 0仁nnn 图3主刚架图 表1 (构件截面尺寸及截面特性) 截面面积(nlm2) 小头截面模量(咖3) 小头回转半径(哪) 构件 构件 截面 编号 名称 大头端 小头端 彬 ％ 1J Z， H300×250×8×14～ l 柱 12376 9176 1．04E+06 2．92E+05 130．67 63．04 H700×250×8X14 H800×220x12×14～ 2 梁 15424 10624 1．41E+06 2．26E+05 162。64 48。41 H400×220×12×14 3 梁 H400×220×6×10 6680 6680 9．74E+05 1．61E+05 170．76 51．55 4 梁 H400×220×6×10 6680 6680 9．74E+05 1．61E+05 170．76 51．55 表2 (计算结果) 构件 构件 作用弯矩与考虑 平面内 平面外 弯矩(kN．m) 轴力(kN) 剪力(kN) 屈曲后强度抗弯 稳定应 稳定应 编号 名称 大头端 小头端 大头端 小头端 大头端 小头端 承载力比值 力比 力比 1 柱 0。76 0．52 0．91 639．2 241．5 111 一102 -98．8 120。4 2 粱 0．