20160323抽柱门式刚架结构设计要点及对厂房经济性影响分析(发布版)2讲义.docVIP

抽柱门式刚架结构设计要点及对厂房经济性影响分析 段潇川 王小龙 （东风设计研究院有限公司，湖北 武汉430056） 摘要：文章以连续多跨多坡门式刚架为算例，对抽柱门式刚架进行分析，提出了抽柱门式刚架的设计方法，结合我国现行规范对抽柱门式刚架的设计要点进行了说明，同时对比门式刚架中间抽柱和非抽柱模型的用钢量。提出结论：抽柱门式刚架结构形式优于传统非抽柱门刚。 关键词：抽柱门式刚架；设计要点；用钢量 中图分类号：TU318+.2 Structure Design Points of the Steel Column-Removed Portal Frame and Analysis of the Economic Impact on Plant Building Xiaochuan Duan；Xiaolong Wang (Dongfeng Design Institute Co., Ltd., Hubei Wuhan 430056 China) Abstract: Based on the continuous multi-span and multi-slope portal frame as example, analyze the steel column-removed portal frame, combined with China current code to illustrate the design methods and points of steel column-removed portal frame, and compare the steel quantity of column-removed portal frame with none column-removed portal frame model. Put forward the conclusion: the structure form of steel column-removed portal frame is better than traditional none column-removed portal frame. Key words: steel column-removed portal frame; design points; steel quantity 引言 门式刚架是建筑钢结构中应用最广泛的结构形式之一，随着我国工业化的发展，这类结构以其用钢量省、造价低、施工速度快、外形美观等优点而被广泛的应用。由于生产工艺及使用的要求，需要开阔的操作空间而抽去了部分中柱，因此形成了抽柱门式刚架。本文对抽柱门式刚架的设计方法进行探讨，针对其中几项容易被设计人员忽视的要点进行说明，并模拟工程中常见的多跨多坡厂房，基于门式刚架计算满应力法[1]，计算特定跨度、柱距情况下，抽柱与不抽柱对主体结构用钢量的影响。 1 抽柱门刚结构设计方法 房屋沿跨度方向为横向刚架，分为标准榀和抽柱榀；沿柱距方向为纵向刚架，分为边榀和中间榀。在通常情况下，中间榀因为工艺要求而需要抽柱。CECS 102:2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》[2]第4.3.2条规定：在多跨刚架局部抽掉中间柱或边柱处，可布置托梁或托架。中间榀柱顶与托梁刚接形成纵向刚架，不必设柱间支撑，柱脚两个方向均为铰接；边榀设柱间支撑保证纵向刚度，柱脚平面内刚接，平面外铰接。 1.1 抽柱门刚的控制条件 抽柱门式刚架设计时要控制构件的强度计算、稳定计算、变形计算、位移计算。主要控制参数限值如下表1：（未注明项均采自CECS 102:2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》[2]） 表1 设计控制参数表 类别取值应力比限值[1]钢梁、钢柱强度应力比1.0，稳定应力比1.0；主钢梁挠度限值L/180受压构件长细比180柱顶位移限值h/60斜梁坡度变化率0.33变截面构件楔率60mm/m托梁挠度（按《钢规》[3]）L/400 1.2 抽柱门刚的计算 抽柱门刚设计采用二维的平面模型，框架按单榀计算。抽柱门式刚架计算模型分为：标准榀、抽柱榀、纵向刚架，计算步骤见表2。 表2 抽柱门刚的计算步骤 步骤一计算抽柱榀刚架传递给托梁的荷载步骤二建模计算纵向钢架步骤三分工况提取托梁两端的剪力，施加于标准榀进行建模计算步骤四求出托梁的刚度；（力法）步骤五根据托梁的刚度，设置弹性支座，建模计算抽柱榀横向刚架，计算时需保证抽柱榀和标准榀的位移协调1.3 抽柱门刚的设计要点 ⑴ 托梁刚度。 设计托梁时，托梁两端刚接，可有 效减小托梁挠度，减少厂房用钢量[4]。 经验算核实，PKPM软件在进行托梁刚度折算时（图1），程序