单层钢结构工业厂房柱间支撑设计

发布于：2023-11-24 13:56:24 来自：建筑结构/钢结构工程 [复制转发]

柱间支撑是为保证钢结构厂房整体稳定、提高侧向刚度和传递纵向水平力而在相邻两柱之间设置的连系杆件，它与刚架结构一同构成独立的空间稳定体系。

1、柱间支撑的布置与功能

柱间支撑与屋面支撑一般布置在同一开间,以形成结构的整体性。在厂房两端(有温度缝时则为温度区间的两端)开间或端部第二个开间,一般应设置柱间支撑。《门架规范》要求无吊车的厂房每隔30m至45m设置一道支撑。当有吊车时，吊车牛腿下部支撑宜设置在温度区段中部,当温度区段较长时宜设置在三分点内，且支撑间距不应大于50m。牛腿上部支撑设置原则与无吊车时的柱间支撑设置相同。有吊车的厂房在吊车牛腿以下一般需设刚性支撑。

轻型厂房门式刚架的柱间支撑大多采用交叉布置形式,也称十字形支撑。设置桥式吊车的厂房中,一般以吊车梁为界,设上下两道支撑,参见（图1）。有些厂房有连续布置的设备、交叉支撑会影响生产工艺,在这种情况可以采用其他形式的支撑,如人字形支撑、门形支撑等。

柱间支撑的作用,首先是形成纵向排架平面内的几何不变体,因为纵向排架平面是H形钢柱的弱轴方向,柱子两端通常都作为铰接处理。柱间支撑的另一个重要作用是抵抗纵向排架平面内的水平力,包括风荷载和吊车纵向水平制动力,原因也是因为柱子沿这一方向的抗侧力很小。柱间支撑还可为柱子提供侧向支撑点,当设双道支撑时,柱子中间有一个侧向支承点,整体稳定性将显著提高。厂房结构安装时,应先安装设支撑的开间,使得搭建起来的部分结构立刻成为几何不变体,这是支撑的又一重要功能。

2、柱间支撑的截面、构造和计算

柱间支撑斜杆以能否有效抵抗轴向压力分为柔性支撑和刚性支撑。读者在屋面结构中已经了解到张紧的圆钢可以作为柔性支撑,这类支撑同样用于柱间支撑,其构造、计算要点与屋面柔性支撑相仿。

设置桥式吊车的厂房要求设置刚性支撑。这是因为柔性支撑虽然可以通过抵抗拉力而平衡水平荷载,但其刚度较小,当桥式吊车运行和制动时,仅设置柔性支撑的厂房往往发生可以感知的晃动造成不适的心理感觉。刚性支撑位于端开间(或第二开间)以外的其余位置,且一般下道支撑为刚性支撑,上道支撑仍可为柔性支撑。

刚性支撑可以采用角钢、槽钢、工字形钢等热轧型钢或钢管支撑构件两端铰接于柱子,通常采用节点板连接。（图2）是刚性支撑的部分实例。用（图2a)为两根交叉的单角钢,中间相交位置设一连接板,角钢边缘焊在连接板上。支撑平面内的计算长度可取为节点中心到交叉点间的距离。支撑平面外的计算长度Lo,对拉杆取Lo=l;对压杆可采用以下规定:适用于两角钢截面相等的情况,这是门式刚架设计时的一般情况。角钢端部通过节点板连接在柱子腹板上,必要时应在节点板上方或柱子腹板的另侧设一水平加劲肋,以防止柱子腹板受到较大的面外力而导致破坏。

两个交叉的槽钢支撑构造与上相仿,背对背地互相交叉,这种情况下支撑构件计算长度的确定与上述角钢计算长度的算法完全相同,槽钢支撑也可采用（图2c)的方式,即两个槽钢的轴线过同一平面,交汇处有一支撑断开,焊接在连接板上。支撑平面内的计算长度仍取为节点中心到交叉点间的距离,对应弱轴方向的较小回转半径值。受压杆支撑平面外的计算长度Lo可采用以下规定：

当相交另一杆受压,此另一杆在交叉点处断开但以节点板搭接时

当相交另一杆受拉,此拉杆在交叉点中断但以节点板搭接时

（图2d）是采用一对角钢的支撑方案。每斜向都有两根角钢,中间连以斜缀条,缀条可以采用圆钢、扁钢或小规格角钢。这样在柱间支撑平面外,角钢就是一格构式构件,具有较大的截面回转半径。在与另一斜向角钢交叉处,一般断开其中任一斜向的角钢,将其焊在连接板上，当柱子翼缘宽度较大时,角钢可以直接焊接在翼缘上;也可在柱翼缘上焊出一块节点板,而将角钢用螺栓或焊缝连接其上。

刚性支撑与地面的交角宜控制在30°至60°之间。过陡的支撑其抗侧能力将大大降低。采用型钢的刚性支撑一般不存在局部失稳的问题,所以支撑计算内容包括净截面强度、整体稳定、满足刚度要求,以及支撑连接节点部位的焊缝、螺栓、节点板的强度和稳定性。无吊车梁时受压支撑的长细比不宜大于200,有吊车梁时受压支撑的长细比不宜大于150;无吊车梁时受拉支撑长细比不宜大于400,有吊车梁时不宜大于300,但对张紧的圆钢支撑不作长细比的限制。

3、 柱间支撑荷载计算