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1、钢结构次构件计算,1、柱间支撑的设计 2、吊车梁制动系统及支撑 3、抗风柱的设计,第一部分 柱间支撑的设计,一、构造要求： 1、门式刚架轻型房屋钢结构的支撑设置应符合下列要求： 1）在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。 2）在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。 2、支撑和刚性系杆的布置宜符合下列规定： 1）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。 2）柱间支撑的间距应根据房屋纵向柱距、受力情况和安装条件确定。当无吊车时宜取3045m；当有吊车时宜
2、设在温度区段中部，柱间支撑应分层设置，吊车梁以上的上部支撑应设置在端开间，并在中间或三分点处同时设置上、下部柱间支撑，且间距不宜大于60m。 3）当建筑物宽度大于60m时，在内柱列宜适当增加柱间支撑。 4）当房屋高度相对于柱间距较大时，柱间支撑宜分层设置，并加设水平压杆。,5）在刚架转折处（单跨房屋边柱柱顶和屋脊，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。 6）由支撑系杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。 7）在设有带驾驶室且起重量大于15t桥式吊车的跨间，应在屋盖边缘设置纵向支撑桁架。 8）门式刚架轻型房屋钢结构的支撑，可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑；圆钢与构
3、件的夹角应在3060范围内，宜接近45。 9）当设有起重量不小于5t的桥式吊车时，柱间宜用型钢支撑。在温度区段端部吊车梁以下不宜设置柱间刚性支撑。当边柱桥式吊车起重量大于或等于10t时，下柱支撑宜设两片，吊车起重量较小时，下部支撑可设置单片。 10）当不允许设置交叉柱间支撑时，可设置其他形式的支撑；当不允许设置任何支撑时，可设置纵向刚架 3、在设有带驾驶室且起重量大于20t桥式吊车的跨间（按钢规设计），应在屋盖处设置纵向和横向支撑，支撑宜采用型钢。,4、门规中的构件长细比应符合下列规定：,5、钢规中的构件长细比应符合下列规定：,6、柱间支撑的形式,1）柱间支撑的形式主要有下列四种：（1）十字形
4、交叉支撑；(2)空腹式门式支撑；（3）八字形支撑；（4）人字形支撑。2）门式刚架轻型房屋，当厂房内无吊车，且抗震烈度不大于7时，柱间支撑截面形式可以采用圆钢。 3）阶形柱的下段柱柱间支撑，一般在两个柱肢内成对设置，即为双片支撑。当为等截面柱且截面高度 600mm时，可沿柱中心线设置单片支撑，截面较大时宜设置双片支撑。 4）阶形柱上柱柱间支撑在柱侧向的位置，当上段柱的截面高度1000mm时，一般设单片支撑，并沿柱中心设置。当上段柱的截面高度大于1000mm时，或在上段柱设有人孔而纵向刚度要求较高时，则可设置双片支撑。 5）柱间支撑的截面形式，当采用单片支撑时，由于平面外的计算长度大于平面内的计算
5、长度，所以一般采用单个不等边角钢，短边与柱相连，或采用两个角钢组成T形截面。,7、柱间支撑内力计算,a、作用于柱间支撑的厂房纵向水平荷载 （1）纵向风荷载： 由房屋两端山墙和天窗架端壁传来的集中风荷载W，当房屋有伸缩缝时，则为房屋一端山墙和天窗架端壁传来的集中风荷载W，并应根据山墙结构包括抗风柱和抗风桁架的布置，按现行荷载规范的规定，分别计算作用在柱顶（屋架下弦端支座处）的风荷载W1,作用在吊车梁顶面处的风荷载W2。 节点集中风荷载设计值： （其中A为受荷面积，为风荷载体型系数，为风压高度变化系数，为风压） （2）吊车的纵向水平荷载标准值Td可按下式计算: 式中 在同一柱列吊车梁上由两台起重量
6、最大的吊车所有刹车轮（一般每台吊车的刹车轮数可取一侧轮数的一半）的最大轮压之和。 （3）作用在房屋纵向的其他水平荷载，如固定于柱上的纵向管道设备的推力H、地震水平荷载等，应按实际情况进行计算。 对于需进行抗震计算的厂房，柱间支撑杆件的截面应力比，不宜大于0.75。抗规9.2.10,a、采用PKPM工具箱,二、柱间支撑的计算,b、采用MtsTool工具箱 1）计算软件选用 MtsTool工具箱/钢构件设计/支撑/柱间支撑 2）计算参数的选择：（具体见附图）,同一温度区段内的同一柱列设有的柱间支撑道数。,第二部分 吊车梁制动系统及支撑,一、构造要求： 1、吊车梁系统的结构通常是由吊车梁（或吊车桁架
7、）、制动结构、辅助桁架（视吊车吨位、跨度大小确定）及支撑（水平支撑和垂直支撑）等构件组成。,2、当吊车梁的跨度和吊车起重量均较小时，则可采用无制动结构的吊车梁，以其自身保证吊车梁的侧向稳定性。（一般情况当吊车起重量不大于10T，且跨定不大于9米时，建议采用无制动结构的吊车梁） 3、吊车桁架一般适用于跨度L18m，以及起重量Q75t的轻、中级工作制或小吨位软钩重级工作制吊车结构。支承夹钳或刚性料耙硬钩吊车以及类似吊车的结构不宜采用吊车桁架。（吊车梁宜优先采用实腹式H形吊车梁，当跨度较大时，才考虑是否采用吊车桁架或箱形吊车梁。） 4、当吊车梁为重级工作制，或者吊车梁跨度12m，或吊车桁架时，宜设置
8、制动结构。 5、当吊车桁架和重级工作制吊车梁跨度等于或大于12m，或轻、中级工作制吊车梁跨度等于或大于18m时，宜设置辅助桁架和下翼缘（下弦）水平支撑系统。当设置垂直支撑时，宜在吊车梁的1/31/4跨处各设一道。,6、按吊车负荷率与工作时间率分为轻、中、重和特重四个等级（即A1A3、A4A5、A6、A7和A8）。一般仅为安装用的吊车属轻级，对金工、焊接等冷加工生产使用的吊车属于中级，而在铸造、冶炼、水压机锻造等热加工生产使用的吊车属于重级，在冶金工厂中支承夹钳、料耙等硬钩的特殊吊车属于特重级。 7、对于硬钩特重级吊车应采用实腹式吊车梁，重级软钩吊车也宜采用实腹式吊车梁。对于重级工作制的吊车梁和
9、吊车桁架均宜设置制动结构。 8、当跨度24m的大跨度吊车梁或吊车桁架，宜要求制作时按跨度1/1000起拱；一般宜采用分段制作及运输，在工地拼装成整根吊装，避免高空拼接。 9、制动桁架的宽度一般不宜小于其跨度的1/20。制动桁架的腹杆截面一般采用单角钢。 10、辅助桁架的几何外形应与吊车梁（或吊车桁架）的外形相匹配。,11、辅助桁架、吊车梁下翼缘的水平支撑架及垂直支撑的杆件长细比限值：,二、吊车梁的计算,1、吊车梁或吊车桁架一般应按两台最大起重量的吊车进行设计。当有可靠根据时，可按工艺提供实际排列的两台起重量不同的较大吊车或可能是一台吊车进行设计。 2、吊车竖向荷载标准值，应采用吊车最大轮压或最
10、小轮压。 3、吊车纵向和横向水平荷载，应按下列规定采用： 1）吊车纵向水平荷载标准值，应按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的10%采用；该项荷载的作用点位于刹车轮与轨道的接触点，其方向与轨道方向一致。,2）吊车横向水平荷载标准值，应取横行小车重量与额定起重量之和的下列百分数，并乘以重力加速度：,4、作用在吊车梁或吊车桁架走道板上的活荷载，一般可取2.0kN/m2；当有积灰荷载时，按实际积灰厚度考虑，一般为0.31.0kN/m2。 5、计算吊车梁（或吊车桁架）由于竖向荷载产生的弯矩和剪力时，应考虑轨道和它的固定件、吊车制动结构、支撑系统，以及吊车梁（或吊车桁架）的自重等，并近似地简化为将
11、求得的弯矩和剪力值乘以系数w。 w系数见下表：,6、计算吊车梁或吊车桁架的强度、稳定以及连接的强度时，应采用荷载设计值（荷载分项系数为1.4），计算疲劳和正常使用状态的变形时，应采用荷载标准值。;并且只有在重级工作制吊车梁和重级、中级工作制吊车桁架才进行疲劳验算。 7、当计算吊车梁及其连接的强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数。对悬挂吊车（包括电动葫芦）及工作级别A1A5的软钩吊车，动力系数可取1.05；对工作级别为A6A8的软钩吊车、硬钩吊车和其他特种吊车，动力系数可取为1.1。计算疲劳和变形时，荷载不乘动力系数。 8、吊车梁和吊车桁架的挠度容许值（按自重和起重量最大的一台吊车计算）：L为吊车
12、梁跨度 1）手动吊车和单梁吊车（含悬挂吊车） L/500 2）轻级工作制桥式吊车 L/800 3）中级工作制桥式吊车 L/1000 4）重级工作制桥式吊车 L/1200 5）手动或电动葫芦的轨道梁 L/400,三、计算软件的选择及应用：,1、计算软件选择： PKPM/钢结构/工具箱/吊车梁计算和施工图 2、计算参数的选择：见下图(吊车梁计算时，软件已自行考虑了w系数及动力系数。),四、制动结构、辅助桁架、垂直支撑及水平支撑的计算,1、制动结构计算 制动结构需要验算结构的强度、稳定及挠度，具体计算步骤见钢结构设计手册（上册） P369。 2、辅助桁架计算 辅助桁架需要验算辅助桁架各杆件的强度、稳
13、定及辅助桁架的竖向挠度，具体计算步骤见钢结构设计手册（上册） P375。 3、垂直支撑计算 垂直交叉支撑的截面一般由拉杆长细比确定。 4、水平支撑计算 吊车梁下翼缘（或吊车桁架下弦杆）的水平支撑桁架一般采用单角钢竖肢朝上放置，杆件截面按压杆的长细比确定。,第三部分 抗风柱的设计,一、抗风柱相关知识介绍 1、抗风柱：排架结构或门式刚架结构中支撑山墙墙板抵抗水平风荷载作用的主要构件。 2、一般的抗风柱承受竖向荷载产生的轴心力及偏心弯矩，以及水平荷载产生的弯矩，是压弯或拉弯（墙架柱的悬吊部分）构件。砌体自承重墙的抗风柱往往只承受水平风荷载（略去自重），实际上式一种竖放的受弯构件。 3、抗风柱分实腹式
14、和格构式。当厂房较高，高度大于或等于18m时，宜用抗风桁架。当采用抗风桁架时，抗风桁架占据了厂房空间，致使主厂房吊车的有效起吊范围变窄，而且抗风桁架安装的精度要求很高，抗风梁截面很大，总体而言不经济。山墙抗风柱大多采用钢柱，钢柱与屋面结构共同承受山墙水平风荷载是现阶段用得最广泛的形式，它考虑了屋架对钢柱的约束作用，充分利用屋架承受一部分水平风荷载的作用。,4、抗风柱柱脚连接分为刚接和铰接。柱脚刚接或铰接对于抗风柱设计影响不大，但对于基础设计却非常关键。柱脚铰接时，基础只承受较小的轴力与水平剪力，传递给基础的轴力只有抗风柱本身的重量和相邻山墙墙板的重量。柱脚采用刚接时，传递给基础的弯矩和轴力要大
15、得多，偏心距非常大，增加了基础边缘的压力，可能造成基础与地基脱开，对地基要求更高，不利于基础的设计。抗风柱比较高的时候，如果柱脚还采用铰接模式，抗风柱截面将很不经济，这时候可以做成刚接柱脚、或者设置抗风桁架。抗风柱与基础的连接一般采用铰接。 5、抗风柱柱顶与屋面梁连接形式分为刚接、铰接、弹簧板连接及长圆孔螺栓连接。一般不建议抗风柱承受屋面的竖向荷载，抗风柱刚接或者铰接会引起屋面梁变形不协调，通常采用弹簧板连接或长圆孔螺栓连接。（变形不协调：山墙处钢架由于抗风柱的存在，相对的跨度变小，而第二榀刚架相对跨度变大，受荷面积、挠度也大于山墙钢架，变形相差较大，从而引起屋面翘曲、开裂、渗漏。）常用节点示
16、意如下：,长圆孔螺栓连接,弹簧板连接,弹簧板连接及长圆孔螺栓连接与柱顶铰接对比 1）、弹簧板连接及长圆孔螺栓连接，屋面荷载全部由刚架承受,抗风柱不承受上部刚架传递的竖向荷载，只承受墙体和自身的重量和风荷载。 弹簧板由一块钢板折叠而成，竖向刚度很弱，上部屋架可以自由变形，节点不传递竖向力，在水平方向弹簧板有一定的刚度，能够保证水平荷载的传递。弹簧板可与斜梁上翼缘连接，但可能会与檩条产生安装位置上的矛盾。 3）、柱顶铰接时，山墙的水平风荷载通过抗风柱传给斜梁下翼缘（檩条、刚性系杆一般与梁的上翼缘连接，下翼缘通常没有侧向支撑），斜梁会承受侧向力和侧向力引起的侧向扭曲，而随着厂房跨度、高度的增加，产生的扭矩也会增加，斜梁就可能因为受扭而失稳。由于存在侧向力和侧向扭曲，在连接处应增设隅撑或加劲板。,6、验算规范的选择：抗风柱验算规范的选择需与
