柱子系统设计讲义

目录第一章荷载和作用3一、一般说明3二、永久荷载（恒荷载）5三、吊车荷载6四、雪荷载8五、积灰荷载9六、屋面均布活荷载11七、风荷载12八、温度作用14九、地震作用15第二章单层工业厂房框架柱的设计17一、一般要求171.框架柱的类型182.框架柱的截面形式193.框架柱的截面大小19二、框架柱整体计算201.计算简图202.框架sts计算中一些问题213.框架结构的刚度限值304.抽柱计算31三、框架柱、梁腹板的局部稳定的问题361.框架柱腹板的局部稳定问题372.屋面梁腹板的局部稳定问题39第三章框架柱的局部设计41一、柱人孔设计411.上阶柱人孔设计412.下阶柱人孔设计42二、肩梁设计441．强度验算452．肩梁的刚度问题473．连接和局部计算48三、柱脚设计491.柱脚的类型492．柱脚计算513.插入式柱脚设计544.柱脚构造56第四章柱间支撑设计58一、一般说明58二、柱间支撑的计算601.荷载传递路线602.十字交叉支撑603.K型支撑614.八字形支撑615.单斜压杆上柱支撑616.单斜杆下柱支撑627.y形下柱支撑628.扩大门形下柱支撑629.支撑压杆允许长细比63三、柱间支撑的构造和连接631.单角钢折减系数632.单层工业厂房的柱间交叉支撑构造要求633.支撑填板的布置64第五章其他65一、跨度大于36m屋架对框架柱的水平推力问题65二、规范中节点域公式在单层工业厂房刚接框架设计上的适用性66三、高温对钢结构的影响66四、格构柱横隔设置的要求67五、工字型柱腹板横、纵加劲67第一章荷载和作用一、一般说明作用在结构上的荷载，针对不同情况，需要由一些荷载数值来代表，通称为荷载代表值。对永久荷载，采用标准值作为代表值；对可变荷载，应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。荷载标准值是指在设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，即超过该值的可能性为5%，就是一般来说的“可能出现的最大值”；组合值、频遇值及准永久值都是在标准值的基础上乘以系数得到。荷载设计值为荷载标准值与荷载分项系数的乘积。荷载组合值是当两种或两种以上可变荷载需要同时作用时，考虑到所有荷载同时达到最大值的可能性极小，这时，除了主导荷载（产生最大效应的荷载）外，其他伴随的可变荷载取小于标准值的组合值作为荷载的代表值。频遇值是《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（下简称《荷载规范》）新添的荷载代表值，它是对应于某些极限状态，允许在一个较短时间内被超过，相当于结构上时而出现的、不超过标准值的一个较大荷载值，它通常大于或等于准永久值。例如，对结构振动涉及人的舒适性、影响非结构构件的性能和设备的使用功能的极限状态时采取频遇值。准永久值是针对可变荷载来讲，指在设计基准期内，（《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001采用的设计基准期为50年），超过这一数值的时间为设计基准期的一半，这个数值即为准永久值。结构设计时，一般应满足承载能力极限状态和正常使用极限状态。对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶然组合来进行荷载效应组合，并应满足下面的表达式：g0S≤R式中g0—结构重要性系数；S—荷载效应组合的设计值R—结构构件抗力的设计值结构重要性系数，对于一般的工业和民用钢结构，根据《钢结构设计规范》GB50017-2003（下简称《钢规》）第3.1.3条，安全等级为二级，g0取1.0。荷载效应的基本组合，是由永久荷载、可变荷载考虑它们的荷载分项系数，并在有多个可变荷载时，考虑荷载组合值后得到的荷载总效应。荷载的组合可能有很多种，设计时需要找出产生荷载效应最大（即最不利）的那一个荷载组合作为结构或构件设计的荷载组合。对于排架结构，基本组合可以采用简化规则，当由可变荷载控制时，荷载效应S当由永久荷载控制时，荷载效应S对于正常使用极限状态，当考虑短期效应时，分别采用荷载的标准组合或频遇组合；当考虑长期效应时，可采用准永久组合。对于单层工业厂房来说，承受的荷载和作用有：1.永久荷载（恒荷载）：承重结构的自重、屋面板和墙面板自重、设于结构上的管线及设备自重等；2.可变荷载（活荷载）：吊车荷载、雪荷载、积灰荷载、屋面及走台上的均部活荷载、风荷载、管线及设备工作时对厂房结构产生的作用力（扣除自重）；3.温度作用：当框架横向和纵向单元长度不超过《钢结构设计规范》（78页，第8.1.5条）规定的温度区段长度值时，一般不用考虑温度作用；4.框架柱基础不均匀沉降或倾斜对框架产生的影响；5.偶然荷载：如地震荷载、重物对结构的撞击等。二、永久荷载（恒荷载）1.承重结构自重：在用STS软件计算框架时，可以选择由程序自动考虑。2.屋面板和墙面板压型钢板自重一般为7～15kg/㎡，夹芯保温板自重一般为12～35kg/㎡，对于柱距≥12m的单层工业厂房，我公司建筑专业常用的板型，以及在结构设计时，恒荷载的设计取值见下表：屋面板在水平投影面上自重的设计恒荷载取值（kg/㎡）屋面板压型钢板型号（板板厚0.88mm）波高（mm）自重kg/㎡跨度设计取恒荷载不保温时1YX114-3333-6666（角驰Ⅲ，常用）1149.54m15kg/㎡2YX51-3880-7660型（角驰驰Ⅱ）768.33.6m保温时上层板1YX114-3333-6666（角驰Ⅲ，常用）1149.54m30kg/㎡2YX51-3880-7660型（角驰Ⅱ）768.33.6m下衬板YX28-2005-8220型287.7－保温材料1岩棉80-100mmm厚（取1kN/m3）－102超细玻璃丝棉880-1000mm厚厚（常用）－＜10墙面板在正投影面上自重的设计恒荷载取值（kg/㎡）墙面板压型钢板型号（板板厚0.88mm）波高（mm）自重kg/㎡跨度设计用恒荷载不保温时1YX35-1225-7550型（V1255）358.42m15kg/㎡2YX28-2005-8220型287.7保温时外层板1YX35-1225-7550型（V125）358.42m25kg/㎡2YX28-2005-8220型287.7内衬板YX15-2225-900型287保温材料1岩棉80-100mmm厚（取1kN/m3）－102超细玻璃丝棉880-1000mm厚厚（常用）－＜10三、吊车荷载1.吊车设计参数单层工业厂房通常采用电动桥式吊车，根据吊车的利用等级和荷载状态分A1～A8共8个工作级别：A3及以下为轻级，A4、A5为中级，A6、A7为重级，A8为特重级。另外，工艺提供的吊车资料里应包括：吊车轮距尺寸、额定起重量、工作级别、最大轮压、吊车总重、小车重、每侧制动轮的轮数、轨道型号、车挡高度等。在同一跨间，当吊车在一侧产生最大轮压的时候，另一侧必然会产生最小轮压。最小轮压由最大轮压计算得到，公式如下：Q吊车起重量G吊车总重n吊车一侧轮数吊车额定起重量指吊车正常工作时吊钩下一次起升的最大重量。对于具有主、副钩的桥式吊车，主、副钩一般不同时工作，通常以主钩起重量做为吊车的额定起重量。例如，吊车30/10t，额定起重量为30t。另外，有时吊车在吊钩下还有挂梁，因此需要注意额定起重量里是否已经包括了挂梁重量，与工艺联系，以免额定起重量漏项。对于双钩吊车，例如25+25t，则应计入双钩的起重量，即额定起重量为50t。2.吊车横向和纵向的水平荷载对于吊车产生的横向水平荷载，在计算框架柱时，注意无论重级还是中、轻级，一律按照《荷载规范》第5.1.2条2款规定，而不采用《钢规》第3.2.2条规定。因为《钢规》第3.2.2条是适用于在“计算重级工作制吊车梁（或吊车桁架）及制动结构的强度、稳定性以及连接的强度时”，考虑吊车摆动引起的横向水平力，不用于框架柱的计算。根据《荷载规范》得到吊车横向水平荷载等分于吊车桥架两端，分别由轨道上的车轮平均传至轨顶，其方向与轨道垂直，并考虑正反两个方向。这里，是假设框架一跨的两柱列横向刚度相等，若两列刚度相差很大，按两列等分小车横向刹车力就会存在偏差。对于吊车产生的纵向水平荷载，《荷载规范》第5.1.2条1款规定“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”。这里的“所有”，就是说有几台就计算几台。显然，规范在此处的说法不够严谨。因为，多台车满载、在一侧轨道产生最大轮压且同时刹车的可能性几乎为零，多台吊车也存在组合折减的问题；在一个温度区段内，柱间支撑设计只考虑本区段内的吊车纵向刹车情况，虽然是同一侧轨道，但其他温度区段内的吊车刹车力不予考虑。所以，吊车纵向刹车力一般取起重量最大的2台吊车，并考虑2台吊车的折减系数（当仅有一台吊车时，不考虑折减）。3.多台吊车的组合根据《荷载规范》第5.2条规定，在计算排架考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多于2台；考虑多台吊车竖向荷载时，对一层吊车单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多余2台，对一层吊车的多跨厂房的每个排架，不宜多余4台。计算排架时，多多台吊车的的竖向和水水平荷载的的标准值，应应乘以表55.2.22中的折减减系数：4.吊车车荷载的动动力系数框架计算时，不用用考虑吊车车轮压的动动力系数。但是，在计算吊车梁及其连接强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数。其中，对于悬挂吊车（包括电动葫芦）及A1～A5的软钩吊车，动力系数可取1.05；对于A6～A8的软、硬和其他特种吊车，动力系数可取1.1。吊车梁的疲劳计计算采用1台吊车标标准值，不不考虑动力力系数；计计算吊车梁梁挠度时，只只考虑一台台吊车的作作用，不乘乘以动力系系数，也不不减去起拱拱值。5.吊车荷载的的标准值、组组合值、频频遇值及准准永久值吊车荷载是是移动荷载载，需要利利用影响线线法求出吊吊车荷载作作用到柱子子上的最大大作用力。处于工作状态下的吊车，一般很少会持续地停留在某一个位置上，所以在正常情况下，吊车荷载的作用都是短暂的。当空载吊车经常安置在某个指定位置时，计算吊车梁的长期荷载效应采用准永久值。在厂房框架计算时，荷载永久组合中不考虑吊车荷载。四、雪荷载1.雪荷载标准准值和基本本雪压单层工业业厂房的设设计基准期期为50年，基本雪雪压按《荷载规范范》附录D.4中附表D.4给出的50年一遇的的雪压采用用。屋面水平平投影面上上的雪荷载载标准值，应应按下式计计算：雪荷载的的组合值系系数取0.7，频遇值值系数取0.6，准永久久值系数应应按雪荷载载分区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分分别取0.5、0.2和0；雪荷载载分区按《荷载规范范》附录D.4或D.5..2的规定采采用。2.屋面积雪分分布系数屋面积雪分布系系数应根据据不同类别别的屋面形形式，按《荷载规范范》表6.2..1采用。单层工业厂房设设计时，按按下列规定定采用积雪雪的分布情情况：檩条条按积雪不不均匀分布布的最不利利情况采用用；屋架可可分别按积积雪全跨均均匀分布情情况、不均均匀分布情情况和半跨跨均匀分布布情况采用用；框架柱柱按积雪全全跨的均匀匀分布情况况采用。3.屋面雪荷载载不与屋面面均布荷载载同时考虑虑。五、积灰荷载在设计生产产中有大量量排灰的单单层厂房及及其临近建建筑时，对对具有一定定除尘设施施和保证清清灰制度的的机械、冶冶金、水泥泥等的厂房房屋面，其其水平投影影的屋面积积灰荷载，应应按《荷载规范范》表4.4.11-1和表4.4.11-2采用。对屋面上易形成成灰堆处，当当设计屋面面檩条时，积积灰荷载标标准值可乘乘以增大系系数：在高高低跨处两两倍于屋面面高差但不不大于6mm的分布宽宽度内取2.0；在天沟沟处不大于于3m的分布宽宽度内取1.4。这一条在在实际设计计檩条时，往往往忽略，应应引起注意意。曾发生高低跨处处局部积灰灰超载引起起的事故，见见下图。原原设计屋架架上弦端节节点只承受受半块大型型屋面板负负荷，由4个螺栓与与高跨柱连连接，承载载力还有富富裕。然而而，由于积积灰过厚导导致灰载过过大，4个螺栓剪断断，屋架上上弦下垂，屋屋面板滑下下，连带一一大片屋盖盖坠落。积灰荷载应与雪雪载和不上上人屋面均均布活载两两者中的最最大值同时时考虑。另外，对于有些些现代化的的钢铁工厂厂，由于采采用先进的的环保设备备，实际灰灰载已大为为减少。对于于这种情况况，屋面灰灰载可以适适当考虑予予以折减。六、屋面均布活活荷载单层工业厂房的的屋面，其其水平投影影上的屋面面均布活荷荷载，应按按《荷载规范范》表4.3.1采用。屋屋面均布活活荷载不与与雪荷载一一起考虑。在《钢规规》第3.2..1条强制制性条文中中注规定“对支承轻轻屋面的构构件或结构构（檩条、屋屋架、框架架等），当当仅有一个个可变荷载载且受荷水水平投影面面积超过60㎡时，屋面面均布活荷荷载标准值值应取0.3kN/㎡”。此条的条条文说明中中解释：当当仅有屋面面均布荷载载这一个可可变荷载时时，适用本本条规定；；但当存在在积灰等其其他可变荷荷载、需考考虑组合系系数参与组组合时，屋屋面活荷载载标准值仍仍取0.5kN/㎡。《门式刚刚架轻型房房屋钢结构构技术规程程》CECCE1002：2002第3.2..2条（强强制性条文文）规定屋屋面均活为为0.5kN/㎡，但在下注（未用用黑体字，一一般条文）文文中说“对于受荷水水平投影面面积大于60㎡的刚架构构件，屋面面均活标准准值可取不不小于0.3kN/㎡”，没有仅仅存在均布布活载的条条件限制。《钢规》是国家规规范，《门规》是协会规规范；《钢规》是2003年颁布，《门规》是2002年颁布，单单层工业厂厂房钢结构构通常适用用《钢规》，所以应应以《钢规》为准。通常，单层工业业厂房屋面面均布活载载采用0.5kN/㎡,对于仅有有均活这一一个可变荷荷载存在、且且受荷水平平投影面积积超过60㎡时，可以以取0.3kN/㎡。对于吊车梁走道道板上均布布活荷载取取值问题，取2.0kN/㎡（见《荷载规范》第4.2.2条）；当有积灰荷载时，可根据实际情况，按0.3～1.0kN/㎡考虑。另外，它的组合值系数应按《荷载规范》附录C的规定，附录C中没有规定的，按实际情况采用，并应不小于0.7。七、风荷载1.风荷载标准准值及基本本风压单层工业厂房上上作用的风风荷载方向向垂直于墙墙面和屋面，风荷荷载标准值值按下式计计算：风荷载的组合值值、频遇值值系数分别别取0.6、0.42.风压高度变变化系数对于平台或稍有有起伏的地地形，风压压高度变化化系数应根根据地面粗粗糙度类型型按《荷载规范范》表7.2..1确定。地面粗糙度度类型分为为A类、B类、C类、D类。A类指近海海面和和海岛、海海岸、湖岸岸及沙漠地地区；B类指田野、乡村村、丛林、丘丘陵以及房房屋比较稀稀疏的乡镇镇和城市郊郊区；C类指有密集建筑筑群的城市市市区；D类指有密集建筑筑群且房屋屋较高的城城市市区。另外，对于在山山区的建筑筑，还应在在表7.22.1基础础上考虑地地形修正系系数η，详见《荷载规范范》第7.2..2条。3.风荷载体型型系数单层工业厂房框框架结构设计计时，风荷荷载体型系系数见《荷载规范范》表7.3..1，其中，“+”表示垂直直压向屋（墙墙）面，“-”表示垂直直离开屋（墙墙）面，常常用的体型型系数类别别如下：设计厂房柱间支支撑时，计计算屋面横横向天窗承承受的风荷荷载作用力力时，横向向天窗的体体型系数参参考下面的的类别：当厂房双面和四四面开敞时时，除山墙墙外，考虑虑纵向风荷荷载产生的的水平力为为：4.顺风向风振振和风振系系数所谓顺风向风振振是指顺着着风作用方方向，风压压脉动对结结构产生的的振动影响响；而横风风向风振是是指垂直于于风作用方方向，风压压脉动对结结构产生的的振动影响响。对于基本本自振周期期0.255s的工程结结构，以及及高度大于于30m且高高宽比大于于1.5的高柔房房屋，均应应考虑顺风风向风振的的影响。通常情况下，单单层工业厂厂房不需要要考虑顺风风向风振，风风振系数βZ取1.0。5.阵风系数阵风系数在在计算幕墙墙（包括门门窗）时需需要考虑，对对厂房的屋屋面、墙面面构件设计计取阵风系系数为1..0。八、温度作用当单层房屋和露露天结构的的横向、纵纵向温度区区段长度，即即横向、纵纵向伸缩缝缝间距不超超过《钢规》第8.1..5条时，一一般情况可可不用考虑虑温度应力力和温度变变形的影响响。钢结构由于弹性性、延性较较好，且由由各构件组组装而成，对对调整温度度应力有较较好条件，一一般纵向温温度区段常常有扩大，据据报道国内内钢结构纵纵向有扩大大至4700m。但是是，对待横横向区段则则比较谨慎慎，因为有有吊车卡轨轨等问题，一一般不宜过过多扩大。温度应力计算时时，温差的的取值可参参考下表：：各类车间的计算算温差参考考值车间类型及使用用条件△t采暖车间25～30℃非采暖车间北方采暖地区35～45℃中部地区（长江江中下游与与陇海铁路路线之间）25～35℃南方地区（包括括四川盆地地）15～25℃热加工车间40℃露天栈桥北方地区55℃南方地区45℃九、地震作用1.抗震设防分分类和设防防标准根据《建筑抗震震设计规范范》GB5500111-20001（下简称《抗震》），建筑筑根据重要要性分为甲甲类、乙类类、丙类、丁丁类四个抗抗震设防类类型。单层层工业厂房房一般属于丙丙类。注意同同一地区、不不同抗震设设防类型的的建筑采取取的设防烈烈度不一样样。例如对对甲类建筑筑，地震烈烈度取高于于本地区的的设防烈度度要求；对对乙类建筑筑，地震作作用采用本本地区的设设防烈度。对对乙类建筑筑的抗震措措施，一般般情况下，当当设防烈度度为6～8度时，应应为本地区区设防烈度度提高一度度的要求，当当为9度时，应应采取比9度更高的的要求。抗震设设防烈度为为6度时，单单层工业厂厂房可不进进行地震作作用计算，但但应符合抗抗震措施的的要求。2.地震影响和和场地抗震设防烈度和和地震加速速度的对应应关系，见见下表：我国主主要地区的的抗震设防防烈度、设设计基本地地震加速度度值和地震震分组，根根据《抗震》的附录A采用。建筑场地为Ⅰ类类时，乙类类建筑允许许采用本地地区抗震设设防烈度的的要求采取取抗震构造造措施，丙丙类建筑允允许按本地地区抗震设设防烈度降降低一度的的要求采取取抗震构造造措施，但6度设防应应仍按本地地区的设防防烈度要求求采取抗震震构造措施施。建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时，对对设计地震震加速度为为0.155g和0.300g的地区区，除《抗震》另有规定定外，宜分分别按抗震震设防烈度度8度（0.220g）和9度（0.440g）时时的要求采采取抗震构构造措施。3.地震作用单层工工业厂房一一般采用底底部剪力法法来计算地地震作用力力。计算地地震作用时时，建筑的的重力荷载载代表值应应取结构自自重和各可可变荷载组组合值之和和，各可变变荷载的组组合值系数数，按下表表采用：建筑结结构的地震震影响系数数根据设防防烈度、场场地类别、设设计地震分分组和结构构自振周期期以及阻尼尼比确定。水水平地震影影响系数最最大值见表表5.1..4-1，特征周周期见表5.1..4-2。建筑结构地震影影响系数曲曲线见下图图：单层工业厂房阻阻尼比取0.055。单层厂房房的水平地地震作用标标准值，按按下列公式式确定：式中符号号具体含义义见《抗震》第5.2条。当设防烈烈度为8度、9度，厂房房屋架（不不是屋面梁梁）跨度大大于24mm，尚应考考虑竖向地地震作用。第二章单层工工业厂房框框架柱的设计一、一般要求1.框架柱柱的类型单层工业业厂房框架柱按形形式可分为为等截面柱柱、阶形柱柱和分离式式柱。等截面柱柱：沿整个个柱子高度度截面不变变的柱。一一般截面高高度小于11m，适用用于无吊车车或吊车起起重量较小小的厂房。阶形柱：：沿柱高度度截面变化化的柱，通通常采用的的有单阶柱柱、双阶柱柱两种，在在有吊车的的工业厂房房中使用广广泛。下图图所示：图2.1..1阶形柱柱（a）（b）（c）为单阶柱柱；（d）（e）为双阶阶柱分离式柱：由两两独立柱肢肢，分别支支撑屋面横横梁和吊车车梁，并由由水平连接接板沿两柱柱肢高将两两者连成整整体的柱，下下图所示。因因为它作为为厂房框架架刚度比阶阶形柱要小小，用钢量量大，所以以一般只在在厂房预留留扩建、有有低跨吊车车及柱外设设露天吊车车柱时采用用。图2.1.2分离离式柱2.框架柱柱的截面形形式框架柱的的截面形式式有两种：：实腹式和和格构式。实实腹式柱截截面形式见见图2.11.3，格格构式柱截截面见图22.1.4。图2.1.3实实腹式柱截截面形式图2.1.4格格构式柱截截面形式柱截面面形式的选选择，应根根据柱的高高度及所承承受的荷载载和所需截截面的大小小，选择构构造简单，便便于制作和和安装的形形式。单层层工业厂房房下柱通常常选用格构构柱，见图图2.1..4中的（b）（d）；上柱采采用焊接工工字型截面面。当下柱柱截面高度度小于等于于1m时，可可采用实腹腹柱，超过过1m时，一一般为格构构柱。3.框架柱柱的截面大大小框架柱柱的截面尺尺寸，应根根据厂房高高度、跨度度、柱距、吊吊车、荷载载等因素确确定。另外外，上柱需需设置通行行人孔时，一一般应≥800mmm，通常常取9000mm。对于工字型截面面阶形柱，上上柱截面高高度可按上上柱高度的的1/7～1/11估计计；下阶柱柱的双肢间间距一般取取1.5mm、2m、2.5mm、3m、3.5mm，柱肢截截面高度可可按柱全高高的1/28～1/400估计。二、框架柱整体体计算1.计算简图（1）框架柱平面内几何长长度、平面面外计算长长度的确定定当屋面面横梁为铰铰接屋架时时，对上承承式屋架，上上柱顶取在在屋架上弦弦标高处；；对下承式式屋架，上上柱顶取在在屋架下弦弦标高处。当当屋面横梁梁为刚接工工字型截面面时，上柱柱顶取屋面面梁上翼缘缘标高处。单层厂房框架柱柱在平面外外的计算长长度，应取取阻止其平平面外位移移的侧向支支撑点之间间的距离。对上柱，取吊车梁顶面至柱顶纵向支撑点间距，当有托梁（架）时，为吊车梁顶到托梁（架）下边缘的距离；对中柱，取下层吊车梁顶面到上部肩梁顶面之间的距离；对下柱，取基础顶面到下阶柱肩梁顶面的距离。建立计算模型时时，取构件件的截面形形心线，从从基础顶面面算起，下下图示意。图2.2.11框架计算简简图示意（2）荷载布置简图图2.2.2荷载载布置简图图2.框架stts计算中一些些问题（1）结构建模杆件作作为柱子和和梁输入时时，其内力力计算结果果是一样的。应应力验算时时，区别在在于：当作作为柱输入入时，按压压弯构件作作强度和稳稳定性计算算，强度验验算时验算算两端截面面；当作为为梁输入时时，按纯弯弯构件作正正应力、剪剪应力和挠挠度计算，分分别验算跨跨中13个截面。框架柱柱的偏心指的是是柱子形心心相对于轴轴线的偏心心，柱、梁梁布置未设设置偏心的的情况下，柱柱形心与轴轴线重合，梁梁顶面与梁梁轴线重合合。框架柱、屋面横梁梁的平面外外计算长度度，stss默认为杆件件节点间的的距离，平平面外计算算长度应为为平面外有有效支撑点点间的距离离，通常需需要根据平平面外支撑撑布置的情况作修改。例例如，上阶阶柱平面外外计算长度度应由建模模的实际长长度减去吊吊车梁高，有有托（梁）架架时，还需需减去托（梁梁）架的高高度；屋面面梁取檩距距（≥12m柱距距的屋面檩檩条一般与与屋面支撑撑相连）作为平面面外计算长长度。（2）荷载载输入荷载正正负的规定：无无论左风、右右风、吸力力、压力，水水平荷载向向右为正，竖竖向荷载向向下为正，顺顺时针方向向的弯矩为为正，反之之为负。柱间偏心集中力力荷载输入入时，见图2.2..3；其中，偏偏心值EX，注意是是相对作用用柱段的形形心的偏心心值。例如如，在图2.2.44中，A列F1或F2作为下柱的的柱间偏心心集中荷载载输入时，x=13500,EX=750或-750；B列F3作为下柱的柱间偏心集中荷载输入时，x=8000,EX=1250或-1250（左偏为正，右偏为负）。另外，A列的F1注意应作为下柱荷载输入。因为下柱外柱肢上伸至吊车梁顶面，F1荷载可由该柱肢直接传递向下，若F1作为上柱荷载输入，将对上柱产生偏心，导致上柱应力增大，也不符合实际做法。图2.2.3柱柱间偏心荷荷载输入图2.2.4柱子偏心心荷载建模模示意图吊车荷载输入时时，吊车对对柱子产生生的最大最最小轮压值值，可以通通过影响线线手算得到到，也可以以由程序通通过输入的的吊车资料料自动计算算得到。下下图2.22.5中，吊吊车桥架重重量用于地震震作用计算算时的集中中质点质量量，按额定定起重量最最大的一台台吊车来取取，对于硬硬钩吊车，吊车桥架重中会由程序自动增加0.3倍的起重量（仅在sts由吊车资料导入轮压时）。另外，要注意吊车竖向轮压荷载偏心距为对下柱形心的偏心，而不是对轴线的偏心。另外，对单层钢钢结构厂房房，吊车桥桥架引起的的地震作用用效应增大大系数取1.0。图2.2.5吊车荷载载输入对话话框一般吊吊车荷载的的输入，都都是以成对对的形式，即即左侧产生生的最大（小小）轮压值值等于右侧侧产生的最最大（小）轮轮压值。对对于抽柱框框架计算时时，抽柱一一侧的最大大（小）轮轮压要大于于没有抽柱柱一侧的最最大（小）轮轮压，若按按一般吊车车荷载输入入，没有抽抽柱一侧的的轮压即等同同于抽柱一一侧的轮压压，不符合合实际情况况。Stss中，提提供了抽柱柱框架吊车车荷载的输输入，见图图2.2..6，这里要要注意的是是，上方5行中的每一一行3个数据都依依次表示第第一、第二二、第三个个节点处的的吊车荷载载，顺序不不能搞混。图2.2.6抽柱排架架吊车荷载载输入吊车对框架产生生的最大、最最小轮压及及横向水平平刹车力一一般输入吊吊车资料由由sts自动动导入，这里里需要注意意的是，框框架柱的强强度、稳定定性和轨面面变位刚度度控制，都都是由得到到的导入荷荷载计算，而根据《钢规》附A的第A.2.2条，对于设有A7、A8级吊车的冶金厂房排架柱和设有中、重级吊车的露天栈桥柱在吊车梁顶面标高处，由一台最大吊车水平荷载（按荷载规范取值）来控制水平变位。但是，sts不会自动区分导入的吊车水平力是1台还是2台产生的，也不会自动选取最大的一台吊车来计算水平变位。因此，当框架按2台吊车输入时，若需要控制吊车梁顶面位移，则需要单独建立一个模型，按一台最大吊车输入。互斥荷载问题。所所谓互斥荷荷载，就是是指不可能能同时发生生的荷载。首首先，点[活载输入]进入活荷荷载输入菜菜单，见图图2.2..7，这里里输入的节节点、柱间间、梁间活活荷载均为为相容荷载载，它们将与后面面输入的所所有组的互互斥荷载分分别组合。然然后，在当当前菜单点点[互斥荷载载]，进入互互斥荷载输输入菜单，添添加互斥荷荷载组，这这些互斥荷荷载之间将将不同时作作用。这一功能能，在单层层厂房计算算中，常用用于屋面桁桁架上作用用有检修葫葫芦（为移移动荷载）的的情况下。图2.2.7活载输入入菜单附加重量问题。在在补充数据据菜单，要要求输入附附加重量。对于没有地震荷载计算时，附加重量对结构不产生影响；而在有地震荷载作用时，当需要考虑这部分重量产生的地震作用力，输入附加重量到某一质点上，程序将自动计算出这部分重量所产生的地震力，作用于结构进行计算。（3）分析与设计参数数定义点击[[参数输入入]，进入参数数输入与修修改菜单（图图2.2..8）。其中，“多台吊车车组合时的的吊车荷载载折减系数数”输入框中“两台吊车车组合”是指：对一跨计算时时，所考虑虑的吊车组组合情况。“四台吊车组合”是指：对多跨同时计算时，考虑的吊车组合情况。比如，当一跨1台吊车时，均输入“1”；当一跨2台吊车时，均输入2台的折减系数；当有2跨、每跨有2台，“两台吊车组合”框输入2台的折减系数，“四台吊车组合”框输入4台的折减系数；当有2跨、每跨有1台，“两台吊车组合”框输入“1”，“四台吊车组合”框输入2台的折减系数；当有2跨，第1跨有1台，第2跨有2台，“两台吊车组合”框输入“1”（对第二跨偏安全），“四台吊车组合”框输入3台的折减系数。图2.2.8结构类型型参数输入入对话框在图2.2.88中，单层层厂房框架架柱计算长长度折减系系数见《钢规》的表5.3..4。表5.3.4单层厂房房阶形柱计计算长度的的折减系数数（对于轻钢钢屋面）厂房类型折减系数单跨或多跨纵向温度区段内内一个柱列列的柱子数数厂房两侧是否有有通长的屋屋盖纵向水水平支撑单跨等于或少于6个个—0.9多于6个无纵向水平支撑撑有纵向水平支撑撑0.8多跨—无纵向水平支撑撑有纵向水平支撑撑0.7总信息参数输入入见图2..2.9，说说明如下：：（a）自重放大系数。该该项只在钢钢构件自重重荷载计算算时考虑，用用钢量计算算时没有计计入放大系系数；（b）侧移和无侧移。《钢规》在附录D的D-1表为“无侧移框架柱的计算长度系数”，D-2表为“有侧移框架柱的计算长度系数”，这两个表是通过梁柱的线刚度比来计算柱的平面内计算长度系数。此处菜单中，“有侧移、无侧移”仅与计算柱平面内的计算长度系数有关，并不是说框架是否有无侧移，实际上任何框架都存在侧移，只是侧移值大小的问题。《钢规》在第5.3.3条指出，无支撑框架，即纯框架按有侧移采用表D-2确定平面内计算长度系数；有支撑框架，分为强支撑和弱支撑框架两类，其中强支撑框架按无侧移采用D-1确定平面内计算长度系数。一般来说，设有平面内支撑的支架柱或桁架（构件铰接连接），计算长度取节点间距离，同表D-1中“K1=0，K2=0，取系数1.0”情况相符。（c）净截面和毛界面面的比值。该参数仅对sts强度计算时发生影响，强度计算时要考虑该项净截面系数，对稳定验算没有影响。要注意的是，若该值取得较小，例如0.85等，计算结果就会出现强度计算值小于稳定性计算值的情况。（d）梁柱自重是否需需要stss自动考虑虑，可以由由“梁柱自重重计算信息息”选择。图2.2.9总信息参参数输入对对话框地震计算参数输输入见图22.2.110，说明明如下：（a）地地震作用计计算单单层厂房钢钢结构框架架柱一般考考虑水平地地震作用，竖向向地震作用用不考虑，该该条说明详详见第一章章的地震荷荷载。（b）抗抗震等级对对钢结构来来说，没有有抗震等级级的说法，仅仅有抗震和和不抗震的的区分；抗抗震等级是是指砼构件件而言。（c）计算振型个数对单层层工业厂房房来说，柱柱顶屋面横横梁连续时时，柱顶总总共考虑1个振型。当当屋面横梁梁不连续，存存在高低跨跨屋面时，需需相应增加加振型个数数。框架上上柱与下柱柱的节点作作为一个振振型个数。例例如，对于于屋面梁连连续，2跨，每跨跨吊车轨面面相等，则则振型个数数统计为4个。另外，当当框架模型型里有纵向向天窗架时，天窗窗架为1个质点。（d）地震震烈度单层钢结构厂房房为丙类抗抗震设防类类型，地震震作用和抗抗震措施一一般与本地地区的抗震震烈度相同同。但是，对对于Ⅰ类场地，抗抗震构造措措施可以取取降低一度度；对于Ⅲ、Ⅳ类场地，加加速度为00.15gg、0.3gg地区，宜宜分别按8度、9度采取抗抗震构造措措施。（e）周期折减系数和和地震作用用力效应增增大系数周期折减减是指由ssts得到到的结构基基本自振周周期，在考考虑材料延延性、纵墙墙及屋架（面面）与柱连连接的固接接作用，而而对横向框框架周期进进行的折减减。一般钢钢结构单层层厂房取0.8。图2.2.10地震计计算输入对对话框地震作用力效应应增大系数数指结构估估计水平地地震作用扭扭转影响时时，对地震震力所乘以以的增大系系数。一般般情况下，横横向框架计计算可按1.15采用。楔形变截面工字字形梁的稳稳定性计算算，《钢规》没有提供供验算公式式，可以按按《门规》来验算校校核。在“参数输入入与修改”对话框中中，可以对对构件单独独设定所需需验算规范范。例如，结结构整体计计算时采用用的规范是是《钢规》，可以对对楔形变截截面梁单独独采用《门规》进行验算，见图图2.2..11。图2.2.11构件单独独设定验算算规范图示示（4）结果输出构件输出的内力力正负号与与方向关系系如下（图示示内力方向向均为正）：杆件内内力输出时时，弯矩、剪剪力、轴力力的符号规规定遵循右右手坐标，即即：弯矩MM以逆时针针方向为正正；剪力VV以和Y轴同向为为正；轴力力N以和X轴同向为为正。计算后，应查看看“超限信息息”，见图2..2.122，确认是是否有不满满足规范的的地方，以以便及时调调整。图2.2.12超限信息息输出图示示在图2.2.112中，“配筋包络络和钢结构构应力比图图”中只是简简要输出了了构件的验验算结果，还还有些内容容没有示出出，如梁、柱柱腹板的局局部，格构构式柱的单单肢验算，缀缀条（板）验验算等。这这些要从构件的计算算结果中查查看。在sts输出的构件件计算结果果里,荷载组合合中包含地地震荷载的的组合号是是： Sts输出包含含地震作用用的荷载组组合项号对象组合分类无吊车时有吊车时备注柱子基本组合第49～56项第141～1644项屋面梁基本组合第27～30项第85～92项梁两端M最大时时的第53～56项梁跨中M最大时时，在梁端M的组合号号基础标准组合第23～26项第69～80项另外，需要注意意的是，框框架柱柱底对基础的反反力作用位位置为下柱柱的形心，当下柱形心与轴线不重合时，若砼专业按基础反力中心在轴线上来设计基础，存在不安全隐患，所以，当出现该情况时，要和和砼专业交代清楚。3.框架结构的的刚度限值值单层工业厂房框框架结构在在风荷载作作用下，柱柱顶的水平平位移不宜宜超过《钢规》附A.2.11条的规定定：无桥式式吊车时，H/1550；有桥式式吊车时，H/4000。H为自基础础顶面至柱柱顶的总高高度。对冶金工工厂或类似似车间有A7、A8级吊车的的厂房柱和和设有中、重重级吊车的的露天栈桥桥柱，在吊吊车梁顶面面标高处，由由一台最大大吊车水平平荷载（按按荷载规范范取值）所所产生的计计算变形值值，不宜超超过《钢规》附表A.22.2的规规定。在地震荷载作用用下，对多多、高层钢钢结构的层层间位移应应满足1/3000的要求。（《抗震》表5.5.1）4.抽柱计算单层工工业厂房中中，由于工工艺布置的的要求，往往往需要局部抽抽柱，抽柱柱框架计算算经常遇到到。传统的抽抽柱框架计计算，前提提是屋面刚刚度无穷大大，比如砼砼大型屋面面板，可以以认为屋面面就像一个个刚性盘体体，抽柱处处框架（称为次框架）和紧邻未未抽柱框架架（称为主框架）柱顶侧移移完全一样样，它们一一起共同承担横横向水平力力并按各自自横向刚度度进行分配配。典型抽抽柱的柱网网平面和排排架简图见见图2.22.13。图2.2.13柱网平面面和排架简简图图2.2.13的的右图中，A、B、C列为6线主框架，A1列为5、7线在A列处的折折算柱，C1列为5、7线在C列的折算算柱。对竖向荷载，以以实际荷载载情况加入入。对风荷载说，AA1、A、C、C1柱列的风风荷载一样样，均为一一个柱距的的风载。对吊车荷载说，以A-B跨为例，当当最大轮压压在A列时，6线的A列根据影响响线得到最最大支座反反力RAmax，在此吊车车轮压布置置下，A列5、7线处支座反反力和的平平均值作为为A1列的最大大支座反力力RA1max，而而此时，B列得到最最小支座反反力RBmax；当当最大轮压压在B列时，6线的B列根据影影响线得到到最大支座座反力RBmax，在在此吊车轮轮压布置下下，A列5、7线处支座座反力和的的平均值作作为A1列的最小小支座反力力RA1min，而而此时，66线的A列得到最最小支座反反力RAmin。因此，在A-BB跨抽柱吊吊车荷载输输入时，图图2.2..6“抽柱排架架吊车荷载载输入”对话框中中：最大轮压压在左，吊车竖向向荷载应填填写为：RRA1maxRAmaxRBmin最大轮压在右，吊车竖向向荷载应填填写为：RRA1minRAminRBmax图图2.2..14抽柱框架的的吊车荷载载说明图示在如今的单层工业业厂房中，屋屋面压型钢钢板与檩条条采用柔性性连接固定定，屋面纵纵向水平支支撑作为杆杆件组成的的受力构件件，总会有有横向变位位，这样的的屋盖系统统就不如砼砼大型屋面面板那样为为一刚性盘盘体达到刚刚度无限的的效果。因因此，纵向水平支撑、屋面面板蒙皮效效应等空间间作用只能能把“部分”次框架的的柱顶内力力传于主框框架，而传传统的抽柱柱计算是将将次框架柱柱顶通过系系杆直接支支撑在主框框架上，使使次框架柱柱顶内力“完全”直接传于主主框架。显显然，对于于主框架计计算来说，这这样的计算算结果是偏偏于安全。对次框架柱截面面，通常取取主框架相相应柱列的的截面，例例如图2..2.13中，A列5线、7线柱截面面通常取A列6线柱。但但是，实际际的屋面不不是刚度无无穷大，次次框架柱顶顶处纵向水水平撑变位位使得其侧侧移值大于于主框架侧侧移值。因因此，若主主框架柱顶顶风载变位位、吊车轨面面变位刚好好满足要求求，由于水水平支撑的的变形会而使得次框架柱刚度达不到到要求。所所以，从偏偏于安全上上考虑，应应将主框架架在风载、吊吊车横向刹刹车力作用用下的刚度度留有一定定富裕。一般来说，忽略略蒙皮效应应，次框架架柱的承载载力和刚度度需要依靠靠屋面纵向向水平支撑撑来保证。如果考虑纵向水平撑的刚度不是无穷大，次框架的验算与纵向水平撑设计可以采取以下步骤（思路图示2.2.15）：（1）主框架施加荷载载计算时，控制在在风载、吊吊车（对A7、A8而言，仅仅考虑一台台）横向刹刹车力作用用下的刚度度，并留有一定定富裕，富富裕量分别别为f1、f2。（2）在一个sts文文件里，建建立两个同同样的次框框架计算模模型，在柱柱顶各自增增设一水平平弹性支座座，用来模模拟屋面纵纵向水平撑撑的刚度。该该弹性支座座可以采用用一铰接的的圆钢支撑撑来实现，通通过调整圆圆钢的长度度和直径可可以模拟纵纵向水平撑撑的不同刚刚度大小。（3）在其中一个模型型上施加风风载，另一一个模型施施加吊车荷荷载（取最最大一台吊吊车），通通过调整圆圆钢的长度度和直径，使使得次框架架最终侧移移值分别刚好达达到《钢规》对风载、有有A7、A8吊车厂房房横向刚度度要求的允允许值。此此时，可以以从结果文文件里查看看次框架柱柱的截面承承载力是否否满足要求求（一般情况况下都应满满足），如不满满足，增大大柱断面直至至满足为止止。然后，分别得到圆钢支撑的内力标准值N1（对应风载）、N2（对应吊车荷载）。（4）屋面纵向水平支支撑可以看看作一竖向向桁架，在在sts里建建立计算模模型，把N1作为竖向向活载作用用在相对于于次框架的位位置处，该该点的允许许变形为ff1，计算算时忽略桁桁架自重，从从而得到纵纵向水平支支撑断面；；同样由NN2及控制变变位f2也得到到一断面。最最后，取二二者的最大大值作为纵纵向水平支支撑的截面面。屋面纵向水平支支撑的选取取，对于屋屋面梁连续续、抽柱处处为摇摆柱柱情况，可可取所有跨跨的屋面纵纵向水平支支撑；对于于屋架支承承在托架上上的情况，考考虑到托架架的跨中侧侧向变形不不宜过大（屋架架弦杆在轴轴压力作用用下产生压压缩变形），偏于安全，对左风或右风取次框架左边（或右边）不超过3跨的屋面纵向水平支撑。实际上，在一端端主框架上上（图2.22.13的的4线）产生最最大吊车水水平反力的的同时，另另一端主框框架（图2.2..13的6线）及中间间的次框架架（图2.2..13的5线）都没有达到到最大吊车车水平反力，也也就是说，所有的主主、次框架架的吊车水平力最大变位位不会像风风载作用那那样同时发发生。显然上述（1）—（4）的方法法对在吊车水平力力下支撑刚刚度验算是是不准确的的、或偏于安全全的。为了了准确验算算抽柱排架架在吊车水水平力作用用下的刚度度，只有采用用三维空间建模的方法法。一般来说，对于于类似厚板板轧钢车间间等单层厂厂房，由于于跨数较多多，每一跨跨内设有2个大于3m高的屋面纵纵向水平支支撑，累积积加起来的纵纵向支撑高高度很大，吊车水平作用下的刚度一般均满足要求。但是，当为单跨或仅两跨，轨面较高，吊车吨位较大，或硬钩吊车时，抽柱处的屋面纵向水平支撑在吊车水平力作用下的刚度应进行验算。对于屋面纵向水水平支撑的的强度验算算，实际上上，次框架在在竖向荷载载、风载、吊吊车荷载或或地震等荷荷载作用下下会产生对对屋面纵向向水平支撑撑的作用力力，它大于于仅有风载载或水平吊吊车产生的的作用力。因因此，若忽略主框框架的变形形，在次框架柱顶顶设置圆钢钢水平支座建立模型，在竖向、水水平荷载作作用下当此此框架的水水平刚度满满足规范要要求时查出出圆钢支座座反力值，将将这些反力力值作用到到纵向支撑撑上，即对对纵向支撑撑进行强度度验算。纵向水平支撑的的弦杆取檩檩条断面，计计算假定檩檩条连续，实实际中檩条条靠支撑在在屋面梁（或屋架）顶的焊缝缝（包括抗抗扭支座板板焊缝）相相互连接，由由于在纵向向水平支撑撑的跨中弦弦杆内力最最大，因此此，在抽柱柱较多、风风载或吊车车荷载较大大的情况下下，需要验验算该处檩条的支座座焊缝的安安全性。图2.2.15屋盖非刚刚度无穷大大下次排架架及纵向水水平撑设计计思路图示示对于图2.2..13典型抽柱柱框架，当当屋面为屋屋架时，可可以假定柱柱顶一刚性性压杆，将将次框架柱柱通过“折算”与主框架柱柱进行平面面建模计算算；当屋面面为工字型型梁时，由由于梁柱刚刚接，需要要设计次框框架屋面梁梁断面，可可以把主框框架与一个个次框架整整体通过柱柱顶压杆相相连，作为为平面建模模计算。这这里，对后后者的计算算比较繁琐琐，尤其当当抽柱较多多、较乱、梅梅花抽柱等等情况下，建建立的主框框架计算模模型庞大、繁繁琐；实际中，也也可以采取取偏于安全全的简化计计算方法，见图2.2..16，图图中柱距均均为12mm。抽柱柱网平面图图传统思路的抽柱柱主框架计算算模型抽柱主、次框架架简化计算算模型图2.2.16抽柱框架简简化设计举举例图示对3线主框架的计算算：（1）仅由3线的A、B、C、D排架柱建立主框框架计算模模型；（2）屋面、柱子的竖竖向荷载，包包括抽柱吊吊车荷载，按按实际情况况输入；（3）由于紧邻的2、4、5线抽柱较较多，横向向刚度较差差，偏安全将将其上承受受的风载直直接作用于于3线框架；（4）计算3线框架结构是否否满足要求求。可见，这种简化计算对于主框架3线来说偏于安全。对4线（或2、5线）次框架的计计算：（1）4线线（或2、5线）A、D列柱取3线相应柱列列的截面，建立立次框架计算模型型，若B、C列采用托梁梁，建模时时，可以假假设“虚柱”代替其竖竖向变形值值及竖向支支承作用；（2）屋面面、柱子竖竖向荷载（包包括吊车荷荷载）按实实际情况输输入，风载载可取其受受荷宽度112m进行行计算；（3）应考虑支承在吊吊车梁上的的摇摆柱的的支座沉降降对次排架架内力增加加的影响，可可以在STS里通过设设置圆钢支支座变形值值等于吊车车梁竖向变变形值进行行模拟计算。（4）考虑虑屋面纵向向水平撑对对4线（或2、5线）次排架架弹性支撑撑作用，采采用上图22.2.115的思路路对次框架架柱断面进进行验算和和纵向水平平撑的设计计。三、框架柱、梁梁腹板的局部稳定定的问题处理梁、柱腹板板的局部稳稳定，一种种方法是以以板的屈曲曲为承载能能力极限状状态，通过过限制板的的宽厚比，使使之不在构构件整体失失效前屈曲曲；第二种种是允许板板在整体失失效前屈曲曲，并利用用其屈曲后后强度（注：柱子腹腹板按有效效截面验算算局稳，原原因就是利利用了屈曲后的承载力增长长，即屈曲曲后强度），构件的的承载能力力由屈曲后后的有效截截面确定。下下面，分别别讨论排架架柱、梁的的腹板局部部稳定问题题。1.框架柱腹板板的局部稳稳定问题《钢规》中关于柱柱子腹板局局部稳定的的规定如下下：《抗震》中关于柱柱子、梁腹腹板局部稳稳定的规定定如下：柱子采用《钢规规》验算腹板板局部稳定定时，首先先判断是否否满足第55.4.22条，若不不满足该条条，在满足《抗震》表9.2..12条情况下，可可以按照《钢规》第5.4..6条取有效效截面验算算柱子的强度度和稳定性性，若强度度和稳定性性均满足要要求，则认认为柱子的的腹板局部部稳定满足足要求。因因此，对于于抗震设防防烈度6度，不需需要进行抗抗震作用力力计算时，可以按按照《钢规》第5.4..6条取有效效截面验算算腹板的局局部稳定。对于抗震震设防烈度度为7度～9度的情况况下，经常常会遇到不不满足《抗震》表9.2..12条规定的情况况，而需要要将柱子的的腹板加厚厚。对这个个问题，与与审查中心心王书增进行行了讨论，他他的观点是是：表9.2..12作为为抗震构造造要求，属属于抗震措措施内容，为一一般性规范条文文，非强制制性条文，对对于规范的“强条”必须完全全执行，而而对于一般般性条文，设设计单位可可执行也可可不执行，作作为设计审审查单位一一般不会以以不执行一一般条文为为理由而不不予通过。对于一般般的单层工工业厂房来来说，我们们来简单分析一下地震力力作用力的大小。单单层工业厂厂房的屋面面采用压型型钢板或夹夹心板，自自重较轻，产产生的地震震作用力较较小。例如如，跨度336m、柱柱距18mm，屋面全全部自重考考虑1.00kN/㎡㎡，抗震设防防烈度7度，一般地震影影响系数取取最大值为为0.088，得到屋屋面最大水平地地震作用力力为36×18×1×0.088=51..84kNN。它和重重力代表值值等组合得得到的地震震荷载组合合效应（即即恒载+0.5活载+0.5吊）的结结果与屋面荷载、吊车荷载载、风载组组合效应比比较起来，往往往要小（对对上柱），对下柱更更是小得多多，不起控制作作用。同时，sts对对《抗震》表9.2..12的观观点是：当当框架柱的的控制组合合为不包含含地震作用用在内的荷荷载组合项项时，可以以不按表99.2.112控制腹腹板的高厚厚比，而取有效截截面验算腹腹板的高厚厚比；反之之，则以表表9.2..12控制制腹板的高高厚比。在《抗震》的条文说说明中，对对表9.2..12的解解释是“本条参考考了冶金部部门的设计计规定，它它来自试算算和工程经经验分析”。因此，表表9.2..12作为为一种抗震震措施的经经验值，并并不是必须须丝毫不能能超过。实实际上，在在国内的钢钢结构设计计和学术方方面对表9.2..12的反对呼呼声很高，比比如浙大的的童树根教授授在《钢结结构设计方方法》（建建工出版社社，2007年）中认为为：抗震应应该基于延延性设计，按按照我国抗抗震规范的的地震力理理论，宽厚厚比限制不不应与设防防烈度发生生关系。综合上述分析，在进行设计计时，尤其其当需要设计优化时时，可以结合审查中中心和stts的观点点来对待《抗震》表9.2..12的规定。2.屋面梁梁腹板的局局部稳定问问题《钢规》中中关于梁腹腹板局部稳稳定的规定定如下：根据以上第“22”项，可知知当腹板的的高厚比在在80～170间时时，应设置置横加劲，并并应计算横横加劲的间间距或腹板板的局部稳稳定；当高高厚比大于于170时，在配配置横加劲劲的同时应应增加纵加加劲的配置置，并要计计算保证局局部稳定。《钢规规》的第4.33.1条规规定“承受静力力荷载和间间接承受动动力荷载的的组合梁宜宜考虑腹板板的屈曲后后强度”，对直接接承受动力力荷载的梁梁不考虑屈屈曲后强度度。但是，在本条中，“在轻、中级吊车梁计算腹板的稳定性时，吊车轮压设计值可以乘以折减系数0.9”，这也是适当考虑腹板屈曲后强度的有利影响。在验算梁腹板的的局部稳定定时，首先先看是否满满足高厚比比80的要求，若若超过80，需要设设置横加劲劲，并满足足计算要求求。若要利利用屈曲后后强度，希希望进一步步减薄腹板板厚度，则则要看是否否满足《抗震》表9.2..12的构构造规定。值得注意的是，梁腹板高厚比允许值仅与设防烈度、钢材材质、纵加劲（减小腹板高度）有关，与是否设置横加劲或横加劲间距无关。若抗震设防烈度6度，则不受表9.2.12的限制，可考虑屈曲后强度；若设防烈度7度～9度，在满足表9.2.12的条件下，才能考虑屈曲后强度。8度～9度时，表9.2.12一般较《钢规》要严格，在满足表9.2.12时，腹板厚度就已经确定了，且相对较厚，即使再考虑屈曲后强度也没有实际意义了。优化设计时，即即使在地震震区，有时时也希望降降低腹板厚厚度，节省省用钢量，是是否也可以以在一定的的情况下（比比如由非地地震组合控控制时）不执行行表9.22.12的的规定呢？？非地震组组合控制的的情况是经经常还是较较少出现？？这里，需需要分析一一下：对单单层工业厂厂房来说，水平地震力对屋面梁的影响。下面以厚板车间间的一个典典型框架（屋屋面为板梁、刚刚接）———共3跨，跨度度分别为339m、36m、36m，柱距122m，轨面面11m，吊吊车起重量量25+225t，抗震设设防7度，加速速度0.115g，Ⅱ类场地，屋面面自重（不不包括屋面面梁）0.655kN/㎡，屋面均均活0.65kN/㎡（并按0.5组合合系数参与与地震组合合）——在sts里建建立计算模型型。图2.3..1中仅示出左左第一跨的屋面梁弯弯矩包络图图。屋面梁的内力汇汇总：（1）1.2[恒+00.5（活+吊车）]+1..3地震左（地震组组合）梁端控制制内力M==28766kN··mNN=93kNV=407kNN梁端仅由由地震产生生的最大弯弯矩M==190kNN·m（2）1.2恒+1..4（活+0.7吊+0.6风）（非地震震组合）梁端控制内力M=33731kN·mmNN=1733kNV=534kNN梁跨中控制制内力M=22250kkN·mVV=428kNN图2.3.1非非地震组合合和仅有左左地震的弯弯矩包络图图图中可以看到，地地震水平力力对屋面梁梁的作用主主要集中在梁端端，而对跨中的的影响逐渐渐减小，近近乎于零；；对于平台台的简支梁梁来说，因为为没有支座座弯矩，地地震力对其其只产生轴轴力而不存存在弯矩。对对此，sts认为为：当梁由由跨中弯矩矩控制时，可可以不考虑虑地震组合合，梁腹板板按屈曲后后强度验算算局部稳定定。实际上，对于单单层工业厂厂房，屋面面较轻，水水平地震力力作用较小，图图2.3..1示例中中仅地震产产生的梁端端弯矩为地地震组合总总弯矩的6.6％。因此，若认认为《抗震规范范》仅对存在地震力的结构起起作用的话话，当梁断面面由梁端内内力控制时，sts的观观点是：在在含有地震震荷载的地地震组合项项控制时，不不考虑屈曲曲后强度；；反之，则则可以考虑腹腹板的屈曲曲后强度。另外，对于梁端端常用的楔楔形工字型型截面，根根据《门规》6.1..1条，对对变截面楔楔形梁的腹腹板考虑屈屈曲后强度度采用的计计算公式，仅仅适用于梁梁截面高度度变化△H/L≤60mmm/m的情况。实实际上，目目前采用的的考虑屈曲曲后强度计计算方法都都源于等截截面杆件中中的板件分分析，即矩矩形板分析析，在楔形形杆件情况况下，实际际面临的是是梯形板件件的局部稳稳定问题，目目前对此的的深入研究究还不充分分。第三章框架柱柱的局部设设计一、柱人孔设计计1.上阶柱人孔设计计上阶柱人孔构造造和计算简简图见图33.1.11，计算时，一一般将人孔孔两侧的分分肢视为单单向压弯构构件，计算算每个分肢肢的强度和和框架平面面外的稳定定性。这里里，分肢的的计算长度度取2m。图3.1.1上上柱人孔构构造及计算算简图首先，人人孔一个分分肢的轴力力N1、剪力V1、弯矩Mx1按下式计计算：其次，根根据轴力N1和弯矩Mx1，按压弯弯构件验算算分肢的稳稳定性。2.下阶柱人孔设计计下阶柱人孔构造造和计算简简图见图33.1.22，柱肢的强强度、稳定定性计算参参见上柱人人孔计算。横横梁的强度度计算公式式如下：横梁的内力M＝＝Mx1×L/y00Vb＝V1×H/y0有了弯弯矩M和剪力Vb，则根据据《钢规》公式4.1.1和4.1.2分别计算抗弯和抗剪强度。图3.1.2下下柱人孔构构造格构柱柱肢的应应力由格构柱承受受的弯矩、轴轴力分配作作用后得到到，剪力对人孔处柱柱肢会产生生增加的应应力。因此此，需要将将二者进行行叠加，以以保证人孔孔处柱肢的的强度、稳稳定性满足足要求。另外，还需验算算下柱人孔孔的刚度。为了简化验算，可以通过保证下柱框架人孔的节间刚度优于缀条的节间刚度来控制，支架顶水平力可取格构柱剪力或取假想值。这里，在sts建模，图3.1.3所示。人孔的柱肢和横梁按实际断面输入，格构柱的斜、横缀条按照“用户定义截面”柱输入。“用户定义截面”柱要注意分别考虑2根横缀条、2根斜缀条的情况，即面积取缀条面积的2倍，惯性矩取缀条最小惯性矩的2倍。图3.1.3下下柱框架人人孔刚度验验算模型格构柱分肢截面面采用H5000×2500×16××16,斜缀条截截面T1255×1255×6×99，人孔上下下横梁截面面H3500×2500×12××18（材材质均为Q345），人孔断断面如下图图：施加水平平作用力标标准值F=2550KN，得到图3.1..3的节点位移移及应力比如下：二、肩梁设计排架柱的上上、下阶柱柱之间，比比如实腹式式上柱与格格构式下柱柱之间，需需要设置一一个“承上启下”的转换构构件，将上上柱的弯矩矩、轴力和和剪力传递递到格构下下柱的双肢肢柱上，这这个转换构构件称为肩梁。肩肩梁按构造造形式可分分为单腹板板和双腹板板两种，一一般多采用用单腹板形形式。肩梁梁由肩梁腹腹板、上下下肩梁盖板板、肩梁腹腹板局部加加厚、吊车车肢腹板局局部加厚、上上盖板局部部加厚等各各部分组成成，见图33.2.11。下面，就就单腹板肩肩梁的强度度验算、刚刚度要求、连连接计算及及局部构造造作说明。图3.2.1肩肩梁局部构构造示意1．强度度验算（1）作作用在肩梁梁上的作用用力P1、P2，按下式式计算：式中，N，MXX肩梁以以上截面最最不利组合合的轴心力力和弯矩；；h11上段段柱两翼缘缘板中心间间的距离；；h2肩肩梁跨度，取取下格构柱柱两柱肢中中心间的距距离；（2）由肩梁上的P11，P2得到肩梁梁的内力M和V。（3）肩梁的强度计算算公式图3.2.2肩肩梁受力简简图肩梁的强度验算算说明：a.当肩梁下面的下下段柱为实实腹式柱时时，可不必必对肩梁腹腹板作强度度计算，见见图3.2.33，取下段实腹腹柱腹板厚厚度或构造造确定；图3.2.3下下柱为实腹腹时的肩梁梁腹板不需需验算强度度注：这里所谓“肩梁”仅是传递递吊车梁压压力，并没没有“承上启下”的作用b.肩梁的的抗弯强度度设计时，根根据《建筑钢结结构设计手手册》（赵熙元元，上册）第413页说明，可可以考虑上上下盖板的的作用，当当上下盖板板截面有改改变时，取取其中较小小值；根据据《钢结构设设计手册》（汪一骏骏，上册）第490页，对正应应力计算公公式中W的解释为“腹板”净截面模模量，即仅仅考虑腹板板的作用。这这里，认为为肩梁上盖盖板与上柱柱翼缘等强剖剖口焊接，肩肩梁下盖板板全柱肢宽宽连通设置，可可以考虑上上下盖板的的作用。c..肩梁的高高跨比一般般为0.4～0.6，属属于深梁范范畴。曾有有文献通过过对钢管砼砼柱的肩梁梁的加载试试验和弹塑塑性有限元元分析，结结论是：具有深深梁特征的的肩梁，沿沿截面高度度的正应力力分布并非非直线，建建议正应力力计算中乘乘以系数“K”，K为1.0～1.4。d..上式中，弯弯矩M和剪力V可以由P1和P2计算得到到。计算肩肩梁腹板局局部加厚时时，不仅要要考虑上柱柱传来的内内力，也要要考虑吊车车梁的压力力。对于凸凸缘支座的的吊车梁来来说，；其中RB（A）为上柱传传来的对BB支座（或A支座，吊吊车肢一侧侧）的反力力，Rmax为两两相邻柱距距吊车梁的的支座反力力，1.2是考虑吊吊车压力传传递不均匀匀性的增大大系数，对对于屋盖柱柱肢的肩梁梁腹板（没没有吊车梁梁压力），V取RA和RB的较大值值。e.对于于肩梁的抗抗弯强度验算，也也可以直接接将上柱的的M、N作用于简简支梁，用用sts的简简支梁计算算工具验算算，对结果果乘以系数数“k”即可（注：因为设设计手册上上一般没有有K，所以，是是否需考虑虑K，或考虑虑值为多大大，可以进进一步探讨讨）。2．肩梁的刚度问问题一般肩梁计算不不验算刚度度，实际上上，对肩梁梁的刚度是是有要求的的。因为，上上柱内力不不仅会引起起肩梁的实实际挠曲变变形，也会会导致肩梁梁中部有一一定的转动动，这个转转动作用会会引起上柱柱侧移变形形的增大，对对结构是不不利的。而而sts在计计算时是假假定肩梁为为无限刚度度。若要求求上柱因肩肩梁转动引引起的附加加变形不超超过肩梁作作为无限刚刚度时上柱柱变形的10%，可可以得到肩肩梁的最小小刚度的计计算公式。上段文文见《钢结构学学》（沈祖炎炎，建工出出版社，22005年）的“重型厂房房钢结构设设计中的若若干理论问问题”一章，它引自《多肢柱肩肩梁刚度分分析》（沈祖炎炎、郑沂，建建筑结构，1999年）。总的的来说，对对于肩梁刚刚度的研究究资料，现现在了解的的还不是很很多，各种种设计手册册也没有刚刚度验算内内容。在实实际应用中中，对于一一般的单层层工业厂房房，当满足足肩梁高度度的构造要要求时，可可不考虑刚刚度问题。3．连接和局部计计算（1）肩梁下吊车肢腹腹板抗剪验验算对于凸缘缘支座的吊吊车梁来说说，支座加加劲板荷载载先由肩梁梁腹板承受受，肩梁腹腹板一般通通过2条剖