柱间支撑按拉杆还是压杆计算的浅析

一、国标规定1.《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB51022-2015）8.2.3条当有吊车时，吊车牛腿以下交叉支撑应选用型钢交叉支撑。8.2.6条

型钢可按拉杆设计。3.4.2条吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑长细比限值300（受拉构件）。综述：门式刚架的柱间支撑中的下撑，按拉杆计算，允许最大长细比为300。2.《钢结构设计标准》（GB50017-2017）7.4.6条吊车梁以下的柱间支撑长细比限值150（受压构件）。7.4.7条吊车梁以下的柱间支撑长细比限值300/200（受拉构件，一般建筑结构/有重级工作制起重机的厂房）。综述：重钢门式刚架、钢框架的柱间支撑中的下撑，按压杆或拉杆计算均可，允许最大长细比分别为150或300/200。3.《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）9.2.8条设置柱间支撑的柱列应计入支撑杆件屈曲后的地震作用效应。9.2.10条柱间X形支撑、V形支撑、倒V形支撑应考虑拉压杆共同作用，其地震作用及验算可按本规范附录K第K.2节的规定按拉杆计算，并计及相交受压杆的影响，但压杆卸载系数宜改为0.30。9.2.15条

柱间支撑宜采用X形支撑，条件限制时也可采用V形、倒V形及其他形式的支撑，长细比限值符合《钢标》的规定。综述：重钢门式刚架、钢框架的柱间支撑中的下撑，按拉杆计算，并考虑压杆卸载效应的影响，允许最大长细比为300/200（同《钢标》）。4.《机械工业厂房结构设计规范》（GB50906-2013）9.8.3条各类支撑构件的长细比允许值，下撑按压杆计算时150，按拉杆计算时300/200（后者适用于有较大振动设备及重级工作制的厂房）。综述：柱间支撑中的下撑，按压杆或拉杆计算均可，允许最大长细比分别为150或300/200。5.《钢结构设计手册》第四版（中国建筑工业出版社）第10章门式刚架结构，第474页：柱间支撑宜按拉杆设计，宜采用张紧的交叉圆钢支撑，当结构含有5t以上吊车时，柱间支撑应采用角钢或其它型钢支撑。第11章单层与多层厂房钢结构，第591~601页：(1)十字交叉柱间支撑，一般可按拉杆设计，对地震区宜按一拉一压考虑，对设有重级工作制吊车时也宜按一拉一压考虑。(2)人字形支撑，一般按压杆设计，按拉杆设计时，横梁考虑弯矩。(3)K形支撑，一般按压杆设计，按拉杆设计时，横杆考虑弯矩按压弯构件计算。(4)八字形支撑，一般可按拉杆设计，对地震区宜按一拉一压考虑。(5)长细比限值见表11.1-12，压杆150拉杆300/200。综述：1.门式刚架的柱间支撑中的下撑，按拉杆计算，允许最大长细比为300。（同《门刚》）。2.重钢门式刚架、钢框架：2.1不考虑抗震时，按压杆或拉杆计算均可，允许最大长细比分别为150或300/200。2.2考虑抗震时，按拉杆计算，并考虑压杆卸载效应的影响，允许最大长细比为300/200。6.综述6.1

柱间支撑的形式（1）为什么宜选十字交叉支撑这种形式？

十字交叉支撑传力直接，构造简单，用料较省，刚度也大。（2）是不是门刚可以都用圆钢支撑？

不是，其一当结构含有5t以上吊车时，柱间支撑应采用角钢或其它型钢支撑；其二往复地震作用下，圆钢交叉支撑存在失效之可能，高烈度地区应设置多道柱间支撑，且其中一道应为型钢柱间支撑。6.2

柱间支撑的长细比限值6.3柱间支撑的上撑、下撑的长细比限值不同，上撑、下撑是否严格即以吊车梁为界区分？

不是，抗规9.2.15条条文说明，对于大型屋面板无檩屋盖，柱顶的集中质量往往要大于各层吊车梁处的质量，因此上层柱间支撑的刚度、强度宜接近下层柱间支撑。二、引申问题1问题1“按拉杆计算，并计及相交受压杆的影响”是有利影响，还是不利影响？答：不利影响，详见下图的最简单的结构示意:（下图中拉压杆中，顶部压杆内力为5）（1）理想情况情况1：拉压杆共同作用计算，压杆、拉杆的轴力均为7.0kN。情况2：单拉杆作用，拉杆轴力14.1kN，压杆轴力为零。需要注意的是，以上静力分析是基于一定的假设的：①假定节点为铰接。②不考虑柱的压缩变形。③不考虑支撑杆件在自重作用下的挠曲。④忽略上下支撑与柱交点不重合的误差。⑤纵向支撑间刚度差异不大时均分纵向荷载。（2）压杆的卸载影响是什么？

在拉压杆共同作用时，细长压杆屈曲后退出工作，导致原与之协同工作的拉杆内力增大的情况。（3）具体的数据分析可见：压杆卸载后，拉杆的内力是原来的1.5~2.0倍。（4）什么时候考虑压杆卸载不利影响？

轻型屋盖门式刚架不考虑，除此以外的重钢门式刚架、钢框架中的支撑都要考虑地震作用下的压杆卸载不利效应。三、引申问题2问题2决定按按拉杆计算，还是按压杆计算的根本因素，是“拍脑袋”的构造，还是深层次上的力学原因？1.《单层工业厂房结构设计》（第二版）罗福午主编，清华大学出版社，1989年第198~199、213页：(1)设防烈度低（如7度）、厂房小、无吊车或吊车起重量轻，或者不属于上述情况，但所布置的支撑数量较多时（例如8度时的上撑），柔性交叉柱间支撑，长细比大于200。(2)设防烈度8度的较大跨度厂房，由于内力较大，小截面型钢无法满足强度和刚度的要求，采用半刚性交叉柱间支撑，长细比60~200。(3)其它情况，刚性交叉柱间支撑，长细比小于60。2.《钢结构设计手册》第四版（中国建筑工业出版社）

第11章876页：单层工业厂房的震害之一：纵向体系较横向体系破坏更为严重，柱间支撑系统细长构件受压时，一根构件屈曲后退出工作，在地震的往复作用下另一根随之失效，结构体系刚度降低，结构体系的位移增加，增加柱间支撑数量比单一提高柱间支撑的强度储备更优。3.综述（个人意见）

罗老的观点，由于较为久远，长细比的限值还很低，但是能看出来两点概念，第一下撑要求更为严格，第二有按烈度渐进式考虑。手册阐明了支撑失效的震害普遍性。（1）门式刚架，均按拉杆考虑。（2）6、7度区的非门式刚架，按拉杆考虑。（3）8度区的