轻型钢结构厂房抗风柱设计问题探析

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1、轻型钢结构厂房抗风柱设计问题探析　　摘  要：抗风柱是单层工业厂房不可缺少的重要组成构件。抗风柱设计是结构工程师们设计过程中经常遇到的问题，本文从轻型钢结构厂房抗风柱概念、作用、受力特点、构件设计等角度指出抗风柱设计的原则，以及在结构设计中存在的问题，并提出了可供参考的防范措施。关键词：抗风柱；结构设计；措施Abstract:Thewindresistantpillarismonolayerindustryworkshopindispensableimportantcomponent.Windcolumndesignisthestructurale

2、ngineersinthedesignprocessoftenencounteredproblems,thisarticlefromthelightsteelstructurefactorybuildingwindcolumnconcept,role,stresscharacteristic,componentdesignandpointouttheanti-windcolumndesignprinciples,aswellastheproblemsexistinginthestructuredesign,andputsforwardthepreventivemeas

3、uresforreference.Keywords:windcolumn;structuraldesign;measures中图分类号：TU26一、抗风柱的作用及概念设计门式刚架轻钢结构单层工业厂房在设计施工方面，具有结构简单、结构抗震性能好、适用跨度大，且运输、安装方便，在单层工业建筑中得到广泛使用，业主单位普遍认同。作为门式轻钢结构单层工业厂房，抗风柱是其重要组成构件。抗风柱不仅是山墙围护结构的承重构架，同时也将山墙承受的水平风力通过自身及屋盖系统传给基础，抗风柱设计是结构工程师们设计过程中不可少缺结构构件，应当加以重视。根据抗风柱两端连接方式不同，抗风柱可分为以

4、下几种形式：（1）柱顶铰接柱脚刚接式：这种连接形式是传统的钢筋混凝土单层工业厂房的延续，山墙水平风荷载主要通过抗风柱自身直接传递给基础，这部分水平力约占75%左右，还有25%左右的水平力通过屋盖系统传给基础。主要特点：柱脚通过螺栓刚接与基础，柱顶通过弹簧板铰接于屋面工字梁，抗风柱受力计算时截面高度较大，柱脚水平力通过柱底板摩擦力及抗剪键传递。（2）两端铰接式:这种连接形式在门式刚架工业厂房檐口高度不大时普遍采用，受力简单，传力简捷，山墙水平风荷载约占50%通过抗风柱自身直接传递给基础，另50%左右的水平力通过屋盖系统传给基础。主要特点：柱两端均采用螺栓铰接，受力计算简

5、单，截面较小，用钢量较小，成本低。（3）受力柱式:6这种连接形式是通过结构布置将抗风柱顶连接于边跨门式刚架梁底，共同组成边跨刚架，抗风柱既承受山墙竖向荷载，又承受山墙水平风载。主要特点：柱两端均采用螺栓铰接，受力计算较复杂，但减少了边跨刚架梁的跨度，主梁截面高度减少，用钢量少，成本低。二、抗风柱受力特点及计算抗风柱受力情况，根据抗风柱上、下端连接方式以及山墙围护墙板的做法不同，抗风柱受力也不同，抗风柱既承受山墙竖向荷载，又承受山墙水平风载。其主要受力特点为竖向压弯构件。抗风柱计算按连接方式简述如下:（1）柱顶铰接柱脚刚接式：平面内计算简图见图一，按偏心受压构件计算；平

6、面外按轴心受压构件计算。（2）两端铰接式:平面内计算简图见图二，按偏心受压构件计算；平面外按轴心受压构件计算。（3）受力柱式:平面内计算简图见三，按偏心受压构件计算；平面外同边跨刚架一道按偏心受压构件计算。三、抗风柱连接构造及设计中存在的问题3.1抗风柱柱顶连接构造方式一般有以下三种：（1）连接构造方式一，采用弹簧钢板与刚架梁上翼缘螺栓铰接，见图四；（2）连接构造方式二，采用钢板与焊于刚架梁上的上翼缘和腹板的连接板螺栓铰接，见图五；（3）连接构造方式三，采用抗风柱柱顶钢板与刚架梁的下翼缘螺栓铰接，见图六。63.2抗风柱柱顶连接构造设计三种方式利弊简述如下，（1）连接构

7、造方式一，仅与上翼缘弹簧板连接，这种连接在过去的钢筋混凝土单层工业厂房中经常使用，为避免不均匀沉降对结构的不利影响，释放竖向约束，允许钢梁有一定的竖向变形。在轻钢厂房设计初期，常看到一些图纸中，就有这种设计构造。柱顶水平荷载直接传至钢梁上翼缘，一般不考虑对钢梁侧向稳定影响，这种构造方式有其自身的合理性。但是，相对于轻型钢结构厂房来说，由于轻钢结构厂房自重轻，实际的沉降量也较小，加设弹簧板的必要性值得分析研究，当某些场地地质条件差，对房屋沉降有要求的结构，可以作为设计连接构造的一种选择，当某些场地地质条件好，房屋结构沉降差较小，就可以选择其他设计连接构