最新手把手教你鋼結(jié)構(gòu)抗風(fēng)柱的設(shè)計(jì)

1、手把手教你鋼結(jié)構(gòu)抗風(fēng)柱的設(shè)計(jì)、介紹設(shè)置在房屋結(jié)構(gòu)兩端山墻內(nèi)，抵抗水平風(fēng)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)造柱簡(jiǎn)稱為抗風(fēng)柱。將抗風(fēng)柱在水平方向連接起來、起整體加固作用的鋼筋混凝土梁簡(jiǎn)稱為抗風(fēng)橫 梁。一般用于高聳、內(nèi)部大空間、橫墻少的磚混結(jié)構(gòu)房屋，如工業(yè)廠房、大型倉庫等。圖1為單層廠房透視圖，我們從圖中可以看一下抗風(fēng)柱的位置情況:抗風(fēng)柱雖然在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和門式剛架規(guī)范中均未有專門條文介紹如何設(shè)計(jì)，但是作為結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件，只要分析清楚它在結(jié)構(gòu)體系中的受力狀態(tài)，按照 規(guī)范相關(guān)條文進(jìn)行計(jì)算分析，并滿足規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求，我們就能合理的設(shè)計(jì)出安全 經(jīng)濟(jì)的抗風(fēng)柱。接下來我們就抗風(fēng)柱的設(shè)計(jì)全面介紹如下:、力學(xué)分析抗風(fēng)柱有三種

2、布置方法:(1) 即抗風(fēng)柱柱腳與基礎(chǔ)剛接，柱頂與屋架通過彈簧片連接。(2) 即抗風(fēng)柱柱腳與基礎(chǔ)鉸接，柱頂與屋架通過長(zhǎng)圓孔連接板或彈簧片連接。按這兩種布置方法，屋面荷載全部由剛架承受，抗風(fēng)柱不承受上部剛架傳遞的豎向荷 載，只承受墻體和自身的重量和風(fēng)荷載，成為名副其實(shí)的“抗風(fēng)柱”。(3) 按門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)布置，抗風(fēng)柱與屋架梁剛接，與鋼梁、鋼柱一起組成門式剛架結(jié)構(gòu)。即抗風(fēng)柱柱腳與基礎(chǔ)鉸接(或剛接)，柱頂與屋架剛接。按這種布置方法, 屋面荷載由剛架及抗風(fēng)柱共同承擔(dān)?？癸L(fēng)柱同時(shí)承擔(dān)豎向荷載和風(fēng)荷載。第一種布置方式即懸臂梁式。主要特點(diǎn)是：抗風(fēng)柱柱腳剛接，相當(dāng)于我們一般的懸臂梁受力形式，抗風(fēng)柱本身獨(dú)立承受

3、墻面?zhèn)鬟f的風(fēng)荷載。在過去重屋面的單層工業(yè)廠房中，因?yàn)榭癸L(fēng)柱和廠房 結(jié)構(gòu)柱所承受的豎向荷載差距較大，為避免不均勻沉降對(duì)結(jié)構(gòu)受力形式的改變和不利影 響，一般需要釋放豎向約束。在輕鋼廠房開始的初期，我們經(jīng)常看到一些圖紙中，在抗 風(fēng)柱的頂部加設(shè)彈簧板，與主鋼架連接，就是這種設(shè)計(jì)理念。這種抗風(fēng)柱的主要特點(diǎn)是:1）柱腳剛接;2）截面根據(jù)實(shí)際情況，有時(shí)較大，有時(shí)就會(huì)很節(jié)省;3）頂部彈簧板連接。我們現(xiàn)在把懸臂梁式抗風(fēng)柱力學(xué)模型展示如圖 2所示：第二種為簡(jiǎn)支梁式,這種抗風(fēng)柱的特點(diǎn)是：柱腳鉸接、頂部與主鋼架鉸接，這種抗風(fēng)柱的受力形式簡(jiǎn)單，采 用較小的截面就能滿足。風(fēng)荷載通過抗風(fēng)柱傳遞到主鋼架，依靠主鋼架的支撐體系

4、承受 水平風(fēng)荷載。在輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)中，受力形式簡(jiǎn)單，力的傳遞途徑明確。主要的特點(diǎn)是:1）主鋼架承受豎向荷載和橫向水平荷載;2 ）抗風(fēng)柱承受和傳遞水平縱向風(fēng)荷載;3 ）支撐體系承受縱向水平荷載。這種抗風(fēng)柱的優(yōu)點(diǎn)是:1）受力形式簡(jiǎn)單，截面較小;2 ）鉸接節(jié)點(diǎn)加工和安裝比較方便，成本低;3）充分發(fā)揮了整體結(jié)構(gòu)的承載能力，總體成本低。我們現(xiàn)在把簡(jiǎn)支梁式抗風(fēng)柱力學(xué)模型展示如圖 3所示:三、設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)于抗風(fēng)柱首先要滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)于鋼柱的基本規(guī)定:1、容許長(zhǎng)細(xì)比抗風(fēng)柱平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度:柱頂鉸接，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為柱腳鉸接，柱頂鉸接，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為1.0 ;柱腳剛接,0.732.抗風(fēng)柱平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度：側(cè)

5、向支撐點(diǎn)之間的距離，可取檁條之間的距離，一般為3000m2、撓度抗風(fēng)柱的撓度。由于抗風(fēng)柱受彎作為控制受力，所以也要考慮撓度，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中主鋼架的撓度限值為1/400L，門式剛規(guī)里面對(duì)于墻梁水平撓度要求是1/ 180。四、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)完截面尺寸后，開始要完成施工圖設(shè)計(jì)，下面介紹常用的節(jié)點(diǎn)形式:3、抗風(fēng)柱與屋架梁鉸接節(jié)點(diǎn)可以看到此種柱頂鉸接采用彈簧片連接，還有采用豎向長(zhǎng)圓孔連接。五、總結(jié)雖然規(guī)范中很難找到抗風(fēng)柱如何設(shè)計(jì)的條文，但是只要把它的受力分析清楚，再根據(jù)相關(guān)條文即可設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的截面來。同時(shí)根據(jù)建筑的使用要求及條件, 合理選擇抗風(fēng)柱受力形式，也是我們合理設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。以我個(gè)人多年的

6、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作 經(jīng)驗(yàn)：對(duì)于廠房抗風(fēng)柱高度不是很高，就可以選擇柱腳和柱頂都為鉸接的形式，可以得到比較經(jīng)濟(jì)的截面；而對(duì)于高度比較高的廠房，可選擇柱腳剛接，減少計(jì)算長(zhǎng)度，從而 使截面經(jīng)濟(jì)性得以體現(xiàn)。4.抗風(fēng)柱整體詳圖4.工申(5.2. M)7+qfrZw, -wjefwfa外討題心曼fi構(gòu)件fcH系R扶5丄2 條白*1均勻?qū)Ｓ蒑受專tUfMI體tt左錄3iK.K 中丄字（SHS黑和丁形|的歩ftfh凰侔，構(gòu)年 可枝WB第E5編疋，對(duì)HI 口浚竹-L5 丸一什算構(gòu)件fi范圍咚的丈之；9fta電響爲(wèi)產(chǎn)07其他1 i.s 陽-等效暫按下列tt?采軌t=0-10X160X175/(522山型X508-85、

7、受彎整體穩(wěn)定性5.2.2孑Ki年用4對(duì)蝕平art（列；軸）的實(shí)H式壓？構(gòu)件，1耳（Fir用平外Kft?性： 英總定性應(yīng)枝下列定計(jì)算N . ZI弩矩作壓平5蟲的e定性，N十 Z GM莎屮f喘）.式中N-所卄算構(gòu)件段M柚軸心壓加M . 環(huán)*-在育矩作用平S內(nèi)ygTcS用$的毛 丄一縄彎距,應(yīng)下列定用，1IJI ImM I&2、受壓強(qiáng)度穩(wěn)定性(5. 1.2-1)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性應(yīng)按下式計(jì)算：f軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)（取截面兩主釉穩(wěn)定系數(shù) 中的較小者），應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比、鋼材屈服強(qiáng)度 和表5121、義5. 1. 2-2的裁面分類按附錄C采 用.3、受壓局部穩(wěn)定性5.4. I在受壓構(gòu)件中翼緣

8、板向由外伸寬度A與其厚度f之比. 屁符合卜列求：(54M)I軸心受壓構(gòu)件，IO0 時(shí)取 A=10C.2壓彎構(gòu)件：(5.4.1-2)當(dāng)度和e定計(jì)算中取人=匚0時(shí)”/f可放寬至15 723577；.a.Kfcarii外侔寛度的值為：対M.1:15.4. 2在工字形及H影截面的受壓構(gòu)件中腹板計(jì)算高度辦與 其犀度心之比應(yīng)符合下列要求：I軸心受壓構(gòu)件，(5.4.2-1)100時(shí)取入= 100。2壓彎構(gòu)件；235(5.4.2 2)當(dāng)0WgW16時(shí)：16ao +0. 5A+25)圖2懸臂梁式抗風(fēng)柱力學(xué)模型1 /8qL圖3簡(jiǎn)支梁式抗風(fēng)柱力學(xué)模型S.3.8受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比不宜超過表538的容許值。X 5.3.8受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比須次?許長(zhǎng)細(xì)比1I和夬窗架申的桿存150林的壌條、吊車梁或用車*H架W F的林同i推2支搏（吊車梁或Wtfi架以下的tt純支禪除外12001用以減小受壓構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的桿件2、頁風(fēng)柱剛住在JW帀點(diǎn)3、抗風(fēng)柱狡接柱腳節(jié)點(diǎn)V長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算公式: