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抗风柱设计三种形式

2018-05-10 10:36:48 

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在钢结构工程/gjgcf.html中,抗风柱是一种主要构件,根据设计思路的不同,可以把抗风柱的设计理念分为三种,下面分别讨论。

一、悬臂梁式抗风柱:这种抗风柱的设计形式最为古老,从过去的重屋面单层工业厂房就有。主要特点是:抗风柱柱脚刚接,相当于我们一般的悬臂梁受力形式,抗风柱本身独立承受墙面传递的风荷载。在过去重屋面的单层工业厂房中,因为抗风柱和厂房结构柱所承受的竖向荷载差距较大,为避免不均匀沉降对结构受力形式的改变和不利影响,一般需要释放竖向约束。在轻钢厂房开始的初期,我们经常看到一些图纸中,在抗风柱的顶部加设弹簧板,与主钢架连接,就是这种设计理念。这种抗风柱的主要特点是:1)柱脚刚接;2)截面较大;3)顶部弹簧板连接。这种抗风柱的设计理念是过去单层工业厂房设计的延续,有它自身的合理性。但是,相对于轻型钢结构厂房来说也有需要改进的地方,比如:1)现在的轻屋面钢结构厂房由于自重很轻,实际的沉降量是很小的,加设弹簧板的必要性不是很大;2)柱脚刚接、独立承受风荷载,需要相对较大的截面才能满足。当然,这种设计理念本身并没有错误,可以作为我们设计钢结构工程的一种选择,在有些情况下也有其独特的优点,比如,当主结构要求不能承受风荷载时。在实际工作中,我们经常看到一些图纸:把柱脚设计为铰接、抗风柱截面很大、顶部加弹簧板,则是对这种设计理念的不理解,是一种错误的做法。

二、简支梁式抗风柱:这种抗风柱的特点是:柱脚铰接、顶部与主钢架铰接,这种抗风柱的受力形式简单,采用较小的截面就能满足。风荷载通过抗风柱传递到主钢架,依靠主钢架的支撑体系承受水平风荷载。我个人比较欣赏这种设计理念,在轻型钢结构厂房设计中,受力形式简单,力的传递途径明确。主要的特点是:1)主钢架承受竖向荷载和横向水平荷载;2)抗风柱承受和传递水平纵向风荷载;3)支撑体系承受纵向水平荷载。这种抗风柱的优点是:1)受力形式简单,截面较小;2)铰接节点加工和安装比较方便,成本低;3)充分发挥了整体结构的承载能力,总体成本低。

三、结构柱式抗风柱:这种抗风柱的特点是,把抗风柱作成结构的一部分,在承受结构荷载的同时承受风荷载。优点是明显降低了边跨主钢架的截面和用钢量,成本低。缺点是:对于轻钢厂房来说,边跨和中间跨明显不一致,增加了加工的品种,在设置支撑体系时,也因为截面不同,使支撑的节点构造比较烦琐。但是,对于钢结构框架结构来说,上面的缺点不明显,还可以明显提高承载能力,减小构件截面,降低成本,因此是比较合理的选择。

抗风柱设计的理解和总结,在实际的设计过程中,我们需要根据具体的情况合理选用抗风柱的形式。

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