20160323抽柱门式刚架结构设计要点及对厂房经济性影响分析(发布版)2.doc

抽柱门式刚架结构设计要点及对厂房经济性影响分析 段潇川 王小龙 （东风设计研究院有限公司，湖北 武汉430056） 摘要：文章以连续多跨多坡门式刚架为算例，对抽柱门式刚架进行分析，提出了抽柱门式刚架的设计方法，结合我国现行规范对抽柱门式刚架的设计要点进行了说明，同时对比门式刚架中间抽柱和非抽柱模型的用钢量。提出结论：抽柱门式刚架结构形式优于传统非抽柱门刚。 关键词：抽柱门式刚架；设计要点；用钢量 中图分类号：TU318+.2 Structure Design Points of the Steel Column-Removed Portal Frame and Analysis of the Economic Impact on Plant Building Xiaochuan Duan；Xiaolong Wang (Dongfeng Design Institute Co., Ltd., Hubei Wuhan 430056 China) Abstract: Based on the continuous multi-span and multi-slope portal frame as example, analyze the steel column-removed portal frame, combined with China current code to illustrate the design methods and points of steel column-removed portal frame, and compare the steel quantity of column-removed portal frame with none column-removed portal frame model. Put forward the conclusion: the structure form of steel column-removed portal frame is better than traditional none column-removed portal frame. Key words: steel column-removed portal frame; design points; steel quantity 引言 门式刚架是建筑钢结构中应用最广泛的结构形式之一，随着我国工业化的发展，这类结构以其用钢量省、造价低、施工速度快、外形美观等优点而被广泛的应用。由于生产工艺及使用的要求，需要开阔的操作空间而抽去了部分中柱，因此形成了抽柱门式刚架。本文对抽柱门式刚架的设计方法进行探讨，针对其中几项容易被设计人员忽视的要点进行说明，并模拟工程中常见的多跨多坡厂房，基于门式刚架计算满应力法[1]，计算特定跨度、柱距情况下，抽柱与不抽柱对主体结构用钢量的影响。 1 抽柱门刚结构设计方法 房屋沿跨度方向为横向刚架，分为标准榀和抽柱榀；沿柱距方向为纵向刚架，分为边榀和中间榀。在通常情况下，中间榀因为工艺要求而需要抽柱。CECS 102:2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》[2]第4.3.2条规定：在多跨刚架局部抽掉中间柱或边柱处，可布置托梁或托架。中间榀柱顶与托梁刚接形成纵向刚架，不必设柱间支撑，柱脚两个方向均为铰接；边榀设柱间支撑保证纵向刚度，柱脚平面内刚接，平面外铰接。 1.1 抽柱门刚的控制条件 抽柱门式刚架设计时要控制构件的强度计算、稳定计算、变形计算、位移计算。主要控制参数限值如下表1：（未注明项均采自CECS 102:2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》[2]） 表1 设计控制参数表 类别 取值 应力比限值[1] 钢梁、钢柱强度应力比1.0，稳定应力比1.0； 主钢梁挠度限值 L/180 受压构件长细比 180 柱顶位移限值 h/60 斜梁坡度变化率 0.33 变截面构件楔率 60mm/m 托梁挠度（按《钢规》[3]） L/400 1.2 抽柱门刚的计算 抽柱门刚设计采用二维的平面模型，框架按单榀计算。抽柱门式刚架计算模型分为：标准榀、抽柱榀、纵向刚架，计算步骤见表2。 表2 抽柱门刚的计算步骤 步骤一 计算抽柱榀刚架传递给托梁的荷载 步骤二 建模计算纵向钢架 步骤三 分工况提取托梁两端的剪力，施加于标准榀进行建模计算 步骤四 求出托梁的刚度；（力法） 步骤五 根据托梁的刚度，设置弹性支座，建模计算抽柱榀横向刚架，计算时需保证抽柱榀和标准榀的位移协调 1.3 抽柱门刚的设计要点 ⑴ 托梁刚度。 设计托梁时，托梁两端刚接，可有 效减小托梁挠度，减少厂房用钢量[4]。 经验算核实，PKPM软件在进行托梁刚度折算时（图1），程序