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关于门式刚架结构抽柱和高低跨设计问题探讨 　　[摘 要]：门式刚架厂房在有色金属加工厂房中的应用日益广泛，然而由于工艺布置、生产需求的复杂多变和特殊要求，导致门式刚架厂房在平面和竖向布置的不规则，进而给设计工作带来诸多问题。本文结合工程实际，对复杂抽柱门式刚架工业厂房结构计算模型的确定、荷载的取用、屋面梁在托梁(架)处支座的简化输入、节点设计、结构构造等问题进行了探讨，提出在具体设计中需要重点注意的相关问题，并给出了相应的解决方案和建议，以便为今后的设计工作提供一些有益的思路。 　　[关键词]：门式刚架，抽柱，计算模型，节点设计 　　1、工程概况 　　博兴铝业公司年产10万吨铝合金带坯工程熔铸―冷轧车间，位于青海省高新区，抗震设防烈度为7度。新建厂房要求采用全钢结构厂房，建筑面积约16650m2，长198m，横向宽84 m，分别为一个24m跨和2个连续30m跨，共三跨，两个不对称的双坡屋面，坡度为1：20，且第三跨为高低跨的高跨，均有通风屋脊，如平面布置图所示。吊车型号及轨顶标高详见剖面图所示。 　　 　　 　　2、结构设计 　　2.2结构方案 　　刚架柱为焊接工字型实腹式单阶柱，刚架梁为焊接工字型实腹式变截面梁，梁分段节点采用摩擦型高强螺栓连接；梁柱连接采用端板竖放式摩擦型高强螺栓连接节点；柱脚为插入式刚性连接。檩条、墙梁均采用C型或Z型冷弯薄壁型钢。屋面支撑采用型钢十字形支撑加刚性系杆体系。 　　2.3刚架形式的确定 　　在实际设计中首先遇到的问题是刚架形式的确定。基本柱距选定为9m， C列柱距有9m和18m两种，除常规的9m柱距门式刚架结构外，因为抽柱的情况出现就存在两种特殊的刚架形式，见下图刚架形式○a、○b。对于每一种刚架形式，边柱的受荷面积肯定是9m的，无论是恒载、活载、风载、吊车荷载均不例外，而对C列中柱来说就有两种情况，即9m、18m，用门式刚架计算存在诸多的问题。 　　 　　 　　 　　对于抽柱刚架，是否同排架计算一样，多出一跨和一个柱。排架的屋面梁刚度很大，受力后的轴向变形可忽略不计，当排架受力后，横梁两端两个柱子的柱顶水平位移相等，而刚架与??架完全不同，显然这种形式不能照搬排架计算模式。 　　经过认真分析、讨论，先是考虑从调整构件刚度入手来解决问题，就刚架②为例，抽柱位置柱为一个刚度，其他柱为1.5刚度，横梁为1.5个刚度，当然这样的一榀刚架的计算结果只有抽柱位置的柱是可用的，对于刚架③而言，刚架柱为一个刚度，而梁在托架处的简支支座又成了一个无法解决的问题，假如这个问题能得到解决，这榀刚架计算结果的梁和柱都是可用的。虽然从构件的刚度出发可以解决问题，但是由于这种方案实用性太差，所以实际设计未被采纳。 　　经过反复论证，最后在实际设计中采用的一种方案是构件刚度不做调整，而是从梁、柱所承受的荷载出发来考虑。 　　2.4刚架梁柱受荷面积的确定 　　如何解决梁受荷面积均为9m，而柱受荷面积有9m、18m的情况，每一个问题的出现都要经过多次反复讨论，为了解决这个问题，笔者先后提出两种可供采取的计算方案： 　　第一种方案是计算一个9m单元，采用他的梁计算结果，再计算一个18m单元，采用它的柱计算结果，这样虽然理论上是可行的，但实际操作却比较繁琐，特别是对最后的施工图绘制带来相当大的困难，因为目前我们所用的钢结构软件施工图绘制时，梁和柱不是分开的，而是成套绘制的，包括连接节点、材料表等。 　　第二种解决方案，也是实际设计中采用的方案，梁上仍为9m的均布线荷载，在中柱（受荷面积超过9m的中柱）顶部加一集中荷载，这一集中荷载相当于托架传过来的9m荷载，这样处理后即符合实际情况，又可直接利用计算机成图，节省很多时间。同时在屋面支撑系统布置上考虑构造加强，即沿抽柱位置柱列两侧设置屋面纵向水平支撑，其两端各伸过抽柱位置一个柱距，进而提高抽柱位置门刚厂房的空间刚度，以保证吊车和风荷载所产生的水平力能分布到邻近的刚架上去。 　　2.5吊车荷载的输入 　　STS程序对每一跨的吊车荷载设置的主要参数为：（1）最大轮压产生的吊车竖向荷载Dmax（千牛）；（2）最小轮压产生的吊车竖向荷载Dmin（千牛）；（3）吊车横向荷载对柱子的作用力Tmax（千牛）；（4）吊车荷载作用的跨左节点N1；（5）吊车荷载作用的跨右节点N2；（6）吊车竖向荷载与左节点的竖向偏心EC1（米）（右偏为正）；（7）吊车竖向荷载与右节点的竖向偏心EC2（米）；（8）吊车横向荷载对柱子的作用力与与节点的垂直距离Lt（米）；（9）考虑空间工作和扭转影响的效应调整系数；（10）吊车桥架引起的地震剪力和弯矩增大系数；（11）吊车桥架重量（千牛）。 　　从以上11个参数可知，牵涉到每一跨的吊车荷载大小的参数主要为（1）（2）（3