柱间支撑分为两个部分:在吊车梁以上的部分称为上层支撑,吊车梁以下的部分称为下层支撑。 1、柱间支撑沿厂房长度方向的布置 (1)下层支撑 当采用压型钢板等在厂房纵向有一定变形能力的维护材料时,一般上下层支撑同时布置在厂房两端(或近端跨),如图 1c。 当采用传统的刚度较大的维护材料为墙和屋面时,下层支撑应布置在温度区段的中 部,使厂房结构在温度变化时能较自由地从支撑架向两面伸缩,从而减小纵向构件及支撑架中的温度应力。但此时所有的纵向水平力均需通过吊车梁传递。
柱间支撑分为两个部分:在吊车梁以上的部分称为上层支撑,吊车梁以下的部分称为下层支撑。
1、柱间支撑沿厂房长度方向的布置
(1)下层支撑
当采用压型钢板等在厂房纵向有一定变形能力的维护材料时,一般上下层支撑同时布置在厂房两端(或近端跨),如图 1c。
当采用传统的刚度较大的维护材料为墙和屋面时,下层支撑应布置在温度区段的中 部,使厂房结构在温度变化时能较自由地从支撑架向两面伸缩,从而减小纵向构件及支撑架中的温度应力。但此时所有的纵向水平力均需通过吊车梁传递。
温度区段长度小于90m的厂房,可以在区段的中央设置一道柱间支撑 (图 1a); 区段长度超过90m,则应在长度的 1/3 处各布置一道柱间支撑 (图 1b),以免传力路线太长而影响结构的纵向刚度。
在短而高的厂房中,下层支撑也可布置在厂房的两端(图 1c)。
(2) 上层支撑
上层支撑应布置在温度区段的两端以及有下层支撑的开间中(图 1)。
为了传递从屋架下弦横向支撑传来的纵向风载,在温度区段的两端设置上层支撑是必要的。由于上段柱的刚度一般都较小,不会引起很大的温度应力,因此,可在温度区段的两端设置单斜杆式的上层支撑。其余上层支撑可采用交叉腹杆体系或其他形式。
2、柱间支撑形式
(1)下层支撑
下层支撑以交叉腹杆体系最为经济且刚度较大。
在某些车间中,往往由于生产上的要求,不可能采用交叉腹杆体系的下层支撑。在这种情况下,门式支撑(图2a,b,c)是最常用的一种。这种支撑形式可以利用吊车梁作为门框式支撑的横梁(图2a,b),但须采取一定的构造措施, 吊车梁能否作为厂房柱的纵向刚性系杆?构造上应如考虑? 一般应另设横向系杆(图2c)。
但是,将支撑直接连在吊车梁上(图2a)不是一种很好的方案,因为这时支撑构件除了承受纵向水平风载和吊车纵向制动力外,还要承受巨大的吊车竖向荷载,所以很费钢材,而且在构件截面组合和构造方面也存在许多困难。
图2 所示的支撑形式避免了上述不足,但支撑构件的计算长度很大,因此,其中部分杆件可按拉杆设计 (图2 中实线所示),此时图中虚线杆件则退出工作。
另外,设横梁的门框式支撑(图2c)由于能很好地满足刚度以及构造方面的要求,用钢量相对较节约,所以比较常用。
(2)上层支撑
上层支撑形式有十字交叉形、八字形和人字形等,而以十字交叉形最为构造简单, 传力直接和节约材料,因此使用最为普遍。
3、柱间支撑柱在侧面的位置
柱间支撑在柱截面上的位置按下述原则确定:
(1)等截面柱的上下层柱间支撑以及台阶式柱的上层支撑应布置在柱的轴线上 (图 3a,b,c 中虚线所示); 若有人孔时,则移向两侧布置 (图 3d)。
(2)在台阶式边列柱的下层支撑,若外缘有大型板材或墙梁等构件牢固连接时,支撑可只沿柱的内缘布置 (图a),否则内外缘两侧均需布置。
(3)在中列柱中,柱的两侧均需布置下层支撑 (图 3),且在柱两侧布置的支撑之间需用杆件连系起来(图 3e)。
4、柱间支撑的计算原则
柱间上层支撑主要承担屋架上、下弦横向支撑传来的纵向风力,有时还承担作用于厂房纵向的其他水平荷载,如固定于厂房上部的管道设备的纵向推力等。
柱间下层支撑承受山墙抗风架传来的纵向风载、地震力和吊车纵向制动力,连于吊车梁上的门框式支撑(图 2a)还要承受竖向的吊车荷载。
上层支撑计算时,为避免由于支撑刚度过大而引起较大的温度应力,支撑腹杆按柔性拉杆计算。交叉体系的下层支撑当吊车较小时一般用圆钢,吊车较大时通常采用角钢或槽钢。交叉斜杆常按拉杆设计,但为了提高厂房的纵向刚度,当吊车较大时,应按压杆设计。
柱间支撑注意两点:一是地震荷载不与吊车纵向制动力同时作用;二是常规工程一般是按拉杆控制长细比,程序可能默认是按压杆,计算时注意修改。
5、柱间支撑的连接
支撑与柱的连接一般采用焊接连接或高强度螺栓连接。当采用焊接时,焊缝厚度不宜小于6mm,焊缝长度不宜小于 80mm。为了安装方便,在安装节点处的每一支撑杆件的端部设有两个安装螺栓。支撑与柱的连接节点如图 4 所示。
附《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015表3.4.2-1/3.4.2-2:
《钢结构设计标准》GB50017-2017表7.4.6/7.4.7: