抗风柱设计和支撑设计
抗风柱设计和支撑设计
一、 抗风柱设计和支撑设计1、抗风柱设计跨度18米的两端山墙封闭单层厂房，檐口标高8米，每侧山墙设置两根抗风柱，形式为实腹工字钢。
山墙墙面板及檩条自重为0.15kN/m 2，基本风压为0.55kN/m 2，试设计抗风柱的截面。
1）荷载计算墙面恒载值2/15.0m kN p =;风压高度变化系数0.1=z µ，风压体型系数9.0=s µ,风压设计值20/693.055.00.19.04.14.1m kN z s =×××==ωµµω；单根抗风柱承受的均布线荷载设计值： 恒载m kN L p q /26.11815.0314.1314.1=×××=×××=； 风荷载m kN L q W /82.518693.0314.1314.1=×××=×××=ω。
2） 内力分析抗风柱分析模型抗风柱的柱脚和柱顶分别由基础和屋面支撑提供竖向及水平支承，分析模型如上图。
可得到构件的最大轴压力为12.3kN ，最大弯矩为46.6m kN ⋅。
3） 截面选择取工字钢截面为300x200x6x8，绕强轴长细比62，绕弱轴考虑墙面檩条隅撑的支承作用，计算长度取3米，那么绕弱轴的长细比为65，满足抗风柱的控制长细比限值[]λ150的要求。
强度校核：a a e MP MP W M A N 2152.90531209/106.464904/1230061<=×+=+=σ稳定验算：a a x by tx y MP MP W M A N 21509.9353120997.0466000004904783.01230011<=×+×=+ϕβϕ 挠度验算：在横向风荷载作用下，抗风柱的水平挠度为13.6mm 小于L/400(20mm)，满足挠度要求。
柱间支撑吊车及抗风柱
7、柱间支撑内力计算
a、作用于柱间支撑的厂房纵向水平荷载 （1）纵向风荷载： 由房屋两端山墙和天窗架端壁传来的集中风荷载W，当房屋有伸缩缝时，则 为房屋一端山墙和天窗架端壁传来的集中风荷载W，并应根据山墙结构包括抗风 柱和抗风桁架的布置，按现行荷载规范的规定，分别计算作用在柱顶（屋架下弦 端支座处）的风荷载W1,作用在吊车梁顶面处的风荷载W2。 节点集中风荷载设计值：W A s z Q （其中A为受荷面积，为风荷载体型系数，为风压高度变化系数，为风压） （2）吊车的纵向水平荷载标准值Td可按下式计算: 式中 —在同一柱列吊车梁上由两台起重量最大的吊车所有刹车轮（一般每 台吊车的刹车轮数可取一侧轮数的一半）的最大轮压之和。 （3）作用在房屋纵向的其他水平荷载，如固定于柱上的纵向管道设备的推 力H、地震水平荷载等，应按实际情况进行计算。 对于需进行抗震计算的厂房，柱间支撑杆件的截面应力比，不宜大于0.75。 《抗规》9.2.10
Td 0.1 Pmax
二、柱间支撑的计算 a、采用PKPM工具箱
b、采用MtsTool工具箱 1）计算软件选用 MtsTool工具箱/钢构件设计/支撑/柱间支撑 2）计算参数的选择：（具体见附图）
同一温度 区段内的 同一柱列 设有的柱 间支撑道 数。
无吊车且抗震要求 不高的门式刚架可 以选择柔性拉杆， 有吊车情况下应采 用刚性支撑以保证 结构的整体刚度
第一部分 柱间支撑的设计
5）在刚架转折处（单跨房屋边柱柱顶和屋脊，以及多跨房屋某些中间柱柱 顶和屋脊）应沿房屋全长设置刚性系杆。 6）由支撑系杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。 7）在设有带驾驶室且起重量大于15t桥式吊车的跨间，应在屋盖边缘设置纵 向支撑桁架。 8）门式刚架轻型房屋钢结构的支撑，可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支 撑；圆钢与构件的夹角应在30°~60°范围内，宜接近45°。 9）当设有起重量不小于5t的桥式吊车时，柱间宜用型钢支撑。在温度区段 端部吊车梁以下不宜设置柱间刚性支撑。当边柱桥式吊车起重量大于或等于10t 时，下柱支撑宜设两片，吊车起重量较小时，下部支撑可设置单片。 10）当不允许设置交叉柱间支撑时，可设置其他形式的支撑；当不允许设置 任何支撑时，可设置纵向刚架 3、在设有带驾驶室且起重量大于20t桥式吊车的跨间（按《钢规》设计）， 应在屋盖处设置纵向和横向支撑，支撑宜采用型钢。
抗风柱设计
抗风柱设计 ||钢材等级：Q345柱距(m)：8.000柱高(m)：12.100柱截面：焊接组合H形截面:H*B1*B2*Tw*T1*T2=400*200*220*6*10*10铰接信息：两端铰接柱平面内计算长度系数：1.000柱平面外计算长度：7.000强度计算净截面系数：1.000设计规范:《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》容许挠度限值[υ]: l/400 = 30.250 (mm)风载信息：基本风压W0(kN/m2)：0.420风压力体形系数μs1：1.000风吸力体形系数μs2：-1.000风压高度变化系数μz：1.050柱顶恒载(kN)：0.000柱顶活载(kN)：0.000墙板自承重风载作用起始高度 y0(m)：1.100----- 设计依据 -----1、《建筑结构荷载规范》 (GB 50009-2012)2、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(GB 51022-2015) ----- 抗风柱设计 -----1、截面特性计算A =6.4800e-003; Xc =1.1000e-001; Yc =2.0602e-001; Ix =1.8694e-004; Iy =1.5547e-005;ix =1.6985e-001; iy =4.8982e-002;W1x=9.0740e-004; W2x=9.6371e-004;W1y=1.4133e-004; W2y=1.4133e-004;2、风载计算抗风柱上风压力作用均布风载标准值(kN/m): 3.528抗风柱上风吸力作用均布风载标准值(kN/m): -3.5283、柱上各断面内力计算结果△组合号 1：1.35恒+0.7*1.4活断面号： 1 2 3 4 5 6 7弯矩(kN.m)： 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0000.000轴力(kN) ： 8.256 7.568 6.880 6.192 5.504 4.8164.128断面号： 8 9 10 11 12 13弯矩(kN.m)： 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000轴力(kN) ： 3.440 2.752 2.064 1.376 0.688 0.000△组合号 2：1.2恒+1.4风压+0.7*1.4活断面号： 1 2 3 4 5 6 7弯矩(kN.m)： 0.000 -24.902 -47.728 -65.554 -78.358 -86.139-88.899轴力(kN) ： 7.339 6.727 6.116 5.504 4.893 4.2813.669断面号： 8 9 10 11 12 13弯矩(kN.m)： -86.638 -79.354 -67.048 -49.721 -27.371 0.000轴力(kN) ： 3.058 2.446 1.835 1.223 0.612 0.000△组合号 3：1.2恒+0.6*1.4风压+1.4活断面号： 1 2 3 4 5 6 7弯矩(kN.m)： 0.000 -14.941 -28.637 -39.332 -47.015 -51.684-53.340轴力(kN) ： 7.339 6.727 6.116 5.504 4.893 4.2813.669断面号： 8 9 10 11 12 13弯矩(kN.m)： -51.983 -47.612 -40.229 -29.832 -16.423 0.000轴力(kN) ： 3.058 2.446 1.835 1.223 0.612 0.000△组合号 4：1.2恒+1.4风吸+0.7*1.4活断面号： 1 2 3 4 5 67弯矩(kN.m)： 0.000 24.902 47.728 65.554 78.358 86.13988.899轴力(kN) ： 7.339 6.727 6.116 5.504 4.893 4.2813.669断面号： 8 9 10 11 12 13弯矩(kN.m)： 86.638 79.354 67.048 49.721 27.371 0.000轴力(kN) ： 3.058 2.446 1.835 1.223 0.612 0.000△组合号 5：1.2恒+0.6*1.4风吸+1.4活断面号： 1 2 3 4 5 6 7弯矩(kN.m)： 0.000 14.941 28.637 39.332 47.015 51.68453.340轴力(kN) ： 7.339 6.727 6.116 5.504 4.893 4.2813.669断面号： 8 9 10 11 12 13弯矩(kN.m)： 51.983 47.612 40.229 29.832 16.423 0.000轴力(kN) ： 3.058 2.446 1.835 1.223 0.612 0.000柱底剪力设计值:风压力作用(kN): 24.696风吸力作用(kN): -24.6964、抗风柱强度验算结果控制组合：4设计内力：弯矩(kN.m)：88.899; 轴力(kN)：7.339抗风柱强度计算最大应力比: 0.322 < 1.0抗风柱强度验算满足。
抗风柱设计
抗风柱设计抗风柱就是一根梁，无非是两段都是铰接，或是一端铰接一端固结，或者都是固结。
抗风柱受力的模型：大家可以清楚的看到，抗风柱只是承受一个均部的风荷载（如果考虑高度变化的话，其实应该是一个梯形荷载，就是下端小，上端大）。
这里还需要注意一个问题，就是抗风柱其实也是多少承担一些屋面梁的恒载和活载的。
不过我们通常的做法是不考虑屋面梁恒载和活载传递给抗风柱的。
而实际上，就是考虑也没有多少力量，轴向力对于抗风柱来说就无关紧要了。
（大家注意，我们一定要忽略一些对主体影响很小的因素，这样才能保证我们计算的简单化）抗风柱的计算要点：A需要参考的是轻钢规程附录的风荷载规定我们来简单解释下轻钢规程中的风荷载规定：轻型房屋钢结构的风荷载，是以我国现行国家标准《建筑结构荷载规范》为基础确定的。
计算这种房屋结构风荷载标准值时所需的风荷载体型系数，由于我国现有资料不完备，因此主要采用了美国金属房屋制造商协会《低层房屋体系手册》（）中有关小坡度房屋的规定。
分析研究表明，当柱脚铰接且刚架的小于和柱脚刚接且小于（例如，檐口高度为，刚架跨度分别小于和）时，采用规定的风荷载体型系数计GB50009MBMA 1996l/h 2.3l/h 3.0h 8m l 18m 24m GB50009算所得控制截面的弯矩，较按规定的体型系数计算所得值低，即严重不安全。
因此，需要采用的规定值。
手册中关于风荷载的规定，是在有国际权威性的加拿大西安大略大学边界层风动试验室，由美国钢铁研究会、美国和加拿大钢铁工业结构研究会等专业机构共同试验研究得出，是专门针对低层钢结构房屋的，内容全面且详尽，已为多国采用，并纳入国际标准。
手册规定的风荷载体型系数必须与以年一遇的最大英里风速为基础的速度风压配套使用。
因此转换到与我国荷载规范规定的以年一遇的平均最大风速为基础的基本风压㎡配套使用时，必须乘以的平均换算系数。
此外，美国规范规定，这遇风组合时，结构构件设计的允许应力可提高倍。
门规关于抗风柱节点做法的要求
门规关于抗风柱节点做法的要求抗风柱节点是指在建筑物或桥梁等结构中，为了增强其抗风能力而设置的柱状节点。
它在结构中起到固定和支撑的作用，能够有效地抵抗风力对结构的冲击，保障结构的安全稳定。
本文将从设计、施工和检测等方面，介绍抗风柱节点的相关要求。
一、设计要求抗风柱节点的设计应根据具体的结构形式和风荷载条件进行。
首先，要确定风的作用方向和大小，进行风荷载计算。
其次，根据所选用的材料和结构形式，确定抗风柱的截面尺寸和位置。
抗风柱的截面形状一般选择圆形或方形，以满足强度和刚度的要求。
同时，设计中还需考虑抗风柱与主体结构的连接方式，以保证连接的牢固可靠。
二、施工要求在抗风柱节点的施工过程中，需严格按照设计要求和施工规范进行操作。
首先，要保证抗风柱的位置准确，与主体结构的连接点要对应一致。
其次，施工过程中要保证抗风柱的垂直度和水平度，以确保抗风柱的稳定性。
同时，还要注意抗风柱与主体结构之间的缝隙填充，以防止风力对结构的侵入。
三、检测要求抗风柱节点的检测是保证其安全可靠性的重要环节。
一方面，要定期对抗风柱节点进行外观检查，检查连接部位是否有裂缝、变形等异常情况。
另一方面，还要进行力学性能测试，如抗风柱的强度、刚度等参数的测定。
这些检测数据可以为后续的结构安全评估和维护提供有效的依据。
四、其他要求除了上述设计、施工和检测要求外，还应注意以下几点。
首先，抗风柱节点应采用耐候性能好的材料，以保证其长期稳定性。
其次，要保证抗风柱节点与周围环境的协调性，避免影响建筑物的美观性。
同时，还要加强与相关部门的沟通和协调，确保抗风柱节点符合相关的法律法规和标准要求。
抗风柱节点在建筑物和桥梁等结构中具有重要的作用。
它的设计、施工和检测都需要按照相应的要求进行，以保证结构的抗风能力和安全稳定性。
只有在满足相关要求的前提下，抗风柱节点才能发挥其应有的作用，为建筑物和桥梁等结构的安全运行提供保障。
钢结构抗风柱的设计
钢结构抗风柱的设计一、介绍设置在房屋结构两端山墙内，抵抗水平风荷载的钢筋混凝土构造柱简称为抗风柱。
将抗风柱在水平方向连接起来、起整体加固作用的钢筋混凝土梁简称为抗风横梁。
一般用于高耸、内部大空间、横墙少的砖混结构房屋，如工业厂房、大型仓库等。
图1为单层厂房透视图，我们从图中可以看一下抗风柱的位置情况：抗风柱虽然在《钢结构设计规范》和《门式刚架规范》中均未有专门条文介绍如何设计，但是作为结构受力构件，只要分析清楚它在结构体系中的受力状态，按照规范相关条文进行计算分析，并满足规范规定的构造要求，我们就能合理的设计出安全经济的抗风柱。
接下来我们就抗风柱的设计全面介绍如下：二、力学分析抗风柱有三种布置方法：(1) 即抗风柱柱脚与基础刚接，柱顶与屋架通过弹簧片连接。
(2) 即抗风柱柱脚与基础铰接，柱顶与屋架通过长圆孔连接板或弹簧片连接。
按这两种布置方法，屋面荷载全部由刚架承受,抗风柱不承受上部刚架传递的竖向荷载，只承受墙体和自身的重量和风荷载,成为名副其实的“抗风柱”。
(3)按门式刚架轻钢结构布置，抗风柱与屋架梁刚接，与钢梁、钢柱一起组成门式刚架结构。
即抗风柱柱脚与基础铰接(或刚接)，柱顶与屋架刚接。
按这种布置方法，屋面荷载由刚架及抗风柱共同承担。
抗风柱同时承担竖向荷载和风荷载。
第一种布置方式即悬臂梁式。
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）截面根据实际情况，有时较大，有时就会很节省；3）顶部弹簧板连接。
我们现在把悬臂梁式抗风柱力学模型展示如图2所示：第二种为简支梁式，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。
抗风柱设计
抗风柱设计抗风柱就是一根梁，无非是两段都是铰接，或是一端铰接一端固结，或者都是固结。
抗风柱受力的模型：大家可以清楚的看到，抗风柱只是承受一个均部的风荷载（如果考虑高度变化的话，其实应该是一个梯形荷载，就是下端小，上端大）。
这里还需要注意一个问题，就是抗风柱其实也是多少承担一些屋面梁的恒载和活载的。
不过我们通常的做法是不考虑屋面梁恒载和活载传递给抗风柱的。
而实际上，就是考虑也没有多少力量，轴向力对于抗风柱来说就无关紧要了。
（大家注意，我们一定要忽略一些对主体影响很小的因素，这样才能保证我们计算的简单化）抗风柱的计算要点：A需要参考的是轻钢规程附录的风荷载规定我们来简单解释下轻钢规程中的风荷载规定：轻型房屋钢结构的风荷载，是以我国现行国家标准《建筑结构荷载规范》为基础确定的。
计算这种房屋结构风荷载标准值时所需的风荷载体型系数，由于我国现有资料不完备，因此主要采用了美国金属房屋制造商协会《低层房屋体系手册》（）中有关小坡度房屋的规定。
分析研究表明，当柱脚铰接且刚架的小于和柱脚刚接且小于（例如，檐口高度为，刚架跨度分别小于和）时，采用规定的风荷载体型系数计GB50009MBMA 1996l/h 2.3l/h 3.0h 8m l 18m 24m GB50009算所得控制截面的弯矩，较按规定的体型系数计算所得值低，即严重不安全。
因此，需要采用的规定值。
手册中关于风荷载的规定，是在有国际权威性的加拿大西安大略大学边界层风动试验室，由美国钢铁研究会、美国和加拿大钢铁工业结构研究会等专业机构共同试验研究得出，是专门针对低层钢结构房屋的，内容全面且详尽，已为多国采用，并纳入国际标准。
手册规定的风荷载体型系数必须与以年一遇的最大英里风速为基础的速度风压配套使用。
因此转换到与我国荷载规范规定的以年一遇的平均最大风速为基础的基本风压㎡配套使用时，必须乘以的平均换算系数。
此外，美国规范规定，这遇风组合时，结构构件设计的允许应力可提高倍。
抗风柱设计
抗风柱设计
一、轻型门式钢刚架（模块）
1、设计－围护/围护结构计算＞抗风柱计算
2、抗风柱设计面板
1）基本信息
抗风柱高（同一面按高柱数计算）
抗风间距（按设计数值）
钢材型号（Q235）
抗风柱截面（可选择可修改数值）
2）恒载信息：
恒载均布值（KN/m2）（设计数值）
3）风荷载
建筑形式（封闭式、部分封闭式）
分区（中间区、边缘带）
地面粗糙度（B）
基本风压（KN/m2）（设计数值）
高度变化系数（1），迎风面体形系数（1），背风面体形系数（-1.1）这三项可以不改
二、计算
1、优化
2、优先
3、修改－校核，反复修改－校核合格经济。
（应力/强度控制在0.8左右）。
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一、 抗风柱设计和支撑设计
1、抗风柱设计
跨度18米的两端山墙封闭单层厂房，檐口标高8米，每侧山墙设置两根抗风柱，形式为实腹工字钢。
山墙墙面板及檩条自重为0.15kN/m 2，基本风压为0.55kN/m 2，试设计抗风柱的截面。
1）荷载计算
墙面恒载值2/15.0m kN p =;
风压高度变化系数0.1=z µ，风压体型系数9.0=s µ,风压设计值20/693.055.00.19.04.14.1m kN z s =×××==ωµµω；
单根抗风柱承受的均布线荷载设计值： 恒载m kN L p q /26.11815.03
14.1314.1=×××=×××=； 风荷载m kN L q W /82.518693.03
14.1314.1=×××=×××=ω。
2） 内力分析
抗风柱分析模型
抗风柱的柱脚和柱顶分别由基础和屋面支撑提供竖向及水平支承，分析模型如上图。
可得到构件的最大轴压力为12.3kN ，最大弯矩为46.6m kN ⋅。
3） 截面选择
取工字钢截面为300x200x6x8，绕强轴长细比62，绕弱轴考虑墙面檩条隅撑的支承作用，计算长度取3米，那么绕弱轴的长细比为65，满足抗风柱的控制长细比限值[]λ150的要求。
强度校核：
a a e MP MP W M A N 2152.90531209/106.464904/1230061<=×+=+=σ
稳定验算：
a a x by tx y MP MP W M A N 21509.93531209
97.0466000004904783.01230011<=×+×=+ϕβϕ 挠度验算：
在横向风荷载作用下，抗风柱的水平挠度为13.6mm 小于L/400(20mm)，满足挠度要求。
2、支撑设计
跨度18米的两端山墙封闭单层厂房，檐口标高8米，榀距6米，每侧边柱各设有一道柱间支撑，形式为单层X 形交叉支撑。
取山墙面的基本风压0.55，试设计支撑形式及截面。
对于单层无吊车普通厂房，支撑采用张紧的圆钢截面，预张力控制在杆件拉力设计值的10%左右。
1）荷载计算
风压高度变化系数0.1=z µ，风压体型系数9.0=s µ，风压设计值20/693.055.00.19.04.14.1m kN z s =×××==ωµµω；
单片柱间支撑柱顶风荷载集中力：
kN S F W 95.24188693.04
141=×××=××=ω。
2） 内力分析
柱间支撑分析模型
如上图的计算模型，考虑张紧的圆钢只能受拉，故虚线部分退出计算，得到的支撑杆件拉力值kN N 5.41=；
考虑钢杆的预加张力作用，在拉杆设计中留出20%的余量，杆件拉力设计值kN N 8.492.15.41=×=；
3)截面选择
杆件净面积223221549800mm f N A ===。
取20φ的圆钢，截面积为314mm 2。