抗风柱的设计理念与建议
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。
某高架立体仓库抗风柱设计探讨
山 西建筑SHANXT ARCHITECTURE第47卷第2期・46・2 9 2 1年7月VoP 07 No. 13JuP 2021DOI ：10. 2719/j. chki. 1009-0825.0921. 2.02某高架立体仓库抗风柱设计探讨彭磊（中国海诚工程科技股份有限公司，上海200031）摘 要:钢结构高架立体仓库的山墙面抗风柱高度较大，不同于常见的低矮门式刚架抗风柱设计，从结构设计难易程度、结构经济性角度出发,提出了三种设计方案，详细论述了三种方案的设计理念、设计关键点，并比较了三种方案的优缺点，可以为其他类似工程提供一定的参考。
关键词:高架立体仓库，高大抗风柱,钢结构设计,屈曲分析中图分类号:TU973. 32 文献标识码:A 文章编号:1009-0825 （2223） 2-0947-03随着土地资源的日益紧张和人工成本攀升，物流自动 化技术越来越广泛的应用于各个工业领域。
物流自动化技 术大规模应用催生了大量立体仓库的配套建设。
而考虑土建成本的因素决定了立体仓库的结构形式还是门式刚架。
但是相比于常见的低矮轻型门式刚架，立体仓库的刚架结 构高宽比大得多，一些在低矮门式刚架结构中不需要特别考虑的问题因此需要引起设计人员的注意。
本文以某高架立体仓库结构设计为例,探讨和比较了高架立体仓库的山 墙面抗风柱设计的三种方案，分别从经济性和结构设计难 易程度方面做了比较，探讨结论可以为类似的工程借鉴参考。
1 工程概况某造纸企业存放成品的高架立体仓库,檐口高34 m , 长宽为73mx49m 。
内部设置局部单层钢平台。
整体结构形式采用单跨49 m 刚架，内部单层钢平台与刚架整体连 接在一起。
工程所处自然条件，基本风压0.44 kN/m 2,基本雪压9.0 kN/m 2。
对于此类钢结构,地震作用对整个结构基本都不起控制作用，往往地震作用的设计内力远小于风荷载造 成的设计内力，故本文不做抗震设计内容的讨论。
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
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）。
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
螺栓孔径及孔 距可以根据实 际情况选用
制动桁架数 据需根据实 际情况输入
如果吊车系统中设有走 道板，则吊车走道板上 的活荷载及灰荷载所引 起的内力值由此处输入； 吊车梁上的吊挂等荷载 引起的内力值也由此处 输入。 轻、中级工作制 吊车梁一般无需 疲劳验算。
主要检查翼缘 宽厚比、应力 比及挠度。
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。
抗风柱与摇摆柱的讨论
请教一个摇摆柱的问题，谢谢2008-11-1403:24:18P M请教一个摇摆柱的问题，谢谢更多相关内容请访问"CAD家园论坛"一个18米的混凝土柱（柱高5米），钢梁的单层厂房，一侧山墙（其实这道山墙并没有，而是砖混的外墙）紧挨着一个两层砖混住宅（6.6米）。
请问，砖混结构这面还用加摇摆柱么？我总是觉得不用加，因为这面都没有风，也没有与摇摆柱相连的墙。
可是同事说，最好加，因为另一侧摇摆柱顶有传递风荷载的刚性杆（双c型檩条）。
求教了。
谢谢大家！！首先，我想问一下你问题中的“摇摆柱”的说法。
《钢结构设计规范》GB50017-2003中，关于“摇摆柱”是这样定义的：“框架内两端为铰接不能抵抗侧向荷载的柱”，但根据你的说法，似乎应是厂房中的抗风柱吧？抗风柱的计算模型不应是摇摆柱，而应是上端铰接、下端为固端的结构。
具体请看看厂房结构的有关资料。
若是抗风柱的话，贴建砖混侧是可以不加的，理由就是你说的无风（实际上有风，不过砖混已挡住风了）。
抗风柱的作用是与山墙共同作用将风荷载传到基础上，当然，屋面体系也承受少部分风荷载。
不过，屋面体系承受的这部分风荷载，又通过其空间作用，传递到了纵向的排架结构上，真正能传递到另一端山墙的抗风柱上的很少（假如另一端有山墙和抗风柱的话）。
还有一种情形，就是厂房一端有山墙和抗风柱，而另一端是空敞的，没有山墙，自然也就无需设抗风柱了。
这与你的这种情况差不多，区别就是空敞的有风，你这个无风罢了。
完全同意2楼的观点，你同事对厂房结构的传力体系概念不清，不用理他。
钢结构的厂房，要视具体情况来分析，也不能一概而论。
谢谢，确实应该是抗风柱，呵呵。
我的是混凝土柱18米跨+钢梁，在抗风柱顶处，应不应该加刚性杆把抗风柱顶传递来的风荷载传递给其他钢梁呢？钢梁用双檩条行么？在抗风柱的顶部，应该加刚性杆。
钢梁用双檩条？是笔误吗？：）之所以说钢结构厂房要具体情况具体分析，是因为钢结构厂房的屋面体系偏柔；还有，不知道你的厂房纵向有几跨？若只有很少的几跨的话，屋面体系的空间作用可能就不是很明显（极限情况：只有1跨）。
抗风柱的设计理念与建议
抗风柱的设计理念与建议摘要：抗风柱是排架结构或门式刚架结构中支撑山墙墙板抵抗水平风荷载作用的主要构件。
抗风柱的上端与刚架梁相连，下端设置单独的基础。
抗风柱的设计方法和构造措施不但影响到抗风柱本身的受力特点，而且影响到与之相连的刚架、屋面支撑和基础的设计与受力。
山墙抗风形式主要有两种；一种是采用抗风柱与抗风梁或抗风桁架的组合，另一种是抗风柱及其屋面结构的组合。
第一种结构形式在较高厂房中比较普遍，这种是把山墙柱的水平风荷载通过抗风桁架传给纵向的框架及排架，其优点是充分利用了框架及排架柱的纵向刚度，从而减小山墙柱的截面尺寸。
缺点是当采用抗风梁时，抗风梁截面很大，总体而言不经济。
当采用抗风桁架时，抗风桁架占据了厂房空间，致使主厂房吊车的有效起吊范围变窄，而且抗风桁架安装的精度要求很高。
随着社会经济的发展，钢结构越来越多地应用于各种工业与民用建筑房屋中，山墙抗风柱大多采用钢柱。
钢柱与屋面结构共同承受山墙水平风荷载是现阶段用得最广泛的形式。
它考虑了屋架对钢柱的约束作用，充分利用屋架承受一部分水平风荷载的作用。
1、按传统抗风柱布置。
即抗风柱柱脚与基础铰接(或刚接)，柱顶与屋架通过弹簧片连接。
按这种布置方法，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”。
2、按门式刚架轻钢结构布置。
即抗风柱柱脚与基础铰接(或刚接)，柱顶与屋架铰接。
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。
对于第一种布置方式，抗风柱就可以按两端简支的梁考虑，承受计算宽度内的均布风荷载。
计算长度可以按支承情况分别取值。
对于第二种布置方式，抗风柱就需要按双向受压的压弯构件考虑，在抗风柱平面内承受计算宽度内的均布风荷载，同时还受轴向压力。
第一种布置方式在社会中普通使用。
第二种布置方式有些钢结构企业也会使用。
因边框架受荷面积较小，屋面荷载较小，故抗风柱所受轴力不大，与只受风荷载的抗风柱相比没有很大区别，用钢量不会增加多少。
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抗风柱的设计理念与建议
王崇帅1,周光华2
摘要：抗风柱是排架结构或门式刚架结构中支撑山墙墙板抵抗水平风荷载作用的主要构件。
抗风柱的上端与刚架梁相连，下端设置单独的基础。
抗风柱的设计方法和构造措施不但影响到抗风柱本身的受力特点，而且影响到与之相连的刚架、屋面支撑和基础的设计与受力。
关键词：抗风柱，山墙，铰接，刚接。
前言：在工业厂房设计中，承担厂房山墙墙板承受的风荷载需要设置抗风柱，抗风柱是厂房支撑山墙抵抗水平风荷载作用的主要受力构件。
但是由于规范、规程在抗风柱设计方面没有明确的设计规定，因此对抗风柱的设计理念说法不一。
不同的节点做法不仅仅影响到抗风柱本身的受力，也对与之相连的屋面结构和基础影响较大。
基于上述原因，本文对抗风柱的设计方法进行探讨，论述了一些抗风柱的设计理念与建议。
一、山墙抗风的主要结构形式山墙抗风形式主要有两种；一种是采用抗风柱与抗风梁或抗风桁架的组合，另一种是抗风柱及其屋面结构的组合。
第一种结构形式在较高厂房中比较普遍，这种是把山墙柱的水平风荷载通过抗风桁架传给纵向的框架及排架，其优点是充分利用了框架及排架柱的纵向刚度，从而减小山墙柱的截面尺寸。
缺点是当采用抗风梁时，抗风梁截面很大，总体而言不经济。
当采用抗风桁架时，抗风桁架占据了厂房空间，致使主厂房吊车的有效起吊范围变窄，而且抗风桁架安装的精度要求很高。
随着社会经济的发展，钢结构越来越多地应用于各种工业与民用建筑房屋中，山墙抗风柱大多采用钢柱。
钢柱与屋面结构共同承受山墙水平风荷载是现阶段用得最广泛的形式。
它考虑了屋架对钢柱的约束作用，充分利用屋架承受一部分水平风荷载的作用。
二、抗风柱有两种布置方法
1、按传统抗风柱布置。
即抗风柱柱脚与基础铰接(或刚接)，柱顶与屋架通过弹簧片连接。
按这种布置方法，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”。
2、按门式刚架轻钢结构布置。
即抗风柱柱脚与基础铰接(或刚接)，柱顶与屋架铰接。
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。
对于第一种布置方式，抗风柱就可以按两端简支的梁考虑，承受计算宽度内的均布风荷载。
计算长度可以按支承情况分别取值。
对于第二种布置方式，抗风柱就需要按双向受压的压弯构件考虑，在抗风柱平面内承受计算宽度内的均布风荷载，同时还受轴向压力。
第一种布置方式在社会中普通使用。
第二种布置方式有些钢结构企业也会使用。
因边框架受荷面积较小，屋面荷载较小，故抗风柱所受轴力不大，与只受风荷载的抗风柱相比没有很大区别，用钢量不会增加多少。
但同时会带来一个问题，就是边框架与中间框架的变形相差比较大，屋面板最后使用能适应大变形的锁缝板来弥补。
三、抗风柱柱脚与柱顶连接方式
1、抗风柱的柱脚节点分刚接和铰接两种形式。
铰接时,基础只承受较小的轴力与剪力，设计和构造件简单。
抗风柱传递给基础的轴力只有抗风柱本身的重量和相邻山墙墙板的重量。
如果采用刚接,传递给基础的弯矩和轴力要大得多,偏心距非常大,不利于基础的设计。
但抗风柱比较高的时候，如果柱脚还采用铰接模式，抗风柱截面将很不经济，这时候可以做成刚接柱脚、或者设置抗风桁架。
2、抗风钢柱与屋架的连接形式分为：铰接和弹簧板连接。
但是铰接传递的屋面桁架竖向力
会造成屋面桁架变形不协调的问题，不利于桁架的受力。
因此，抗风钢柱柱顶一般是通过弹簧板与屋架上、下弦相连，然后通过边跨两榀屋架之间的刚性系杆和支撑最终传给两榀屋架所在的框架或排架柱的四个牛腿上。
由于屋架锚栓不承受水平剪力的作用，故须在端部两榀屋架的支座底板下设置抗剪键来承受山墙传来的水平剪力。
并且端部两榀屋架的上下弦水平支撑及刚性系杆除应满足长细比要求外，还应能承受由山墙传来的水平风荷载。
弹簧板由一块钢板折叠而成，竖向刚度很弱，上部屋架可以自由变形，节点不传递竖向力，在水平方向弹簧板有一定的刚度，能够保证水平荷载的传递。
四、按两端简支梁考虑抗风柱设计
抗风柱按两端简支梁考虑时，铰接端只传递剪力和轴力，抗风柱承受计算宽度内的均布风荷载与山墙墙面竖向荷载，计算长度可以按支承情况分别取值。
这种设计方法简单实用，对于一般的单跨两端山墙封闭单层厂房抗风柱计算可优先考虑此种方法。
1、荷载计算：竖向荷载只考虑山墙墙面的荷载。
风荷载按照《建筑结构荷载规范》7.1公式计算。
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提供竖向及水平支撑，分析模型如上图。
通过受力分析可得到构件的最大轴压力与均布风荷载，同时求得构件所承受的最大弯矩。
五、结论
由于规范、规程在抗风柱设计方面没有明确的设计规定，本文通过对抗风柱不同的布置
方法与连接方式进行比较，从而分析了抗风柱在各种设计方式下的利弊。
实际工作中，抗风柱的设计还要根据具体工程来进行具体分析，以保证设计的合理性与经济性。