浅谈门式刚架轻钢结构抗风柱的设计

１ 抗 风 柱 与 屋 面 梁 的 连 接 形 式
柱 的 剪 力 传 递 给 基 础 顶 面 而 在 基础 底 面产 生 的 弯矩 为 ８
Ｋ Ｎ ＊ ｍ， 偏 心距 只有 ０ ． １ ３ ｍ。 基 础 底 面平 均 压 力 ： Ｐ ｋ ： Ｆ ｋ ＋ Ｇ ｋ ／ Ａ ＜ ｆ ａ ＝ １ ５ ０ ｋ Ｐ ａ
察， 对 抗 风 柱 的设 计 和 计 算 有 以 下 几 点 认 识 ： 抗 风 柱 是 门 式 刚 架 轻 钢 结 构 山墙 处 的 主 要 构 件 ，其 作
用是 抵抗 山墙 的水平 风荷载 。 抗 风柱 的上端 与屋 面梁连 接 ，
下 端 设 置 单 独 的 基 础 ， 抗 风 柱 柱 顶 与 柱 脚 采 用 什 么 样 的 连 接方 式 ， 都会 影 响到屋 面梁 、 抗 风柱 基础 的受力 及设计 。
２ 抗 风 柱 的 柱 脚 连 接 形 式 钢 柱 的 柱 脚 连 接 分 为 刚 接 和 铰 接 两 种 形 式 。 而 对 门 式
分布 发生 变化 ， 底部 存在 很大 的 由风荷 载产 生的抵 抗弯矩 。 柱 脚 的 弯 矩 传 递 给 基 础 ，造 成 基 础 承受 很 大 的偏 心距 ｅ （ ｅ ＝ Ｍｋ ／ Ｆ ｋ ＋ Ｇ ｋ） ， 且 为 满 足 《建 筑 地 基 基 础 设 计 规 范 》 （ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ ０ ７ — ２ ０ １ １ ） 基 础底 面无 零 应 力 区 的要 求 ， 基 础 平 面 尺
应力 叠加 对抗 风 柱 的计算 来 说既 增加 了计算 工作 量 ， 又可
能会使 抗风 柱截 面加大 。 采用 弹簧垫板 连接 。 在 抗 风 柱 的 顶 端 与 屋 面 梁 采 用 弹簧
础底 面的力 矩值 ； Ｗ 为基 础底 面的抵抗 矩 。 按照 《 建筑地 基基 础设计 规范 》 （ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ ０ ７ — ２ ０ １ １ ） ， 满 总 基
抗 风 柱 与 屋 面 梁 的连 接 形 式 分 为 铰 接 和 弹 簧 垫 板 连 接 。 采 用 铰 接 连 节 点 即 摆 柱形式 ， 则 抗 风 柱 的 计 算 除 了要 考 虑 平 面 内 作 为 摆 柱 而 产 生 的应力 ， 同 时 要 考 虑 平 面 外 由 风 荷 载 引 起 的 应 力 。将 此 两 个
随 着 钢 结 构 技 术 的 飞 速 发 展 ， 门 式 刚 架 轻 钢 结 构 的 应
用 范 围 越 来 越 广 泛 ，在 建 筑 工 程 中 发 挥 着 独 特 的 日益 重 要
的 作 用 。在 日常 的 设 计 工 作 中 ， 会 遇 到 很 多 门 式 刚架 轻 钢 结
构 的 工 程 项 目 ，通 过 此 类 项 目 的设 计 和 现 场 施 工 方 法 的 观
以某一 具体 工 程为 例 进行 对 比，抗 风柱 高 １ ０ ｍ， 自重
１ ０ Ｋ Ｎ， 风荷 载 ０ ． ３ ５ Ｋ Ｎ ／ ｍ ｚ ， 基 础 的埋 深 为室 外地 坪 下 １ ． ５ ｍ， 地基 承载 力设计 值为 １ ５ ０ ｋ Ｐ ａ 。抗 风 柱 所 承 担 的墙 面 部 分 的 恒载设 计值 为 ３ ０ Ｋ Ｎ。基 础 地 面 上 部 土 体 和 混 凝 土 的平 均 重 度取 为 ２ ０ Ｋ Ｎ ／ ｍ ３ ， 基 础为 正方形 的独立基 础 。 （ １ ） 采 用 铰 接 基 础 。基 础 的 面 积 需 要 ０ ． ９ ｍ ×０ ． ９ ｍ。 抗 风
础设计 要求 。 （ ２ ） 采 用 刚 接 基 础 。采 用 刚 接 柱 脚 ， 则 会 造 成 柱 的 内 力
垫片连 接 的简 支梁 ， 弹簧 垫板 由一 块钢 板折 叠而 成 ， 竖 向刚
度很 弱 ， 上 部 的 屋 面 梁 可 以 自 由变 形 ， 该 节 点 不 传 递 竖 向力 （ 屋 面荷载 ） 。在水平 方 向弹簧垫板 不容易 发生变形 ， 刚 度 很 大， 能 够 保 证 水 平 荷 载 的 传 递 。 这 样 风 推 力 的一 半 传 到 屋 面 梁， 而抗风 柱不传递 屋面 荷载 。 屋 面水平支 撑 、 系 杆 和 屋 面 梁 组成水 平桁 架抵 挡这个 推力 ， 这 样 风 荷 载 就 很 明 确 的 传 递 到 屋面 ， 另一 部分 传递 到基 础 ， 靠 基 础 与 柱 底 摩 擦 或 抗 剪 键 来 承担 ， 抗 风 柱 计 算 时 仅 考 虑 水 平 风 荷 载 的作 用 ， 受 力清楚 ， 便 于计算 。 抗 风 柱 柱 顶 与 屋 面 梁 底 的距 离 即 弹 簧 垫 片 竖 向 高 度 的确定 ， 则要 考 虑 屋面梁 的挠 度 ， 使 弹 簧 垫 片 的 竖 向 高 度 务 必 要 大 于 屋 面梁 的 挠 度 值 ， 这样 才能保证模 型 的真实性 。
提 出建议 。
关键词： 抗 风 柱 连 接 柱 脚 计 算 长度 参数
引 言
采 用刚接 时 ， 传 递 给基础 的 不仅 有轴 力 和水平 剪 力 ， 还 有 柱底 弯矩 ， 此 弯 矩 值 跟 轴 力 值 相 比较 大 ， 产 生 的 偏 心 距 较
大， 为抵抗 弯矩 ， 抗 风柱 基础面 积就需 要很 大 。
基 础 底 面 的最 大 压 力 ：
Ｐ ｋｍａ ｘ ＝Ｆ ｋ＋ Ｇｋ ／ Ａ＋Ｍｋ ／ Ｗ ＝１ ４ ４ ｋＰ ａ ＜１． ２ ｆ ａ ＝１ ８ ０ ｋ Ｐａ
式中， Ｆ ｋ为 相 应 于 荷 载 效 应 标 准 组 合 时 ， 上 部 结 构 传 至
基 础 顶 面 的 竖 向力 值 ； Ｇ ｋ为 基 础 自重 和 基 础 上 的 土 重 ； Ａ 为 基础底 面 面积 ； Ｍ ｋ为 相 应 于 作 用 的 标 准 组 合 时 ，作 用 于 基
行 业 交 流
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浅谈 门式 刚架轻 钢 结 构抗 风柱 的设 计
李 昊
（ 山东 省 机 械设 计 研 究 院 ， 济南 ２ ５ ０ ０ ３ １ ）
摘 要 ： 在 日常 的设 计 工作 中 ， 对 门式 刚架 轻钢 结 构 抗风 柱 受 力特 点 和构 造 设计 进 行 分 析 对 比 ， 结合 实例 ，