平面外计算长度

浅议门式刚架中梁柱平面外计算长度的取值摘要：门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，对门式刚架梁和柱平面计算长度取值就不容忽视了。

在工程界一般认为加隅撑的檩条可以作为门式刚架斜梁的侧向支撑。

其实这种做法只能应用在特定的条件中。

而钢架柱平面外取通长系杆间距作为其平面计算长度很多时候又不太经济。

既然有墙梁和墙板，我们为何不利用墙梁和墙板建立一个平面外几何不变体系，以墙梁和内翼缘隅撑来减小柱平面外的计算长度，这种设计节约了相当量的钢材。

关键词：钢架计算长度支撑在门式刚架设计中，平面外计算长度通常以支撑点作为取值依据。

这句话大家是看法是一致的。

但是支撑点如何定义，如何取值，那就仁者见仁智者见智了。

下面分别讨论门式刚架结构中梁和柱平面外计算长度如何正确取值。

一、讨论钢梁平面外计算长度如何取值，门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，可见钢梁平面外计算长度正确取值直接影响结构的安全问题。

目前在工程设计上对钢梁平面外计算长度取值大致有两中做法。

第一做法是钢梁平面外计算长度取隅撑的间距，第二做法是钢梁平面外计算长度取屋面水平支撑与钢梁交点的间距。

钢梁平面外计算长度取隅撑的间距的做法很多时候是偏于不安全的。

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）6.1.6条第三款：当实腹式钢梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘侧面布置隅撑作为斜梁的侧向支撑，隅撑的另一端连接在檩条上。

此处提出隅撑可作为钢梁平面外侧向支撑点。

我们再看《钢结构设计规范》（GB50017-2003）4.2.1条可知侧向支撑点必须能阻止钢梁受压翼缘的侧向位移。

综合这两本规范和规程可知：隅撑可作为钢梁平面外侧向支撑点的前提条件是隅撑必须能阻止钢梁受压翼缘的侧向位移。

目前很多钢结构施工单位在隅撑制作时考虑施工过程中误差，特意将隅撑角钢两端的螺栓孔制成长圆孔，而设计单位设计时隅撑角钢与钢梁和檩条连接一般都是采用M12的普通螺栓连接的。

计算长度、长细比、平面内平面外、回转半径解析计算长度：构件在其有效约束点间的几何长度乘以考虑杆端变形情况和所受荷载情况的系数而得的等效长度，用以计算构件的长细比。

计算焊缝连接强度时采用的焊缝长度。

计算长度是从压杆稳定计算中引出的概念。

计算长度等于压杆失稳时两个相邻反弯点间的距离。

计算长度=K*几何长度。

K为计算长度系数。

记住铰支座可以看成是反弯点，这样两端铰接压杆的计算长度等于两个铰支座的距离，即等于几何长度。

此时，k=1。

K可以大于1，也可小于1.1、在很多教材中规定，不同端部约束条件下轴心受压构件（柱）的计算长度系数：如两端铰接L=1.0；两端固定L=0.5；一端铰支一端固定L=0.7；悬臂L=2.0等2、钢结构规范附录D中柱的计算长度系数，需要根据K1、K2值查表第1条中所列的计算长度系数是理想条件下的；第2条是考虑上下端既不是固定也不是铰接而进行的一种修正。

此外，需要注意国内钢结构的压杆和拉杆都需要按计算长度来计算长细比，实际上拉杆没有失稳的问题，也自然不会有计算长度了，应直接取几何长度。

美国钢结构规范中规定拉杆的长细比直接按几何长度计算，概念正确！平面外与平面内实际上这是钢结构中常用的简化术语。

以钢梁和钢屋架为例，全称应该分别是弯矩作用平面内和弯矩作用平面外，即在竖向平面内失稳的计算长度称为平面内计算长度。

对于三角形钢屋架中央的竖杆还有斜平面计算长度呢，详细看一下有关的参考书吧钢结构杆件截面形心有两个轴，x、y轴，绕这两个轴就有两个回转半径。

受压杆要计算在这两个方向的压杆稳定及纵向弯曲系数，就需要这两个方的计算长度。

在主平面（一般是绕x轴）方向的叫平面内，另一个方向就叫平面外。

例如钢屋架的上弦杆，平面内的计算长度就是节点间的距离，而另方向支撑点间的距离就是平面外的计算长度。

平面内,平面外,举个简单的例子,也就是你在看pkpm的手册里面,特别是关于板这个概念用得多.1、关于板的面内面外,通常刚性板假定面内刚度无穷大,面外刚度为零,面内就是你站在地面,目光平视看到的板的方向就是面内方向,即水平方向的板的刚度,(个人认为)这个时候如果视板为一个构件,简单的认为其轴向刚度无穷大.面外方向就是水平板的垂直方向,就是你站在楼板上,你自身身体的方向,就是面外方向,这个时候视为其抗弯刚度为零(GA和EA一般是不考虑的),也即分析时不考虑.框架结构分析时,特别是在大学期间手算框架时有明显的体现的,2、还有一种是在柱子的计算中提得比较多,即所谓的弯矩作用平面内和弯矩作用平面外.对单向偏压构件,弯矩所在的平面即弯矩作用平面内,是按照压弯构件计算的,弯矩作用平面内就是取一个柱横截面,做一个垂直于柱横截面的平面,弯矩在这个平面内,这个平面就是弯矩作用平面.规范规定在弯矩作用平面外按轴压构件验算,弯矩作用平面外就是与前面所述的包含了弯矩的那个作用面相垂直的平面,当然也垂直于柱截面.(我认为在通常的平面简化计算中这个解释还是比较圆满的)回转半径回转半径是指物体微分质量假设的集中点到转动轴间的距离，它的大小等于转动惯量除总质量后再开平方。

房屋钢结构一、填空题1.门式刚架结构通常用于跨度为 m，柱距为m，柱高为m的单层工业房屋或公共建筑。

2.门式刚架屋面的坡度宜取；挑檐长度宜为m,其上翼缘坡度取与刚架斜梁坡度相同。

3.门式刚架轻型房屋的构件和围护结构温度伸缩缝区段规定为：纵向不大于；横向不大于 m。

超过规定则需设。

4.门式刚架柱顶侧移的限值为不超过柱高度的。

5.门式刚架斜梁与柱的刚接连接，一般采用高强度螺栓-端板连接。

具体构造有、和三种形式。

6.压型钢板的板基厚度一般为mm。

7.屋面压型钢板侧向可采用、、等不同连接方式。

8.当檩条跨度（柱距）不超过m时，应优先选用实腹式檩条。

9.檩条在垂直地面的均布荷载作用下，按构件设计。

10.当檩条跨度大于m时，应在檩条跨中位置布置拉条；当檩条跨度大于m时，应在檩条跨度三分点处各布置一道拉条。

11.实腹式檩条可通过与刚架斜梁连接。

12.钢屋架中受压杆件的容许长细比为，只承受静力荷载的钢屋架中拉杆的容许长细比为。

13.钢屋架的受压杆件，其合理的截面形式，应尽量对截面的两个主轴具有。

14.梯形钢屋架节点板的厚度，是根据来选定的。

15.由两个角钢组成的T形截面杆件，为了保证两个角钢共同工作，在两角钢间每隔一定距离应设置。

16.钢屋架的轴心受拉杆件应进行和；钢屋架的轴心受压杆件应进行和。

17.梯形钢屋架的跨度大于等于m时，在下弦拼接处宜起拱，起拱高度一般为跨度的。

18.网架按跨度分类时：大跨度为 m以上；中跨度为m，小跨度为 m以下。

19.当采用钢檩条屋面体系时，网架的跨高比可选；上弦网格数可选。

L2为网架的短向跨度。

20.网架结构的容许挠度不应超过下列数值：用作屋盖时为；用作楼盖时为。

L2为网架的短向跨度。

21.网架屋面的排水坡度一般为。

22. 网架焊接空心球节点的直径D取决于、、等因素.23.网架焊接空心球节点的壁厚应根据由承载力验算公式确定，但不宜小于 mm。

空心球外径与壁厚的比值可在范围内选用，空心球壁厚与钢管最大壁厚的比值宜在 之间。

机房承重标准及承重计算方法前言：众所周知，机房是电子设备运行的场所，而电子设备体积较大，并且非常厚重，所以机房要有较高的承重能力，满足设备的承重要求，但现在很多建筑并非为机房所建，其承重达不到机房要求，所以在建设机房之前就要考虑到承重问题，下面详解机房的承重标准，以及机房承重计算内容及计算方法。

民用楼房二楼以上承重荷载设计都是250－500kg/m2的负荷，办公用楼在建设时楼板承重在300-500kg每平米，机房由于机柜和设备，以及UPS的重量往往比较大，通常标准己方的楼板承重在800-1000kg每平米。

当设计成机房时，如果要符合机房规范，就要考虑在机柜下做散列承重支架，把承重支架底面接触面积增大一倍的方式来实现分散楼板承重力，当由于机柜、空调、UPS等设备重量较大，超过楼板荷载时，为了保证建筑物本身结构安全和出于一般机房抗震要求时，这时你需要对机柜、空调、UPS电池柜及精密空调制作承重散力架了，散力承重支架能分散楼板承重力满足楼板地面承载力设计值要求。

机房承重散力架加固一般用钢梁，根据设备位置加。

比如槽钢，角钢，支撑在两端承重结构梁（墙）上，具体要看实际需要承重情况了。

比如在机列位置贴地加两根横向贯通的50*50角钢，或者100*50槽钢，这列位置承重可以达5000~7000N。

计算依据：⑴《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）⑵《建筑结构荷载规范》（GBJ9-87），《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）⑶《预应力长向圆孔板图集》(京92G42),《预应力短向原孔板图集》(京92G41)建筑楼面等效均布活荷载计算筑楼面等铲均布活荷载的标准值，应根据工艺提供的电子设备的重量、底面尺寸、安装排列方式以及建筑结构梁板布置等条件，按内力等值的原则计算确定，根据当前有代表性电信设备的重量、排列方式及各种梁板布置计算确定的机房建筑楼面等效均布活荷载值：注：（1）表列荷载适用于按单向板配筋的现浇板及板跨方向与机架排列方向（荷载作用面的长边）相垂直的预制板等楼面结构，按双向板配筋的现浇板亦可参照使用；（2）表列荷载不包括隔墙、吊顶荷载；（3）由于不间断电源设备较重，设计时也可按照该设备的重量、底面尺寸、排列方式等对设备作用处的楼面进行结构处理；（4）设计墙、柱、基础时，楼面活荷载值可采用本表中主梁的荷载值；（5）机房的荷载，没有考虑分散供电时蓄电池进入机房增加的荷重。

一、名词解释1、门式刚架的跨度：横向刚架柱轴线间的距离C2、钢屋盖中的柔性系杆：：只能承受拉力的系杆3、钢屋盖中的刚性系杆：既能受压也能受拉的系杆4、多、高层钢结构中的竖向中心支撑：当支撑斜杆的轴线通过框架梁柱中线的交点时为中心支撑5、多、高层钢结构中的竖向偏心支撑：当支撑斜杆的轴线不通过框架梁柱中线的交点时为偏心支撑6、多、高层钢结构中的耗能梁段：竖向支撑的斜杆至少有一端未通过梁柱的节点，从而在梁端部或中部形成耗能梁段。

7、重型厂房结构中的无檩屋盖体系：将混凝土屋向板直接放在屋檩条连接的屋架或天窗架上所形成的屋盖体系8、厂房结构中的有檩屋盖：屋架之间有檫条连接，屋而材料一般为轻型材料9、压型钢板组合楼盖中的组合板：压型钢板上浇注混凝土形成的组合楼板10、蒙皮效应：建筑物表面的覆盖材料利用本身的刚度和强度，对建筑物整体刚度的加强作用11、门式刚架斜梁的隅撑：在靠边墙角的部位，斜梁与柱之间的支撑杆12、门式刚架结构中的摇摆柱：两边铰接只承受竖向荷载的门式刚架的中柱二、选择题1、一般情况下梯形钢屋架中跨中竖杆的截面形式为（①等边角钢T形相连相连，②不等边角钢长肢相连，③等边角钢十字形相连，④不等边角钢短肢相连）。

2、梯形钢屋架的支座斜杆，采用两个（①不等肢角钢长肢相连，②等肢角钢相连，③不等肢角钢短肢相连）的T形截面比较合理。

3、钢屋架中的下弦杆常采用不等肢角钢短肢相连的截面形式，这是根据（①强度条件，②刚度条件，③等稳条件）的要求而采用的。

4、轻型钢屋架上弦杆的节间距为l，其平面外计算长度应取（①l，②0.8l，③0.9l，④侧向支撑点间距离）。

5、屋盖中设置的刚性系杆（①只能受拉，②可以受拉和受压，③可以受拉和受弯，④可以受压和受弯）。

6、屋架设计中，积灰荷载应与（①屋面活荷载，②雪荷载，③屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值，④屋面活荷载和雪荷载）同时考虑。

7、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间的垫板数不宜少于（①1个，②2个，③3个，④4个）。

关于门式钢架平面外计算长度的讨论在门钢设计中，平面外计算长度通常以支撑点作为取值依据。

但在有檩条和墙梁的结构体系中，是否可以通过建立以檩条和墙梁为刚架反弯点的构造，从而使得平面外计算长度大为降低。

请各位仁者见仁，发表意见对隅撑设置的规定1) 门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，而斜梁下翼缘与刚架柱的相交处受压最大。

2) 在檐口位置，刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处应各设置一道隅撑。

3) 在斜梁下翼缘受压区均应设置隅撑，其间距不应大于相应受压翼缘宽度的16 倍。

4）当斜梁下翼缘不设隅撑时，应采取保证刚架稳定的可靠措施，如设置刚性撑杆或加大截面等。

5）柱的隅撑应根据具体情况设置。

当柱高较大时，要求分段进行平面外稳定性验算，此时应设几道隅撑。

平面外计算长度个人认为以隅撑设置的位置作为取值依据。

我为人人兄:窃以为不能以隅撑作为平面外计算长度取值依据,设隅撑仅保证梁下翼缘或柱内翼缘受压力作用下的稳定,不能对平面外构件受力产生约束,也不能约束平面外的位移,所以不应作为侧向支撑点而作为平面外计算长度的取值依据.具体参阅<钢规>有关规定.在门式钢框架结构中，隅撑设置的位置可作为屋面钢梁侧向支撑点，前提是：1）按规范设置屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆（压杆）2）屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆三者必须构成封闭体，以保证平面外具有相对足够大的刚度体系3）隅撑与屋面檩条间的连接必须构成三角形，即此处螺栓连接孔不能采用长圆孔4）隅撑必须满足规范中强度和稳定性要求1）按规范设置屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆（压杆）————压杆与水平支撑或柱间支撑共同构成平面不变体系，承受纵向水平力，作为刚架平面外的反弯点，可以视作刚架平面外铰支座，所以平面外的计算长度可以取两个压杆间距离2）屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆三者必须构成封闭体，以保证平面外具有相对足够大的刚度体系————这个自然，但如何量化？照此说法，还是不能降低平面外计算长度，这个刚度体系还是由屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆三者必须构成封闭体来保证的。

混凝土—型钢组合柱平面外计算长度的确定【摘要】本文以梁柱屈曲理论为依据推导出在无柱间支撑情况下混凝土—型钢组合柱的上段钢柱计算长度系数，并采出通用有限元程序对结果进行了校核，希望对以后该类型结构的设计起一定的指导作用关键词：混凝土—型钢组合柱、计算长度一、问题的提出在石油化工行业中，为了架设管道常使用管架结构，因此管架是石油化工厂中最常见的构筑物。

管架一般有多层，有时为了防火或其他原因，底层管架采用钢筋混凝土结构，而上层采用钢结构，我们可以将这种管架称为混凝土—型钢组合管架，如图1所示。

对于这种结构，如何确定上层钢柱的计算长度需分如下几种情况进行分析：一、钢柱平面内的计算长度：由于混凝土梁、柱以及钢梁、钢柱均采用刚接，可根据各梁柱的线刚度比按《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录D-1、D-2公式来计算钢柱平面内的计算长度；二、钢柱平面外计算长度：1、底层混凝土管架顶在各柱间有纵梁相连且相隔一个或几个柱间有柱间支撑，如图2所示。

在这种情况下，可近似认为混凝土的侧移和转动能力均被限制，可作为上层钢柱的固定支座，因此上层钢柱的计算长度可近似取为0.7h1；2、底层混凝土管架顶在各柱间无纵梁相连，且各柱间无柱间支撑，如图3所示，在这种情况下，各榀管架在纵向相当一排架结构，管架底层柱对上层钢柱只提供弹性约束，不能看作是上层钢柱的固定支座，因此上层钢柱的计算长度不易确定。

如果按2h1考虑，一定偏于不安全，如果按2(h1+h2)考虑，又过于保守。

下面就针对这种情况下上层钢柱的计算长度作进一步分析。

图1 管架正立面 图2 管架侧立面(有柱间支撑及纵梁)图3 管架侧立面(无柱间支撑及纵梁) 图4 计算简图二、钢柱平面外计算长度的确定由图4可知，柱顶有轴线荷载P1，变截面处有轴线荷载P2，柱上、下段长度和刚度分别为h1 、E1 I1和h2 、E2 I2，根据压杆在屈曲下的平衡条件可得：(1)(2)式中 v——柱顶挠度；、——分别为上段和下段任意截面的挠度；——变截面处的挠度。

探讨门式刚架中钢梁平面外计算长度首先明确隅撑的概念。

1、在工程界一般认为加隅撑的檩条可以作为门式刚架斜梁的侧向支撑，因此门式刚架中斜梁的无支撑长度可以认为是有隅撑的檩条的间距。

规范中没有明确的规定；在门式刚架轻型房屋钢结构技术规程中有如下规定：实腹式刚架斜梁的出平面计算长度，应取侧向支撑点间的距离；当斜梁两翼缘侧向支撑点的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点的间距。

2、PKPM计算时平面外计算长度只要有檩条就取3m，不管檩条是否刚性连接平面外计算长度取3m是因为每3米设隅撑一道，如果不是3m设隅撑，计算长度也相应改变。

3、设斜拉条是为了把檩条的力传给钢架梁，或柱，不设不行4、以前对平面外计算长度有点共识：檩条可以一定程度的减少梁的上翼缘失稳，隅撑可以减少梁的下翼缘扭转失稳，所以一般取平面外计算长度为隅撑间距。

（檩条与隅撑视作共同对梁作用）......但是现在有的设计院在设隅撑时把它设在刚架应力大的地方，比如屋脊、沿口处，而在应力较小的部位，往往间距很大才设一根，（考虑安装过程中的稳定性）甚至不设隅撑，这种方法得到了一些设计人员的认可，那么这样的设置方法下，平面外计算长度该如何选取呢？刚架计算时，我们的梁高厚比经常大于80，甚至大于170，（普钢规范中应设横向和纵向加劲肋的限值），但是我们在实际中往往没有依据这种做法，很少用加劲肋，新规范中也没有明确提出加劲肋的问题，有人提出隅撑可看作起到加劲肋的作用，不知道这重说法对不对。

（有点离题:)但是也算一种误区吧）5、对于设置系杆的问题我也有一些想法。

对于屋脊处的系杆，新规范上说“刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足对压弯构件的刚度和承载力的要求”，在从前的帖子中有人提出过理论上的计算方法，验算屋脊处两根檩条共同作用能否满足刚性系杆的要求，但是我们在设计时往往没有演算，直接加了系杆了事，现在做了一个四面砖墙围护的钢构厂房，监理提出：因为砖墙围护有可靠的整体稳定性，砼抗风柱按照悬臂结构计算，柱顶位移在限值之内，这样传到钢构上的风载被大大减小，屋脊处两根檩条受到的力也大大减小，假如开间不大的话，那么这两根檩条应该能兼作系杆。