单层双跨钢结构厂房抗风柱和柱间支撑设计

钢结构厂房柱间支撑设计要点及实例河南建材12018年第3期钢结构厂房柱间支撑设计要点及实例祝玉斌1胡钟2张博11中国核电工程有限公司郑州分公司（450000）2华龙国际核电技术有限公司（450000）摘要:文章主要介绍了钢结构厂房柱间支撑体系的设计，着重对柱间支撑的设计原则、形式、刚度、强度进行了描述，整理了设计过程中的注意要点，并结合实际工程举例说明荷载、内力的计算方法及支撑杆件长细比的控制原则，为以后类似的设计提供参考。

关键词:柱间支撑；长细比；刚度钢结构目前广泛应用于厂房、仓库等建筑中。

其结构形式主要为刚架或排架,结构体系主要包括钢柱、钢梁、屋面水平支撑、柱间支撑、吊车梁等。

在该类厂房的设计中,为确保承重结构的正常工作,提高结构的整体刚度,承担和传递纵向水平力(风荷载、吊车刹车荷载等),应根据结构及其荷载的不同情况设置可靠的支撑系统。

1柱间支撑设计要点1.1设计原则1)明确合理、简捷地传递纵向水平力,尽量缩短传力的途径。

2)可为结构和构件的整体稳定提供平面外侧向支点,减少构件平面外的计算长度。

3)满足必要的强度、刚度要求,确保连接具有可靠性。

4)便于安装,并保证安装过程中结构的稳定。

1.2柱间支撑形式及布置原则柱间支撑一般有三部分组成:1)在吊车梁或吊车桁架以下至柱脚处设置的下段柱支撑和下段柱系杆。

2)在吊车梁或吊车桁架以上至屋架下弦间设置的上段柱支撑。

3)屋架端部高度范围内的垂直支撑和上、下系杆。

上段柱支撑的形式一般选用十字交叉形、人字形、八字形等;下段柱支撑的形式一般选用十字交叉形、人字形等。

下段柱柱间支撑位置应尽量设置在温度区段的中间位置,上段柱支撑除了在有下段柱柱间支撑的柱距间布置外,还应在温度区段的两端设置上段柱柱间支撑。

1.3柱间支撑截面形式和计算1.3.1截面形式选择柱间支撑分为单片支撑和双片支撑,截面选择的越好,支撑杆件的稳定性越高。

当采用单片支撑时,一般采用单个不等边角钢,短边与柱相连,或采用两个角钢组成T形截面。

工程概况本建筑物为生产车间，结构型式为轻型钢结构厂房。

生产车间长度108m ，柱距6m ，檐高12m ，跨度为21m+21m 两跨，屋面采用双坡形式，坡度为10%。

设计荷载及相关参数按规范选取。

现对抗风柱和柱间支撑进行设计。

1 抗风柱设计1.1荷载计算图1-1 抗风柱计算简图风荷载作用迎风面：00.8 1.0(0.55 1.1)7 3.388kN /m wk s z q B μμω==⨯⨯⨯⨯=背风面：'00.5 1.0(0.55 1.1)7 2.118kN /m wks z q B μμω==-⨯⨯⨯⨯=- 轻质墙面及柱自重 0.57 3.5kN /m q =⨯=1.2 柱截面选择柱子选用H400x300x12x14宽翼缘工字钢，钢材为Q235，其截面特性为：24343128.64cm ,31308.2cm ,1565.4cm ,15.6cm 6305.3cm ,420.4cm ,7.0cm x x x y y y A I W i I W i =======1.3 内力分析采用迎风面荷载计算(转化为设计值)22max 11 3.388 1.412.491.2kN m 881.4 3.512.460.76kN 113.388 1.412.429.41kN 22wk wk M q l N V q l ==⨯⨯⨯=⋅=⨯⨯===⨯⨯⨯=（）（）（）1.4 截面验算①构件强度验算362260.761091.210=57.69N/mm 215N/mm 12864 1.11565411.8x n x x N M A W σγ⨯⨯=+=+<⨯ ()32229.4110 6.59N/mm 125N/mm 40021412V w w V f h t τ⨯===<=-⨯⨯ 满足要求。

②稳定性验算取0.1,0.1==tx βη，0150cm y l =015021.437.0yy y l i λ=== 按b 类截面查表得：0.965y φ=2221.432351.07 1.07 1.0604400023544000235y yb f λφ=-⨯=-⨯=3612260.7610 1.091.2101.00.96512864 1.061565411.8=59.86N/mm 215N/mm tx x y b x N M A W βηφφ⨯⨯⨯+=+⨯⨯⨯<满足要求。

单层双跨重型钢结构厂房设计单层双跨钢结构厂房设计计算书正文Prepared on 22 November 2020一．建筑设计说明一、工程概况1.工程名称：青岛市某重型工业厂房；2.工程总面积：3344㎡3.结构形式：钢结构排架二、建筑功能及特点1.该拟建的建筑位于青岛市室内，设计内容：重型钢结构厂房，此建筑占地面积3344㎡。

2.平面设计建筑物朝向为南北向，双跨厂房，每跨跨度为21m，柱距为6m，采用柱网为21m×6m，纵向定位轴线采用封闭式结合方式。

3.立面设计该建筑立面为了满足采光和美观需求，设置了大面积的玻璃窗。

4.剖面设计吊车梁轨顶标高为，柱子高度H=++=,取柱子高度为。

5.防火防火等级为二级丁类，设一个防火分区，安全疏散距离满足房门只外部出口或封闭式楼梯间最大距离。

室内消火栓设在两侧纵墙处，两侧及中间各设两个消火栓，满足间距小于50m 的要求。

6.抗震建筑的平面布置规则，建筑的质量分布和刚度变化均匀，满足抗震要求。

7.屋面屋面形式为坡屋顶：坡屋顶排水坡度为10%，排水方式为有组织内排水。

屋面做法采用《01J925-1压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》中夹芯钢板屋面。

8.采光采光等级为Ⅳ级，窗地比为1/6,窗户面积为1160㎡，地面面积为3344平方米，窗地比满足要求，不需开设天窗。

9.排水排水形式为有组织内排水，排水管数目为21个。

三、设计资料1.自然条件2.1工程地质条件：场区地质简单，无不利工程地质现象，条件良好，地基承载力标准值1000Kpa，为强风化花岗岩，场区内无地下水。

冻土深度为。

2.2抗震设防：6度2.3防火等级：二级2.4建筑物类型：丙类2.5基本风压:W=㎡，主导风向：东南风2.6基本雪压: KN/㎡（50年） KN/㎡（100年）2.7冻土深度：—2.8气象条件：年平均气温：℃最高温度：℃最低温度：－℃年总降雨量：。

2.工程做法2.1散水做法：混凝土散水2.2.150厚C15混凝土撒1:1水泥沙子，压实赶光2.2.2150厚3:7灰土垫层2.2.3素土夯实向外坡4%2.2地面做法：混凝土地面2.2.1100厚C15混凝土随打随抹上撒1:1水泥沙子，压实抹光2.2.2150厚3:7灰土(灰土垫层)2.2.3素土夯实2.3屋面做法：夹芯屋面板（JxB42-333-1000）工程做法见国家标准图集01J925-12.4墙面做法：200厚夹芯墙面板（JxB-Qy-1000）工程做法见国家标准图集01J925-1二．结构构件选型及布置一、柱网和变形缝的布置1、柱网的布置厂房纵向柱距为6米，双跨厂房，每跨跨度为21米。

目录1 单层工业厂房结构设计任务书 (1)1。

1 设计题目 (1)1。

2 设计任务 (1)1。

3 设计内容 (1)1。

4 设计资料 (1)2。

单层厂房结构设计 (4)2.1 屋面结构 (4)2.1.1 屋面结构 (4)2。

1.2 排架柱及基础材料选用情况 (5)2.1.3 梁柱的结构布置 (7)2。

1。

4 基础平面布置 (9)2。

2 排架结构计算 (10)2.2。

1 计算简图及柱的计算参数 (10)2。

2.2 荷载计算 (10)2.2.3 内力分析 (13)2.2。

4 最不利内力组合 (24)2。

3 排架柱的设计 (31)2。

3。

1 A(C)柱 (31)2.3.2 B柱 (42)2.4 基础设计 (44)2.4.1 A(C）柱 (44)2。

4.2 B柱 (49)3 施工图 (54)3.1 结构布置图 (54)3.2 柱施工图 (54)3。

3 基础施工图 (54)4 参考文献 (55)单层工业厂房结构设计1 单层工业厂房结构设计任务书1.1 设计题目装配车间双跨等高厂房。

1。

2 设计任务1。

2.1 单层厂房结构布置。

1。

2.2 选用标准构件。

1。

2。

3 排架柱及柱下基础设计。

1。

3 设计内容1.3。

1 确定上、下柱的高度及截面尺寸。

1。

3.2 选用屋面板，天窗架，屋架,基础梁，吊车梁及轨道车接件。

1。

3。

3 计算排架所承受的各项荷载。

1.3。

4 计算各种荷载作用下排架的内力.1。

3。

5 柱及牛腿的设计，柱下单独基础设计。

1.3.6 绘制施工图⑴结构布置图（屋架,天窗架，屋面板,屋盖支撑布置，吊车梁，柱及柱间支撑，墙体布置).⑵基础施工图(基础平面图及配筋图).⑶柱施工图（柱模板图，柱配筋图)。

1.4 设计资料1。

4。

1 某车间该车间为双跨等高有天窗厂房，柱距为6m，车间总长为120m，中间设有一道伸缩缝,厂房跨为l（见表1—1),剖面如图1—1所示。

表1-11。

4.2 吊车每跨设二台中级工作制软钩桥式吊车,吊车起重量及轨顶标高见表1-1.1。

双跨等高工业厂房结构设计一、设计任务书1.设计题目某金工车间双跨等高厂房。

2.设计任务（1）单层厂房的结构布置；（2）选用标准构件；（3）排架柱及住下基础设计。

3．设计内容（1）确定上下柱的高度和截面尺寸。

（2）选用屋面板，天沟板，基础梁，吊车梁及轨道连接件。

（3）计算排架所承受的各项荷载。

（4）计算各项荷载作用下排架的内力。

（5）柱及牛腿的设计，柱下独立基础的设计。

（6）绘制施工图。

1）结构布置图（屋架，天窗架，屋面板，屋盖支撑，吊车梁，柱及柱间支撑，墙体布置）；2）柱施工图（柱模板图，柱施工图）3）基础施工图（基础平面图及配筋图）4.设计资料（1）该车间为双跨等高无天窗厂房，采用卷材防水屋面，跨度为24/18米，柱距为6米，车间总厂为72米。

厂房的剖面图如图1所示。

图1厂房剖面图（2）建筑地点为某市郊区（暂不考虑地震作用），设计使用年限为50年。

（3）吊车：根据生产工艺要求，车间设置有两台15/3t桥式软钩吊车，吊车工作级别为A5级，吊车轨顶标高+9.6m。

（4）风荷载：基本风压(50年)标注值为0.3k/㎡，风压高度变化系数按B类地貌取。

（5）雪荷载：基本雪压（50年）标准值为0.25k/㎡。

（6）工程地质及水文条件：厂址位于渭河二级阶地，地形平坦，厂区地层自上而下为耕土层，厚约0.6m，粘土层厚约3.5m，地基承载力标准值=200KN/㎡，可作为持力层；中砂；卵石；基岩。

厂区地层地下水位较低，且无腐蚀性，设计时不考虑地下水位的影响。

（7）建筑构造。

1）屋面：卷材防水屋面；2）墙体：240mm厚实心粘土砖砌筑；3）地面：屋内混凝土地面，室内外高差150mm。

二、计算书1.结构构件的选型与布置装配式钢筋混凝土排架结构，当结构布置符合建筑模数且尺寸在馋鬼的范围内时，出柱与基础单独设计完成外，其他构件可以从建筑标准图集中选用。

通用图集一般包括设计说明、构件选用表、结构布置图、模板图、配筋图、预埋件详图、钢筋及钢筋用量表等内容。

单层厂房柱及柱间支撑设计一、柱网布置及温度伸缩缝的设置1、 当厂房的横向长度较大时，一般可将边列柱的上段柱刚度减小，使之产生塑性变形，从而避免设计纵向温度伸缩缝。

2、 温度伸缩缝一般采用设置双柱的办法处理。

在非地震区也可采用设计单柱的办法处理。

3、 为减少构件类型，采用双柱的伸缩缝，柱轴线与横向定位轴线的关系应与厂房端部柱的处理相同，一般采用不加插入距的方案，亦可采用加插入距的方案。

4、双柱伸缩缝处两相邻柱中心线间的距离C，由柱脚的外包尺寸确定，并留出不小于30~50MM的净空，设计时可参考下列数值选用：轻、中型厂房C=1000MM；重、特重型厂房C=1500或2000mm.在特殊情况下，当伸缩缝两相邻柱脚相碰时，按下列办法处理。

A值要与锚栓的顶部长度相协调。

二、柱的种类及其适用范围1、 等截面实腹柱和等截面缀条柱，一般用于吊车起重地不超过20T，柱高不超过10M的厂房中。

2、 等截面缀板柱一般在厂房中较少采用，多用于平台柱。

但当厂房无吊车时，或者吊车起重时不超过5T，厂房跨度不超过15M、轻屋面、同时柱高不超过9M时，也可采用。

3、 分离式柱：具有构造简单、计算简便和施工方便等优点。

一般在下列情况下采用：A、 吊车起重量较大（Q≥125T），而吊车轨顶标高又不太高（10M左右）时；B、 厂房设有双层吊车，而下层吊车轨顶标高又不太高（10M 左右）时；C、 厂房中列柱两侧轨顶标高相差悬殊且低跨吊车较重不宜设置牛腿而做双阶柱又较复杂时。

D、 厂房横向扩建并增设吊车时。

E、 吊车起重量有可能增大，需要加固时；F、 其他特殊情况下，如当厂房很高，吊车垂直荷载的偏心作用对柱子的工作很不利时。

三、柱的截面形式和尺寸的选用1、实腹式柱常用于截面高度小于或等于1M的情况，其截面形式如图示。

2、 格构式柱常用于截面高度大于1m的情况，其截面形式。

四、柱脚设计1、 当柱脚埋在地下时，为了防止柱脚的锈蚀，应采用C7.5或C10砼将柱脚包至室内地面以上0.1~0.2m.柱脚埋置深度一般可根据车间类别参考下列数值采用：轻、中型厂房：0.6~1.0m；重、特重型厂房为：1.0~1.5m.五、肩梁和牛腿的构造及计算1、 实腹式上段柱在肩梁处的连接有两种方式：1. 一般将上段柱腹板与肩梁上盖板用两条角焊缝相连，并按与腹板等强度考虑。

手把手教你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。

关于钢结构厂房柱间支撑设计分析发表时间：2019-06-25T10:30:26.540Z 来源：《建筑细部》2018年第24期作者：张才思[导读] 因钢结构自身具有高强度、高韧性、安装方便、施工简单等优点，在工业厂房领域中广泛的应用。

长春黄金设计院有限公司吉林长春 130000 摘要：因钢结构自身具有高强度、高韧性、安装方便、施工简单等优点，在工业厂房领域中广泛的应用。

进行平面计算时对风荷载、地震力荷载等考虑不周全的话，会对厂房的空间结构产生一定程度的影响。

但是计算模型不能够对所有的结构杆件进行计算，例如柱间支撑就很难计算。

因此，本文就主要针对在工业厂房的结构体系中，柱间支撑能够起到什么样的作用，另外对其特点、计算、构造设计以及实际案例等，进行了简单的介绍分析。

关键词：钢结构厂房；柱间支撑；设计分析现如今在工业厂房、仓库以及大型跨线建筑中，钢结构的应用非常广泛。

钢结构建筑等，其主要的结构形式是门式刚架，包括多种结构：柱、梁、水平支撑、柱间支撑、檩条、拉条、吊车梁、等等。

在进行钢结构厂房的结构设计时，对柱、梁等结构的设计非常重视，柱间支撑可以传递水平力，例如：吊车的刹车反力、风荷载作用力、地震的水平力等等。

可以提高整个结构的刚度，保障结构体系稳定，还可以降低钢柱面外应力，保障结构在进行安装时具有足够的稳定性。

柱间支撑的设计环节不容忽略，这将会给整个结构体系带来严重的安全隐患。

当地震发生时，柱间支撑设计的合理的话，建筑物整体刚度都会提高提升，从而在很大程度上降低了地震带来的影响。

针对于钢结构厂房柱间设计的问题，结合我个人的设计经验，从柱间支撑的作用、形式、计算等方面进行叙述，希望可以为从事相关工作的人员提供一些参考价值。

1.设计柱间支撑需要注意的问题 1.1柱间支撑的设计原则（1）对纵向水平力的传递要做到明确、合理、简捷，并且要尽可能的缩短传力的途径。

（2）可以为整体的构件以及结构提供外侧支点，尽可能减少构件在平面外的计算长度。

第一章工程概况1.1 设计资料1、总建筑面积1600m2左右；2、建筑层数：轻钢结构厂房，一层（厂房横向跨度21m,纵向跨长78m）；3、建筑高度：厂房檐口高7.8m；4、墙体：1.2米以下用砖砌墙体，1.2米以上采用压型钢板，墙体外观注意协调；5、屋面：屋面采用压型钢板+保温棉；6、其他：室内外高差为150mm；7、结构形式：厂房为门式刚架结构，基础采用钢筋混凝土独立基础；8、抗震设计：建筑物重要性类别为丙类，抗震设防烈度为7度，建筑场地类别为Ⅱ类；9、建筑物使用年限类别：三级，建筑耐久年限50年；10、主钢架钢材采用Q345钢，檩条、墙梁等采用Q235钢；11、纵向柱距6m，抗风柱柱距7m；12、屋面坡度1：10；13、地形条件：场地地势平坦开阔。

1.2 设计依据1、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）2、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）3、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）4、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）5、《建筑结构制图规范》(GB5009-2001)6、《建筑结构可靠度统一标准》(GB50068-2001)7、《建筑结构设计手册》(冶金工业出版社2002版)8、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)9、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)1.3 初设方案钢架柱与抗风柱厂房纵向长度78m,设纵向柱距6m，共设14榀框架，第1轴线钢架与第14轴线钢架设置抗风柱。

厂房横向跨度21m，边跨设横向抗风柱柱距7m，共设2根抗风柱，柱底铰接。

屋面、墙面布置屋面采用压型钢板加保温棉，采用C型冷弯薄壁性檩条，檩条隅撑隔跨布置，屋脊、屋檐处设置斜拉条，在第1轴线钢架与第2轴线钢架、第7轴线钢架与第8轴线钢架、第13轴线钢架与第14轴线钢架处设置水平支撑和竖向支撑，水平支撑与竖向支撑在同一空间内，从而提高屋面结构的整体空间性能。