盤洪玉，劉威 （長江精工鋼結(jié)構(gòu)（集團(tuán)）股份有限公司，安徽 六安 237161）

隨著鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)迅速地發(fā)展，輕鋼結(jié)構(gòu)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在工業(yè)廠房中的應(yīng)用最為普遍。柱間支撐能夠確保房屋承重結(jié)構(gòu)的正常工作，對(duì)結(jié)構(gòu)的側(cè)向穩(wěn)定性及剛度起著非常重要的作用。對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們而言，需要從建筑結(jié)構(gòu)布置、桿件截面計(jì)算、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、加工安裝等方面著手，合理地進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，滿足其使用條件，提高其安全性與經(jīng)濟(jì)性，促進(jìn)項(xiàng)目又好又快地發(fā)展。

1 分類、組成、作用

柱間支撐可分為：門式框架支撐、圓鋼或鋼索交叉支撐、型鋼交叉支撐、方管或圓管人字支撐等，形式方面有十字交叉型、K字型等，一般通過焊接、螺栓連接在鋼柱的腹板或連接板上。

柱間支撐系統(tǒng)由以下各部分組成：設(shè)置在鋼柱之上段，其位置通常設(shè)置在內(nèi)部結(jié)構(gòu)吊車梁牛腿標(biāo)高以上和屋架下弦之間；設(shè)置在鋼柱之下段，其位置通常設(shè)置在內(nèi)部結(jié)構(gòu)吊車梁牛腿標(biāo)高以下和柱腳標(biāo)高以上；與此同時(shí)也可以在房屋的端部設(shè)置，一般是在邊榀剛架處增加柱間支撐和系桿，建立一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，除前述中提到的縱向系桿，吊車梁自身、制動(dòng)桁架、制動(dòng)板皆是構(gòu)成一個(gè)柱間支撐體系的一部分。

結(jié)構(gòu)體系中增加柱間支撐，能夠提高建筑物的縱向穩(wěn)定和空間剛度；在進(jìn)行主剛架計(jì)算時(shí)，設(shè)置柱間支撐，可以減少鋼柱的平面外計(jì)算長度來縮小鋼柱的翼緣寬度、腹板厚度，進(jìn)而削弱基礎(chǔ)尺寸大??；此外從建筑物山墻吹過去的風(fēng)荷載、有吊車系統(tǒng)中吊車剎車時(shí)產(chǎn)生的縱向剎車荷載、建筑物的環(huán)境溫度應(yīng)力以及強(qiáng)震荷載都可以由柱間支撐承受。

2 布置原則

可以按照以下原則進(jìn)行：

從建筑方案的角度考慮，應(yīng)保證建筑物生產(chǎn)凈空的需求，當(dāng)支撐形式為交叉支撐時(shí)，需要特別關(guān)注其是否會(huì)擋住建筑門窗，影響其使用功能，此時(shí)可以更改支撐形式，采用門式支撐或者更改該處支撐的布置，移動(dòng)到相鄰柱距；從結(jié)構(gòu)方案的角度考慮，為保證建筑物的縱向穩(wěn)定及空間剛度，柱間支撐、屋面支撐及系桿都應(yīng)設(shè)置在同一個(gè)柱距之間，形成一個(gè)穩(wěn)定的受力體系。

當(dāng)柱間支撐位置設(shè)置在鋼柱之下段，為了削弱建筑物因?yàn)闇囟茸饔脦淼淖冃坞y題，因此應(yīng)該把布置位置設(shè)置在建筑物溫度區(qū)段的中部，在建筑物端部的第一個(gè)柱距內(nèi)不設(shè)置柱間支撐，目的是為了釋放溫度作用帶來的溫度應(yīng)力。當(dāng)溫度區(qū)段長度不大時(shí)，宜在溫度區(qū)段中部設(shè)置一道。當(dāng)溫度區(qū)段大于120m時(shí)，宜在溫度區(qū)段內(nèi)設(shè)置兩道。

當(dāng)柱間支撐位置設(shè)置在鋼柱之上段，若某一柱距內(nèi)設(shè)置有下段柱柱間支撐，上部與之對(duì)應(yīng)宜設(shè)置上段柱柱間支撐，通常會(huì)在建筑物溫度區(qū)段的兩端設(shè)置一道上段柱柱間支撐，其作用能夠傳遞山墻方向吹過來的風(fēng)荷載、地震作用，也能夠加強(qiáng)建筑物上部結(jié)構(gòu)的縱向剛度。

階形柱的下段柱間支撐，當(dāng)為等截面柱且截面高度≤600mm時(shí)，在柱中心線位置采取單片支撐形式；當(dāng)為等截面柱且截面高度＞600mm時(shí)，采取雙片支撐形式，在兩個(gè)柱肢內(nèi)成對(duì)設(shè)置。

階形柱的上段柱間支撐，當(dāng)上段柱的截面高度≤1000mm時(shí)，在柱中心線位置采取單片支撐形式，當(dāng)上段柱的截面高度＞1000mm時(shí)，采取雙片支撐形式，在兩個(gè)柱肢內(nèi)成對(duì)設(shè)置。若存有人孔通道，有單片支撐的時(shí)候，應(yīng)注意讓開人孔通道而將支撐傾向一側(cè)；有雙片支撐的時(shí)候，肢應(yīng)向柱的兩翼緣內(nèi)側(cè)設(shè)置，保證柱與吊車橋架之間應(yīng)該留有的凈空尺寸。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

因?yàn)槭中谓徊嬷蝹髁β窂奖容^直接，用鋼量較其他支撐形式較省。所以計(jì)算以十字形交叉支撐為例。

3.1 受力分析

受力分析見圖1所示。

圖1 有吊車廠房柱（單階柱）十字交叉支撐簡(jiǎn)圖

H-其他縱向水平荷載（如固定在廠房柱列的管道等縱向推力）；

W-風(fēng)荷載（由山墻、天窗架端傳來）；

W-風(fēng)荷載（由山墻抗風(fēng)桁架傳來，若無抗風(fēng)桁架，則無此項(xiàng)）；

T-縱向水平荷載（吊車剎車產(chǎn)生的制動(dòng)力）；

F-縱向水平地震作用（由柱頂處分配的）；

F-縱向水平地震作用（由吊車梁頂標(biāo)高處分配的）；

支撐桿件的計(jì)算長度可按下式確定：上、下柱間支撐交叉桿件在平面內(nèi)的計(jì)算長度，取節(jié)點(diǎn)與交叉點(diǎn)之間的距離，即l=0.5l ；上、下柱間支撐交叉桿件在平面外的計(jì)算長度，取節(jié)點(diǎn)中心間的距離，即l=l。

3.2 控制參數(shù)

由《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GB51022-2015)第8.3.3條：屋面橫向支撐應(yīng)按支承于柱間支撐柱頂水平桁架設(shè)計(jì)；圓鋼或鋼索應(yīng)按拉桿設(shè)計(jì)，型鋼可按拉桿設(shè)計(jì)，剛性系桿應(yīng)按壓桿設(shè)計(jì)。因此十字形交叉支撐可以選擇角鋼，按拉桿進(jìn)行設(shè)計(jì)。支撐的選用除了應(yīng)滿足承載力限制要求，其主要是由長細(xì)比控制。由《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GB51022-2015)第3.4.2條：受拉構(gòu)件的長細(xì)比，不宜大于表3.4.2-2規(guī)定的限值。

3.3 截面選擇

由上述結(jié)果可知，當(dāng)滿足承載力限值以及長細(xì)比限值的情況下，可以選擇熱軋不等邊角鋼，采用短邊搭接，熱軋等邊角鋼L110×7線重為11.9kg/m，熱軋不等邊角鋼L110×70×7線重為9.66kg/m，每延米重量可減少2.24kg。截面選擇時(shí)采取此方案，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

3.4 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

3.4.1 材料及要求

②焊條采用E43 xx型，焊條質(zhì)量應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《碳鋼焊條》（GB/T5117-1995）的有關(guān)規(guī)定。

3.4.2 設(shè)計(jì)原則

根據(jù)國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集（11G336-2）柱間支撐第3.5.1和第3.5.2條：非地震地區(qū)，取支撐桿件全截面乘以鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的1.1倍；地震區(qū)，取支撐桿件全截面乘以鋼材屈服強(qiáng)度的1.2倍。若截面設(shè)計(jì)采用截面L110×70×7的熱軋不等邊角鋼（Q235B）,節(jié)點(diǎn)可按下式進(jìn)行設(shè)計(jì)，連接采用現(xiàn)場(chǎng)安裝螺栓＋三面圍焊形式。

端縫受力

肢背所需焊縫長度

肢尖所需焊縫長度

參考國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集（11G336-2），可以繪制如下節(jié)點(diǎn)（連接板和節(jié)點(diǎn)板厚度可參照?qǐng)D集選用），見圖2所示。

圖2 柱間支撐連接節(jié)點(diǎn)

4 施工制作

支撐構(gòu)件和預(yù)埋件的表層必須完全除銹，除銹等級(jí)宜不少于Sa2或者St2。涂裝應(yīng)當(dāng)選用與除銹等級(jí)相對(duì)應(yīng)的防銹底漆。涂層厚度及涂裝施工環(huán)境等應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2001）規(guī)定的要求；支撐構(gòu)件的制作和安裝應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2001）的有關(guān)規(guī)定；現(xiàn)場(chǎng)使用的安裝螺栓可以選擇M16（C級(jí)螺栓）；角焊縫的外觀質(zhì)量等級(jí)不應(yīng)少于三級(jí)。

5 結(jié)語

柱間支撐系統(tǒng)視為鋼結(jié)構(gòu)廠房中重要的組成部分，能夠保證建筑物承重結(jié)構(gòu)的正常工作，對(duì)結(jié)構(gòu)的側(cè)向穩(wěn)定性及剛度起著非常重要的作用。本文從建筑布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面對(duì)柱間支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了概述，旨在為今后柱間支撐設(shè)計(jì)提供借鑒與參考。