项目概况
1. 设计信息
某客户需建设一座66X75m的仓库钢结构柱间支撑图集，根据客户要求，宽度为66m，跨度分别为24m、18m、24m的3个跨度，柱距7.5m，檐高6m。屋面为0.5mm瓦楞钢板+75mm厚保温棉（容重14kg/m3）+0.4mm衬板，材质为Q345。
2.方案选择
1.跨度：
考虑到特殊的使用要求（中间18m兼作交通走道），业主方规定了上述跨度要求。为了帮助读者了解如何找到最经济的结构方案，作者还研究了21m+24m+21m或18m+30m+18m的跨度方案。三种方案各框架用钢量对比如下：
24m+18m+24m，每个框架用钢4.9吨；
21m+24m+21m，每个框架用钢4.2吨；
18m+30m+18m。每个框架用钢4.6吨；
一般来说，如果条件允许，将框架设计成对称结构，各跨跨度基本相同，中跨略大于边跨，是比较经济的方案。在本项目中，由于业主要求将中跨（18m）设置为走道，因此作者没有建议业主改为更经济的跨度方案（21m+24m+21m）。
2、柱距选择：
由于本工程总长75m，所以柱距为7.5m，即10@7.5。读者也可以对比一下7.75+7@8.5+7.75的柱距方案，后者也是比较经济的厂房间距方案。
3. 屋面梁接头设置
节点设置需要考虑以下因素：
（1）拼接点应尽量靠近拐点，一般拐点位于跨度的1/4~1/6处，按此原则，跨度24m时，拼接点距柱子应在24*（1/4~1/6）=4~6m处；跨度18m时，拼接点距柱子应在18*（1/4~1/6）=3~4.5m处。
（2）机组长度不应超过最大可运输长度，一般不大于12.5m；
（3）尽量减少拼接数量，因为拼接节点需要端板和高强度螺栓，这也会增加工程造价；
（4）拼接节点应避开抗风柱、屋面拉杆连接位置，避免连接不便；
综合考虑各方面因素，我们将屋面梁进行分段处理，如图3-26所示。节点A为边柱与梁的节点，节点D为中柱与梁的节点，通常不在此处断开屋面梁，因为此处弯矩较大。对于屋脊节点F，通常不建议在此处断开屋面梁，因为此处通常设有抗风柱及拉杆，若设置拉杆会造成连接不便。这样，66m屋面梁共分为7段。读者可以尝试研究其他不同的梁分段方式，并与本方案进行比较。
4、柱脚与梁柱铰接刚接的设置：
由于本工程檐高较低，且无车辆通过，柱脚可采用铰接，中柱采用摆动柱，即柱与梁采用铰接连接，计算图如图3-26所示。
（三）载荷计算
1、恒载计算：
作用于屋面梁上的恒载为：
0.5mm厚瓦楞钢板，重量0.5*7.85*1.25=5.0Kg/m2
75mm厚保温棉（容重14kg/m3）75*14/1000=1.05Kg/m2
0.4mm厚屋面衬板，重量0.4*7.85*1.1=3.5Kg/m2
屋面檩条的重量一般为3-5Kg/m2
屋面支撑、拉杆、檩条、角撑等的重量可按2Kg/m2取
以上总重量约为15Kg/m2，作用于框架的自重为0.15KN/m2*7.5m=1.125KN/m，见下图：
2、活荷载计算：由于每架框架的承重面积为A=66*7.5=495m2>60m2，故活荷载可取0.3KN/m2。
3、根据客户要求屋面挂载为0.1KN/m2，由于STS软件没有这个基本工况，所以我们将挂载纳入活载考虑，取活载为0.4KN/m2，这样作用在框架上的活载为0.4KN/m2*7.5m=3.0KN/m，如下图所示。
4、风荷载计算：
日照地区风荷载标准值为0.4KN/m2，根据CESE 102:2002规定，内部标准跨度风荷载体型系数如下图所示：
作用在框架梁、柱上的风荷载为：
0.4*7.5*(+0.25)=0.8千牛/米
0.4*7.5*1.05*(-1.0)=-3.15千牛/米
0.4*7.5*1.05*(-0.65)=-2.0千牛/米
0.4*7.5*1.05*(+0.55)=-1.7千牛/米
输入风荷载时要注意STS中的正负号和形状系数的正负号不同，形状系数用风吸力或风压定义，风吸力为负钢结构柱间支撑图集，风压为正。输入程序时，若荷载方向与坐标正方向一致，则荷载方向为正。
结构布局
本工程长度为75m，根据门式钢结构第4.2.2.2条规定，当无吊车时，柱支撑间距宜为30-45m，因此本工程需设3处柱支撑，分别位于端跨和中跨。
同时，规范第4.2.2.3条规定，当建筑宽度大于60m时，宜在内侧柱排增加柱间支撑。本工程跨度为66m>60m，按规定应在B、C轴上增设柱间支撑，但因本工程客户工艺要求，不允许在内侧设置柱间支撑（其实实际工程中经常遇到这种情况）。需要提醒设计师的是，当支撑跨度较大时，设计师需要对屋面支撑和柱间支撑的受力进行严格的有限元分析，必要时屋面支撑和柱间支撑应采用双圆钢、角钢甚至圆管。有的设计师不顾受力，就采用圆钢做屋面支撑或柱间支撑，圆钢的规格通常凭经验取为直径16-27mm，这种做法非常危险。
本工程通过计算发现，屋面靠近端部的圆钢支撑需采用双圆钢（2φ24），柱间支撑也需采用2φ24双圆钢支撑，本工程支撑平面图如图3-32所示。
建立计算模型
本工程因无吊车，柱脚可采用铰接，中柱可采用摇柱，计算示意图及单元节点划分见下图。
内力计算及结果查看
根据STS计算结果，各节点控制内力如下：
注：1、表中弯矩单位为KN·m，梁上部受拉时为“+”，下部受拉时为“-”。轴力、剪力单位均为KN，轴力“+”为拉力，“-”为压缩，剪力“+”为逆时针，“-”为顺时针。
2.计算柱脚时，Qmax的最不利组合应为剪力较大，轴力较小的情况；
同时，STS还提供了图形查看功能，通过后处理菜单，可以轻松查看弯矩、剪力、轴力的数值。图3-34、35、36分别是弯矩、轴力、剪力的包络图。通过这些直观的图形，工程师可以轻松查看构件的内力情况，并进行计算。
审查、分析和调整设计结果
STS拥有先进的后处理系统，可以按照现行设计规范对梁、柱构件进行强度、稳定性及变形试验，相关试验结果如下图所示。
钢结构应力比图说明：
1.柱左侧：施加弯矩与屈曲后强度抗弯承载力之比；
2.右上：面内稳定应力比（对应长细比）；
3.右下：平面外稳定应力比（对应长细比）；
4.对于梁：施加的弯矩与屈曲后强度弯曲承载能力之比；
5.左下：面内稳定应力比；
6. 右下：平面外稳定应力比。
结构、部件和连接的设计
STS 可以根据计算出的内力计算节点。这里为了让读者了解如何设计节点，计算了一个典型的节点。
计算节点1，根据表3-7选取弯矩最大的组合进行截面设计。其对应内力设计值为：Mmax=-294.44KN·m、N=-80.57KN、Q=53.44KN。
首先按施工要求排列螺栓，如图3-41所示。
施工设计
