柱支撑分两部分:吊车梁以上的部分叫上支撑,吊车梁以下的部分叫下支撑。
1. 沿厂房长度布置柱支撑
(1)下部支撑
当采用波形钢板等在厂房纵向具有一定变形能力的维护材料时,一般在厂房两端(或近跨)设置上、下支撑,如图1c所示。
墙体、屋面采用传统刚性维护材料时,应将下部支撑布置在温度段的中间位置,以便温度变化时厂房结构能较自由地由支撑架向两侧伸展,从而减少纵向构件及支撑架中的温度应力。但所有纵向水平力均须通过吊车梁传递。
对于温度段长度小于90m的厂房,可在段中央设置柱支撑(图1a);若段长度超过90m,则应在1/3长度处设置柱支撑(图1b),以防止传力线过长影响结构的纵向刚度。
在矮而高的厂房中,下部支撑也可布置在厂房两端(图1c)。
(2)上部支撑
在温度区两端及有下部支撑的隔间内应布置上部支撑(图1)。
为了将纵向风荷载从屋架下弦侧向支撑传递过来,需在温度段两端设置上部支撑。由于上部柱刚度一般较小,不会引起较大的温度应力,可在温度段两端设置单斜杆上部支撑。其余上部支撑可采用横腹杆体系或其他形式。
2. 列间支撑形式
(1)下部支撑
交叉肋体系是下部支撑最经济、最坚固的体系。
在一些车间,由于生产需要钢结构柱间支撑的标注,往往无法使用横腹板体系的下部支撑,此时最常用的是门式支撑(图2a、b、c)。该支撑形式可以利用吊车梁作为门式刚架支撑的横梁(图2a、b),但必须采取一定的构造措施,一般应单独设置横向拉杆(图2c)。
但将支撑直接连接在吊车梁上(图2a)并不是一个好的解决办法,因为支撑构件除了要承受起重机纵向水平风荷载、纵向制动力外,还要承受起重机巨大的竖向荷载,这样非常浪费钢材,而且构件的截面组合和施工也存在很多困难。
图2所示的支撑形式避免了上述缺点,但支撑构件的计算长度很大,因此可以将部分杆件设计为拉杆(如图2中实线所示),图中虚线杆件将停止工作。
此外,带横梁的门框式支撑(图2c)更常用,因为它能很好地满足刚度和结构的要求,且用钢量相对较少。
(2)上部支撑
上部支撑形式有十字形、八字形、人字形等,其中十字形结构最简单,传力直接,节省材料,因此最常用。
3. 侧面柱间支撑柱的位置
柱间支撑在柱截面上的位置按下列原则确定:
(1)等截面柱的上、下层柱支座及阶梯形柱的上部支座宜布置在柱的轴线上(如图3a、b、c中虚线所示);若设有人孔,则应将其移至两侧(图3d)。
(2) 阶梯式边柱下部支撑,当外缘与大板或墙梁等构件连接牢固时,可只沿柱内缘布置支撑(图a),否则需在内、外缘两侧均布置支撑。
(3) 中排柱时,需在柱的两侧设置下部支撑(图3),设置在柱两侧的支撑需采用拉杆连接(图3e)。
4 柱间支撑计算原则
柱间上部支撑主要承受由屋架上、下弦侧向支撑传来的纵向风力,有时还承受作用于厂房纵向的其他水平荷载,如固定在厂房上部的管道设备的纵向推力等。
柱间下部支撑承受山墙抗风架产生的纵向风荷载、地震力及吊车纵向制动力,与吊车梁连接的门式刚架支撑(图2a)还承受吊车竖向荷载。
计算上部支撑时,将支撑腹板计算为柔性拉杆,避免支撑刚度过大而产生较大的温度应力。交叉体系下部支撑,一般在起重机较小时采用圆钢,起重机较大时采用角钢或槽钢。交叉斜拉杆常设计为拉杆,但为了提高厂房纵向刚度,起重机较大时应设计为压杆。
关于柱支撑,有两点需要注意:第一,地震荷载并不是和起重机纵向制动力同时作用的;第二,常规工程一般采用拉杆来控制长细比钢结构柱间支撑的标注,而程序可能默认为压杆,计算时要注意修改。
5.柱支撑连接
支撑与立柱的连接一般采用焊接或高强度螺栓连接。采用焊接时,焊缝厚度不宜小于6mm,焊缝长度不宜小于80mm。为方便安装,在安装节点处,每根支撑杆端部均设有两根安装螺栓。支撑与立柱的连接节点如图4所示。
附《门式刚架轻型钢结构技术规范》GB51022-2015表3.4.2-1/3.4.2-2:
《钢结构设计标准》GB50017-2017表7.4.6/7.4.7: