浅谈钢结构厂房支撑系统的合理布置

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【摘要】本文简述了钢结构厂房支撑系统的作用，并通过在实践钢结构厂房施工中

发现的一些问题，对钢结构厂房支撑系统的合理布置谈谈自己的一些见解，以供

同仁参考。

【关键词】 钢结构厂房；支撑系统；合理布置

一、引言

近年来，随着经济的迅猛发展，工业厂房设计也提出了更高的要求。而钢结构具有自重轻、环保、施工效率高、高承载力以及耐抗震等多方面优点，广泛应用于厂房的建筑施工中，钢结构对建筑领域来说有着至关重要的作用。本文简述了钢结构厂房支撑系统的作用，并通过在实践钢结构厂房施工中发现的一些问题，对钢结构厂房支撑系统的合理布置谈谈自己的一些见解，以供同仁参考。

二、钢结构厂房支撑体系的作用

钢结构厂房的设计一般采用横向框架，纵向支排体系的形式，支捧体系包

括柱间支撑、屋面水平支撑，系杆，隅撑、檩条的拉条、吊车梁制动系统等。其中中柱间支撑、屋面水平支撑、系杆属于厂房的纵向体系支撑，由这些支撑组成了厂房的稳定单元，即几何不变体系。隅撑、檩条的拉条、吊车梁制动系统是为了所支撑的构件截面设计时经济合理的目的而设置的，通过设置隅撑来支撑梁、柱，通过设置拉条来支撑檩条，通过设置吊车粱制动系统来支撑吊车梁，可以减小构件受压翼缘的平面外计算长度，保证了构件的受压称定，从而明显地减小了构件的规格，达到了经济的目的。支撑的设计对确保厂房的安全适用起着至关重要的作用，比如纵向支撑体系设计的较弱或分布不合理，会导致厂房的纵向刚度较弱，纵向变形会很大等等。根据国内多起钢结构厂房倒塌的事故中发现，多数情况是属于支撑体系的设计不合理或很弱有关。可见支撑的设计是钢结构厂房的重要组成部分。

三、钢结构厂房支撑布置不合理的实例分析

有的设计者不明白某些支撑构件在整体结构中所起的作用，不能很好的使支撑构件发挥作用，来保证整体结构的稳定和安全，下面用实例加以说明。

（1）某建筑物全长110m，宽度82m（三跨），檐口高10m，边柱共设四组柱间支撑，满足规程要求，因使用要求中柱只有两端跨各设一组柱间支撑，相距95m，而中间没有任何形式的柱间支撑，与“当无吊车梁时，柱间支撑的间距宜取30～45m”的条文规定不符。中柱全部为两端铰接的摇摆柱，不能提供侧向刚度，给整体结构的纵向稳定带来隐患。当因使用要求不允许在中间设柱间支撑时可适当设置纵向刚架，将纵向力分段通过纵向刚架传至基础，保证结构的纵向稳定。（2）某双跨厂房，跨距均为24m，双坡屋面，双跨各设10t和20t吊车，轨顶6.9，地处6度地震区。屋盖横向水平支撑设在端部第一跨，而柱间支撑则设在端部第二跨，与“在设置支撑的开间，宜同时设置屋盖横向水平支撑，以组成几何不变体系”的原则不符，不能起到应有的作用。（如图）

屋面支撑布置 柱间支撑布置

四、合理布置支撑的形式及其计算原理和构造

屋盖支撑：根据布置的位置可分为五种；上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑和系杆。

屋盖支撑一般均为平行弦桁架形式（除系杆外）。桁架的腹杆采用十字交叉形式，一般用于上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑。垂直支撑的腹杆形式可根据桁架的宽高比比例确定。屋盖支撑受力较小，杆件截面通常按容许长细比来选择。交叉斜杆和柔性系杆按拉杆设计，可采用单角钢；非交叉斜杆、弦杆、竖杆以及刚性系杆按压杆设计，可采用双角钢组成十字形或T形截面。支撑与屋架的连接构造应尽量简单方便。角钢支撑与屋架一般用粗制螺栓连接，支撑杆件每端至少两个螺栓。当采用圆钢作支撑时，应用花篮螺栓预加拉力将圆钢张紧。

计算支撑杆件内力时，可假定在水平荷载作用下，交叉斜杆中的压杆退出

工作，仅由拉杆受力，使原来的超静定体系简化为静定体系（如图）

水平荷载作用下支撑内力计算简图

柱间支撑：在吊车梁以上的部分为上层支撑，在吊车梁以下的部分为下层支撑。

柱间上层支撑主要承担屋架上、下弦横向支撑传来的纵向风力，有时还承担作用于厂房纵向的其他水平荷载，如固定于厂房上的管道设备等的纵向推力等。

柱间下层支撑承受山墙抗风桁架传来的纵向风载和吊车纵向制动力，连于吊车梁上的门框式支撑还要承受竖向的吊车荷载。

上层支撑计算时，为避免由于支撑刚度过大而引起较大的温度应力，支撑腹杆按柔性拉杆计算。交叉体系的下层支撑当吊车较小时一般用圆钢，吊车较大时通常采用角钢或槽钢。交叉斜杆常按拉杆设计，但为了提高厂房的纵向刚度，当吊车较大时，应按压杆设计。

支撑与柱的连接一般采用焊接连接或高强螺栓连接。为了安装方便节点处的每一支撑杆件的端部设有两个安装螺栓。（如图）

柱间支撑下端与柱的连接

五、结束语

总之，支撑系统是钢结构厂房结构的重要组成部分。适当而有效地布置支撑体系可将各个平面结构连成空间整体，保证厂房结构具有足够的强度、刚度和空间稳定性来可靠地承担所有作用荷载，保证结构的正常使用。通过在工作中了解的工程实际发表的一点见解，共同探讨，从规范的大局着眼，又从构造要求提高设计质量，把钢结构厂房设计的更合理、更安全。

参考资料：

[1]《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）

[2]《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）

[3]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

[4]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）