抽柱门刚设计

一.抽柱门刚介绍

1.托梁和托架

由于一些空间要求，抽柱部位没有柱子，故需要设置一个托撑结构来托住屋面梁，否则屋面梁的跨度会特别大，托梁两端搭在同一柱列的柱子上，这就跟转换结构一样。

①托梁：托住屋面梁，与屋面梁为上下叠接关系，采用实腹式截面，称为托梁。

托梁截面高度经验取值为1/10~1/15，和框架结构的主梁选值差不多；截面形式与吊车梁一致，上翼缘受压做宽，下翼缘受拉只有强度问题做窄；在受力上按简支梁设计；托梁挠度控制为1/400。托架和托梁的跨度一般不小于12m，柱距一般为6m，抽一个柱则为12m。

②托架：托住钢屋架(桁架)，与桁架为侧接关系(在同一标高)，称为托架，抽柱部位的桁架杆件与托架做成一体的。           

     

托架一般设计为平行弦桁架，托架设计详见【白皮版钢设7.3】

2.支撑：【门刚8.3.4】

在抽柱的柱部位，沿托架长度方向设置屋面支撑，建议左右各延伸一跨。这些支撑基本按构造长细比控制。

3.抽柱门刚设计

①估算托梁截面

受力途径：屋面荷载→檩条→刚架梁→以集中力方式作用于托梁→托梁两端刚架柱。通过屋面荷载(先不考虑水平荷载)，按简支梁跨中受集中力，通过STS工具箱的“简支梁”，估算出托梁的截面。

例：受荷面积为6×27=162m²，轻屋面恒载取0.25KN/m²，=0.25*162=40.5 KN，活载(先不考虑雪荷载与活载不利等)，取较大的，例如雪荷载为0.7KN/m²，=0.7*162=113.4KN.

输入相关数据，对于托梁平面外计算长度，屋面刚架梁可限制托梁平面外侧移，可认为是平面外支点。按【钢标】设计，会比【门刚】严格。

得到计算结果，可知强度及稳定等验算是否满足。并且顺带查出集中力下的弯矩(跨中)和剪力(支座)设计值(当然这个可以自己算出来)，输入STS工具箱的梁构件计算核算一下。

②刚架参数设置：与普通刚架一样。

对于非抽柱部位，其刚架柱应考虑托梁传来的荷载，作为集中力加在刚架柱上。

对于抽柱部位，通过输入估算的托梁截面计算出托梁的水平和竖向支撑刚度，设置托梁作为刚架梁的弹性支座(相当于弹簧，不是完全固结)，支座类型可以为水平自由/竖向约束或水平和竖向都约束，水平和竖向都约束，这使得托梁成为双向受弯构件。

③门刚及托梁计算

计算不足，则需调整刚架梁柱截面，然后将新的托梁支座反力回代，重新计算托梁截面，因为由于之前估算托梁截面时没有考虑水平荷载(主要是风)，因此采用水平和竖向都约束时，托梁会受到水平的梁平面外的力，平面外稳定很弱，往往需要增大截面，并且优先增大梁高，再增加翼缘厚度及宽度。修改后的托梁截面刚度会发生变化，因此将刚度再代回刚架计算中，反复迭代，最终使得刚架应力比及托梁承载力都满足经济及安全要求(梁应力比0.85左右，柱子0.8左右)。

对于沿海地区，风荷载较大时，可能会起控制作用，托梁支座受拔力会较大，及托梁受向上的集中荷载，上部受拉，下部受压，因此需要将下翼缘做宽。

水平力与竖向力为同一工况下，不是分别取最大值，根据回代的托梁支座反力，可以自行算出弯矩和剪力代入计算工具箱。

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二.连接节点

【门刚10.2.12】，屋面梁和托梁的上下叠接，更符合铰接关系。托梁按简支梁设计，故与柱、屋面梁等建议采用铰接。

1.托梁与刚架柱的连接：建议使用铰接，只连接托梁腹板，连接板与刚架柱腹板焊接，连接板与托梁腹板螺栓连接，连接板上下为水平横向加劲肋(相当于上下一起卡住连接板)，使得节点区刚度好一些。连接板可以做2块，使得传力不偏心。

2.刚架梁与托梁的连接：建议使用铰接，类似于平板支座的做法，刚架梁底部共同焊在一块水平板中，支座处设置加劲肋(作用力与反作用力，刚架梁也受支座反力)，两侧刚梁翼缘与水平板通过对接焊缝焊接为一个整体，再通过高强螺栓与托梁进行连接(虽然螺栓不怎么抗剪，水平力不大，可以使用普通螺栓，但建议使用高强螺栓，螺栓一般4个M20就行了)。

托梁与刚架梁连接的垫板尽量大一些，比翼缘大方便施工；设置隅撑使托梁与刚架梁相连，限制扭转，隅撑设置和其他隅撑一样，上部连接板，下部与托梁横向加劲肋相连。

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