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【钢结构政策·技术】门式刚架的支撑体系:被低估的生命线

 https://www.lgmi.com    发表日期:2026/10/9 8:47:00  兰格钢铁
    

本文转载自公众号:钢构积技

门式刚架里最容易被"抄图了事"、却决定结构生死的部分--支撑体系。很多工程师画支撑只凭经验:端开间来一道,中间再来一道,杆件截面照抄上个项目。可你知道支撑到底承受多大水平力吗?柱间支撑断了会怎样?

一、先想清楚:支撑到底"撑"的是什么

门式刚架是平面结构,刚架本身只在自己平面内刚强,平面外就是"软面条"。屋面横向支撑+柱间支撑+系杆,三者把一片片独立的刚架连成空间整体,要干四件事:

  1. 传纵向水平力:端山墙风荷载、吊车纵向刹车力、地震作用,最终都要通过屋面支撑→柱间支撑→基础这条路径传到地面;
  2. 保证施工稳定:安装阶段刚架单片吊装,没有支撑就是"站不稳的牌",施工规程要求随吊随撑;
  3. 提供平面外支点:柱间支撑的交叉点、系杆连接点,就是刚架柱、斜梁受压翼缘的侧向不动点,直接影响构件计算长度;
  4. 限制温度变形:支撑布置位置决定温度区段内柱子的伸缩自由度。

一句话:刚架管竖向,支撑管纵向;刚架是承重骨架,支撑是稳定体系。支撑失效的刚架,就像脊椎动物抽掉了韧带——单独看每根骨头都完好,整体一推就倒。

二、屋面横向水平支撑:布置在哪儿、怎么传力

位置规则(GB 51022 第8.3.1条):屋面端部横向支撑应布置在房屋端部和温度区段第一或第二开间,当布置在第二开间时应在房屋端部第一开间抗风柱顶部对应位置布置刚性系杆。

布置要点:

  • 支撑布置在檩条下,采用交叉圆钢或角钢,与屋面梁轴线交角宜在30°~60°之间,夹角太小时交叉杆内力剧增;
  • 交叉圆钢支撑按仅拉杆设计(压杆退出工作),这是轻钢独有的简化;角钢支撑若按压杆设计则两根都算;
  • 支撑开间的檩条要"兼职"当压杆——作为纵向传力的弦杆,须按压弯构件复核,所以支撑开间檩条往往加厚一级,或设置专用压杆(刚性系杆);
  • 屋面横向支撑、柱间支撑宜设在同一开间,让水平力竖向贯通,别让屋面的力"绕路"传递

三、柱间支撑:三层布置,各管一段

柱间支撑沿高度通常分三段考虑:

位置
作用
常见形式
柱顶圈梁/系杆层
承接屋面支撑传来的山墙风力
通长刚性系杆(角钢、圆管)
吊车梁(牛腿)层
承受吊车纵向刹车力,兼作柱中侧向支点
吊车梁+制动结构本身可兼作纵向压杆
柱脚层(地面附近)
把以上所有水平力送入基础
交叉支撑(圆钢/角钢/圆管),8度及以上宜按压杆设计或采用门形支撑

间距规则(GB 51022 第8.2.1~5条):柱间支撑应设在侧墙柱列,当房屋宽度大于60m时,在内柱列宜设置柱间支撑。当有吊车时,每个吊车跨两侧柱列均应设置吊车柱间支撑。

8.2.2同一柱列不宜混用刚度差异大的支撑形式。在同一柱列设置的柱间支撑共同承担该柱列的水平荷载,水平荷载应按各支撑的刚度进行分配。

8.2.4 当房屋高度大于柱间距2倍时,柱间支撑宜分层设置。当沿柱高有质量集中点、吊车牛腿或低屋面连接点处应设置相应支撑点。

8.2.5 柱间支撑的设置应根据房屋纵向柱距、受力情况和温度区段等条件确定。当无吊车时,柱间支撑间距宜取30m~45m,端部柱间支撑宜设置在房屋端部第一或第二开间。当有吊车时,吊车牛腿下部支撑宜设置在温度区段中部,当温度区段较长时,宜设置在三分点内,且支撑间距不应大于50m。牛腿上部支撑设置原则与无吊车时的柱间支撑设置相同.


    

四、支撑杆件怎么算:一个简化算例

以端开间柱间支撑(交叉圆钢、仅拉杆)为例。设山墙风荷载传至柱顶的纵向水平力设计值F = 85 kN,柱高 6m,柱距 6m(支撑节间水平间距取柱距)。

交叉杆与水平面夹角 θ:tanθ = 6/6 = 1.0,θ = 45°。

单根拉杆轴力设计值N = F / cosθ = 85 / 0.707 ≈ 120.2 kN

选 Q235 圆钢,净截面强度控制:
所需面积 A ≥ N / f = 120.2×103 / 215 ≈ 559 mm2→φ30(A = 707 mm2,净面积足够)

再按 GB 51022 表注的长细比限值复核(拉杆 λ ≤ 400,交叉圆钢通常由强度控制),同时花篮螺栓端部的净截面、丝扣削弱都要验算。圆钢支撑必须设花篮螺栓张紧——松弛的拉杆在往复风振下拍打抖动,等于没有。

屋面支撑同理:把端区山墙风力的1/2分配到每侧柱列(考虑屋面支撑作为水平桁架的分配),交叉杆按仅拉杆算轴力即可。地震作用大的(8度以上),改用角钢/圆管按压杆设计,两根交叉杆共同工作。

五、支撑设计五条军规

  1. 位置优先级:端开间 + 温度区段中部,屋面支撑与柱间支撑同开间对齐;
  2. 角度纪律:交叉杆与水平线夹角30°~60°,超出就调整节间或改形式;
  3. 仅拉杆前提:圆钢支撑按仅拉杆设计的前提是"张紧",花篮螺栓不是装饰品;
  4. 压杆要验算:支撑开间的系杆、檩条兼压杆时按压弯构件复核,长细比 ≤ 220(按压杆时 ≤ 200);
  5. 节点同杆件:支撑内力多大,节点板、焊缝、锚栓就按多大设计,强杆件弱节点是自欺欺人。

小结:支撑体系是门式刚架的"生命线"——它不直接承受竖向荷载,却决定了结构能不能站住。布置上记住"端部+中部、上下对齐",计算上记住"圆钢仅拉、压杆按压弯、节点不放松",审图意见能少一半。

来源:钢构积技

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