红河浅谈门式刚架中隅撑的设计

2023-12-01 09:55:25

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详细介绍：

一、引言

为了保证构件的平面外的稳定性，减小构件平面外的计算长度，当横梁和柱的内侧翼缘需要设置侧向支撑点时，可以利用连接于外侧翼缘的檩条或墙梁设置隅撑。

对于门式刚架和钢架来说，梁的上翼缘在支座位置上翼缘是受拉的，而在跨中则为为受压，梁的受压上翼缘的局部稳定由与之连接的檩条保证，原因是梁的上翼缘是受拉区，不存在整体稳定问题。但是由于多少程度上存在潜在的局部稳定问题，但是一般情况下，由于局部失稳产生的横向力很小。因此，檩条作为与之联系的构件，可以保证翼缘不失稳。所以梁的上翼缘的稳定性有与之连接的檩条或楼面板来保证其平面外稳定性。

钢梁支座位置下翼缘受压，其局部稳定通过设置隅撑来保证。在实际工程中，往往会以隅撑作为钢梁的面外支点来适当减少其面外支撑长度，进而减小钢梁受压翼缘的压应力，增加面外稳定性，提高整体建筑结构的稳定性。

二、隅撑设计要点

门规7.1.6条斜梁和隅撑的设计，应符合下列规定：

（1）实腹式刚架斜梁在平面内可按压弯构件计算强度，在平面外应按压弯构件计算稳定。

（2）实腹式刚架斜梁的平面外计算长度，应取侧向支承点间的距离；当斜梁两翼缘侧向支承点间的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支承点间的距离。

（3）当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，支承在屋面斜梁上翼缘的檩条，不能单独作为屋面斜梁的侧向支承。

（4）屋面斜梁和檩条之间设置的隅撑满足下列条件时，下翼缘受压的屋面斜梁的平面外计算长度可考虑隅撑的作用；

1)在屋面斜梁的两侧均设置隅撑(图7.1.6图示2)；

2)隅撑的上支承点的位置不低于檩条形心线；

3)符合对隅撑的设计要求。

（5）隅撑单面布置时，应考虑隅撑作为檩条的实际支座承受的压力对屋面斜梁下翼缘的水平作用。屋面斜梁的强度和稳定性计算宜考虑其影响。

对于隅撑单面（端跨）或双面布置的讨论也是喋喋不休。查阅门规7.1.6条：“隅撑单面布置时，应考虑隅撑作为檩条的实际支座承受的压力对屋面斜梁下翼缘的水平作用。屋面斜梁的强度和稳定性计算宜考虑其影响。”门规7.1.6条文说明：“单面隅撑，虽然可能可以作为屋面斜梁的平面外侧向非完全支撑，但是其副作用很严重，如何考虑其副作用，本条第 5 款特别加以规定。”

总之，隅撑单面布置，从受力角度是不利的，因为不平衡力会导致钢梁有面外扭转趋势，至于程度如何需要计算确定，但是计算依据参考很少，所以构造解决是最佳的。此时必然有人会问，端跨主钢梁面外稳定如何保证？当然是有系杆+水平支撑，如果钢梁截面很高，可以设置双层系杆。

三、隅撑的计算

隅撑的连接方式根据其二力杆的受力模式，最理想最推荐也是螺栓连接。

门刚规范关于隅撑的设计8.4.1条：当实腹式门式刚架的梁、柱翼缘受压时，应在受压翼缘侧布置隅撑与檩条或墙梁相连接。8.4.2条：应按轴心受压构件设计，轴力设计值N可按下式计算，当隅撑成对布置时，每根隅撑的轴力设计值可取计算值的一半。

式中：A——被支撑翼缘的截面面积(mm²)；

f——被支撑翼缘钢材的抗压强度设计值(N／mm²)；

θ——隅撑与檩条轴线的夹角(°)。

门刚设计规范8.4.1条文说明：门式刚架轻型房屋的檩条和墙梁可以对刚架构件提供支撑，减小钢架构件平面外无支撑长度；檩条、墙梁与钢架梁、柱外翼缘相连点是钢构件的外侧支点，隅撑与钢架梁、柱内翼缘相连点是钢构件的内侧支点。隅撑宜连接在内翼缘(图5(a))，也可连接内翼缘附近的腹板(图5(b))或连接板上(图5(c))，距内翼缘的距离不大于100mm。

图5 隅撑与梁柱的连接

1-檩条或墙梁；2-隅撑；3-梁或柱

在实际设计中，隅撑一般采用间隔布置。而门刚规范7.1.6的条文解释：“屋面斜梁的平面外计算长度取两倍檩距”似乎已成了一个默认的选项，有设计人员因此认为隅撑可以间隔布置，这是不对的。本条特别强调隅撑不能作为梁的固定的侧向支撑，不能充分地给梁提供侧向支撑，而仅仅是弹性支座。根据理论分析，隅撑支撑的梁的计算长度不小于2倍隅撑间距，梁下翼缘面积越大，则隅撑的支撑作用相对越弱，计算长度就越大。在使用PKPM进行计算时，需要定义所设隅撑的截面与间距来确定钢梁的面外计算长度比较准确。

保守起见也有设计师在计算钢梁的面外计算长度时，选择按照屋面刚性系杆（XG）+水平支撑（SC）布置间距和按照隅撑布置方式进行两者包络设计。

四、隅撑的耐火等级

隅撑是否要刷防火涂料？肯定要，按《钢结构防火技术规范》3.1节要求：

3.1.1结构构件的设计耐火极限应根据建筑的耐火等级，按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的规定确定。柱间支撑的设计耐火极限应与柱相同，楼盖支撑的设计耐火极限应与梁相同，屋盖支撑和系杆的设计耐火极限应与屋顶承重构件相同。

3.1.2钢结构构件的耐火极限经验算低于设计耐火极限时，应采取防火保护措施。

3.1.3结构节点的防保护应与被连接构件中防火保护要求最高者相同。

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