抗风柱设计

抗风柱是单层工业厂房山墙处的结构组成构件，抗风柱的作用主要是传递山墙的风荷载,上通过铰节点与钢梁的连接传递给屋盖系统而至于整个排架承重结构,下通过与基础的连接传递给基础。1.计算模型(假定)2.常见结构形式在钢结构工程中，抗风柱是一种主要构件，根据设计思路的不同，可以把抗风柱的设计理念分为三种，下面分别讨论。一、悬臂梁式：这种抗风柱的设计形式最为古老，从过去的重屋面单层工业厂房就有。主要特点是：抗风柱柱脚刚接，相当于我们一般的悬臂梁受力形式，抗风柱本身独立承受墙面传递的风荷载。在过去重屋面的单层工业厂房中，因为抗风柱和厂房结构柱所承受的竖向荷载差距较大，为避免不均匀沉降对结构受力形式的改变和不利影响，一般需要释放竖向约束。在轻钢厂房开始的初期，我们经常看到一些图纸中，在抗风柱的顶部加设弹簧板，与主钢架连接，就是这种设计理念。这种抗风柱的主要特点是：1）柱脚刚接；2）截面较大；3）顶部弹簧板连接。这种抗风柱的设计理念是过去单层工业厂房设计的延续，有它自身的合理性。但是，相对于轻型钢结构厂房来说也有需要改进的地方，比如：1）现在的轻屋面钢结构厂房由于自重很轻，实际的沉降量是很小的，加设弹簧板的必要性不是很大；2）柱脚刚接、独立承受风荷载，需要相对较大的截面才能满足。当然，这种设计理念本身并没有错误，可以作为我们设计钢结构工程的一种选择，在有些情况下也有其独特的优点，比如，当主结构要求不能承受风荷载时。在实际工作中，我们经常看到一些图纸：把柱脚设计为铰接、抗风柱截面很大、顶部加弹簧板，则是对这种设计理念的不理解，是一种错误的做法。二、简支梁式：这种抗风柱的特点是：柱脚铰接、顶部与主钢架铰接，这种抗风柱的受力形式简单，采用较小的截面就能满足。风荷载通过抗风柱传递到主钢架，依靠主钢架的支撑体系承受水平风荷载。我个人比较欣赏这种设计理念，在轻型钢结构厂房设计中，受力形式简单，力的传递途径明确。主要的特点是：1）主钢架承受竖向荷载和横向水平荷载；2）抗风柱承受和传递水平纵向风荷载；3）支撑体系承受纵向水平荷载。这种抗风柱的优点是：1）受力形式简单，截面较小；2）铰接节点加工和安装比较方便，成本低；3）充分发挥了整体结构的承载能力，总体成本低。三、结构柱式：这种抗风柱的特点是，把抗风柱作成结构的一部分，在承受结构荷载的同时承受风荷载。优点是明显降低了边跨主钢架的截面和用钢量，成本低。缺点是：对于轻钢厂房来说，边跨和中间跨明显不一致，增加了加工的品种，在设置支撑体系时，也因为截面不同，使支撑的节点构造比较烦琐。但是，对于钢结构框架结构来说，上面的缺点不明显，还可以明显提高承载能力，减小构件截面，降低成本，因此是比较合理的选择。3.布置及位置4.节点设计