摇摆柱
门式刚架结构设计中,为满足大跨度、大空间设计需要,常常需要在边榀框架设置抗风柱。为节省用钢量,抗风柱一般设计成上下两端铰接的摇摆柱。设置摇摆柱可以同时减小梁柱内力和截面,使结构用钢量更低,受力更合理,然而摇摆柱的设置往往使刚架边柱的长细比超限,为此提出降低边柱平面内计算长度,增大稳定承载力的建议。
什么是负刚度?答:一根压杆,由于作用有轴力,它实际上 的抗侧刚度有所减小,它刚度的减小,是由于轴力产生的,所以 可以认为轴力产生了负刚度。一个简单的门式刚架,比如说中间 加有摇摆柱,摇摆柱就是负刚度。本来刚架本身有一定的刚度, 不加摇摆柱时,结构刚度很好,钢柱稳定计算也可以算过去。但 是加上摇摆柱,原来能算过去的钢柱稳定现在反而不够了。摇摆 柱不仅不能给结构提供刚度,还需要结构给它提供刚度。这时我 们说摇摆柱就是负刚度。
我认为 抗风柱和摇摆柱两者都可以是两端铰接.区别在于后者承受轴力.而前者不承受. 摇摆柱是承担轴向力,而抗风柱是承担弯矩。根据受力机理看,抗风柱都可不捕认为是柱子,而是梁,其主要承受风荷载作用下的吸力或者压力,其次才是承担部分墙板重量的柱子。
摇摆柱的最根本目的是节省钢材,降低造价,同时柱顶,柱脚设计都很方便。和跨度的减少无直接联系,刚接柱也一样可以减少跨度。设计成摇摆柱的门架,梁在屋脊处一般不做接头(及分段避开屋脊),屋脊处梁不断开,下翼缘可作平,与摇摆柱顶用螺栓连接,很方便的。当然中柱设成摇摆柱,计算长度可以取1,按中心受压柱计算,用钢管截面很省的,当然边柱的计算长度要加大,因为边柱除了自己的稳定外,还要为摇摆柱提供支撑,加大系数可以看门钢规程。
其实这里设置摇摆柱形成的结构体系,跟框架―剪力墙结构的工作和受力原理是一样的,目的就是尽量发挥两者的优势,在一定程度上使受力更合理而且构造简单,这可以与框-剪体系从正反两个方面来对照:
1.中柱若设置成刚接,在荷载作用下,特别是侧向力作用下,其内力会很大,承担主要作用,因此构件也会更大更强;但若做成摇摆柱则只要承担竖向荷载,侧向力由边柱承担,这相当于框剪的框架作用了,各柱的贡献就比较接近了,优化了设计,节省了材料,也大大简化了构造。
2.摇摆柱本身的计算长度减小,但是会增加周边柱子的计算长度,会给其它柱增加负担,这跟框剪在顶部剪力墙也会给框架增加负担一样,但其弊端是可以接受和通过计算来控制的,因此总归是利大于弊了
。
其实很简单,只要避开在摇摆柱顶做梁接头,下翼缘在摇摆柱顶可以变截面做平。另外不管是否接头在摇摆柱顶,有倒槽型连接过渡也是没问题的。
增设摇摆柱,第一减少柱顶侧移,U=Hh3/12EIc(2+ξ),Ic增大, U就减小。 其实就是增加抗侧移刚度。
第二,由于单跨跨中饶度最大,弯矩也大,如在中间增加一个支点的话,饶度和弯矩必减小。做铰接作用相当,但材料更省。
其实楼主的意思是中柱用铰接好还是刚接好?
可以这样来分析:
1。上下都铰接,设计和施工都方便,基础也节约。适合于跨度均匀,没有吊车的情况。此时由于中柱处的弯矩都被梁自身平衡掉了,即使中柱上部与梁刚接,也分担不了多少弯矩(受力结果和铰接一样)。当然选铰接喽。
2。下铰上刚,设计和施工方便程度中等,基础较节约。适合于跨度不均匀,或一跨有小吨位行车(<5顿)一跨没有,或15吨及以下行车厂房的情况。此时上柱刚接可以有效分担胯间的不平衡力,达到好的经济效益。
3。上下刚接,设计和施工均麻烦,基础需承担弯矩。适合于15~20吨(20吨以上不讨论,超出轻钢范围。呵呵!)行车厂房。此时由于边柱不适合于作变截面柱,为节约钢材,边柱下端也应作刚接比较合适,中柱上端由于有更大的不平衡弯矩存在,理应用刚接;中柱下端为了统一方便,更好的分担建筑水平力,当然也作刚接了。(另外给一个用于初设时的经验,一般15~20吨的单层厂房,中柱和边柱的基础差不多大,盖因边柱弯矩较大中柱轴力较大)
在PKPM计算中,如果是刚接的话,此时柱和梁都要承受很大的弯矩,柱和梁的截面自然要加大才能满足计算要求,浪费原料!不经济.
我有不同看法:中柱是否是摇摆柱和钢梁的挠度就会变大没有必然联系,特别的跨数比较多的刚架,你自己可以算算看~还有,你这里说的“稳定性”不知道是指平面内还是平面外?平面外有支撑保证
我觉得摇摆柱是否用铰接,主要是看刚架的侧移是否大,侧移小用铰接,大就用刚接
百度搜索“爱华网”,专业资料,生活学习,尽在爱华网