门式刚架柱间支撑地震水平力的计算以及山墙墙体在不同建筑做法时的结果比较

摘要：门式刚架建筑结构体系近年在国内得到极为广泛的应用，具有质量轻、安装快、工业化程度高、综合经济效益高等优点，而门式刚架的纵向受力主要是由柱间支撑来完成的。本文通过计算门式刚架的柱间支撑在山墙为砌体墙和彩板墙的不同情况下的地震水平力，并且比较其计算结果，得出山墙的不同建筑做法对于柱间支撑地震水平力的影响大小。

关键词：门式刚架； 柱间支撑； 山墙 ；水平地震力

Abstract：This paper through the calculation of portal frame brace between columns in the gables for masonry walls and color plate wall under different conditions of the horizontal earthquake force, and compare its results, obtained the different architectural approach for gable column support horizontal seismic force effect size.

Key words: portal frame; column support; gable; horizontal seismic force

工程资料。

门式刚架平面尺寸为97.5m×24m，柱距7.5m，跨度24m，檐高10.2m，单跨双坡， 坡度为5%，牛腿标高7.2m。

屋面恒荷载0.3KN/m2，活荷载0.3KN/m2，雪荷载0.4KN/m2，基本风压为0.5KN/m2，地面粗糙度类别为B类，抗震设防烈度为7度（0.15g），Ⅱ类场地，设计地震分组（第二组）。砌体墙荷载4 KN/m2，彩板墙荷载为0.4 KN/m2。设有2台10t中级软钩桥式吊车，每台吊车总重21.9t，最大轮压12.7t，每榀刚架钢梁重量为1.2t，每榀刚架钢柱重量为1.4t（69Kg/m），一侧山墙抗风柱重量为0.9t（30Kg/m），每根吊车梁重量为0.387t。

计算模型。

计算简图如图1所示，图中的水平力F1、F2为本文所要求的门式刚架柱间支撑地震水平力。

计算时简化为二质点体系，G1为10.2m处的质点的重力荷载代表值，G2为7.2m处的质点的重力荷载代表值，质点计算模型如图2。

图1计算简图图2计算简图

水平力计算。

重力荷载代表值计算结果见表1。

表1

所以可以得出G1=841.24KN，G2=810.8KN

等效重力荷载代表值Geq=0.85（G1+G2）=1404.2KN

柱间支撑在单位力作用下的变位δ见图3，图示的δ11、δ12、δ22为柱间支撑在水平力为1的时所产生的应变，相应的刚度K=。

图3 单位力作用下的应变

图3中上支撑横杆采用钢管140×4，上支撑斜杆采用角钢2L75×6，下支撑横杆为吊车梁，下支撑斜杆采用角钢2L90×6，A为所在杆件的截面积，L为所在杆件的长度。

通过公示可以分别计算出δ

0.0000306m/KN

0.0000199 m/KN

0.00000185 m/KN

再结合上面计算出的G1、G2，可以计算出纵向基本周期T1：

=0.42726s

由阻尼比ζ=0.05，得γ=0.9，,η1=0.02，η2=1，Tg=0.4s，αmax=0.12

地震影响系数=0.113

柱列底部剪力标准值FEK= αGeq=0.113×1404.2=158.7KN

由底部剪力法，求得：

F1=94.4KN，F2=64.3KN

使用类似的的计算方法，可以得到山墙为彩板墙时的柱间支撑地震水平力：

F1=79.3 KN，F2=29.7 KN

山墙重占重力荷载代表值的百分比为：占G1的2.27%，占G2的13.23%

四、比较和结论

将以上计算结果进行比较，可以看出：

1、山墙重占G1的百分比由18.83%下降到2.27%，降幅达16.56%，占G2的百分比由60.38%下降到13.23%，降幅达47.15%。山墙重所引起的变化对于G2影响大，对于G1较小，这是由于G1中的屋盖荷载比重较大，山墙重对其的影响稍微。

2、水平地震力F1减少30.1KN，降幅达31.89%，水平地震力F2减少49.6KN，降幅达62.55%，对于水平地震力的影响是很大的。

参考文献：

《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002)

《建筑抗震设计规范》 (GB 50011-2010)

李永生，1982-10-17，男，汉，河北省张家口市崇礼县，2006年毕业于河南科技大学土木工程专业，现供职于巴特勒（天津）有限公司，职称：助理工程师，

学位：学士。研究方向：钢结构。