影响厂房结构用钢的主要因素

-PAGE23-第一节钢结构的一些基本概念结构是由构件组成的构件的种类：梁、柱、板、墙体、桁架、网架、悬索变力性能：拉、压、弯、剪、扭、疲劳、裂缝扩展(断裂)杆件系统：梁、柱、桁架、网架都属杆件系统结构计算的内容包括：强度稳定结构在静力或动力荷载作用下的变形振动疲劳其中：强度，稳定和变形在结构设计中常要予以计算。振动是在设计跨度大而轻的楼层和楼梯时考虑，主要是防止因人行走或使用时结构产生令人不适的振动。疲劳计算仅在多次反复荷载下才予以考虑。§1强度强度：可指杆件的强度或结构的强度。一．杆件的强度：杆件抵抗破坏的能力。荷载引起的外力≤构件的承载力(由材料强度，构件截面的大小和形状确定)影响因素：莲荷载：大小，棉作用方式柜(听拉、压、弯、胀剪、扭，静力跑或动力快)德材料：屈服强哑度、极限强度馆、弹性模量等创构件截面的大柏小和形状：截抖面越大，承载杯力越大。粗绳夏比细绳能承受畏更大的拉力。矩截面形状的影隔响则以受弯构芽件为例，梁就边是建筑上应用棵最广的典型的保受弯构件。当惹一块文具橡皮冻被弯时，会看虑到橡皮的一个降面伸长了，而具另一个面缩短费了。梁在受弯争时也有同样的舌表现。将梁看食成是由一层层厕的纤维叠成的除。轨沿着梁高，从毕伸长变到缩短汇，中间必有一证个层面即没有拜伸长也没有缩元短，这一层称角为中性层。对弓一般的金属材赏料，如果截面示对称于中心线勤，则中性层就僵在截面的中心阴线上；另一方庆面，弹性材料雀(免包括钢材颜)专的一个基本特来点就是材料的吗受力与材料的尿变形成正比，株因此梁的伸长帐表面受到的拉戒力最大，缩短抬表面受到的压服力最大，而中浩性层则不受力喊。因此，沿着翻梁高，梁的应赚力大小按三角狮形变化，膨梁的中性层上再应力为零，距拼中性层越远，玩应力越大。从段这样一个事实专出发，为了节休约材料，从而愈将截面做成工级字形，翼缘厚美，腹板薄，截禽面的主要面积穗分布在中性层摩的两侧远方。咳因此工形截面暮的抗弯承载能差力要比面积相扔同、宽度相等妥的矩形面积大牛得多，所以承雀受弯曲变形的谋构件闯(杜梁或柱耀)旨多数做成工字令形截面。兽滥值得指出的是胳工字形截面有美一个弱点，蜜沿对Y雅轴方向，也就量是抵抗裳绕截X算轴的弯览曲波(德强轴弯极曲轨)厉，有较大的强芦度，同时也有驰较大的抗变形主刚度。但是昼沿蓄X眠方向，也就是悠当弯曲激绕吼Y滔轴发生喜时谁(水弱轴弯劲曲浊)嗓，构件的强度室和刚度都很小雄，只是相当于梦一个高度伤为趴b鞋，宽度禾为庸2犬t正的矩形截面构为件绑(垫见右上奴图宁)中。府因此当需要构钻件在两个方向注都具有一定的过强度和刚度时蛮，人们常使用咸矩形或方形的夫箱形截面。当炎弯曲偷绕矮X恋轴发生时，中虾性层弄沿枯X窝轴面;禁当弯曲纪绕彻Y材轴发生时，中烈性层抓沿垫Y岗轴。截面面积障总是有效地分姜布在中性轴的幅两侧远方楼。排棉二、结构的强糖度：是结构抵盟抗破坏的能力对。犁枯兄结构是由杆件与组成的，但结昼构中隐某根潮杆件的破坏并叠不一定意味着虽结构破坏。结丸构的破坏与结骑构的稳定有直缓接关联，通常羞说结构失稳了杯就意味着结构践破坏了。这个摇问题在结构稳层定中再予以介纸绍。坊§2极刚乒规度散简单结构或构爽件在荷载作用刺下的变形，可窗近似地表示为床：忠贵释△愉＝谦Q/B锻式跃中托△棕为结构或构件滑的变形睬，悔Q瞧为荷载效应血，费B录为结构或构件沙的刚度闻由此可见，刚炎度愈大，变形获愈小，刚度是去衡量结构或构香件抵抗变形的圣能力。勇杆件的刚度：炒杆件抵抗变形察的能力井轴向刚度：杆仗件抵抗轴向拉陡伸和压缩变形腊的能力症弯曲刚度：杆栋件抵抗弯曲变之形的能力蜘扭转刚度：杆与件抵抗扭转变雹形的能力彩具饼民荷载引起的构例件变咬形裤≤跌规范容许的构鸟件变形窗值露(板通常以不影响掉结构正常使用垦为依土据讲)影响因素：睛荷载：大小，砍作用方帽式平(锦拉、压、弯、表剪、挎扭导)胶引起杆件相应缓的变形。更材料：弹性模戏量、屈服强度薄、屈服后材料光的变形能力等咸。趴杆件的长度、毁截面大小和形细状：一般地说亡，杆件愈长，够刚度愈小，变饺形愈大。例如盖，杆件在拉伸痰荷载作用下的遣轴向变形与杆笑件长度成正比源，而梁在跨中牛集中荷载作用休下的挠度与梁驻长的三次幂成嚷正比。截面尺境寸愈小，杆件烈刚度愈小，变迹形愈大。截面铁形状对构件的柴强度有影响，朽对杆件刚度也票有影响，例如恨，相同长度的残圆形截面的抗抢扭转刚度就与淡面积相同的正膊方形截面的抗纳扭刚度不一样钻。工字型截面班在陷2口个不同方铅向怀(谁强轴方向和弱换轴方挎向带)龙上的抗弯刚度绘相差很大，例尘如热轧工字钢刷I耕40获a毫绕其强轴弯曲稀的刚度是绕其捞弱轴弯曲的刚蜻度亮的如32.朝9熟倍。结构刚度约飞学结构的刚度是起结构抵抗变形移的能力，刚度著愈大，结构的引变形就愈小，议例如门式刚架盐是一种由横梁压和柱组成的简更单结构。结构耻的刚度是由构总件刚度和构件蓝之间加连接形盈式确定的，例瞒如，横梁和柱误的刚度以及梁补柱之间的刚性碎连接就形成了仆门式刚架刚度返。门式刚架要烈验算屋面竖向释荷载下横梁的鹰挠度和风荷载形作用下刚架檐逐口处的侧向位址移，因此在设牢计中要计算门苍式刚架抗下挠顾和抗侧移的刚掉度。彼§工3拼坊稳浮中定雅钢结构的稳定押分为结构的稳往定和构件的稳芽定两个概念。构件的稳定瓶朋杜一般地说，失肥稳与构件承受铸压力有关，因恭为在压力作用疾下，杆件会发置生局部屈曲而类导致构件的承李载能力降低或刑全部丧失。一元个夸张的例子费能形象地说明盯这个现象，一鸡根绳子，不论塞多么细，总能乔承受一定的抗杂力，但绳子不络能承受任何压讽力，稍一施压党，绳子便弯曲凡失稳了。受压哲失稳的现象也留同样发生在柱垫与梁等结构构析件挎上。柱：压缩失稳台a.继炭短贵柱场喇喷雁短远柱蚂(若假定不发生失都稳语)编强度为洞楚肉挠塌翻N伯f辩=Af塑y糕妻西氏(隔1摆－欣2)梢绢裕繁烧悼N制f池--闹-尺短柱承载能力绸登惕部满祸A挖-疤柱面积杰玩班霉扇什f饥y枕--嘱-欲材料的屈服强作度去图身1辣－准5堤爹柱受力图猎b.垂纺长诊柱北床呢间由于长，柱在览压雄力勾N别作用下会产生涝弯曲变形，因乡此柱不但受压骡而且受弯。使狡杆件弯曲的荷拆载效应叫做弯皇矩。弯矩的大农小等于力乘上料一个相关的距盐离。在长柱受造压的情况中，岁弯矩等于葬力非N黄乘以相应的挠景度，在跨中截渐面弯仗矩健M=N甩×梳δ哪。税当西N扯增加时，挠朗度毅δ瞒增大，从幕而洒M夜也增大。洲当荣N蚕增至其临界粪值牲N饶E愁时僚，风M律也增加到相应娱的值。史在喊N雀E同和尾M偶的共逝同作用下，柱达子处在失稳的酱平衡点上，任球一微小的外界与影响都会导致吴柱子失稳。倒N叮E贞被称为临界力活，两端铰支的痛弹性柱的临界毒力例N丈E碰为：喉敏毕N慌E驾=泡π辨2鸭EI/L瞧2起瘦(脊1宿－健3)件民肠式网中羞π荡＝被3.141毁6猴圆周率箩，陆E雄－材料的弹性虽模量锅肉I妨－截面惯性矩旅仅与截面大小杜和形状有关扔疮L采－柱子长度转缺御柱子愈长所，栏N纷E锋愈小，柱子愈背短蚁，惯N咏E茫愈大，富当连L毁小到某值使另得烟N锯E痕大于或等阶于隆N车f冻时，则称柱子兰为短柱，短柱柜不会发生失稳乖破坏。由上式馋可见栏，案N峡E必与屈服强兆度租f趴y柿无关，与弹性冠模钞量伴(搂变形模缘量陈)赔E娘有关。对于长廉柱，当荷载达仔到临界力时，扯对应的截面上今的应力一般都校小仁于折f迈y紧。恶也就是娇说浸N拜E滔＜叠N叠f梁的弯曲失稳臂一简支嗓梁验绪它父阅借消如前所说，梁尽在荷载作用下小发生弯曲，一易面受拉，一面智受压。在伐图脊1-均6悔所示的简支梁闹承受向下荷载秘的情况下，梁腹是上面受压，台下面受拉。堆冤间如果梁不失稳踏，则梁的抗弯璃强度可表示为弯：页侍哲M份f虽=Wf附y浇攀饱(滑2宏－肆1)樱诞越式载中迅M雀f居－梁的弯曲承湾载力烟f厌y仪－材料的屈服渗强肚度朴啄蜘W揭－梁截面抗弯围模量，仅与梁膀截面大小和形呼状有关壳毒校当梁跨度大，昨而又对受压翼粗缘没有侧向约旺束时，梁会发输生屈曲失稳破倍坏，失稳破坏修时的弯矩称为忘临界弯矩。对筝于对称截面简那支梁，其临界篇弯矩可表示为鞋：催芳愚M污E扇＝涉π饱/L×E求I货y杂(G奇J伶＋淋EI语w晋×姨π偿2赖/L宅2画)拐橡搂(危2-2)桌式中费，曲E丙－材料弹性模摘量，浮华G晶－材料的剪切周模量，医举I龟y称－截面泊绕苏y谢轴痕(驾弱算轴凝)哥的惯性矩，仅界与截面大小和墙形状有关，搂竭I号w叙－截面抗翘曲凝常数，仅与截票面大小和形状系有关，妥沿J示－截面抗扭常语数，仅与截面尿大小和形状有水关，酸艘L纳－梁受压区横郊向支格撑雷(些约禾束斧)惑的间距，若无血支撑考则玩L斤为梁跨跨长。盟键严由上式可见梨，筹M倘E塌与材料屈服强鉴度游f例y债无关，但笑与耐L踩的平方成反比禽。无侧向伤支撑时，梁跨度愈大，则临界暮弯矩愈小，即仍梁的承载能力庄就愈小。结构的稳定议炮萌稳定的结构泡毁1茧．从稳定的角腰度看待结构，善结构可分为三县种体系赔可变体系：结敞构的几何形状咳是可变的，变宪化可由外界微萝小的作用引起蚁，作用移开后弄也不会恢复原朱状。一个单铰左柱是可变体系序，靠很小的摩待擦力直立，用威一个很小的力旨一推便倒下了驻。四根杆件用贝四个铰两两相某连形成一个矩鲜形结构。在每游一个铰处，杆甲件都可以自由橡转动，这也是弓一个可变体系丝。设想一对力异在对角处一拉恶，则矩形变成奴了菱形。横瞬变体系：瞬嗽变体系实际上脸是一种可变体厦系，之所以称坊为瞬变体系是嫂由于它的几何灾形状可变动的芳幅度很小。皮不变体系：在卖结构被破坏之掌前，结构的几敲何形状不会由批于外界作用而毙改变。三杆用基三铰两两相连午形成的三角形粒是一个简单的研不变体系。饺体系的可变与阳不变与结构中纯杆件的数量有首关。加一根斜除杆潮(嫩A挂杆凑)出到上面提到的果四杆四铰可变鞭体系中，结构驼就变成了不变轧体系。如果在步上述结构中再乎加一杆，则结申构仍是不变体光系。现在设想委荷载加大，直衔到慰将遇A疗杆拉断，但其季它杆件尚未破邪坏。结构仍为转不变体系，因锁此可以认为维园持上述结构为牧不变体系的渔杆件最少数量颠为猪5绕根。杆件数量删多于不变体系降要求的最少杆冷件数的结构称灶为慢赘余体系企。赘余体系是渐不变体系中的突一个类别。在绢赘余体系中，骤个别杆件的破牙坏并不意味整但个结构体系就时破坏。只要体把系是不变的，铜就仍能承受一轧定的外荷载。纵网架结构是一卫种姓典型的赘余体斩系，其杆件数培量比维持结构系为不变体系的赛最少杆件数量界要多得多。但烈这并不是说赘殃余体系的杆件假可以任意破坏圈。一根杆件破哪坏了，不再承边担外力，原来衔由其承担的力尘要由其它杆件称分担。这就在极结构中产生了悔力的重新分配硬。有些杆件受责的力会增加。炉如果受力增加外的杆件不破坏捏，则结构仍是偿安全的。但如油果有的杆件由园于受的力增加竟而出现了新的屠破坏，就可能躺会发生杆件破贼坏的连锁反映去，导致结构最亮终破坏。因此够，即使是赘余咱体系也应认真殃设计。倡2.耳土只受拉杆件盈还有一个概念企问题需要说明泻：前面提到的岂杆件都是即可毯受拉又可受压据，但在实际工惯程中，常用到柴一种只能受拉毅不能受压的杆忘件。例如悬索电、钢绞线、钢劝链和长而细的积圆喇钢愧(陆常用直径范围馒为亡1蒸2凭～振30mm富)肯。此时，结构仁稳定对杆件数讲量的要求会与墓荷载方向有关五。仍以四杆铰侄节的结构为例循，布置在周边蛇的四杆均为普那通杆，即可承宿拉又可受压。腰在结构的对角半线上布置拉蛾杆嫁(焰只能受骡拉角)栋。墙在图域1-10闷A妄中，外力与拉狸杆方向一致，长结构是稳定的勿。在图枕1-10射B块中，外力与拉清杆不在同一对境角，导致拉杆恳受压，由于拉阔杆不能承压，牲发生屈曲，结电构形状发生改世变，成为可变总体系。在图广1-10伸C柴中两对角处均旷设置拉杆，不怠论外力作用在仿哪个方向，结伙构都是稳定的乓。但此时与前幼述相比，维持谈结构为不变体迷系的杆件最少顿数量不再扣是猛5津根而忠是牵6微根。胃杆件的连接形泉式。废确定结构是否星为不变体系的包因素不仅仅是锦杆件的数量，成与杆件之间的屋连接形式也有们关系。如果在食上述四杆可变升体系中将任意赔两杆相连的节刑点由铰节改为稳刚节点，则结慧构成为了不变骡体系。若有两岔个节点改为刚吴节点，则结构妄为一次赘余体好系。忙铰节点餐：杆件可绕节满点转动，即各赢杆的相对角度航可任意改变而勒又不引起杆件病受力。遣刚节点错：杆件不可绕壁节点转动。杆前件之间的相对帅角度不发生变候化。扰两种节点相比肆较筑，不论是从工狂程费用上还是间从施工的难易毯程度上，铰节叮点要比刚节点惧经济和容易做粱得多。从信图困1-1对0灯中就可以看出漏这一事实。在掌施工中，对铰淡节点的质量控筹制要比控制刚诵节点的质量来筑得容易，因此就在工程设计中垄，如果不是由策于稳定或刚度棵的要求，节点用多被做成铰接析形式。电影响厂房结构肝用钢的主要因灶素缘影响钢结构用宰钢的因素较多卵，对不同类型济的结构，影响拦用钢的因素也越有区别和侧重耀。厂房结构较创为简单，影响华因素也容易叙锹述一些。归纳死的因素，对于盲一般的结构来碑说有一定的普拘遍性。欠§湿1骡结构的支撑体谋系捉单层单跨厂房仰结刃构督(疮门式刚驼架团)短也可以看作是址由四个杆件，恐即两个柱，一康个横梁和大地别组成的矩形结趟构。没有吊车天的单跨厂房，弓通常浪用顷2习～声4馆粒螺栓将柱脚勇与基础相连，双此时可将柱脚晕与基腐础忘(末大顾地术)溜的连接视为铰葛接。厂房内不冲可能用斜拉杆动，因此柱与屋赛面必须做成刚勤接，否则便成银了可变体系。师性丰沿厂房纵向，配也要考虑结构当的稳定。在厂看房纵向，各门封式刚架之间通暮常在檐口处用性刚性系杆铰接祝相连。如果不件用柱间支撑，稳在水平荷载作他用下，结构在耕纵向是可变体晃系。因此通常肢做法是在厂房基两头的第一柱境间加上交叉的萌拉杆支撑，荷日载通过刚性系庄杆传至支撑再致传至基础。当鹿厂房较长时，航在中间跨或相膏应的跨处也宜做布置柱间支撑哑以免传力路线欲大长而使结构滑的纵向刚度不犁足。一般地，讨使用交叉拉杆振支撑的间距又搏宜大辰于健50勒m红。棍智抄也许有人会提仪出沿厂房纵向断亦可做成刚节摸点。可以这样溜做，但一般不恰这样做，并不寒是由于刚节点胡施工麻烦，而仰主要是用钢问视题。这个问题脖可以从下面两苦方面看：颈如果要将结构督在两个方浅面峰(矿横向和纵损向鞠)汽做成刚接弊，迟H绘形截面可能不泡再能使用。如膜前所述吐，丑H付形截面在弱轴储方向的强度和胡刚度都太小，泉比其强轴方向矮小十几倍至几朽十倍。因此要遍用到箱形截面卵或管形截面。直阻始以上图为例，兼由于使用支撑秀，对柱在纵向电强度和刚度没炉有特别要求，往采红用鄙H庭型钢截随面素250×30燃0×8×励6库，每米用钢量从为更44.8k条g调。若取消支撑旱，采用箱形截欢面匠250×30旁0×8×铁6纵，每米用钢量石为划58.2k绸g虏，崖与亏H腊型钢截面相比惜，每米用钢量贴增岁加右3豆0鄙％。絮对于提高结构伤强度和刚度，跑控制结构变形户，使用支撑系抢统更有效，以光下的简单例子两可以说明问题事：量一安个症Q23贴5羽悬臂柱在柱顶自作用单力形P裹＝的10KN(1邀.0T)叙从强度考虑，摘弯矩为：走箱为覆M盗＝贪10×吗8愉＝哪80KN打(闯2-1)栋倡柴所要求的最小观截面模走量喉W读＝速KM/舍[辱σ存]北＝咽1.4×80燥×10卫6臣/215=5驶21×10溪3龄mm焰3宵伞伍式中阔，备K浆－荷载系数，降学M缝－荷载引起的所弯矩的第定σ蜡－材料设计应搞力负用塑H培形截顾面侍300×20滋0×8×6环她W俯＝国531×10揪3皂mm洞3省截面面低积添A币＝项200×8×获2很＋奏284×庙6洗＝众4904mm转2岔截面在受弯方沟向的惯性睬矩膛I谁＝库79.7×1涝0巧6号mm脊4贱用钢珠＝栋4904×1勇0拐－秃6霸×8×785步0终＝樱308kg钢经验算，上述要截面的稳定临廉界弯矩大于荷旷载引起的弯矩骄，因此所选截弄面满足稳定要替求。胖现在将上述结闻构改为一根铰矩接柱加上滴缆风夺拉杆的方案，誓由上图可知：扎拉杆偏力管N斥T米＝吵10kN/c式os60戴o舅=20kN章所需最小面六积衣A街＝隐KN/舒[闻σ线]晚＝葬1.4×20庆×10样3矮/21伯5吵＝帮130.2m迁m饥2均帅(舅2-2)朝K叔－荷载系数，果N锻－荷载引起的始杆件力，左σ死－材料设计应已力凤Q23附5赏直支径咱1拍6粗的拉杆面积款为疲201mm凯2使姑铰接柱的力桌，姥N次C毫＝奇10kn/t福g30忆o跪=17.32朗kn该试采用圆管截喂面冰102悲(即直洋径沉)×2.5调(淡壁卵厚妹)记面积糊＝丸781mm恼2抖；回转半径独I兴＝民35.2mm多长细论比只λ跳＝初L/蒸r鱼＝朴8000/3饺5.颜2喷＝片227.3痰式仙中趟L瓶－柱高；室r-厘截面回转半径束受压稳定系问数惠φ草＝匆0.148跃实际应弦力坚σ始＝况KN/倾A绪＝歪1.4×17皱.32×10贺3拾/781×0批.14售8锄＝堆210N/m扁m掘2险（留2-很3笋）起式中蝴，途K霜－荷载系数，益压N班－荷载引起的客杆件力，骄墓A抱－杆件截面面奖积榴习实际应篇力盼σ况＝讽210惨<旨设计应力愧＝贷215N/m勺m叔2满足要求：扛实际用钢票＝铺γ延Σ眉(A×L糖)当＝壁7850×(能781×10置－脑6总×婶8袄＋夫201×10街－饮6若×8/cos峡30么o霜)扣惊民＝右63.6k戚g杠式中看，利γ城－材料净重，演读A饶－杆件截面面参积，L－杆件长度佳Σ喉－求和号，指申对结构中所有洒杆件的计算求校和。释铰接柱加上拉西杆支撑的用钢您，仅为悬臂柱比用钢鸟的朝20.6秋%匆。趋以上假定柱顶爬力是作用在某舌一个固定的方获向。侄如果力可以作寨用在任一个方泛向，例如风荷滥载，则悬臂柱皂要设计成为管谁形或箱形截面丝。箱形截面较剖圆形截面有效煮一些。采用正尤方箱形截面如搞下：晒事纤略裂惕滤秧截面惯性矩：郊I族＝走73.6×1母0处6逆mm忆4略原君升闸疏纸辱截面弯曲横量偷：花W格＝尿545×10俱3备mm片3滤著绑办黎苦解鄙宜柱(叼>521×1遭0哭3竭mm埋3悉，强度计算所脸需截面模悠量赤)坑井冬票筝犹确演板面觉积最A摇＝篇6336mm懒2雀暂礼不借虹臂捉用钢炸＝许388kg絮对于铰接柱要程在四个方向拉共上缆风拉杆，走此时，掩用钢夜＝呼A(781×股10兰－苦6团×桨8服＋池4×201×锻10岩－伸6脚×8/cos营30特o骂)×785画0舅＝激107.3k戚g坚为悬臂柱用钢看的猫27调%资。作d论.辉从结构变容形熊(档刚薯度隆)岭上考虑问题：趁(1痛)晓对于要’箱c饲’芳中的方管悬臂宋柱在柱顶作巧用扶10KN(邻1牵吨择)拜水平力时，柱赤顶位星移肿δ锅为：犁δ究＝福PL说3令/3EI=1贡0×8扑3鉴×10肌12翁/3×2.0缩5×10卧5变×73.6×源10查6秀＝衔113.1m露m洽(滨≈聪L/70)(恼2-4)蛋榜块林后宗宴式中毫，曾P含－力，武滨L筛－柱高，档嫌E势－弹性模量，敲妹I宪－截面惯性验矩袋削颠(2亭)倦对铰接柱加缆露风的结构，在苦同样荷载作用渴下，柱顶位剩移卸δ邻为：柱δ用＝孔Σ装NNL/E灿A资＝抬[20×2×科8/201×嘉cos30显o隆+17.32钥×1.732捡×8/781尖]昆×10璃6或/2.05×帽10术5捧＝馋10.5mm牵夕桑连樱轮慈(2-5涨)乒式中勒，贡扶N邻－荷载引起的贪杆件力，搏岗栏嫌被N侄－单位力在位毅移方向上引起丈的杆件力，机昌L榆－杆件长度南莫E疑－弹性模量怨A逮－杆件截面面菜积栽Σ华－求和号，指予对结构中所有仅杆件的计算求楼和状死庭铰接柱加缆风狭的结构的位移弦值是悬臂柱结立构音的炕1友0夕分之一。悬臂菜柱的柱顶位移姥过大，是柱高饺的头7阔0应分之一。若将突柱顶位移控制段在柱高茫的波10呀0突分之一，怀即岗80m略m估，则柱截面还毒要加大。需要颤的截面翁为危310×6m轰m随，面积胸为提7296mm资2虽，塑8伟m灶长的重量殃为剖458k悔g义。铰接柱加上摸四条缆风拉杆番的重量仅为其戏的冰23.4肯%寄。如果将悬臂浙柱的柱顶位移索也控制禁在泥10.5m赴m口左右，则方管遭截面要做倚到怪540×8m袍m蛇。秘从以上的计算雄比较可见，使门用支撑系统的苏结构用钢比不怖使用支撑系统盼的结构用钢要绞小得多，从而载可节约建筑造科价。但其缺点愿是支撑系统要慕占据一定空间蛋位置，这一点天，常与建筑美学观和使用方便饼产生矛盾浴。筑来校一个实际工程舅例子非常有效慧地说明了使用已支撑系统节约悦用钢的事实。欧马来西亚一家框设计事务所设鸣计了一幢三层钞办公楼，最初智设计采用框架抄结构抵抗水平狼力河(寿风力和地震波力滋)社，平均每平方叼米的用钢达恭到闷65kg/m跑2狂。后改用支撑交系统传递水平逗力，平均每平族方米的用钢降瞧到剪45kg/m贱2粱。高层结构的塑水平力是设计高中要予以考虑失的主要问题之宋一，支撑系统鞭也被广泛地使垒用在高层结构革设计中。下面托例举了国内外队高层结构的一毙些例子。讲图本2-私6芝上图是美国休澡斯敦的联合银蛙行大厦的立面眠和结构体系图小。彻图则2-康6阴下图是该大厦滑支撑体系的大杯样图。冒图把2-尖7杯是香港中银大打厦和广州东某大楼的结构针体系图。这些洲图说明了支撑消体系在高层中值的运用。技槐王姜被图渣2忌－防7邮闯带斜支撑的高李层建筑掉因此，当销售淘人员与业主讨才论结构布局等警问题时，应该催说明支撑体系苗的优越性和经主济性。有一点泰应予注意，对据于双跨和多跨证厂房结构，边阅跨必须布置纵偏向柱间支撑的披要求，已在前夜面提到，中间谨跨在原则上亦宪应布置纵向柱泳间支撑，只有痛当两盟跨跨度之和较宽小校(些例如小毛于沃40M斑)狮，且无吊车荷租载，而边跨刚厦度相对较大时柿，经计算后可塘以略去中间跨幅的柱间支撑。侧有时由于使用差上的要求，例烧如门和通道等李，十字形斜撑嫂不能使用。国涌内外工程师们帐创造使用了不吸同形式的支撑廊。这些支撑的晶共同特点是支滨撑杆件直接与脑柱脚或基础相小连，以将上部下结构承受的水喜平力直接传入肺基础。痰供§2荷载艇不言而喻，荷督载的大小对于腹结构用钢有着妇直接的影响。谊荷载增加，用证钢会随之增加判。这是一个定揪性的概念。但徐增加多少，则这不容易给出一控个确切的回答意。荷载虽然与企截面应力和结胞构变形成正比匪例，但并不一师定与截面尺寸械和用钢量成正权比。以下仍以绿门式刚架为例宋。议先说明一下几资个名词的意义朝：故屋面恒拼载穗背-交指屋面板和檩窄条重量。荣屋面吊讯载巾歪-侮指另挂在屋面玻系统上的附加翁荷载，通常有菊防火喷水装置院，灯光照明，避通风排气装置铲，空调管道等主。有时还由于弯工艺上的特别嘱要求，在屋面挨系统上悬挂其榨它附加荷载。眉屋面活须载恋甚-艳指屋面施工或姨检修产生的荷侄载，当施工检哈修完毕，荷载姜便不存在了。议上述荷载中屋凝面恒载是容易笛确定的，屋面双活载按规范取获值。但附加吊娱载则常因厂房饼而异，且常在战初步设计阶段浮不明确，应在涝投标中予以特召别注意。纹单层单跨门式捉刚谊架讯1抵：瞧18流M进跨霸，恋6拣M拆柱距驻，住7胞M纠檐高蒜a.0.2暴kN/M庄2兄屋面荷载择＋予0.2kN/辫M艘2荣附加吊载撕＋皆0.3kN/腰M酱2秘屋面活载，丙佳蜜单榀刚架用钢按为吴1.39喉T筛（吨），折成定每平方米重量再为于12.9kg尤/M深2玻。吓b.0.2督kN/M自2狱屋面荷载装＋众0.5kN/糊M基2蒸附加吊载作＋润0.3kN/女M喇2严屋面活载，还旧蠢单榀刚架用钢罢为埋1.63舅T恐（吨），折成纱每平方米重量苹为切15.1kg戴/M狡2掉。役c.0.2拢kN/M猴2陪屋面荷载斤＋农0.8kN/鹿M斧2都附加吊载前＋挺0.3kN/涛M筑2旬屋面活载，双牺学单榀刚架用钢但为宋1.73协T龟（吨），折成佣每平方米重量愤为庭16.0kg裳/M希2腥。涨单层单跨门式怕刚块架码2段：鸦看36泥M钩跨础，藏6乳M疤柱距舌，奖7臭M闭檐高狐a.0.2帝kN/M化2潮屋面荷载集＋仰0.2kN/叨M涉2俱附加吊载探＋仅0.3kN/门M进2驳屋面活载，渗章惊单榀刚架用钢梳为部4.19也T脑（吨），折成懂每平方米重量备为鼠19.4kg贸/M歌2区。捉b.0.2欲kN/M毯2习屋面荷载桌＋寿0.5kN/蔬M猾2站附加吊载献＋搅0.3kN/呀M活2津屋面活载，施刃哨单榀刚架用钢且为扔4.85味T权（吨），折成饿每平方米重量冒为浮22.5kg图/M秋2坡。票c.0.2闹kN/M让2斤屋面荷载遭＋娃0.8kN/发M睬2飘附加吊载灾＋担0.3kN/素M灾2愤屋面活载，半言化单榀刚架用钢状为美5.29陈T底（吨），折成谁每平方米重量旧为种24.5kg拖/M释2赴。药将上面两个例蹲子的刚架用钢牲作一个比较，烤可以看到当附恶加吊载偿从烛0.2kN/裹M会2买增加复到踢0.5kN/聪M剃2漏，即增值筋为投0.3kN/超M币2决时，刚架重量棕提崖高序1.1近7愚倍左右。当附惊加吊载增值生为瘦0.6kN/针M缓2子时，刚架重量状提沉高博1.2测5场倍左右。由此些可见用钢随荷美载的增加是非样常显著的。销渗售人员和设计活人员在收集初职步设计资料时歉应尽可能将荷石载情况了解清诱楚。因为荷载顶对用钢的影响恐很大。荷载估揉计不足则导致柏初步报价偏低塌，会做赔本生蓝意。荷载估计脚过高，则报价况过高，不易中站标。此外荷载烫的大小直接关辫系到结构的安动全乃至用户的裙生命财产。结肌构设计时必须舟慎重荷载的取残值，应从业主闭或设计院得到倒文字依据。干§3虏微结构跨度众从前面的例子和中，可以看到灶厂房跨度对用抵钢的影响。跨掩度大，用钢也筒大。下面展示椅了单层单跨厂茎房舒(6才M池柱距浓，附7奥M野檐肾高誉)却的主刚架用赏钢忘(革折成每平方米蛮重探量叛)鸭在不同屋面吊个载下随跨度变患化的曲线。仆图羡2煤－利9沃揉主钢－跨度变却化曲线仰图示非常明确腊地显示了每平程方米主钢用钢尊量随跨度增加铸而增长的现象虽。例如在屋面御附加吊载稠为油0.2kN/昌M赢2社时，用钢量着由炕18赶M阔跨每平盛米延13kg/M搅2顶增丛至续45诸M养跨每平上米薯25kg/M逃2胖。上述描述是扭指厂房的总跨涌度增加，用钢拢随之增加的情坚况。下面再举冻例说明当厂房抬总跨度不变时煎，增设中间柱均对用钢的影响刃。这是一个常扒被顾客问及或荒是销售人员应锐主动向顾客介瞎绍的内容。以卖下绸是亡5识组算例的数据太，这些算例除熊跨度不同外，沸柱距均拒为逃6考M谦，檐高亦怜为抄6抚M丑。日厂房总宽皱度串士非搂跨度分开布醒群眼忘每平方米用耍钢前(旨kg/m漏2键)冲1舟．厅36M勒卧1吩8箱＋帐18M激(唇二香跨烟)军物11.究3趁侮碑神36M求饿(晃一乳跨拒)党遍18.犁3嘱2.42M牢恳旨1倡8砖＋狠24M垫(池二衰跨法)口贡13.卵1内炉胖巴42M粥锄(嗓一弓跨翠)坝素21.颗7侵3.60M啦屡瞎1午8跃＋鲁24+18M攀(棍三粉跨百)害贯11.员7唉叉功捧30+30M降颗(膜二调跨令)移润15.真6昏4.72M器其搏2凡4滴＋晒24+24M亏(促三乒跨驾)箱倦11.瑞7膛协岂诉36+36M蚀两(佳二秤跨愁)呜战20.桑6柄5.90M锣床楼3侄0竭＋化30+30M皮(原三逮跨腔)圣趴16.窝2喇争荡吼45+45M床寺(肺二赌跨捎)艳让23.谣2残夺黎以上每平方米烧用钢为主刚架请用钢折算成每把平方米的重绞量属(淡不包含支撑、斩系杆、山墙柱脚等次钢重横量机)总，以上的对比乔表现，增加中寸间柱，减少厂醒房跨度，降低贼用钢的效果非阿常显著。当然柄设不设中间柱腐要根据工艺等抄各方面的要求伶作综合考虑。利在方案确定之边前，向业咳主送(悄建设农方译)稍提供专业咨询垃信息，帮助业松主合理安排建牧设资金应该是烧会受到业主欢柄迎的。§4柱距常或参不少研究都表破明，刚架折成带每平方米的重运量随着柱距的春增加而减少。态减少的趋势会游随着柱距的增全加而趋于平缓垫。这是因为，傅一方面柱距增言加，每榀刚架粗的受荷面积随浸之增加，刚架换梁、柱的截面锅尺寸，从而单波榀刚架的重量俘亦会随之增大叙。另一方面，运由于柱距增加易，跨度不变，责则刚架折成每覆平方米的重量险随着面积增大我而减小。当柱蓄距不大时，例体如悼从扬6识M殃增艇至局8印M轮，单榀刚架荷除载增加不很大研，单榀刚架的晒重量增加亦不股很大，因此折歼成每平方米的吉重量减少较为迟明显，当柱距赏进一步增买加嫂(鞋例如超腊过兴9M创)突，单榀刚架的责重量随着荷载荐的进一步增大舰而增幅较大，拣折算到每平方跑米的重量的减基少就不是很明澡显了，减少趋六势趋于平缓。月下面的一组数虑据说明了这一娱现象。昏饰亭以虚一讽30浪M赞跨绞，箱7铺M涛檐高的单层单脾跨厂房为例。炉结构的荷载为快：屋面恒权载王0.2kN/丈M扎2国，附加吊菠载衡0.2kN/浸M忙2像，屋面活载廊为截0.3kN/骡M界2坏，基本风压初为梦0.5kN/僻M馒2录，雪压房为习0.3kN/擦M铸2也。茫熄位柱拆距雀(经M)酱萌6M李亲7M档葛8M脚先9M没鬼递刚架用林钢腰(奉kg/m让2也)1芒7.7腰1躺5.7蛙14翻.2妻13.烤2扣薯净结构用垮钢确(炭kg/m挡2莲)2遵5.0腔2返3.3晶22侍.1互21.偶6灰位俊刚架用钢仅指姨门式刚架用钢滩，结构用钢中妇包括檩条以外纱的所有其它结抬构用钢，例如永支撑、系杆、木隅撑、山墙柱宪、门框和女儿拨墙等。举纱转上述用钢比较瞧可以看出用钢瞧差值随柱距增乏加而减少的趋猪势，但仍然不带能说明最终的争问题，因为没责有将檩条的用陡钢考虑在内。提柱距就是檩条描的跨度，檩条胳的用钢是绝对谊随跨度增加而皆增加的，仍以橡上述厂房为例谈，采用由一家笛澳大利亚公司罢所宇制桥Q23江5营檩条设计表格砍为依据，所选俱檩条如下：轮据寸屋面檩灾条傍(臣Z疮型连糖续旬)递宫烛柱骂距国(平M)迫荒我最6M吧红7M译8M悼圣9M百恨阳檩条规般格己(反mm)蜂欧Z15蚁0-20饿Z20付0-16派Z200文-20爬Z250-哥20瞒删缺檩派距赏(精mm)奸颠也@17喉00消@15英00熊@150被0名@1500炎檩条每米重症量笛(紧kg/m)览坚4.72持窃4.75输封6.00美6巴.59缎折成每平方米遥重抹量恰(萌kg/m溪2县)2聚.78引3企.17豆4.伐00详4.39稳厉督墙面檩鸟条诉(晓C鼓型简泊支起)艘等监柱净距弓(值M)奋阵端检6M耀拨7M江8M选瞧9M局鉴股檩条规牙格嘴(王mm)屋形C20亲0-16伴C20侄0-20图C250倦-20鹿C250-塔25暗辅寻檩种距毅(退mm)遭猛避@17渔50各@17便50苹@175超0借@1400闷檩条每米重牵量窄(盛kg/m)很思4.75绝渴6.00腰致6.59嘴6巷.59棍折成每平方米抛重疼量市(扒kg/m困2三)斤1.5招8诱2.0诸0无2.20忍病2.64集结构用钢加上睁檩条用钢得到丈总用钢：湾逢伴柱成距粘(午M)保春三捎6M能胜7M招8M揪泪9M受总用爹钢雪岁舟询29签.4意28.屈5态28.3威累28.6茂以上例子说明脖了结构用钢随倚柱距变化的趋言势。一些其它演公司的研究也新得出了类似的订结论，例如天布津万力特的研呼究指出从综合势经济分析的角句度看，当柱泻高信6老M忌，跨度范围抗为惨1意8诵～聚36懂M躺时，最优刚架沟间附距逮(颜柱篮距租)誓为犬6峰～增7.5剖M惰。上疏海蜂AB委C涨公司的研究文睡章指出，对于职无吊车轻钢结受构体系的柱距掠取赶为缩7.丧5挽～罗8闭m繁之间是合理的善，有吊车的轻虾钢结构的理想朴柱距兴为氏7.5短m冲左右。这时结唉构用钢量相对辫较低，可以得腐到较好的经济剩效益。各家对真理想柱距的定封义范围略有不婶同，这是因为疑研究时使用的希荷载情况、檐春高、跨度、计霜算软件以及依榆据的规范的不附同。从这些研怀究中可以得出氏一个大致的结芳论，在通常使无用的跨度范围章内僵，散7.5轨m腿左右的柱距可穷能得到较好的职经济效果，超欺过怠9风m剥以后，结构用嘱钢会明显增加睬。§5檐高和当荷载跨度、扩柱距等因素相街同时，檐旦高森(县柱长周度多)浆愈高，用钢愈铃大。这不仅仅岂是由于柱加长皆了一节。柱高委增加，结构的箭侧向刚度降低谋，柱顶在水平核荷载下的侧移明增大，要控制窑柱顶位移值，调必须增加柱截双面尺寸。柱长配度愈大，柱愈汁容易受压失稳榨，其临界压力鼻是与