柱子系统设计讲义.doc

目录

第一章 荷载和作用 3
一、一般说明 3
二、 永久荷载（恒荷载） 5
三、吊车荷载 6
四、雪荷载 8
五、积灰荷载 9
六、屋面均布活荷载 11
七、风荷载 12
八、温度作用 14
九、地震作用 15
第二章 单层工业厂房框架柱的设计 17
一、一般要求 17
1.框架柱的类型 18
2.框架柱的截面形式 19
3.框架柱的截面大小 19
二、框架柱整体计算 20
1.计算简图 20
2. 框架sts计算中一些问题 21
3.框架结构的刚度限值 30
4.抽柱计算 31
三、框架柱、梁腹板的局部稳定的问题 36

1.框架柱腹板的局部稳定问题 37
2.屋面梁腹板的局部稳定问题 39
第三章 框架柱的局部设计 41
一、柱人孔设计 41
1.上阶柱人孔设计 41
2.下阶柱人孔设计 42
二、肩梁设计 44
1．强度验算 45
2．肩梁的刚度问题 47
3．连接和局部计算 48
三、柱脚设计 49
1.柱脚的类型 49
2．柱脚计算 51
3.插入式柱脚设计 54
4.柱脚构造 56
第四章 柱间支撑设计 58
一、一般说明 58
二、柱间支撑的计算 60
1.荷载传递路线 60
2.十字交叉支撑 60
3.K型支撑 61
4.八字形支撑 61
5.单斜压杆上柱支撑 61
6.单斜杆下柱支撑 62
7.y形下柱支撑 62
8.扩大门形下柱支撑 62
9. 支撑压杆允许长细比 63
三、柱间支撑的构造和连接 63
1.单角钢折减系数 63
2.单层工业厂房的柱间交叉支撑构造要求 63
3.支撑填板的布置 64
第五章 其他 65
一、跨度大于36m屋架对框架柱的水平推力问题 65
二、规范中节点域公式在单层工业厂房刚接框架设计上的适用性 66
三、高温对钢结构的影响 66
四、格构柱横隔设置的要求 67
五、工字型柱腹板横、纵加劲 67

第一章 荷载和作用
一、一般说明
作用在结构上的荷载，针对不同情况，需要由一些荷载数值来代表，通称为荷载代表值。对永久荷载，采用标准值作为代表值；对可变荷载，应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。
荷载标准值是指在设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，即超过该值的可能性为5%，就是一般来说的“可能出现的最大值”；组合值、频遇值及准永久值都是在标准值的基础上乘以系数得到。荷载设计值为荷载标准值与荷载分项系数的乘积。

荷载组合值是当两种或两种以上可变荷载需要同时作用时，考虑到所有荷载同时达到最大值的可能性极小，这时，除了主导荷载（产生最大效应的荷载）外，其他伴随的可变荷载取小于标准值的组合值作为荷载的代表值。
频遇值是《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001（下简称《荷载规范》）新添的
荷载代表值，它是对应于某些极限状态，允许在一个较短时间内被超过，相当于结构上时而出现的、不超过标准值的一个较大荷载值，它通常大于或等于准永久值。例如，对结构振动涉及人的舒适性、影响非结构构件的性能和设备的使用功能的极限状态时采取频遇值。
准永久值是针对可变荷载来讲，指在设计基准期内，（《建筑结构可靠度设计统一
标准》GB50068-2001采用的设计基准期为50年），超过这一数值的时间为设计基准期的一半，这个数值即为准永久值。
结构设计时，一般应满足承载能力极限状态和正常使用极限状态。对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶然组合来进行荷载效应组合，并应满足下面的表达式：
g0 S ≤R
式中 g0 —结构重要性系数； S—荷载效应组合的设计值
R—结构构件抗力的设计值
结构重要性系数，对于一般的工业和民用钢结构，根据《钢结构设计规范》GB
50017-2003 （下简称《钢规》）第3.1.3条，安全等级为二级，g0取1.0。
荷载效应的基本组合，是由永久荷载、可变荷载考虑它们的荷载分项系数，
并在有多个可变荷载时，考虑荷载组合值后得到的荷载总效应。荷载的组合可能
有很多种，设计时需要找出产生荷载效应最大（即最不利）的那一个荷载组合作
为结构或构件设计的荷载组合。对于排架结构，基本组合可以采用简化规则，当
由可变荷载控制时，荷载效应S

当由永久荷载控制时，荷载效应S

对于正常使用极限状态，当考虑短期效应时，分别采用荷载的标准组合或频遇组合；当考虑长期效应时，可采用准永久组合。
对于单层工业厂房来说，承受的荷载和作用有：
1.永久荷载（恒荷载）：承重结构的自重、屋面板和墙面板自重、设于结构上的管
线及设备自重等；
2.可变荷载（活荷载）：吊车荷载、雪荷载、积灰荷载、屋面及走台上的均部活荷
载、风荷载、管线及设备工作时对厂房结构产生的作用力（扣除自重）；
3.温度作用：当框架横向和纵向单元长度不超过《钢结构设计规范》（78页，第8.1.5
条）规定的温度区段长度值时，一般不用考虑温度作用；
4.框架柱基础不均匀沉降或倾斜对框架产生的影响；
5.偶然荷载：如地震荷载、重物对结构的撞击等。
二、 永久荷载（恒荷载）
1.承重结构自重：在用STS软件计算框架时，可以选择由程序自动考虑。
2.屋面板和墙面板
压型钢板自重一般为7～15kg/㎡，夹芯保温板自重一般为12～35kg/㎡，对于柱距≥12m的单层工业厂房，我公司建筑专业常用的板型，以及在结构设计时，恒荷载的设计取值见下表：

屋面板在水平投影面上自重的设计恒荷载取值（kg/㎡）
屋面板
压型钢板型号（板厚0.8mm）
波高
（mm）
自重
kg/㎡
跨度
设计取
恒荷载
不保温时
1
YX114-333-666（角驰Ⅲ，常用）
114
9.5
4m
15
kg/㎡
2
YX51-380-760型（角驰Ⅱ）
76
8.3
3.6m
保
温
时
上层板
1
YX114-333-666（角驰Ⅲ，常用）
114
9.5
4m
30
kg/㎡
2
YX51-380-760型（角驰Ⅱ）
76
8.3
3.6m
下衬板
YX28-205-820型
28
7.7
－
保温
材料
1
岩棉80-100mm厚（取1kN/ m3）
－
10
2
超细玻璃丝棉80-100mm厚（常用）
－
＜10

墙面板在正投影面上自重的设计恒荷载取值（kg/㎡）
墙面板
压型钢板型号（板厚0.8mm）
波高
（mm）
自重
kg/㎡
跨度
设计用
恒荷载
不保温时
1
YX35-125-750型（V125）
35
8.4
2m
15
kg/㎡
2
YX28-205-820型
28
7.7
保
温
时
外层板
1
YX35-125-750型（V125）
35
8.4
2m
25
kg/㎡
2
YX28-205-820型
28
7.7
内衬板
YX15-225-900型
28
7
保温
材料
1
岩棉80-100mm厚（取1kN/m3）
－
10
2
超细玻璃丝棉80-100mm厚（常用）
－
＜10

三、吊车荷载
1.吊车设计参数
单层工业厂房通常采用电动桥式吊车，根据吊车的利用等级和荷载状态分A1～
A8共8个工作级别：A3及以下为轻级，A4、A5为中级，A6、A7为重级，A8为特重级。另外，工艺提供的吊车资料里应包括：吊车轮距尺寸、额定起重量、工作级别、最大轮压、吊车总重、小车重、每侧制动轮的轮数、轨道型号、车挡高度等。
在同一跨间，当吊车在一侧产生最大轮压的时候，另一侧必然会产生最小轮压。最小轮压由最大轮压计算得到，公式如下：

Q----吊车起重量 G--------吊车总重 n---------吊车一侧轮数
吊车额定起重量指吊车正常工作时吊钩下一次起升的最大重量。对于具有主、
副钩的桥式吊车，主、副钩一般不同时工作，通常以主钩起重量做为吊车的额定起重量。例如，吊车30/10t，额定起重量为30t。另外，有时吊车在吊钩下还有挂梁，因此需要注意额定起重量里是否已经包括了挂梁重量，与工艺联系，以免额定起重量漏
项。对于双钩吊车，例如25+25t，则应计入双钩的起重量，即额定起重量为50t。
2.吊车横向和纵向的水平荷载
对于吊车产生的横向水平荷载，在计算框架柱时，注意无论重级还是中、轻级，一律按照《荷载规范》第5.1.2条2款规定，而不采用《钢规》第3.2.2条规定。因为《钢规》第3.2.2条是适用于在“计算重级工作制吊车梁（或吊车桁架）及制动结构的强度、稳定性以及连接的强度时”，考虑吊车摆动引起的横向水平力，不用于框架柱的计算。
根据《荷载规范》得到吊车横向水平荷载等分于吊车桥架两端，分别由轨道上的车轮平均传至轨顶，其方向与轨道垂直，并考虑正反两个方向。这里，是假设框架一跨的两柱列横向刚度相等，若两列刚度相差很大，按两列等分小车横向刹车力就会存在偏差。
对于吊车产生的纵向水平荷载，《荷载规范》第5.1.2条1款规定“吊车纵向水平荷载标准值应按作用在一边轨道上 ‘所有’刹车轮的最大轮压之和的10%采用”。这里的“所有”，就是说有几台就计算几台。显然，规范在此处的说法不够严谨。因为，多台车满载、在一侧轨道产生最大轮压且同时刹车的可能性几乎为零，多台吊车也存在组合折减的问题；在一个温度区段内，柱间支撑设计只考虑本区段内的吊车纵向刹车情况，虽然是同一侧轨道，但其他温度区段内的吊车刹车力不予考虑。所以，吊车纵向刹车力一般取起重量最大的2台吊车，并考虑2台吊车的折减系数（当仅有一台吊车时，不考虑折减）。
3.多台吊车的组合
根据《荷载规范》第5.2条规定，在计算排架考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多于2台；考虑多台吊车竖向荷载时，对一层吊车单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多余2台，对一层吊车的多跨厂房的每个排架，不宜多余4台。
计算排架时，多台吊车的竖向和水平荷载的标准值，应乘以表5.2.2中的折减系数：

4.吊车荷载的动力系数
框架计算时，不用考虑吊车轮压的动力系数。但是，在计算吊车梁及其连接强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数。其中，对于悬挂吊车（包括电动葫芦）及A1～A5的软钩吊车，动力系数可取1.05；对于A6～A8的软、硬和其他特种吊车，动力系数可取1.1。
吊车梁的疲劳计算采用1台吊车标准值，不考虑动力系数；计算吊车梁挠度时，只考虑一台吊车的作用，不乘以动力系数，也不减去起拱值。
5.吊车荷载的标准值、组合值、频遇值及准永久值
吊车荷载是移动荷载，需要利用影响线法求出吊车荷载作用到柱子上的最大作用力。处于工作状态下的吊车，一般很少会持续地停留在某一个位置上，所以在正常情况下，吊车荷载的作用都是短暂的。当空载吊车经常安置在某个指定位置时，计算吊车梁的长期荷载效应采用准永久值。在厂房框架计算时，荷载永久组合中不考虑吊车荷载。
震中算时，在车梁的长期荷载效应应规则，当有变和在哭哦爱侣要求，777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777

四、雪荷载
1.雪荷载标准值和基本雪压
单层工业厂房的设计基准期为50年，基本雪压按《荷载规范》附录D.4中附表D.4给出的50年一遇的雪压采用。

屋面水平投影面上的雪荷载标准值，应按下式计算：

雪荷载的组合值系数取0.7，频遇值系数取0.6，准永久值系数应按雪荷载分区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分别取0.5、0.2和0；雪荷载分区按《荷载规范》附录D.4或D.5.2的规定采用。
2.屋面积雪分布系数
屋面积雪分布系数应根据不同类别的屋面形式，按《荷载规范》表6.2.1采用。
单层工业厂房设计时，按下列规定采用积雪的分布情况：檩条按积雪不均匀分布的最不利情况采用；屋架可分别按积雪全跨均匀分布情况、不均匀分布情况和半跨均匀分布情况采用；框架柱按积雪全跨的均匀分布情况采用。
3.屋面雪荷载不与屋面均布荷载同时考虑。
五、积灰荷载
在设计生产中有大量排灰的单层厂房及其临近建筑时，对具有一定除尘设施和保证清灰制度的机械、冶金、水泥等的厂房屋面，其水平投影的屋面积灰荷载，应按《荷载规范》表4.4.1-1和表4.4.1-2采用。

对屋面上易形成灰堆处，当设计屋面檩条时，积灰荷载标准值可乘以增大系数：在高低跨处两倍于屋面高差但不大于6m的分布宽度内取2.0；在天沟处不大于3m的分布宽度内取1.4。这一条在实际设计檩条时，往往忽略，应引起注意。
曾发生高低跨处局部积灰超载引起的事故，见下图。原设计屋架上弦端节点只承受半块大型屋面板负荷，由4个螺栓与高跨柱连接，承载力还有富裕。然而，由于积灰过厚导致灰载过大，4个螺栓剪断，屋架上弦下垂，屋面板滑下，连带一大片屋盖坠落。

积灰荷载应与雪载和不上人屋面均布活载两者中的最大值同时考虑。
另外，对于有些现代化的钢铁工厂，由于采用先进的环保设备，实际灰载已大为减少。对于这种情况，屋面灰载可以适当考虑予以折减。
六、屋面均布活荷载
单层工业厂房的屋面，其水平投影上的屋面均布活荷载，应按《荷载规范》表4.3.1采用。屋面均布活荷载不与雪荷载一起考虑。

在《钢规》第3.2.1条强制性条文中注规定“对支承轻屋面的构件或结构（檩条、屋架、框架等），当仅有一个可变荷载且受荷水平投影面积超过60㎡时，屋面均布活荷载标准值应取0.3 kN/㎡”。此条的条文说明中解释：当仅有屋面均布荷载这一个可变荷载时，适用本条规定；但当存在积灰等其他可变荷载、需考虑组合系数参与组合时，屋面活荷载标准值仍取0.5 kN/㎡。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 CECE 102：2002第3.2.2条（强制性条文）规定屋面均活为0.5 kN/㎡，但在下注（未用黑体字，一般条文）文中说“对于
受荷水平投影面积大于60㎡的刚架构件，屋面均活标准值可取不小于0.3 kN/㎡”，没有仅存在均布活载的条件限制。
《钢规》是国家规范，《门规》是协会规范；《钢规》是2003年颁布，《门规》是2002年颁布，单层工业厂房钢结构通常适用《钢规》，所以应以《钢规》为准。
通常，单层工业厂房屋面均布活载采用0.5kN/㎡,对于仅有均活这一个可变荷载存在、且受荷水平投影面积超过60㎡时，可以取0.3 kN/㎡。
对于吊车梁走道板上均布活荷载取值问题，取2.0kN/㎡（见《荷载规范》第4.2.2条）；当有积灰荷载时，可根据实际情况，按0.3～1.0 kN/㎡考虑。另外，它的组合值系数应按《荷载规范》附录C的规定，附录C中没有规定的，按实际情况采用，并应不小于0.7。
七、风荷载
1.风荷载标准值及基本风压
单层工业厂房上作用的风荷载方向垂直于墙面和屋面，风荷载标准值按下式计算：

风荷载的组合值、频遇值系数分别取0.6、0.4
2.风压高度变化系数
对于平台或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类型按《荷载规范》表7.2.1确定。地面粗糙度类型分为A类、B类、C类、D类。
A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；
B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；
C类指有密集建筑群的城市市区；
D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。

另外，对于在山区的建筑，还应在表7.2.1基础上考虑地形修正系数η，详见《荷载规范》第7.2.2条。
3.风荷载体型系数
单层工业厂房框架结构设计时，风荷载体型系数见《荷载规范》表7.3.1，其中，“+”表示垂直压向屋（墙）面，“-”表示垂直离开屋（墙）面，常用的体型系数类别如下：

设计厂房柱间支撑时，计算屋面横向天窗承受的风荷载作用力时，横向天窗的体型系数参考下面的类别：

当厂房双面和四面开敞时，除山墙外，考虑纵向风荷载产生的水平力为：

4.顺风向风振和风振系数
所谓顺风向风振是指顺着风作用方向，风压脉动对结构产生的振动影响；而横风向风振是指垂直于风作用方向，风压脉动对结构产生的振动影响。对于基本自振周期0.25s的工程结构，以及高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔房屋，均应考虑顺风向风振的影响。
通常情况下，单层工业厂房不需要考虑顺风向风振，风振系数βZ取1.0。
5.阵风系数
阵风系数在计算幕墙（包括门窗）时需要考虑，对厂房的屋面、墙面构件设计取阵风系数为1.0。
八、温度作用
当单层房屋和露天结构的横向、纵向温度区段长度，即横向、纵向伸缩缝间距不超过《钢规》第8.1.5条时，一般情况可不用考虑温度应力和温度变形的影响。
钢结构由于弹性、延性较好，且由各构件组装而成，对调整温度应力有较好条件，一般纵向温度区段常有扩大，据报道国内钢结构纵向有扩大至470m。但是，对待横向区段则比较谨慎，因为有吊车卡轨等问题，一般不宜过多扩大。
温度应力计算时，温差的取值可参考下表：

各类车间的计算温差参考值
车间类型及使用条件
△t
采暖车间
25～30℃
非采暖车间
北方采暖地区
35～45℃
中部地区（长江中下游与陇海铁路线之间）
25～35℃
南方地区（包括四川盆地）
15～25℃
热加工车间
40℃
露天栈桥
北方地区
55℃

南方地区
45℃

九、地震作用
1.抗震设防分类和设防标准
根据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001（下简称《抗震》），建筑根据重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类型。单层工业厂房一般属于丙类。注意同一地区、不同抗震设防类型的建筑采取的设防烈度不一样。例如对甲类建筑，地震烈度取高于本地区的设防烈度要求；对乙类建筑，地震作用采用本地区的设防烈度。对乙类建筑的抗震措施，一般情况下，当设防烈度为6～8度时，应为本地区设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应采取比9度更高的要求。

抗震设防烈度为6度时，单层工业厂房可不进行地震作用计算，但应符合抗震措施的要求。
2.地震影响和场地
抗震设防烈度和地震加速度的对应关系，见下表：

我国主要地区的抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和地震分组，根据《抗震》的附录A采用。
建筑场地为Ⅰ类时，乙类建筑允许采用本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施，丙类建筑允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施，但6度设防应仍按本地区的设防烈度要求采取抗震构造措施。
建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时，对设计地震加速度为0.15g和0.30g的地区，除《抗震》另有规定外，宜分别按抗震设防烈度8度（0.20g）和9度（0.40g）时的要求采取抗震构造措施。
3.地震作用
单层工业厂房一般采用底部剪力法来计算地震作用力。
计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构自重和各可变荷载组合值之和，各可变荷载的组合值系数，按下表采用：

建筑结构的地震影响系数根据设防烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。水平地震影响系数最大值见表5.1.4-1，特征周期见表5.1.4-2。

建筑结构地震影响系数曲线见下图：

单层工业厂房阻尼比取0.05。
单层厂房的水平地震作用标准值，按下列公式确定：

式中符号具体含义见《抗震》第5.2条。
当设防烈度为8度、9度，厂房屋架（不是屋面梁）跨度大于24m，尚应考虑竖向地震作用。
第二章 单层工业厂房框架柱的设计
一、一般要求

1.框架柱的类型
单层工业厂房框架柱按形式可分为等截面柱、阶形柱和分离式柱。
等截面柱：沿整个柱子高度截面不变的柱。一般截面高度小于1m，适用于无吊车或吊车起重量较小的厂房。
阶形柱：沿柱高度截面变化的柱，通常采用的有单阶柱、双阶柱两种，在有吊车的工业厂房中使用广泛。下图所示：

图2.1.1阶形柱
（a）（b）（c）为单阶柱；（d）（e）为双阶柱
分离式柱：由两独立柱肢，分别支撑屋面横梁和吊车梁，并由水平连接板沿两柱肢高将两者连成整体的柱，下图所示。因为它作为厂房框架刚度比阶形柱要小，用钢量大，所以一般只在厂房预留扩建、有低跨吊车及柱外设露天吊车柱时采用。

图2.1.2分离式柱
2.框架柱的截面形式
框架柱的截面形式有两种：实腹式和格构式。实腹式柱截面形式见图2.1.3，格构式柱截面见图2.1.4。

图2.1.3 实腹式柱截面形式

图2.1.4 格构式柱截面形式
柱截面形式的选择，应根据柱的高度及所承受的荷载和所需截面的大小，选择构造简单，便于制作和安装的形式。单层工业厂房下柱通常选用格构柱，见图2.1.4中的（b）（d）；上柱采用焊接工字型截面。当下柱截面高度小于等于1m时，可采用实腹柱，超过1m时，一般为格构柱。
3.框架柱的截面大小
框架柱的截面尺寸，应根据厂房高度、跨度、柱距、吊车、荷载等因素确定。另外，上柱需设置通行人孔时，一般应≥800mm，通常取900mm。
对于工字型截面阶形柱，上柱截面高度可按上柱高度的1/7～1/11估计；下阶柱的双肢间距一般取1.5m、2m、2.5m、3m、3.5m，柱肢截面高度可按柱全高的1/28～
1/40估计。
二、框架柱整体计算
1.计算简图
（1）框架柱平面内几何长度、平面外计算长度的确定
当屋面横梁为铰接屋架时，对上承式屋架，上柱顶取在屋架上弦标高处；对下承式屋架，上柱顶取在屋架下弦标高处。当屋面横梁为刚接工字型截面时，上柱顶取屋面梁上翼缘标高处。
单层厂房框架柱在平面外的计算长度，应取阻止其平面外位移的侧向支撑点之间的距离。对上柱，取吊车梁顶面至柱顶纵向支撑点间距，当有托梁（架）时，为吊车梁顶到托梁（架）下边缘的距离；对中柱，取下层吊车梁顶面到上部肩梁顶面之间的距离；对下柱，取基础顶面到下阶柱肩梁顶面的距离。
建立计算模型时，取构件的截面形心线，从基础顶面算起，下图示意。

图2.2.1 框架计算简图示意
（2）荷载布置简图

图2.2.2荷载布置简图
2. 框架sts计算中一些问题
（1）结构建模
杆件作为柱子和梁输入时，其内力计算结果是一样的。应力验算时，区别在于：当作为柱输入时，按压弯构件作强度和稳定性计算，强度验算时验算两端截面；当作为梁输入时，按纯弯构件作正应力、剪应力和挠度计算，分别验算跨中13个截面。
框架柱的偏心指的是柱子形心相对于轴线的偏心，柱、梁布置未设置偏心的情况下，柱形心与轴线重合，梁顶面与梁轴线重合。
框架柱、屋面横梁的平面外计算长度，sts默认为杆件节点间的距离，平面外计算长度应为平面外有效支撑点间的距离，通常需要根据平面外支撑布置的情况作修改。例如，上阶柱平面外计算长度应由建模的实际长度减去吊车梁高，有托（梁）架时，还需减去托（梁）架的高度；屋面梁取檩距（≥12m柱距的屋面檩条一般与屋面支撑相连）作为平面外计算长度。
（2）荷载输入
荷载正负的规定：无论左风、右风、吸力、压力，水平荷载向右为正，竖向荷载向下为正，顺时针方向的弯矩为正，反之为负。
柱间偏心集中力荷载输入时，见图2.2.3；其中，偏心值EX，注意是相对作用柱段的形心的偏心值。例如，在图2.2.4中，A列F1或F2作为下柱的柱间偏心集中荷载输入时，x=13500,EX=750或-750；B列F3作为下柱的柱间偏心集中荷载输入时，
x=8000,EX=1250或-1250（左偏为正，右偏为负）。另外，A列的F1注意应作为下柱荷载输入。因为下柱外柱肢上伸至吊车梁顶面，F1荷载可由该柱肢直接传递向下，若F1作为上柱荷载输入，将对上柱产生偏心，导致上柱应力增大，也不符合实际做法。

图2.2.3 柱间偏心荷载输入

图2.2.4 柱子偏心荷载建模示意图
吊车荷载输入时，吊车对柱子产生的最大最小轮压值，可以通过影响线手算得到，也可以由程序通过输入的吊车资料自动计算得到。下图2.2.5中，吊车桥架重量用于地震作用计算时的集中质点质量，按额定起重量最大的一台吊车来取，对于硬钩吊车，
吊车桥架重中会由程序自动增加0.3倍的起重量（仅在sts由吊车资料导入轮压时）。另外，要注意吊车竖向轮压荷载偏心距为对下柱形心的偏心，而不是对轴线的偏心。
另外，对单层钢结构厂房，吊车桥架引起的地震作用效应增大系数取1.0。

图2.2.5 吊车荷载输入对话框
一般吊车荷载的输入，都是以成对的形式，即左侧产生的最大（小）轮压值等于右侧产生的最大（小）轮压值。对于抽柱框架计算时，抽柱一侧的最大（小）轮压要大于没有抽柱一侧的最大（小）轮压，若按一般吊车荷载输入，没有抽柱一侧的轮压即等同于抽柱一侧的轮压，不符合实际情况。Sts 中，提供了抽柱框架吊车荷载的输入，见图2.2.6，这里要注意的是，上方5行中的每一行3个数据都依次表示第一、第二、第三个节点处的吊车荷载，顺序不能搞混。

图2.2.6 抽柱排架吊车荷载输入
吊车对框架产生的最大、最小轮压及横向水平刹车力一般输入吊车资料由 sts自动导入，这里需要注意的是，框架柱的强度、稳定性和轨面变位刚度控制，都是由得到的导入荷载计算，而根据《钢规》附A的第A.2.2条，对于设有A7、A8级吊车的冶金厂房排架柱和设有中、重级吊车的露天栈桥柱在吊车梁顶面标高处，由一台最大吊车水平荷载（按荷载规范取值）来控制水平变位。但是，sts不会自动区分导入的吊车水平力是1台还是2台产生的，也不会自动选取最大的一台吊车来计算水平变位。因此，当框架按2台吊车输入时，若需要控制吊车梁顶面位移，则需要单独建立一个模型，按一台最大吊车输入。
互斥荷载问题。所谓互斥荷载，就是指不可能同时发生的荷载。首先，点[活载输入]进入活荷载输入菜单，见图2.2.7，这里输入的节点、柱间、梁间活荷载均为相容荷载，它们将与后面输入的所有组的互斥荷载分别组合。然后，在当前菜单点[互斥荷载]，进入互斥荷载输入菜单，添加互斥荷载组，这些互斥荷载之间将不同时作用。这一功能，在单层厂房计算中，常用于屋面桁架上作用有检修葫芦（为移动荷载）的情况下。

图2.2.7 活载输入菜单
附加重量问题。在补充数据菜单，要求输入附加重量。对于没有地震荷载计算时，附加重量对结构不产生影响；而在有地震荷载作用时，当需要考虑这部分重量产生的地震作用力，输入附加重量到某一质点上，程序将自动计算出这部分重量所产生的地震力，作用于结构进行计算。
（3）分析与设计参数定义
点击[参数输入]，进入参数输入与修改菜单（图2.2.8）。其中，“多台吊车组合时的吊车荷载折减系数”输入框中“两台吊车组合”是指：对一跨计算时，所考虑的吊车组合情况。“四台吊车组合”是指：对多跨同时计算时，考虑的吊车组合情况。比如，当一跨1台吊车时，均输入“1”；当一跨2台吊车时，均输入2台的折减系数；当有2跨、每跨有2台，“两台吊车组合”框输入2台的折减系数，“四台吊车组合”框输入4台的折减系数；当有2跨、每跨有1台，“两台吊车组合”框输入“1”，“四台吊车组合”框输入2台的折减系数；当有2跨，第1跨有1台，第2跨有2台，“两台吊车组合”框输入“1”（对第二跨偏安全），“四台吊车组合”框输入3台的折减系数。

图2.2.8 结构类型参数输入对话框
在图2.2.8中，单层厂房框架柱计算长度折减系数见《钢规》的表5.3.4。
表5.3.4 单层厂房阶形柱计算长度的折减系数（对于轻钢屋面）
厂房类型
折减系数
单跨或多跨
纵向温度区段内一个柱列的柱子数
厂房两侧是否有通长的屋盖纵向水平支撑

单跨
等于或少于6个
—
0.9
多于6个
无纵向水平支撑
有纵向水平支撑
0.8
多跨
—
无纵向水平支撑
有纵向水平支撑
0.7
总信息参数输入见图2.2.9，说明如下：
（a）自重放大系数。该项只在钢构件自重荷载计算时考虑，用钢量计算时没有计入放大系数；
（b）侧移和无侧移。《钢规》在附录D的D-1表为“无侧移框架柱的计算长度系数”，D-2表为“有侧移框架柱的计算长度系数”，这两个表是通过梁柱的线刚度比来计算柱的平面内计算长度系数。此处菜单中，“有侧移、无侧移”仅与计算柱平面内的计算长度系数有关，并不是说框架是否有无侧移，实际上任何框架都存在侧移，只是侧移值大小的问题。《钢规》在第5.3.3条指出，无支撑框架，即纯框架按有侧移采用
表D-2确定平面内计算长度系数；有支撑框架，分为强支撑和弱支撑框架两类，其中强支撑框架按无侧移采用D-1确定平面内计算长度系数。一般来说，设有平面内支撑的支架柱或桁架（构件铰接连接），计算长度取节点间距离，同表D-1中“K1=0，K2=0，取系数1.0”情况相符。
（c）净截面和毛界面的比值。该参数仅对sts强度计算时发生影响，强度计算时要考虑该项净截面系数，对稳定验算没有影响。要注意的是，若该值取得较小，例如0.85等，计算结果就会出现强度计算值小于稳定性计算值的情况。
（d）梁柱自重是否需要sts自动考虑，可以由“梁柱自重计算信息”选择。

图2.2.9 总信息参数输入对话框
地震计算参数输入见图2.2.10，说明如下：
（a）地震作用计算
单层厂房钢结构框架柱一般考虑水平地震作用，竖向地震作用不考虑，该条说明详见第一章的地震荷载。
（b）抗震等级
对钢结构来说，没有抗震等级的说法，仅有抗震和不抗震的区分；抗震等级是指砼构件而言。
（c）计算振型个数
对单层工业厂房来说，柱顶屋面横梁连续时，柱顶总共考虑1个振型。当屋面横
梁不连续，存在高低跨屋面时，需相应增加振型个数。框架上柱与下柱的节点作为一个振型个数。例如，对于屋面梁连续，2跨，每跨吊车轨面相等，则振型个数统计为4个。另外，当框架模型里有纵向天窗架时，天窗架为1个质点。
（d）地震烈度
单层钢结构厂房为丙类抗震设防类型，地震作用和抗震措施一般与本地区的抗震烈度相同。但是，对于Ⅰ类场地，抗震构造措施可以取降低一度；对于Ⅲ、Ⅳ类场地，加速度为0.15g、0.3g地区，宜分别按8度、9度采取抗震构造措施。
（e）周期折减系数和地震作用力效应增大系数
周期折减是指由sts得到的结构基本自振周期，在考虑材料延性、纵墙及屋架（面）与柱连接的固接作用，而对横向框架周期进行的折减。一般钢结构单层厂房取0.8。

图2.2.10 地震计算输入对话框
地震作用力效应增大系数指结构估计水平地震作用扭转影响时，对地震力所乘以的增大系数。一般情况下，横向框架计算可按1.15采用。
楔形变截面工字形梁的稳定性计算，《钢规》没有提供验算公式，可以按《门规》来验算校核。在“参数输入与修改”对话框中，可以对构件单独设定所需验算规范。例如，结构整体计算时采用的规范是《钢规》，可以对楔形变截面梁单独采用《门规》进行验算，见图2.2.11。

图2.2.11 构件单独设定验算规范图示
（4）结果输出
构件输出的内力正负号与方向关系如下（图示内力方向均为正）：

杆件内力输出时，弯矩、剪力、轴力的符号规定遵循右手坐标，即：
弯矩M以逆时针方向为正；剪力V以和Y轴同向为正；轴力N以和X轴同向为正。
计算后，应查看“超限信息”，见图2.2.12，确认是否有不满足规范的地方，以便及时调整。

图2.2.12 超限信息输出图示
在图2.2.12中，“配筋包络和钢结构应力比图”中只是简要输出了构件的验算结果，还有些内容没有示出，如梁、柱腹板的局部，格构式柱的单肢验算，缀条（板）验算等。这些要从构件的计算结果中查看。
在sts输出的构件计算结果里,荷载组合中包含地震荷载的组合号是：
Sts输出包含地震作用的荷载组合项号
对象
组合分类
无吊车时
有吊车时
备注
柱子
基本组合
第49～56项
第141～164项

屋面梁
基本组合
第27～30项
第85～92项
梁两端M最大时的
第53～56项

梁跨中M最大时，在梁端M的组合号
基础
标准组合
第23～26项
第69～80项

另外，需要注意的是，框架柱柱底对基础的反力作用位置为下柱的形心，当下柱形心与轴线不重合时，若砼专业按基础反力中心在轴线上来设计基础，存在不安全隐患，所以，当出现该情况时，要和和砼专业交代清楚。
3.框架结构的刚度限值
单层工业厂房框架结构在风荷载作用下，柱顶的水平位移不宜超过《钢规》附A.2.1条的规定：无桥式吊车时，H/150；有桥式吊车时，H/400。H为自基础顶面至柱顶的总高度。

对冶金工厂或类似车间有A7、A8级吊车的厂房柱和设有中、重级吊车的露天栈桥柱，在吊车梁顶面标高处，由一台最大吊车水平荷载（按荷载规范取值）所产生的计算变形值，不宜超过《钢规》附表A.2.2的规定。

在地震荷载作用下，对多、高层钢结构的层间位移应满足1/300的要求。（《抗震》表5.5.1）
4.抽柱计算
单层工业厂房中，由于工艺布置的要求，往往需要局部抽柱，抽柱框架计算经常遇到。传统的抽柱框架计算，前提是屋面刚度无穷大，比如砼大型屋面板，可以认为屋面就像一个刚性盘体，抽柱处框架（称为次框架）和紧邻未抽柱框架（称为主框架）柱顶侧移完全一样，它们一起共同承担横向水平力并按各自横向刚度进行分配。典型抽柱的柱网平面和排架简图见图2.2.13。

图2.2.13 柱网平面和排架简图
图2.2.13的右图中，A、B、C列为6线主框架，A1列为5、7线在A列处的折算
柱，C1列为5、7线在C列的折算柱。
对竖向荷载，以实际荷载情况加入。
对风荷载说，A1、A、C、C1柱列的风荷载一样，均为一个柱距的风载。
对吊车荷载说，以A-B跨为例，当最大轮压在A列时， 6线的A列根据影响线得到最大支座反力RA max，在此吊车轮压布置下，A列5、7线处支座反力和的平均值作为A1列的最大支座反力RA1 max，而此时，B列得到最小支座反力RB max；当最大轮压在B列时， 6线的B列根据影响线得到最大支座反力RB max，在此吊车轮压布置下，A列5、7线处支座反力和的平均值作为A1列的最小支座反力RA1 min，而此时，6线的A列得到最小支座反力RA min。
因此，在A-B跨抽柱吊车荷载输入时，图2.2.6 “抽柱排架吊车荷载输入”对话框中：
最大轮压在左，吊车竖向荷载应填写为：RA1 max RA max RB min
最大轮压在右，吊车竖向荷载应填写为：RA1 min RA min RB max

图2.2.14 抽柱框架的吊车荷载说明图示
在如今的单层工业厂房中，屋面压型钢板与檩条采用柔性连接固定，屋面纵向水平支撑作为杆件组成的受力构件，总会有横向变位，这样的屋盖系统就不如砼大型屋面板那样为一刚性