框架钢柱在地震作用下的稳定性验算

工业厂房（如注水泵房）的结构采用排架结构，是因为其跨度大、高度高，这种结构受力合理，建筑设计灵活，施工方便，工业化程度较高。

不论是恒载、活荷载、吊车荷载、风荷载，都是通过柱子传给基础，柱在地震作用下的稳定性尤为重要，下面是通过例子分析柱在地震作用下的稳定性。

下面以一工业厂房为例，对其柱在水平地震作用下，对强度、稳定性进行分析。

一、柱的截面尺寸

此框架为两跨结构：

a柱 上柱： 400×400mm，下柱： 800×600mm

二、承受的各种荷载

1、恒载

预应力钢筋混凝土大型屋面梁、防水层、水泥砂浆、屋架和支撑自重、钢窗架、托架

屋架荷载：

p1a=p1c=709.43kn p1b=1418.86kn m1a=m1c=35.47kn.m m1b=106.41kn.m 屋架自重约为kn/榀

2、屋面活载：

q1a=126knq1b=126knm1a=6.3kn.mm2a=18.9kn.m m1b=18.9kn.m

3、吊车荷载

1）吊车荷载(2台50/10t)：

dmax=807.03kndmin=218.5kn

若在边柱：

knm4a=282.46kn.m， knm4b=76.48kn.m

若在边柱：

knm4a=76.48kn.m， kn m4b=282.46kn.m

2） 吊车横向水平荷载tmax=50.55kn

4、风荷载：fw=86.92kn

三、地震作用下的内力组合

1、作用于一个单元上的重力荷载值

集中于左跨屋盖处的重量：

集中于右跨屋盖处的重量：

由计算机算出：

在质点1、2重力荷载、作用下排架的侧移、按下面计算：

s

2、横向地震作用分析：

集中于屋盖处的重力荷载：

ab跨吊车重在一侧柱上的牛腿反力为：

bc跨吊车重在一侧柱上的牛腿反力为：

作用于排架柱底的剪力为：

作用于屋盖标高处的地震作用为：

吊车地震作用为：

四、柱的强度、稳定性验算

边柱的截面几何特征

a柱截面特征汇总表

边柱

1、上柱：

①最大内力：

由地震作用下各种组合下得出： kn，kn

②验算强度：

③验算弯矩作用平面内的稳定：

查表（b类截面）得：

④验算弯矩作用平面外的稳定：

查表（b类截面），

所计算构件段为bc段，有端弯矩和横向荷载作用，但使构件段产生同向曲率，故取，另。

由以上算知，此压弯构件是由弯矩作用平面外的稳定控制设计的。

⑤局部稳定验算：

腹板：

翼缘： （构件计算时可取）

2、下柱：

由地震作用下各种组合下得出：

第一组（使分肢1受压最大）

①斜缀条截面：

假想剪力：

缀条内力及长度：取

选用单角钢l

，查表（b类截面）得

单角钢单面连接的设计强度折减系数为：

②验算缀条稳定：

③验算弯矩作用平面内的整体稳定：

换算长细比：

查表（b类截面），

对有侧移框架柱，

第一组（使分肢1受压最大）[9]：

第二组（使分肢2受压最大）：

④验算分肢1的稳定（用第一组内力）：

最大压力：

，

由查表（b类截面），

⑤验算分肢2的稳定（用ⅱ-ⅱ截面内力kn，）

最大压力：

由查表（b类截面），

⑥分肢局部稳定验算：

只需验算分肢2的局部稳定。因，得

翼缘：

腹板：

从以上验算结果分析，边柱在地震作用下是稳定的。

韩新凝，1981年3月出生，2007年毕业于大庆石油学院，土木工程专业，现为第三采油技术服务处，从事油气田地面建设工作。