山墙

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：Thispaperthroughthecalculationofportalframebracebetween

columnsinthegablesformasonrywallsandcolorplatewallunderdifferent

conditionsofthehorizontalearthquakeforce,andcompareitsresults,obtainedthe

differentarchitecturalapproachforgablecolumnsupporthorizontalismicforce

effectsize.

Keywords:portalframe;columnsupport;gable;horizontalismicforce

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4KN/m2，彩板墙荷载为0.4KN/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

0.0000199m/KN

0.00000185m/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=79.3KN，F2=29.7KN

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》（GB50017-2003）

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)

《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)

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。