Excel在單層鋼結(jié)構(gòu)廠房剛架柱節(jié)點計算中的應(yīng)用

歐陽紅星

(中國聯(lián)合工程公司，浙江 杭州 310052)

Excel在單層鋼結(jié)構(gòu)廠房剛架柱節(jié)點計算中的應(yīng)用

歐陽紅星

(中國聯(lián)合工程公司，浙江 杭州 310052)

結(jié)合具體工程實例，對Excel軟件在單層鋼結(jié)構(gòu)廠房剛架柱節(jié)點計算中的運(yùn)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹，指出Excel是強(qiáng)大的表格計算軟件，可以幫助結(jié)構(gòu)工程師從繁多的工況中快速、準(zhǔn)確地找到最不利的工況，用于剛架柱重要受力部位的內(nèi)力計算和設(shè)計。

單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，剛架柱，柱腳，肩梁，Excel

0 引言

單層鋼結(jié)構(gòu)廠房自重輕、平面布置靈活、適用跨度大、施工快、外觀簡潔，是當(dāng)今工業(yè)廠房應(yīng)用較多的結(jié)構(gòu)類型。按廠房吊車規(guī)模主要分為門式剛架輕鋼廠房、普通單層鋼結(jié)構(gòu)廠房、重型單層鋼結(jié)構(gòu)廠房。作用在剛架上的主要荷載有恒荷載、活荷載、風(fēng)荷載、地震荷載、吊車荷載等。結(jié)構(gòu)工程師一般采用PKPM 系列中的門式剛架或框排架模塊對剛架進(jìn)行平面計算分析。實際工程中，由于條件限制，軟件設(shè)計的節(jié)點可能不適合具體工程的要求，需要結(jié)構(gòu)師另行設(shè)計調(diào)整。由于單層鋼結(jié)構(gòu)廠房特殊的結(jié)構(gòu)類型，自重輕，水平荷載較多，尤其是帶吊車的廠房，組合后的工況多達(dá)232個，控制工況不能簡單地僅按常規(guī)的Mmax，Mmin，Nmax，Nmin，Vmax，Vmin判斷，需要對所有工況進(jìn)行計算。如何能從繁多的工況中快速、準(zhǔn)確地找到最不利的工況，是擺在結(jié)構(gòu)工程師面前的難題。Excel是強(qiáng)大的表格計算軟件，合理運(yùn)用會幫助結(jié)構(gòu)工程師解決難題。

1 柱腳計算

柱腳是鋼柱與基礎(chǔ)連接的重要部位，對于有吊車的廠房，一般采用剛接柱腳。剛接柱腳就其構(gòu)造形式可分為外露式、插入式和外包式柱腳。6度，7度時可采用外露式柱腳，錨栓數(shù)量、直徑是外露式柱腳計算的主要內(nèi)容。在各類的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊或參考資料中一般都有外露式柱腳的計算介紹，結(jié)構(gòu)工程師在正確理解計算內(nèi)容的前提下，利用Excel計算出所有工況下的柱腳結(jié)果，找出最大結(jié)果用于柱腳設(shè)計。PKPM軟件的剛架計算結(jié)果文件為pk11.out，包含了剛架柱柱上端和下端各種工況下的內(nèi)力，是利用Excel計算的重要數(shù)據(jù)來源?？蛇x擇pk11.out的打開方式為Excel，將計算結(jié)果文件轉(zhuǎn)換為Excel格式，然后將鋼柱內(nèi)力部分表格分列處理，將處理后的剛架下柱的柱下端的內(nèi)力M，N，V導(dǎo)入到基于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊計算方法編好的Excel柱腳計算文件中進(jìn)行計算，可得出各個工況下的柱腳錨栓及底板內(nèi)力，從而找出最不利工況的內(nèi)力設(shè)計柱腳。圖1是一個實腹式鋼柱在各個工況下的柱腳錨栓計算實例。

圖2是一個格構(gòu)式鋼柱在各個工況下的柱腳錨栓計算實例。

2 肩梁計算

肩梁位于上柱和下柱交接處，用以將上柱的內(nèi)力傳遞到下柱并兼作吊車梁的支座，普遍應(yīng)用于格構(gòu)式階形柱。兼梁必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以保證階形柱的整體工作。肩梁按構(gòu)造可分為單壁式和雙壁式。單壁式肩梁制作和裝配要比雙壁式方便得多，用料也少，在計算滿足的前提下，工程中一般首選單壁式。肩梁由腹板、上蓋板、下蓋板和墊板組成。肩梁腹板的高度除計算外，尚應(yīng)具有一定的高度以保證接頭的剛度，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊，其計算可近似按簡支梁計算。同樣，肩梁的計算數(shù)據(jù)也是來源于PKPM軟件的剛架計算結(jié)果文件pk11.out。此時則需要將剛架上柱的柱下端的內(nèi)力M，N，V導(dǎo)入到基于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊計算方法編好的Excel肩梁計算文件中進(jìn)行計算，可得出各個工況下的肩梁內(nèi)力，從而找出最不利工況的內(nèi)力設(shè)計肩梁。圖3是一個鋼柱在各個工況下的肩梁內(nèi)力計算實例。

3 結(jié)語

在實際工程設(shè)計中，結(jié)構(gòu)工程師經(jīng)常會面對各種各樣的計算，有些是通過軟件進(jìn)行計算，而有些是需要手工進(jìn)行整理計算，如荷載統(tǒng)計、數(shù)據(jù)處理、計算結(jié)果分析等等。合理運(yùn)用Excel軟件可以幫助結(jié)構(gòu)工程師提高計算效率，減輕工作強(qiáng)度，達(dá)到事半功倍的效果。

[1] GB 50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[3] GB 50009—2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

The application of Excel in node calculating of single story plant with steel structrue

Ouyang Hongxing

(ChinaUnitedEngineeringCorporation,Hangzhou310052,China)

Combining with the factual engineering examples, the paper has the detailed introduction of the adoption of Excel software in the node calculating of single story plant with steel structure, points out Excel is a powerful calculation sheet software, which can assist engineers to find the most unfavorable construction conditions from the complicated situations, so it can be adopted in the internal force calculation and design for the important stressed parts of steel frame columns.

single story plant with steel structure, steel frame column, column pedestal, shoulder beam, Excel

2014-12-19

歐陽紅星(1974- )，男，高級工程師，一級注冊結(jié)構(gòu)工程師

1009-6825(2015)06-0040-03

TU391

A