Excel在单层钢结构厂房刚架柱节点计算中的应用

欧阳红星

(中国联合工程公司，浙江 杭州 310052)

Excel在单层钢结构厂房刚架柱节点计算中的应用

欧阳红星

(中国联合工程公司，浙江 杭州 310052)

结合具体工程实例，对Excel软件在单层钢结构厂房刚架柱节点计算中的运用进行了详细介绍，指出Excel是强大的表格计算软件，可以帮助结构工程师从繁多的工况中快速、准确地找到最不利的工况，用于刚架柱重要受力部位的内力计算和设计。

单层钢结构厂房，刚架柱，柱脚，肩梁，Excel

0 引言

单层钢结构厂房自重轻、平面布置灵活、适用跨度大、施工快、外观简洁，是当今工业厂房应用较多的结构类型。按厂房吊车规模主要分为门式刚架轻钢厂房、普通单层钢结构厂房、重型单层钢结构厂房。作用在刚架上的主要荷载有恒荷载、活荷载、风荷载、地震荷载、吊车荷载等。结构工程师一般采用PKPM 系列中的门式刚架或框排架模块对刚架进行平面计算分析。实际工程中，由于条件限制，软件设计的节点可能不适合具体工程的要求，需要结构师另行设计调整。由于单层钢结构厂房特殊的结构类型，自重轻，水平荷载较多，尤其是带吊车的厂房，组合后的工况多达232个，控制工况不能简单地仅按常规的Mmax，Mmin，Nmax，Nmin，Vmax，Vmin判断，需要对所有工况进行计算。如何能从繁多的工况中快速、准确地找到最不利的工况，是摆在结构工程师面前的难题。Excel是强大的表格计算软件，合理运用会帮助结构工程师解决难题。

1 柱脚计算

柱脚是钢柱与基础连接的重要部位，对于有吊车的厂房，一般采用刚接柱脚。刚接柱脚就其构造形式可分为外露式、插入式和外包式柱脚。6度，7度时可采用外露式柱脚，锚栓数量、直径是外露式柱脚计算的主要内容。在各类的钢结构设计手册或参考资料中一般都有外露式柱脚的计算介绍，结构工程师在正确理解计算内容的前提下，利用Excel计算出所有工况下的柱脚结果，找出最大结果用于柱脚设计。PKPM软件的刚架计算结果文件为pk11.out，包含了刚架柱柱上端和下端各种工况下的内力，是利用Excel计算的重要数据来源。可选择pk11.out的打开方式为Excel，将计算结果文件转换为Excel格式，然后将钢柱内力部分表格分列处理，将处理后的刚架下柱的柱下端的内力M，N，V导入到基于钢结构设计手册计算方法编好的Excel柱脚计算文件中进行计算，可得出各个工况下的柱脚锚栓及底板内力，从而找出最不利工况的内力设计柱脚。图1是一个实腹式钢柱在各个工况下的柱脚锚栓计算实例。

图2是一个格构式钢柱在各个工况下的柱脚锚栓计算实例。

2 肩梁计算

肩梁位于上柱和下柱交接处，用以将上柱的内力传递到下柱并兼作吊车梁的支座，普遍应用于格构式阶形柱。兼梁必须具有足够的刚度和强度，以保证阶形柱的整体工作。肩梁按构造可分为单壁式和双壁式。单壁式肩梁制作和装配要比双壁式方便得多，用料也少，在计算满足的前提下，工程中一般首选单壁式。肩梁由腹板、上盖板、下盖板和垫板组成。肩梁腹板的高度除计算外，尚应具有一定的高度以保证接头的刚度，根据钢结构设计手册，其计算可近似按简支梁计算。同样，肩梁的计算数据也是来源于PKPM软件的刚架计算结果文件pk11.out。此时则需要将刚架上柱的柱下端的内力M，N，V导入到基于钢结构设计手册计算方法编好的Excel肩梁计算文件中进行计算，可得出各个工况下的肩梁内力，从而找出最不利工况的内力设计肩梁。图3是一个钢柱在各个工况下的肩梁内力计算实例。

3 结语

在实际工程设计中，结构工程师经常会面对各种各样的计算，有些是通过软件进行计算，而有些是需要手工进行整理计算，如荷载统计、数据处理、计算结果分析等等。合理运用Excel软件可以帮助结构工程师提高计算效率，减轻工作强度，达到事半功倍的效果。

[1] GB 50017—2003，钢结构设计规范[S].

[2] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

[3] GB 50009—2012，建筑结构荷载规范[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

欧阳红星(1974- )，男，高级工程师，一级注册结构工程师

1009-6825(2015)06-0040-03

TU391

A