(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211038815.X (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 中船第九设计 研究院工程有限公司 地址 200063 上海市普陀区武宁路3 03号 (72)发明人 蔡茂　倪建公　方敬奇　刘菁华　 熊家才　朱伟华　 (74)专利代理 机构 上海蓝迪专利商标事务所 (普通合伙) 31215 专利代理师 徐筱梅 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种考虑空间效应的抽柱厂房结构平面设 计方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑空间效应的抽柱厂 房结构平 面设计方法， 其特点是采用在抽柱榀刚 架和抽柱相邻榀刚架柱顶分别附加水平集中力 的方法， 考虑风荷载作用下的厂房空间效应， 其 抽柱厂房刚架设计的具体包括： 设计标准榀刚 架、 计算柱顶位移、 抽柱后刚架侧向刚度和柱顶 附加集中力、 验算抽柱榀刚架， 完成抽柱榀刚架 的设计， 最终完成抽柱相邻榀的设计。 本发明与 现有技术相比具有根据抽柱厂房的受力特点， 准 确地反映抽柱厂房由于侧向刚度差异导致的空 间效应， 从而较为准确地反映标准榀、 抽柱榀、 抽 柱相邻榀的实际受力状态， 同时具有平面分析方 法的简单、 高效特点。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115422636 A 2022.12.02 CN 115422636 A 1.一种考虑空间效应的抽柱厂房结构平面设计方法， 其特点是采用在抽柱榀刚架和抽 柱相邻榀刚架柱顶分别附加水平集中力的方法， 考虑风荷载作用下 的厂房空间效应， 其抽 柱厂房刚架设计的具体流 程包括下述 步骤： 1） 、 采用平面建模分析 方法设计标准榀刚架； 2） 、 计算风荷载作用下 标准榀刚架的柱 顶位移△1； 3） 、 抽柱榀刚架截面基于标准榀刚架截面， 抽掉部分立柱， 抽柱部位仅设置竖向弹簧考 虑托梁竖向刚度， 竖向及水平荷载均按实际受荷面积输入， 计算其风荷载作用下 的柱顶位 移△2； 4） 、 通过在抽柱榀刚架 柱顶输入单位 集中力的方法， 得到抽柱后刚架侧向刚度K1； 5） 、 在步骤3） 的抽柱榀刚架柱顶输入附加集中力， 即风荷载工况， 使抽柱榀刚架位移与 标准榀位移一 致， 附加集中力为： F1=( △1‑△2)K1； 6） 、 验算抽柱榀刚架， 完成抽柱榀刚架的设计； 7） 、 抽柱相邻榀刚架 的竖向荷载和水平荷载均按实际受荷面积输入， 并在柱顶作用附 加集中力 F2， 完成抽柱相邻榀的设计， 当抽柱榀两侧柱距相等时， 取F2= ‑F1/2； 当抽柱榀两 侧柱距不相等时， 取 F2=‑d1/(d1 +d2)F1； 其中， d2为当前刚架与抽柱刚架的柱 距。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115422636 A 2一种考虑空间效应的抽柱厂房结构平面设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及建筑工程设计技术领域， 尤其是一种考虑空间效应的抽柱厂房结构平 面设计方法。 背景技术 [0002]由于厂房工艺生产的需求， 钢结构厂房往往需要通过抽柱获得局部大空间。 常规 钢结构厂房由于柱距一致， 各榀刚架刚度一致， 沿厂房跨度方向， 即横向， 一般以平面受力 为主， 故刚架设计采用平面分析方法。 抽柱厂房中抽柱榀刚架的刚度与标准榀差异较大， 厂 房空间效应明显， 空间 效应对刚架截面设计 影响很大。 [0003]目前， 主要考虑风荷载下的空间效应， 对抽柱刚架的设计处理方法主要有下述3 种： 1） 抽柱部位 托梁采用弹簧支座 考虑托梁的竖向刚度。 [0004]2） 展开刚架法， 将抽柱榀刚架与标准榀刚架同时建模， 并在两榀刚架间设置虚拟 的刚性链杆， 利用链杆来协调刚架之间的变形关系。 [0005]3） 按刚度分配荷载， 将水平荷载按照刚架抗侧刚度进行分配， 定义了水平荷载分 配系数来 放大或减小刚架所承担的荷载， 以此完成标准榀和抽柱榀刚架的设计。 [0006]上述第1种方法， 仅考虑了托梁的竖向刚度， 无法考虑厂房的空间效应， 抽柱榀刚 架受力与实际受力差异较大， 不建议采用。 第2种方法基于抽柱榀刚架和标准榀刚架柱顶变 形一致， 考虑了屋盖的空间协调 作用， 实际设计时， 在荷载确定的条件 下， 需要合理调整2榀 刚架的相对刚度， 试算工作量较大， 且可能会出现抽柱榀刚度太弱、 标准榀刚架过强， 造成 刚架设计不经济的情况。 第3种方法单纯根据标准榀和抽柱榀的相对刚度去考虑荷载分配 不全面， 原因在于抽柱厂房的变形不仅与刚度相关， 还与实际分配到荷载大小相关， 可能出 现抽柱榀刚度比标准榀 虽小， 但因为实际承担的风荷载小 （抽柱榀范围的风荷载通过墙架 构件直接传给了相邻榀而没有作用在抽柱榀上） ， 相邻榀在不考虑空间效应时的变形反而 比抽柱榀 大， 但在屋盖的空间效应下， 两榀之 间的柱顶水平变形趋于一致， 导致抽柱榀除了 自身实际承担的风荷载外， 还需要额外承担屋盖传来的水平荷载 （与风荷载同向） ， 该方法 不能考虑这种情况， 可能导致刚架设计偏于不安全。 另外， 体现空间效应的力主要 是通过屋 盖构件传递， 不是简单的将刚架高度范围的荷载同时乘以一个系数来实现。 [0007]抽柱厂房由于抽柱榀与标准榀存在刚度差异， 厂房结构存在明显的空间效应， 现 有技术的平面设计方法， 不能准确 考虑这种空间效应。 钢 结构厂房设计一般由风荷载或吊 车荷载控制， 目前暂不考虑吊车荷载的空间效应 （对刚架设计偏 于安全） 。 风荷载作用下， 空 间效应对于抽柱榀刚架的影响可能有利、 可能不利， 且空间效应对抽柱榀刚架及其相邻榀 刚架的截面设计 影响很大。 发明内容 [0008]本发明的目的是针对现有技术不足而设计的一种考虑空间效应的抽柱厂房结构说　明　书 1/3 页 3 CN 115422636 A 3