【答案解析】[解析] 单层钢结构厂房的柱间支撑,其作用是承受和传递厂房的纵向水平荷载(作用),包括风荷载、吊车的纵向水平力(有吊车时)及纵向地震作用(抗震设防地区)等。所以必须合理地布置足够数量的柱间支撑。柱间支撑采用交叉支撑的形式,可按拉杆进行设计计算,构造较简单,也较经济。
柱间支撑采用整根型钢制作,可以减少构件连接接头数量,有利于支撑杆件受力和传力。当型钢材料长度不足时,应采用熔透对接焊缝或高强度螺栓摩擦型连接等强接长(如采用焊接,焊缝质量等级不应低于二级)。
震害实例调查分析表明,钢结构厂房的主要震害是柱间支撑失稳变形和连接节点断裂或拉脱,柱脚锚栓剪断或拉断,以及锚栓锚固长度不足造成拔出破坏。也有部分厂房的屋盖因支撑杆件失稳变形或连接节点破坏而造成震害。
可见,柱间支撑不仅是厂房结构纵向抗震的主要构件,也是地震震害的多发构件,特别是连接节点更容易遭受地震破坏。为了保证厂房承重结构的抗震安全性,除了构件和连接应有足够的承载力和变形能力外,还需要保证连接节点在构件(杆件)全截面屈服时不破坏。这就是我们在抗震设计时应遵守的“强节点、弱构件(杆件)”的设计原则。为此,《抗震规范》第9.2.11条第4款明确规定,柱间支撑与结构构件的连接,不应小于支撑杆件塑性承载力的1.2倍,即连接的承载力应符合下式要求:
N
ubr
≥1.2A
n
f
ay
(7-22-1)式中 N
ubr
--螺栓连接或焊接连接在支撑杆件轴线方向的极限承载力;
A
n
--支撑杆件截面净面积;
f
ay
--支撑杆件钢材的屈服强度。
故符合本题题意的正确答案是D。
[点评] 柱间支撑抗震设计时,应分别对节点板厚度、支撑杆件与节点板的连接、节点板与钢柱的连接进行验算。一般情况下,可参考下列规定进行验算。
(1)支撑节点板厚应符合下式要求:
式中fay,j--节点板钢材的屈服强度;
t
j
--节点板厚度;
l
i
--节点板的计算宽度,应力扩角取30°。
(2)支撑杆件与节点板连接的极限承载力应符合下列要求:
①采用角焊缝连接时

(7-22-3)
②采用高强度螺栓连接时

(7-22-4)
式中

--连接焊缝的有效截面积;

--分别为一个高强度螺栓的极限受剪承载力和对应的板件极限受压承载力;
n--高强度螺栓的个数;
k--角钢支撑杆件传力分配系数。
(3)节点板与钢柱的连接焊缝可按下式验算:

(7-22-5)
式中e--支撑杆件轴力作用线与连接焊缝中心线之间的距离;
