結構工程師:考試大整理鋼結構的檐高

當荷載跨度、柱距等因素相同時,檐高(柱長度)愈高,用鋼愈大。這不僅僅是由於柱加長了一節。柱高增加,結構的側向剛度降低,柱頂在水平荷載下的側移增大,要控制柱頂位移值,必須增加柱截面尺寸。柱長度愈大,柱愈容易受壓失穩,其臨界壓力是與柱長度的平方成反比的。從前面的鉸接柱臨界力公式(1-2)中可以看出,當l不能改變時,要提高柱的臨界力,只有增大i,即截面慣性矩(與截面尺寸和截面形狀有關)。對於受壓構件,多採用對稱截面如h截面管形截面,箱形截面等,增大臨界力必須要加大截面尺寸,或者減少柱在兩個垂直方向上的約束長度,例如增加系桿或隅撐等,這些都會導致用鋼量的增加。
下面仍以廠房結構為例,描述一下結構用鋼隨檐高(柱長度)增加的現象。廠房承受的荷載為:屋面恆載0.2kn/m2,附加吊載0.2kn/m2,屋面活載為0.3kn/m2,基本風壓為0.5kn/m2,雪壓為0.3kn/m2。結構用鋼隨檐高變化如下: 來源:
檐高18m跨度8m柱距36m跨度8m柱距
(m) 結構用鋼(kg/m2)結構用鋼(kg/m2)
 5 16.8 21.1 
6 18.0 22.4
7 19.4 23.8
8 20.7 25.5
一般地說,建築物的檐高或層高是由建築師或工藝師所定。但在方案確定之後,提供一些結構經濟性的概念給顧客或建築師是會受到歡迎的。