摘要：抗風柱是排架結(jié)構(gòu)或門式剛架結(jié)構(gòu)中支撐山墻墻板抵抗水平風荷載作用的主要構(gòu)件。抗風柱的上端與剛架梁相連，下端設置單獨的基礎。抗風柱的設計方法和構(gòu)造措施不但影響到抗風柱本身的受力特點，而且影響到與之相連的剛架、屋面支撐和基礎的設計與受力。
　　關(guān)鍵詞：抗風柱，山墻，鉸接，剛接。
　　前言：在工業(yè)廠房設計中，承擔廠房山墻墻板承受的風荷載需要設置抗風柱，抗風柱是廠房支撐山墻抵抗水平風荷載作用的主要受力構(gòu)件。但是由于規(guī)范、規(guī)程在抗風柱設計方面沒有明確的設計規(guī)定，因此對抗風柱的設計理念說法不一。不同的節(jié)點做法不僅僅影響到抗風柱本身的受力，也對與之相連的屋面結(jié)構(gòu)和基礎影響較大。基于上述原因，本文對抗風柱的設計方法進行探討，論述了一些抗風柱的設計理念與建議。
　　一、山墻抗風的主要結(jié)構(gòu)形式
　　山墻抗風形式主要有兩種；一種是采用抗風柱與抗風梁或抗風桁架的組合，另一種是抗風柱及其屋面結(jié)構(gòu)的組合。
　　第一種結(jié)構(gòu)形式在較高廠房中比較普遍，這種是把山墻柱的水平風荷載通過抗風桁架傳給縱向的框架及排架，其優(yōu)點是充分利用了框架及排架柱的縱向剛度，從而減小山墻柱的截面尺寸。缺點是當采用抗風梁時，抗風梁截面很大，總體而言不經(jīng)濟。當采用抗風桁架時，抗風桁架占據(jù)了廠房空間，致使主廠房吊車的有效起吊范圍變窄，而且抗風桁架安裝的精度要求很高。
　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)越來越多地應用于各種工業(yè)與民用建筑房屋中，山墻抗風柱大多采用鋼柱。鋼柱與屋面結(jié)構(gòu)共同承受山墻水平風荷載是現(xiàn)階段用得最廣泛的形式。它考慮了屋架對鋼柱的約束作用，充分利用屋架承受一部分水平風荷載的作用。
　　二、抗風柱有兩種布置方法
　　1、按傳統(tǒng)抗風柱布置。即抗風柱柱腳與基礎鉸接(或剛接)，柱頂與屋架通過彈簧片連接。按這種布置方法，屋面荷載全部由剛架承受,抗風柱不承受上部剛架傳遞的豎向荷載，只承受墻體和自身的重量和風荷載,成為名副其實的“抗風柱”。
　　2、按門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)布置。即抗風柱柱腳與基礎鉸接(或剛接)，柱頂與屋架鉸接。按這種布置方法，屋面荷載由剛架及抗風柱共同承擔。抗風柱同時承擔豎向荷載和風荷載。對于第一種布置方式，抗風柱就可以按兩端簡支的梁考慮，承受計算寬度內(nèi)的均布風荷載。計算長度可以按支承情況分別取值。對于第二種布置方式，抗風柱就需要按雙向受壓的壓彎構(gòu)件考慮，在抗風柱平面內(nèi)承受計算寬度內(nèi)的均布風荷載，同時還受軸向壓力。
　　第一種布置方式在社會中普通使用。第二種布置方式有些鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)也會使用。因邊框架受荷面積較小，屋面荷載較小，故抗風柱所受軸力不大，與只受風荷載的抗風柱相比沒有很大區(qū)別，用鋼量不會增加多少。但同時會帶來一個問題，就是邊框架與中間框架的變形相差比較大，屋面板最后使用能適應大變形的鎖縫板來彌補。
　　三、抗風柱柱腳與柱頂連接方式
　　1、抗風柱的柱腳節(jié)點分剛接和鉸接兩種形式。鉸接時,基礎只承受較小的軸力與剪力，設計和構(gòu)造件簡單。抗風柱傳遞給基礎的軸力只有抗風柱本身的重量和相鄰山墻墻板的重量。如果采用剛接,傳遞給基礎的彎矩和軸力要大得多,偏心距非常大,不利于基礎的設計。但抗風柱比較高的時候，如果柱腳還采用鉸接模式，抗風柱截面將很不經(jīng)濟，這時候可以做成剛接柱腳、或者設置抗風桁架。
　　2、抗風鋼柱與屋架的連接形式分為：鉸接和彈簧板連接。但是鉸接傳遞的屋面桁架豎向力會造成屋面桁架變形不協(xié)調(diào)的問題，不利于桁架的受力。因此，抗風鋼柱柱頂一般是通過彈簧板與屋架上、下弦相連，然后通過邊跨兩榀屋架之間的剛性系桿和支撐最終傳給兩榀屋架所在的框架或排架柱的四個牛腿上。由于屋架錨栓不承受水平剪力的作用，故須在端部兩榀屋架的支座底板下設置抗剪鍵來承受山墻傳來的水平剪力。并且端部兩榀屋架的上下弦水平支撐及剛性系桿除應滿足長細比要求外，還應能承受由山墻傳來的水平風荷載。彈簧板由一塊鋼板折疊而成，豎向剛度很弱，上部屋架可以自由變形，節(jié)點不傳遞豎向力，在水平方向彈簧板有一定的剛度，能夠保證水平荷載的傳遞。
　　四、按兩端簡支梁考慮抗風柱設計
　　抗風柱按兩端簡支梁考慮時，鉸接端只傳遞剪力和軸力，抗風柱承受計算寬度內(nèi)的均布風荷載與山墻墻面豎向荷載，計算長度可以按支承情況分別取值。這種設計方法簡單實用，對于一般的單跨兩端山墻封閉單層廠房抗風柱計算可優(yōu)先考慮此種方法。
　　1、荷載計算：豎向荷載只考慮山墻墻面的荷載。風荷載按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》7.1公式計算。
　　2、內(nèi)力分析
　　
　　抗風柱分析模型
　　抗風柱的柱腳和柱頂分別由基礎和屋面提供豎向及水平支撐，分析模型如上圖。通過受力分析可得到構(gòu)件的最大軸壓力與均布風荷載，同時求得構(gòu)件所承受的最大彎矩。
　　五、結(jié)論
　　由于規(guī)范、規(guī)程在抗風柱設計方面沒有明確的設計規(guī)定，本文通過對抗風柱不同的布置
　　方法與連接方式進行比較，從而分析了抗風柱在各種設計方式下的利弊。實際工作中，抗風柱的設計還要根據(jù)具體工程來進行具體分析，以保證設計的合理性與經(jīng)濟性。
　　
　　參考文獻：
　　[1]《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010-2002）
　　[2]《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）