2010年岩土工程师：影响钢构用钢量的主要因素（3）

(>521×103mm3，强度计算所需截面模量)
面积A＝6336mm2
用钢＝388kg
对于铰接柱要在四个方向拉上缆风拉杆，此时，
用钢＝A(781×10－6×8＋4×201×10－6×8/cos30o)×7850＝107.3kg
为悬臂柱用钢的27%。
d.从结构变形(刚度)上考虑问题：
(1)对于’c’中的方管悬臂柱在柱顶作用10KN(1吨)水平力时，柱顶位移δ为：
δ＝PL3/3EI=10×83×1012 /3×2.05×105×73.6×106＝113.1mm(≈L/70)(2-4)
式中，P－力，
L－柱高
E－弹性模量
I－截面惯性矩
(2)对铰接柱加缆风的结构，在同样荷载作用下，柱顶位移δ为：
δ＝ΣNNL/EA＝[20×2×8/201×cos30o+17.32×1.732×8/781]×106/2.05×105＝10.5mm (2-5)
式中， N－荷载引起的杆件力，
N－单位力在位移方向上引起的杆件力，
L－杆件长度
E－弹性模量
A－杆件截面面积
Σ－求和号，指对结构中所有杆件的计算求和
铰接柱加缆风的结构的位移值是悬臂柱结构的10分之一。悬臂柱的柱顶位移过大，是柱高的70分之一。若将柱顶位移控制在柱高的100分之一，即80mm，则柱截面还要加大。需要的截面为310×6mm，面积为7296mm2，8m长的重量为458kg。铰接柱加上四条缆风拉杆的重量仅为其的23.4%。如果将悬臂柱的柱顶位移也控制在10.5mm左右，则方管截面要做到540×8mm。
从以上的计算比较可见，使用支撑系统的结构用钢比不使用支撑系统的结构用钢要小得多，从而可节约建筑造价。但其缺点是支撑系统要占据一定空间位置，这一点，常与建筑美观和使用方便产生矛盾。
一个实际工程例子非常有效地说明了使用支撑系统节约用钢的事实。马来西亚一家设计事务所设计了一幢三层办公楼，最初设计采用框架结构抵抗水平力(风力和地震力)，平均每平方米的用钢达到65kg/m2。后改用支撑系统传递水平力，平均每平方米的用钢降到45kg/m2。高层结构的水平力是设计中要予以考虑的主要问题之一，支撑系统也被广泛地使用在高层结构设计中。下面例举了国内外高层结构的一些例子。图2-6上图是美国休斯敦的联合银行大厦的立面和结构体系图。图2-6下图是该大厦支撑体系的大样图。图2-7是香港中银大厦和广州某大楼的结构体系图。这些图说明了支撑体系在高层中的运用。
因此，当销售人员与业主讨论结构布局等问题时，应该说明支撑体系的优越性和经济性。有一点应予注意，对于双跨和多跨厂房结构，边跨必须布置纵向柱间支撑的要求，已在前面提到，中间跨在原则上亦应布置纵向柱间支撑，只有当两跨跨度之和较小(例如小于40M)，且无吊车荷载，而边跨刚度相对较大时，经计算后可以略去中间跨的柱间支撑。

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