走在工业区,你大概率见过高大宽敞的钢结构厂房—— 但你有没有想过:为什么大风天厂房不发生侧向位移、机器运转时屋面桁架不出现平面外失稳?其实秘密藏在一个易被忽略的关键构件里:钢结构水平支撑体系。
它不像钢柱、钢梁那样作为主受力构件“显眼”,却堪称厂房的 “隐形抗侧力骨架”,若缺失或失效,即便主构件采用 Q355B 高强度钢,也可能引发整体结构安全隐患。今天就从专业视角,拆解这个 “小部件” 的核心价值。
先搞懂:水平支撑到底是啥?
从《钢结构设计标准》GB 50017 定义来看,水平支撑是沿钢结构厂房水平方向设置的传力构件,通常由 Q235B/Q355 材质的角钢、槽钢或高频焊管组成,通过摩擦型高强度螺栓(8.8 级或 10.9 级)与主桁架、钢柱连接,形成屋面及柱间的 “水平抗侧力网络”。
它的核心功能有两个:传递水平荷载和保障结构整体稳定。当厂房承受风荷载(按《建筑结构荷载规范》GB 50009 取值)、地震作用(按《建筑抗震设计规范》GB 50011 验算)时,水平支撑可将水平力传递至基础;同时,能约束钢梁、桁架的平面外变形,避免因机器振动、积雪荷载导致的局部失稳。
此前接触过一个案例:某重型机械厂厂房因未按设计要求安装下弦水平支撑,台风后屋顶桁架平面外位移达 15mm,超出《钢结构工程施工质量验收标准》GB 50205 规定的 L/2000(L 为桁架跨度)允许偏差,最终需增设临时支撑并返工整改,造成不小的经济损失。
常见的水平支撑有3种
根据布置位置及功能差异,水平支撑体系主要分为三类,实际工程中需协同工作形成完整受力体系:
1.上弦水平支撑:布置于屋顶桁架上弦节点处,需与隅撑、刚性系杆配合使用。核心作用是约束桁架平面外变形,防止风荷载或地震作用导致的桁架倾覆,同时保证屋面平面整体性,避免屋面彩钢板因平面位移出现搭接错位。对于多跨厂房,通常在每一跨的屋脊及檐口处均需设置。
2.下弦水平支撑:位于桁架下弦节点,主要承受厂房纵向水平荷载,包括吊车纵向水平制动力(按吊车规格及《机械工业厂房结构设计规范》GB 51032 计算)、纵向温度应力。通过高强度螺栓传递荷载,可有效减少下弦杆的振动幅值,保障吊车梁运行精度,尤其适用于设有重型吊车的厂房。
3.柱间水平支撑:沿钢柱高度方向分层布置(通常在柱顶、吊车梁顶面及柱中部),是厂房纵向抗侧力的核心。按受力特性可分为柔性支撑(采用圆钢、钢索,仅承受拉力)和刚性支撑(采用槽钢、H 型钢,可承受拉压双向力),需控制柱顶纵向位移不超过柱高的 1/500。对于抗震设防烈度≥6 度的区域,柱间支撑还需满足抗震构造要求,如设置斜杆角度在 30°~60° 之间。
安装维护
水平支撑的施工及运维需严格遵循规范要求,这 3 个专业要点绝不能忽视:
安装同步性:需遵循“先支撑后受力” 原则,与钢柱、桁架安装同步进行。每安装完成一榀主桁架,立即安装对应的水平支撑及刚性系杆,避免主构件处于平面外无约束状态,防止施工阶段失稳。严禁先安装全部主桁架,再集中安装水平支撑。
螺栓扭矩控制:连接件采用高强度螺栓时,安装后需用扭矩扳手复核预拉力,扭矩值偏差需控制在±10% 以内(按设计文件要求,通常 8.8 级 M20 螺栓预拉力为 120kN)。若螺栓松动,会导致支撑传力路径中断,引发局部构件过载。
严禁擅自拆除:部分企业为方便布设管线、扩大门洞,私自截断或拆除柱间水平支撑—— 这属于严重违规操作。若需改造,必须由原设计单位或具备甲级设计资质的机构进行承载力验算,采用 “替代支撑方案”(如增设临时支撑、调整支撑布置),确保改造期间结构安全。
运维方面,每年需进行一次结构检测:重点检查支撑构件的锈蚀等级(按 GB/T 15516 划分,锈蚀等级≥C 级需除锈补漆)、焊缝完整性(采用磁粉检测排查表面缺陷);防腐涂层破损处需先除锈至 Sa2.5 级,再涂刷环氧富锌底漆(干膜厚度≥60μm)+ 氟碳面漆(干膜厚度≥40μm),保障构件耐久性。
钢结构厂房的安全,从来不是单一主构件决定的,而是依赖抗侧力体系的完整性—— 水平支撑就是这个体系中不可或缺的 “纽带”。它虽不直接承受竖向荷载,却默默传递水平力、约束变形,守护着厂房的结构安全与生产稳定。
如果你是厂房管理者或工程技术人员,建议在日常巡检中重点关注:水平支撑的螺栓扭矩、构件锈蚀情况、节点焊缝状态。毕竟,符合规范的设计与运维,才是钢结构厂房长期安全运行的根本保障。