1 问题的提出
某厂房设计中(图1)，设计单位认为刚架斜梁平面外计算长度为6 m，而施工单位进行优化时认为是3 m，檩条间距1.5 m，隅撑间距1.5 m。隅撑和檩条可以作为刚架斜梁的侧向支撑点。双方产生分歧的关键在于梁的平面外计算长度该如何确定。查阅了一些资料、手册、参考书都指出梁的平面外计算长度为侧向支撑的间距，然而没有说明满足什么条件能够作为侧向支撑，是檩条、隅撑还是系杆存在不同的观点，规程中也未明确指出，这对设计工作带来很多疑惑和不便。
图1平面布置及屋面支撑系统
2手册中的规定
2．1 刚架斜粱上翼缘平面外计算长度
2．1.1 取上翼缘横向支撑的节距
支撑的节距按刚架跨度、柱距确定，支撑的节距直接影响横梁的截面和整体稳定性。当平面外长细比接近120时，φb下降很多。
2．1．2取隅撑间距
隅撑通过檩条连接于有弹性侧移的下翼缘上，故其不能作为上翼缘受压时的侧向支点，在某些情况下可将其作为下翼缘受压时的侧向支点。
2．1．3取檩距
不少轻型房屋门式刚架中取2个檩距，当1．5 m檩距时取Ly=3．0 m。如果以上2个檩距3根檩条均不在横向支撑节点时，所有檩条均随梁的上翼缘侧弯，不能起支撑作用，只有位于支撑节点处的檩条才能起侧向支点作用(即取横向支撑的节距)。当屋面刚度大，与檩条的连接可靠时，考虑屋面实际存在的蒙皮作用。取2个檩距3 m，这按规程的精神在实践中也是可行的。图2中虚线表示连接中间各榀刚架的屋面系杆，这些系杆通常可以被省去而直接利用檩条及屋面板替代。事实证明，由檩条和屋面钢板组成的外蒙皮具有足够剐度作为剐架面
外的支撑。
图2屋面支撑系统
对设有桥式吊车、悬挂吊车的刚架和其他大跨度刚架，作者建议不宜一律取L=3．0 m。
2．2刚架斜梁下翼缘平面外计算长度
2．2．1设置隅撑
不分情况取隅撑间距，隅撑间距取不大于16b1
(b1为受压翼缘宽度)，多数取3.0～4.5 m。另一种观点取上翼缘侧向支撑节点处檩条相连的隅撑间距，亦即横向支撑的节距。作者认为以取后者为妥。
2．2．2不设隅撑，取Ly=0．4 L
取Ly=0.4L的前提与弯矩图形有关。正常情况下，梁端为负弯矩，跨中为正弯矩，考虑柱面风荷载使梁反弯点内移，故偏安全地取反弯点距梁端为L／5，借用格构式刚架平面外长度的计算公式进行计算，得到Ly=0.4 L。但是如果风荷载的效应大于恒荷载的效应，使得跨中产生负弯矩，此时梁跨中下翼缘的计算长度可能稍大于0.4 L。
2．3手册[2]中有待商榷之处
1)梁的平面外计算长度与屋面支撑和系杆的布置情况有关，在指出梁平面外计算长度的同时，应该说明屋面支撑的布置情况，支撑点的距离是2倍、4倍还是8倍檩距。夸张一些，如果支撑点的距离是12倍檩距即18 m，梁的平面外计算长度不可能还取为3 m。
2)屋面的蒙皮效应肯定是存在的，设计时能否考虑屋面的蒙皮作用取梁的平面外计算长度为2个檩距。笔者认为，如果考虑蒙皮效应，需要验算屋面能否抵抗起蒙皮作用产生的剪力。如果屋面不能抵抗足够大的剪力，设计出的结构偏于不安全。
3分析问题
为了研究隅撑一檩条体系支撑的梁的平面外和计算长度能否取2倍檩距，首先计算隅撑一檩条体系的约束刚度，然后分析被多根隅撑支撑的简支梁的临界弯矩，并与长度为2倍檩距的简支梁的临界弯矩进行比较[5]。
3．1 隅撑一檩条支撑体系的约束刚度
为了简化计算并忽略一些对支撑刚度影响甚微的因素，公式的推导采用了以下假设：
1)檩条只发生弯曲，不考虑檩条的扭转变形和轴向变形；
2)隅撑为轴心受力杆件，忽略荷载的偏心；
3)不考虑隅撑和檩条安装孔比螺栓大引起的滑移；
4)梁侧向弯扭失稳时上翼缘和檩条的连接点为不动点。
取两根主梁间的一跨简支檩条分析，隅撑刚度分析见图3，图中a是檩条截面形心到梁上翼缘中心的距离，h是上下翼缘中线间的距离，口是隅撑和檩条轴线的夹角。记失稳时B点和E点的水平和竖向位移为uB、vB和uE、vE，隅撑和檩条的连接点离开主梁的距离为βlp，隅撑内的轴力记为F。根据位移与应变关系并通过数值处理，可得隅撑一檩条支撑体系对梁下翼缘提供的侧移约束刚度；
图3隅撑刚度分析
3．2 被多根隅撑支撑的简支梁的弯扭屈曲分析
以被多根隅撑支撑的一根简支梁为研究对象，其承受均匀的弯矩。e1为截面的剪切中心至檩条支撑点的距离，e2为隅撑下端支撑点至截面剪切中心的距离，记e=e1+e2。由于实际工程中隅撑的数量比较多，故简化为连续侧向支撑的梁，连续支撑的刚度为kb=Kb／l，Z为檩条的间距。则梁的弯扭屈曲总势能为：
式中：Iy，、Iw、It分别为绕Y轴惯性矩、扇性惯性矩和抗扭惯性矩；应为截面不均匀系数。
假设
代入式(2)可得临界弯矩为：
3．3 与长度为2倍檩距Z的简支梁的临界弯矩进行比较
承受均匀弯矩、长度为2倍檩距的简支梁临界弯矩为：
文献[5]通过两个算例以比较Mxcr。和Mxcr2，显示两者基本相等，说明梁的侧向计算长度基本上为2倍檩距。
3．4以上分析的不足
1)平行梁系跨中有侧向支撑时，支撑的刚度不同屈曲模式就可能不同，即存在侧向支撑的门槛刚度，当支撑的刚度大于或小于门槛刚度时，梁会呈现不同的屈曲模式[5]，柱列的支撑也存在门槛刚度[6]；然而以上分析没有考虑。因此应该规定Kb不小于门槛刚度。
2)檩条一般采用冷弯薄壁型钢，如果螺栓孔被压屈，再加上螺栓孔比螺栓大造成的螺栓滑移，梁侧向弯扭失稳时上翼缘和檩条的连接点为不动点的假定则不成立；夸张一些，如果两者距离之和为无穷大，那么隅撑一檩条支撑体系将不会起到约束梁侧移的作用。
3)如果隅撑一檩条不在屋面水平支撑处，梁发生弯扭失稳时，隅撑、檩条会随着梁一起侧移，如图4所示，这时隅撑一檩条支撑体系提供的支撑是相当有限的，不应该考虑其支撑作用。
图4有中间支撑平行梁系的屈曲变形
4结论
由于规程中没有明确梁的平面外计算长度该如何确定，手册中列出了多种方法，这使得梁的平面外计算长度存在不确定性，与计算模型相适应的构造措施也无法满足，这对结构造成安全隐患。通过以上规定和分析，笔者认为：
1)屋面横向支撑的相应位置都应该设置系杆，不宜用檩条兼做系杆，那样可能造成檩条的连接节点破坏。
2)斜梁的平面外计算长度应取屋面横向支撑间的长度，只有当梁下翼缘受压时，隅撑与檩条和系杆组成的整体才能起侧向支撑的作用(通常系杆设置在上部)。