Khung không gian của nhà công nghiệp trong tính toán thường được phân tích các khung phẳng và kết cấu dọc khi tính toán chịu tải trọng đứng đặt vào xà ngang và tải trọng gió tác dụng đều lên các khung ngang. Đây là giải pháp phù hợp. Tải trọng cầu trục chỉ tác dụng lên một vài khung ngang (thường là 3 khung). Các khung còn lại được liên kết với các khung chịu tải bằng kết cấu dọc (mái, giằng dọc trên dàn mái, kết cấu hãm…) sẽ tạothành hệ không gian chịu lực và làm giảm chuyển vị ngang của cột khung và phân bố lại cũng như giá trị của mômen ở khung chịu tải nhiều nhất.
Việc tính toán chính xác khung thép nhà công nghiệp một tầng chịu tải trọng cầu trục có thể thực hiện bằng máy tính. Sơ đồ tính dùng hệ thanh không gian, tạo thành từ 5-7 khung phẳng, liên kết với nhau ở mức xà ngang và kết cấu đỡ cầu trục bằng các phân tố dọc có độ cứng hữu hạn (Hình 2.8a)
Nếu tính toán khung phẳng thì ảnh hưởng của các khung ngang khác liên kết với khung khảo sát bằng các phân tố dọc có thể kể đến trong sơ đồ tính bằng các gối tựa biến dạng đàn hồi (Hình 2.8b)
Với các dầm cầu trục có sơ đồ đơn giản, độ lớn của sức kháng tại vị trí liên kết chúng vào cột là không đáng kể và thực tế hầu như không ảnh hưởng đến độ lớn và sự phân bố nội lực trong cột khung. Trong sơ đồ tính gối tựa biến dạng đàn hồi ở mức kết cấu cầu trục có thể bỏ qua. Trong trường hợp này, việc kể đến sự làm việc không gian có thể kể đến bằng cách xác định phản lực R ở mức xà ngang hoặc chuyển vị tương ứng của khung trong hệ không gian kg, điều này là tiện lợi khi tính khung bằng phương pháp chuyển vị.
Chuyển vị của khung chịu tải trọng cầu trục trong hệ không gian kg nhỏ hơn chuyển vị của khung phẳng chịu tải trọng tương đương (Hình 2.8.d). Tỷ số kg/ gọi là hệ số làm việc không gian αkg
Chuyển vị tỷ lệ với lực gây chuyển vị, nênαkg có thể biểu diễn dưới dạng: αkg kg F - R R 1 F F (2.34)
Với: F - lực tương đương đặt ở mức cánh dưới dàn mái và gây ra chuyển vị của khung phẳng như khi chịu tải cầu trục.
Các phân tố dọc của kết cấu mái (giằng, tấm mái) có thể xét như dầm liên tục, tựa lên các gối biến dạng đàn hồi (hình 2.8.e). Kết quả khảo sát cho thấy chỉ cần xét đến khối không gian cần 5 khung. Việc tiếp tục tăng số lượng khung trong hệ không gian ảnh hưởng không đáng kể đến nội lực trong khung khảo sát. Phản lực của gối biến dạng đàn hồi R (lực kháng) do tác dụng của lực F tỷ lệ với lực này và phụ thuộc vào tương quan độ cứng của mái và cột:
R = α.F (2.35)
Hệ số đàn hồi αcó thể xác định theo bảng 2.2 phụ thuộc vào tham số βđặc trưng cho tương quan độ cứng của khung ngang và mái:
β= 3 3 n p B I d /(H I ) (2.36) Trong đó: B – bước khung; n I
- tổng mômen quán tính của các phần dưới của cột;
d – hệ số quy đổi cột bậc sang cột tiết diện không đổi có chuyển vị tương đương;