第三章单层工业建筑 3.2 单层厂房横向排架永久荷载

计算单元选取原则
- 选取原则是能代表整体结构的受力性能。
- 单层厂房受力具有明显的纵、横向特征，可分别进行分析。由于纵向水平荷载通常远小于横向水平荷载，一般情况下厂房纵向可不进行整体受力分析（除非要考虑地震作用或温度应力等特殊情况）。
计算简图两大核心假定
- 基础固结，屋梁铰接：假定柱下端固接于基础顶面，横梁（屋架/屋面梁）与柱顶铰接。
- 轴向无限刚性杆：假定横梁为没有轴向变形的刚杆。
柱高度参数确定
- 柱总高 $H$ = 柱顶标高 – 基础底面标高(埋深) – 基础高度。
- 上段柱高 $H_u$ = 柱顶标高 – 轨顶标高 + 轨道构造高度 + 吊车梁在支承处高度。

横向排架所承受的荷载主要包含竖向荷载与横向水平荷载两大类：

荷载性质	荷载名称（符号）	传递路径	作用形式与位置
永久荷载	屋盖自重 ($F_1$)	屋盖 $\rightarrow$ 屋面板 $\rightarrow$ 屋架 $\rightarrow$ 柱顶	集中荷载，作用于柱顶（距纵向定位轴线 $150\text{mm}$）
	上、下柱自重 ($F_2, F_3$)	柱自重直接作用于柱身	沿柱高的分布荷载，作用于各自的截面形心轴
	吊车梁及轨道自重 ($F_4$)	吊车梁 $\rightarrow$ 柱牛腿	集中荷载，作用于牛腿（距纵向定位轴线 $750\text{mm}$ 或 $1000\text{mm}$）
可变荷载	屋面可变荷载 ($F_5$)	传递路径同 $F_1$	集中荷载，包含雪荷载、积灰荷载等（雪荷载与活载不叠加）
	吊车竖载、横向水平载	吊车 $\rightarrow$ 吊车梁 $\rightarrow$ 牛腿/连接钢板 $\rightarrow$ 柱	吊车竖载偏心作用于牛腿；横向水平载作用于吊车梁顶面
	风荷载 ($W_k, q_{1k}, q_{2k}$)	纵墙风载 $\rightarrow$ 排架柱；屋盖风载 $\rightarrow$ 屋架 $\rightarrow$ 柱顶	柱顶集中风荷载与柱身线分布风荷载

在实际结构中，排架柱具有一定的截面宽度，且各构件的连接往往偏离柱的中心轴。在计算简图中，我们用“单线”来表示柱，无法直观表示出这些偏心距离。因此，设计时必须利用力矩等效原理，将真实的偏心竖向荷载等效为作用在柱形心轴处的轴心集中荷载与偏心力矩：

轴心荷载与弯矩的独立作用特征
- 排架柱承担的轴心荷载仅产生柱轴力，不产生弯矩。
- 排架柱的弯矩仅由偏心力矩产生。
偏心弯矩等效计算公式
- 上段柱顶等效弯矩 $M_1$：
  $M_1 = F_1 \cdot e_1$
  (其中 $e_1$ 为屋盖自重作用点至上柱形心轴的偏心距)。
- 下段柱顶等效弯矩 $M_2$：
  $M_2 = (F_1 + F_2) \cdot e_0 – F_4 \cdot e_4$
  (其中 $e_0$ 为上柱形心轴至下柱形心轴的偏心距；$e_4$ 为吊车梁自重作用点至下柱形心轴的距离)。

在计算下柱顶的等效偏心弯矩 $M_2$ 时，计算公式为 $M_2 = (F_1 + F_2) \cdot e_0 – F_4 \cdot e_4$。

请问：为什么公式中的两项偏心力矩方向相反（中间是减号）？在实际工程设计中，这种“方向相反”的力矩叠加效应对排架柱的偏心受压设计是有利还是不利的？