屋蓋鋼結構設計

2022-05-23 16:48:05 字數 4322 閱讀 7902

1 廠房結構的受力及荷載的傳遞

1.1無吊車廠房的荷載型別

荷載包括:豎向荷載和水平荷載。

豎向荷載:恆荷載、活荷載、雪荷載、積灰荷載、吊掛荷載、豎向風荷載、豎向**荷載。

水平荷載:水平風荷載、水平**荷載。

(1)恆荷載:主要是建築物的自重。計算剛架或檁條時,結構自重由程式考慮,需要輸入其他材料的自重荷載。

比如計算剛架時,需要輸入的恆載主要包括彩鋼板、保溫棉、檁條、拉條、系杆、支撐等自重荷載。

1)彩鋼板面荷載=鋼材容重x 鋼板厚度x 基板寬度/成型後板寬度x 放大係數

如0.6mm 厚v125 型壓型鋼板自重荷載=78.5x0.0006x1/0.75x1.05=0.066kn/m2

2)保溫棉自重=容重x 厚度,保溫棉材料一般為玻璃絲棉、岩棉、聚氨酯(多用於夾芯板)

玻璃絲棉容重約64kg/m3,岩棉容重約120kg/m3,聚氨酯容重約40kg/m3

如75mm 厚玻璃絲棉自重荷載=0.64x0.075=0.048kn/m2

75mm 厚岩棉自重荷載=1.2x0.075=0.09kn/m2

3)檁條自重=單位長度重量/檁條間距,連續檁條應再乘以1.1

如c20020 簡支1.5 公尺間距檁條自重=5.71kg/m/1.5=3.81kg/m2=0.038kn/m2

z20020 連續1.5 公尺間距檁條自重=5.803kg/m/1.5x1.1=4.3kg/m2=0.043kn/m2

4)拉條自重=單位長度重量x 拉條道數/柱距x 放大係數

如7.5 公尺柱距布置兩道12 圓鋼拉條,自重荷載=

0.888kg/mx2/7.5x1.25=0.296kg/m2=0.003kn/m2

5)系杆重量=單位長度重量/系杆間距x 放大係數

如114x3.0 系杆,間距為6 公尺,則自重=8.213kg/m/6x1.2=1.64kg/m2=0.0164kn/m2

假設為玻璃絲棉,以上之和為0.17kn/m2;假設為岩棉,以上之和為0.22kn/m2

故單層板加玻璃絲棉,屋面恆載可取0.2kn/m2 左右;單層板加岩棉,則可取0.25kn/m2 左右;雙層板加玻璃絲棉,一般可取0.

25kn/m2 左右;雙層板加岩棉或岩棉夾芯板,一般可取0.3kn/m2 左右。以上為經驗資料,具體以計算為準。

(2)屋面均布活荷載:門規3.2.2

鋼規範gb50017-2003

鋼規範gb50017-2012(徵求意見稿)

3.2.1 設計鋼結構時,荷載的標準值、荷載分項係數、荷載組合值係數、動力荷載的動力係數等,應按現行國家標準《建築結構荷載規範》gb50009的規定採用。

(3)雪荷載:荷載規範7.1 節

注意屋面積雪分布係數,詳見荷載規範表7.2.1

(4)吊掛荷載:若吊掛荷載位置固定或全屋面均有布置且非動荷載時可按恆載參與計算;若吊掛荷載的位置不確定可能出現不利布置或吊掛荷載為動荷載時,應按活荷載參與計算。

(5)積灰荷載:詳見荷載規範5.4.1 條。

1, 本廠房是否排灰;2,附近廠房是否排灰;3,是否靠近沙漠地區

以上荷載除恆載以及可按恆載考慮的吊掛荷載外均為活荷載工況。門規3.2.5

(6)活荷載的不利布置:計算剛架和屋面檁條如何考慮活荷載的不利布置?

活荷載的不利布置通常是考慮在連續梁方面,簡支梁不存在活荷載的不利布置。故單跨剛架和屋面簡支檁條沒有活荷載不利布置的問題。而多跨剛架以及連續檁條是否考慮活荷載不利布置對用鋼量影響巨大。

處於安全性以及施工的不可靠性方面考慮,建議還是考慮活荷載的不利布置。剛架重要性很高,必須要考慮,而關於檁條,蔡益燕老師主審的《門式剛架輕型房屋鋼結構設計與施工疑難問題釋義》中這樣建議:

但是,這種做法並沒有規範依據,也沒有可靠的軟體支援。

1.2風荷載:

風荷載在門式剛架規範和荷載規範中均有規定,兩者有很大區別,最重要的是風荷載體型係數的區別。

首先要選對規範。門式剛架附錄a 條文說明:

門式剛架規範中:

確定按照門式剛架規範來計算風荷載之後判斷建築物的型別,即敞開式、部分封閉式以及封閉式。具體定義見門規2.1 術語:

計算剛架時,體型係數查表a.0.2-1

門規中沒有敞開式建築的剛架體型係數,對《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》(cecs102:2002)的勘誤和補遺這個檔案裡做了補充:

1) 敞開式房屋風荷載體型引數(摘自1996 版mbma 低層房屋體系手冊)

此檔案發表時間很久,且並沒有加入2012 修訂版門規,所以有待商榷。3d3s 中對於敞開式建築是直接選用荷載規範中的體型係數。

計算檁條和牆梁時,體型係數查表a.0.2-2

計算山牆牆架構件,體型係數查表a.0.2-4

1.3**荷載:門規條文說明3.1.4:

剛架的**力可由程式計算;當設防烈度為7 度及以下時,支撐系統可不做抗震驗算,當為7 度半及以上且吊車噸位不大時,支撐系統一般由抗震控制,需要做抗震驗算。

底部剪力法詳見抗規5.2.1 條。關於豎向**力,詳見抗規5.3.2 條。

1.4荷載傳遞:

剛架梁——主梁;屋面檁條——次梁;屋面板——單向板

豎向荷載作用下:

恆、活、雪、風、積灰——屋面板——檁條——剛架梁——剛架柱——基礎

吊掛荷載——檁條(或直接作用於剛架梁)——剛架梁——剛架柱——基礎

水平荷載作用下:

橫向水平風荷載——縱向牆面板——牆面檁條——剛架柱

(風是垂直於廠房的長邊吹過來的)

縱向水平風荷載——山牆牆面板——山牆檁條——抗風柱(剛架柱)——屋面水平支撐(或基礎)——柱間支撐——基礎

(風是垂直於廠房的短邊也就是山牆吹過來的)

2屋蓋的組成

屋蓋系統由屋面、屋架和支撐系統三大部分組成。

2.1屋蓋支撐體系

2.1.1支撐作用

1)保證屋架側向(平面外)穩定,形成屋架空間整體穩定體系;

2)減少屋架上弦杆側向(平面外)的計算長度;

3)傳遞山牆風力和吊車水平剎車力;

4)保證屋架安裝時的穩定性。

2.1.2支撐形式和布置原則

(1)支撐形式:

上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、下弦縱向水平支撐、垂直支撐和系杆。

(2)《抗規》:

(3)非抗震設計:

1)上弦橫向水平支撐(必設)

作用:傳遞山牆風力;減少上弦壓桿側向計算長度;保證屋架平面外穩定。

布置原則:

a、設定在房屋兩端或房屋溫度區段的第一柱間或第二柱間,其最大間距為60m,否則在中間增設一道或幾道。

b、天窗架的支撐與屋架上弦橫向水平支撐應設定在同一開間,以形成空間整體穩定性。

2)下弦橫向水平支撐

作用:減小下弦平面外計算長度;傳遞懸掛吊車水平力;傳遞水平風力(與抗風柱相連,作為抗風柱的支點)。

布置原則:屋架跨度大於18m;屋架跨度小於18m但屋架下弦設有懸掛吊車;廠房內設有噸位較大的橋式吊車或其他振動裝置;山牆抗風柱支撐於屋架下弦;屋架下弦設有通長的縱向水平支撐時。

3)下弦縱向水平支撐

作用:增加廠房空間整體剛度。傳遞吊車剎車力;保證托架平面外的穩定。

布置原則:房屋內設有重級工作制吊車或噸位較大的輕、中級工作制吊車;房屋內設有鍛錘等大型振動裝置;屋架下弦設有縱向或橫向吊軌;屋蓋設有托架;房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高。

4)垂直支撐(必設)

作用:把屋架上弦的力傳到柱頂;保證屋架安裝時的穩定。

布置原則:

5)系杆

作用:保證無支撐屋架的側向穩定性;減小弦杆的計算長度;傳遞水平力。

形式:剛性系杆——可承壓,通常採用雙角鋼或鋼管.

柔性系杆——不可承壓,通常採用單角鋼或圓鋼。

布置原則:上下弦杆布置不一樣,一般上弦布置密,下弦布置少些

垂直支撐的屋架上、下弦節點處;屋架屋脊節點,支座節點處;當橫向水平支撐布置在第二柱間,第一柱間應布置剛性系杆。

(4)鋼結構設計手冊

2.2 屋蓋支撐的計算(鋼結構設計手冊)——風荷載

例:(以成品結構圖支撐為例)

關於風力在各道水平支撐之間的傳遞,有以下幾種做法:

(1) 風壓力和風吸力由各道屋面水平支撐均攤,並考慮傳力滯後效應,將求得的內力適當放大。(此做法為完全考慮屋面蒙皮效應)

(2) 風壓力由迎風面第一道支撐承受,風吸力由背風面第一道支撐承受。(此做法不考慮屋面蒙皮效應且為了避免計算麻煩,保守計算)

(3) 風壓力和風吸力由山牆的兩道支撐均攤。(此做法不考慮屋面蒙皮效應,折中計算)

(4) 不考慮蒙皮效應,詳細分析構件受力。(計算繁瑣)

2.3**力:底部剪力法(目前**力沒有軟體可以算,只能手算)

《抗規》

例:(以成品結構圖支撐為例)

每個支撐節點**力為:

結論:一般7度區及以下,基本風壓小於0.50,屋面支撐一般由長細比起控制作用。

3屋架(鋼結構設計手冊上)

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