有关刚架设计中的若干问题.docx

有关刚架设计中的若干问题一、关于门式刚架风荷载体型系数 ms关于门式刚架风荷载体型系数 ms 的取用,目前似乎又两种。一种是根据美国金属房屋制造商协会 MBMA《低层房屋体系手册》(1996)中规定,针对小跨度房屋分别给出房屋端区和中间区不同的风荷载体型系数 ms ;另一种是我国《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)(以下简称荷规)第  节规定的体型系数 ms 。前者似乎是专门针对低层钢结构房屋的,且已为多个国家采用。后者在我国沿用 50 多年。但按这两种ms 的取值,所算得得风荷载组合弯矩设计值相比,有较大差别。前者在多数情况下算得的风荷载组合弯矩设计值偏小甚多。我国《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)(以下简称门规)是根据前者并经过实测作出规定的。而《全国民用建筑工程设计技术措施——结构》中则规定在大多数 (L0 h)£ 4 的门式刚架采用“荷规”表  的体型系数 ms ,但当 (L0 h)> 4 、风荷载较大、屋面荷载较轻得少数门式刚架有可能会出现按“门规”的风荷载体型系数 ms 计算,要比按“荷规”计算的风荷载组合弯矩稍偏大的情况,而仍保留“门规”的风荷载体型系数 ms 。目前两种风荷载体型系数 ms 共存,设计部门都有采用,有些设计软件则只运用“门规”的一种体型系数。这是只得注意的。现以实例作分析,供参考。(实例请参阅《钢结构设计手册(上册)》(中国建筑工业出版社)P456~459)结论:⑴房屋风荷载的体型系数与房屋形状有关,与所选结构类型无关,一般应采用“荷规”第  节中所列的风荷载体型系数 ms 计算结构风荷载。⑵“门规”借鉴国外实测 ms 资料,可供设计人员作为加强刚架个别截面和验算的参考。从实例中的数据看,当刚架 (L0 h)£ 4 时,控制截面的弯矩组合设计值比按“荷规”算得的小得多,影响安全。⑶比较两本规范风荷载的效应,不能单从两者的风荷载一项进行比较,应将两者的弯矩组合设计值综合进行比较才能得出合乎情理的正确结论。而按“门规”,风几乎不起作用,全部由恒荷载+活荷载控制设计,似不合常理。⑷常用刚架的跨高比 (L0 h)£ 4 ,控制截面在 D 点,梁右端向上弯曲(负弯矩),梁左端 B 则相反,一般 B 点不控制。它仅当 (L0 h)> 4 、且屋面恒载小、风荷载较有人说:“人生是一项自己做的工程”。你今天做事的态度和所做的选择,筑成你明天要住的“房子”。1大时,在“ 风- 恒”作用下,风吸力有可能使梁端的正弯矩比恒载引起的负弯矩大,这样,二者抵消后可能使 B 点正弯矩值还大于 D 点负弯矩值,此时 B 点才起控制作用。但它不会超出按“荷规”算得的很多,不会影响安全。(其中 B 点指单层门刚迎风面梁的左端,D 点指背风面梁的右端。)⑸本章第  节结构系列中给出的表 9-6(刚架截面选用表)是参照《轻型钢结构设计指南》将其原按“门规”所取用的 ms ,改用“荷规”的 ms 重新给出的,通过在40 多榀单跨刚架分析,其梁柱弯矩组合设计值与表 9-8(所举算例中的数据表)给出的几榀刚架分析基本一致,梁柱截面面积需加大 10%~30%,似应引起高度重视。附:根据中国建筑科学研究院建筑结构研究所规范室的意见:高度小于 30m 的单层工业房屋仍可按以往实践经验不考虑风振系数 b z ,即取 b z =1。二、刚架横梁和柱端弯矩的近似估算柱底铰接的单跨门式刚架为一次超静定结构。当横梁和柱为变截面时计算十分复杂,必须借用计算机求解。当一端柱底的水平反力或柱顶(或横梁端)的弯矩求得后,就可用静力平衡公式求解。本手册根据统计分析,提出初步估算或校核平坡刚架(i=1/10~1/20)控制截面的弯矩 M B 、 M D 的计算公式。1. 横梁在竖向均布荷载 G 作用下:M B = M D = -aGL20(9-42)式中 α 为梁端(柱顶)弯矩系数,根据柱的截面大小和高度取 1/14~1/16,按柱截面尺寸和高度取用,即 IC / h 较大时取上限,反之取下限。M C = (1/ 8)GL20 - (9-43)式中  为考虑柱顶水平力对 C 点的反拱弯矩。2. 横梁在风吸力W5 、W6 作用下,仍可应用上式(9-43),但式中 G 以(W5 + W6 ) / 2 代入,并取正值。3. 柱在迎风面(压力)W1 和背风面(吸力)W4 作用下,(            ( (M B = -M D = 1/ 2[W1 + W4 )h2 -1/ 2 W1 + W4 )h2 ]= 1/ 4 W1 + W4 )h2当求得以上荷载下的 M B 、 M D 后,其他均能迎刃而解。三、关于刚架平面外的计算长度1. 梁的平面外计算长度 Ly ,分上翼