有关刚架设计中的若干问题.doc

有关刚架设计中的若干问题关于门式刚架风荷载体型系数关于门式刚架风荷载体型系数的取用,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;另一种是我国《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)(以下简称荷规)。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》中则规定在大多数的门式刚架采用“荷规”,但当、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。目前两种风荷载体型系数共存,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”。⑵“门规”借鉴国外实测资料,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,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、且屋面恒载小、风荷载较大时,在“-”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-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,改用“荷规”的重新给出的,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,即取=1。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、的计算公式。横梁在竖向均布荷载G作用下:(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,即较大时取上限,反之取下限。(9-43)。横梁在风吸力、作用下,仍可应用上式(9-43),但式中G以代入,并取正值。柱在迎风面(压力)和背风面(吸力)作用下,当求得以上荷载下的、后,其他均能迎刃而解。关于刚架平面外的计算长度梁的平面外计算长度,分上翼缘和下翼缘两种情况。上翼缘计算长度,通常有三种取法,分述如下: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。通常取檩距的倍数。支持的节距直接影响横梁的截面和整体稳定性。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,具体见后面下翼缘的计算长度论述。取3m不少轻型房屋门式刚架中取2个檩距,=。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),取=3m,能设计合理的横梁截面,充分发挥强度作用。当屋面刚度好,与檩条连接可靠时,考虑屋面实际存在的蒙皮作用,取2个檩距,即3m,这按“门规”。对设有桥式吊车、悬挂吊车的刚架和其他大跨度刚架,作者建议不一律取=3m为宜。