工业厂房网架结构吊点荷载不利布置分析
工业建筑多层框架的活荷载不利布置

文章编号 { 06 7 2 ( 0 2 0 —0 3 一O 1 0 - 39 2 0 ) 1 0 4 5
工 业 建 筑 多 层 框 架 的活 荷 载 不 利布 置 ‘
邹胜 斌 , 白绍 良
( 重庆大学 土木工程学院 , 重庆 404 ) 0 0 5
摘要 : 以设 防烈度为 8度的框架厂房 为删. 详细 分析了活荷载不利布置 对框架桑、 内力 柱
2 计算实例
某 抗震设防烈度为 8 度的一个 5 框架厂 房, 层 其结构平 面布 置如图 l所示 , 、 栏现浇 . 梁 板、 混
・ 收穑 日期 t0 1 1 —2 0— 0 9 3
基金项 目 国家 自然科学 基金研究 项 目( 9 7 0 6 58 85 ) 作青 简介 t ‘ 自 胜蜮 ( 9 3 , , 17 一) 男 潮北仙桃 J . 、 硕士 , 主要 从事结 构工程研 究。
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— 大跨 中弯矩时 . ) 活荷 载布置方法 为—— 除本 跨布置活荷载 外 , 竖向和横向相 间布 沿
置 活荷 载 ;
2 )求梁最大 支座负弯矩或 最大支座剪力时, 活荷载布置方法 为—— 将该支座截面相邻 的上 下 左右 各跨布置 活荷载 , 然后沿竖向和横向相间布置活荷 载; 3 )求柱两端最大弯矩时 , 活荷载布置方法为—— 将柱一侧上 、 下两跨布置 活荷 载, 然后沿横 向 每隔一跨布置 活荷载 { 4 求柱最大轴力时, ) 活荷载布置方法为 ——将该柱 以上各层相邻两跨布置 活荷载 。
的 彰 响 ,手出何 时 需 要 考 虑 活 荷载 不 利 布 置 、 时 不需 要 考 虑 活 荷 戒 不 利 布 置 的 结 论 , 革 何 可
吊车荷载的结构分析

请用光标指定吊车在左(上)轨道的两端点
当选择完一根直线上的两点后,屏幕在下方又提示:
请用光标指定吊车在右(下)轨道的两端点
当选择完第二条轨道的两端点后,这组吊车荷载就定义完毕了,还可以选择其它组吊车,则进入下一组吊车的定义。
(3)吊车分析以每对轴线为准,程序自动搜索每对轴线上的吊车柱,并成对作用;
(4)注意定义吊车的参数及含义;
(5)TAT、SATWE只计算吊车柱,并生成柱的预组合力;
(6)吊车柱的配筋考虑了刹车+轮压、轮压的不同组合;
(7)吊车柱的长度系数应由用户自行修正。
梁预组合也按照“只考虑轮压的预组合力”和“考虑轮压加刹车的预组合力”这两种情况搜索出梁的包络内力,即为:
预组合1——轮压+刹车包络内力;
预组合2——轮压包络内力。
软件在整个移动荷载作用的过程中,按照上述预组合14个工况受搜索出个工况的预组合内力,如下图所示为吊车柱的预组合内力图之一:
吊车柱预组合内力之一Vymax工况图
其中:
-Mmax/T——表示最大负弯矩与扭矩的组合项;
+Mmax/T——表示最正负弯矩与扭矩的组合项;
-Vmax/N——表示最大剪力与轴力拉力的组合项。
3.2
吊车柱预组合分别有“只考虑轮压的预组合力”和“考虑轮压加刹车的预组合力”。
预组合1——是吊车的“轮压+刹车”内力组合;
预组合2——是吊车的“轮压”内力组合。
当吊车柱之间设有交叉支撑时,必须考虑支撑的作用,在吊车柱的设计中,可适当减少吊车柱在支撑布置方向的长度系数。
注意:当这种结构产生了多个“弹性节点”后,地震振型数就要增加。振型分析也应该采用“总刚模型”。
空间钢网架结构施工误差分析及控制

空间钢网架结构施工误差分析及控制钢网架结构拼装及吊装施工过程中,会因各种原因产生各种误差,导致产生杆件弯曲、单元偏位、就位困难等质量问题。
现结合本工程网架结构施工中产生的质量问题进行分析。
标签:网架结构;高空吊装;原因分析;质量控制网架是由许多杆件按照一定规律组成的网状结构。
网架结构可分为平板网架和曲面网架。
平板网架采用较多,它是一种平板型的,由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连接而形成的空间结构,属于空间铰接杆系。
它改变了平面桁架的受力状态,是高次超静定的空间结构。
其优点是:空间受力体系,杆件主要承受轴向力,受力合理,节约材料(如上海体育馆,直径110m,用钢量仅49kg/㎡),整体性能好,刚度大,抗震性能好。
杆件类型较少,适于工业化生产。
构成网架的基本单元包括三角锥、三棱体、正方体、截头四角锥等,由这些基本单元可组合成平面桁架系网架,四面锥体系网架,三角锥体系网架等不同网架形式;根据网架連接节点形式不同,一般可以分为焊接球节点,螺栓球节点,钢板节点三大类。
网架的形式较多。
按结构组成,通常分为双层或三层网架;按支承情况分,有周边支承、点支承、周边支承和点支承混合、三边支承一边开口等形式;按照网架组成情况,可分为由两向或三向平面桁架组成的交叉桁架体系、由三角锥体或四角锥体组成的空间桁架角锥体系等。
我国于1964年建成第一个平板网架(上海师范学院球类房),在20世纪80年代后期北京为迎接1990年亚运会兴建的一批体育建筑中大部分皆采用平板网架结构。
空间网架结构在我国的应用已经非常成熟,被广泛用作体育馆、展览馆、俱乐部、影剧院、食堂、会议室、候车厅、飞机库、车间等的屋盖结构。
1 网架结构特点分析1.1 网架结构的整体性能好,刚度大,抗震性能好网架结构是由很多杆件从两个或几个方向有规律地组成的高次超静定空间结构,由于杆件之间的相互支持作用,它改变了平面桁架受力体系,能承受来自各方的荷载,其刚度大、整体性好、抗震能力强。
关于结构活荷载不利布置(值得收藏)

关于结构活荷载不利布置(值得收藏)一、教科书里荷载的最不利组合的描述连续梁所受荷载包括恒载和活荷载两部分,其中活荷载的位置是变化的,所以在计算内力时,要考虑荷载的最不利组合和截面的内力包络图。
对于单跨梁,显然是当全部恒载和活荷载同时作用时将产生最大的内力。
但对于多跨连续梁某一指定截面往往并不是所有荷载同时布满梁上各跨时引起的内力为最大。
结构设计必须使构件在各种可能的荷载布置下都能可靠使用,这就要求找出在各截面上可能产生的最大内力,因此必须研究活荷载如何布置使各截面上的内力为最不利的影响,即活荷载的最不利布置。
如下图所示为五跨连续梁,当活荷载布置在不同跨间时梁的弯矩图和剪力图。
从上图中可以看出其内力图的变化规律,当活荷载作用在某跨时,该跨跨中为正弯矩,邻跨跨中为负弯矩,然后正负弯矩相间;比较各弯矩图可以看出,例如对于1跨,本跨有活荷载,当在3、5跨同时也有活荷载时,使1跨+M值增大,而2、4跨同时有活荷载时,则在1跨引起-M,使1跨+M值减小,因此欲求1跨跨中最大正弯矩时,应在1、3、5跨布置活荷载。
同理可以类推出求其他截面产生最大弯矩时活荷载的布置原则。
根据上述分析,可以得出确定连续梁活荷载最不利布置的原则如下:1.欲求某跨跨中最大正弯矩时,应在该跨布置活荷载;然后向两侧隔跨布置。
2.欲求某跨跨中最小弯矩时,其活荷载布置与求跨中最大正弯矩时的布置完全相反。
3.欲求某支座截面最大负弯矩时,应在该支座相邻两跨布置活荷载,然后向两侧隔跨布置。
4.欲求某支座截面最大剪力时,其活荷载布置与求该截面最大负弯矩时的布置相同。
根据以上原则可确定活荷载最不利布置的各种情况,它们分别与恒载(布置各跨)组合在一起,就得到荷载的最不利组合,如下图所示为五跨连续梁最不利荷载的组合。
二、规范里活荷载不利布置的相关条文《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第3.2.1条:建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载,按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合,并应取各自的最不利的组合进行设计。
工业厂房结构设计中钢结构设计要点分析

工业厂房结构设计中钢结构设计要点分析一、荷载计算及结构分析荷载计算是工业厂房结构设计中的第一步,必须准确计算出工业厂房所承受的各种荷载,如自重荷载、风荷载、地震荷载等,以确定钢结构的基本参数,如截面、长度、强度等。
同时也要根据荷载的不同特点,对钢结构进行合理的分析,如在考虑风荷载时需注意钢结构的刚度和抗风性能,在考虑地震荷载时需注意钢结构的抗震性能。
二、钢结构设计及构件设计在进行钢结构设计时,应考虑到各种力的作用和力的矢量,确定受力构件和杆件的断面形状和大小,并根据工程实际情况,对结构进行优化。
对于工业厂房结构设计而言,应特别注意钢结构的整体稳定性和刚度问题,确保结构稳定、刚度良好,能够承受各种荷载并保证生产安全。
同时,在设计构件时,需充分考虑钢材的节能性能和钢材使用寿命问题。
三、连接设计连接设计是钢结构中的关键部分,连接件要求强度高、耐久性强,能够承受剪切、弯曲、拉伸等多种力的作用。
在进行连接设计时,应考虑到连接结构的稳定性和可靠性,并在连接处设置适当的支撑和加强措施,以减小杆件和构件的扭转和变形,确保钢结构具有优良的抗震性和抗风性。
四、施工工艺及安装设计工业厂房结构设计还必须考虑到施工工艺及安装设计的问题,以保证钢结构的施工质量和安装质量。
在施工期间,应严格遵守钢结构的施工规范,加强现场管理,确保施工期间工人的安全,为钢结构的安装和使用提供有力的保障。
此外,在进行安装设计时还需合理设计取力点位置和连接件的布置方式,减少安装误差,使钢结构的安装达到最佳状态,从而提高工业厂房的生产效率和经济效益。
五、维护保养及检测最后一点,需要提到的是维护保养及检测。
工业厂房结构设计中的钢结构,尤其是受到自然灾害等外力作用,容易发生结构破坏和老化。
因此,在进行钢结构设计时,应预留维护检修的通道和方便进行检验、维护的设施,及时检测和维护结构,确保工业厂房的长期安全运行。
在经济条件允许的情况下,可以通过钢结构的防腐涂料等保护措施,延长钢结构的使用寿命。
单层工业厂房结构吊装施工组织设计与对策

装配式钢筋混凝土单层工业厂房的结构件有柱、基础梁、吊车梁、连系梁、托架、屋架、天窗架、屋面板、墙板及支撑等。
构件的吊装工艺有绑扎、吊升、对位、临时固定、校正、最后固定等工序。
在构件吊装之前,必须切实做好和各项准备工作,包括场地清理,道路的修筑,基础的准备,构件的运输、就位、堆放、拼装加固、检查清理、弹线编号以及吊装机具的装备等。
6.3.1.1 柱的吊装(1)基础的准备柱基施工时,杯底标高一般比设计标高低(通常代5cm),柱在吊装前需对基础杯底标高进行一次调整(或称找平)。
调整方法是测出杯底原有标高(小柱测中间一点,大柱测四个角点),再量出柱脚底面至牛腿面的实际长度,计算出杯底标高调整值,并在杯口内标出,然后用1:2水泥砂浆或细石混凝土将杯底找平至标志处。
例如,测出杯底标高为-1.20m,牛腿面的设计标高是+7.80m,而柱脚至牛腿面的实际长度为8.95m,则杯度标高调整值h=(7.80+1.20)-8. 95=0.05m。
此外,还要在基础杯口面上弹出建筑的纵、横定位轴线和柱的由装准线,作为柱对位、校正的依据(图6.21)。
柱子应在柱身的三个面上弹出吊装准线(图6.22)。
柱的吊装准线应与基础面上所弹的吊装准线位置相适应。
对矩形截面柱可按几何中线弹吊装准线;对工字形截面柱,为便于观测及避免视差,则应靠柱边弹吊装准线。
图6.21 基础的准线图6.22 柱的准线1-基础顶面线;2-地坪标高线;3-柱子中心线;4-吊车梁对位线;5-柱顶中心线(2)柱的绑扎柱的绑扎方法、绑扎位置和绑扎点数,应根据柱的形状、长度、截面、配筋、起吊方法和起重机性能等因素确定。
由于柱起吊时吊离地面的瞬间由自重产生的弯矩最大,其最合理的绑扎点位置,应按柱子产生的正负弯矩绝对值相等的原则来确定。
一般中小型柱(自重13t 以下)大多数绑扎一点;重型柱或配筋少而细长的柱(如抗风柱),为防止起吊过程中柱的断裂,常需绑扎两点甚至三点。
对于有牛腿的柱,其绑扎点应选在牛腿以下200mm处;工字形断面和双肢柱,应选在矩形断面处,否则应在绑扎位置用方木加固翼缘,防止翼缘在起吊时损坏。
活荷载布置状况对网架结构的影响

活荷载布置状况对网架结构的影响万叶青薛国华机械工业第四设计研究院[摘要] 本文针对实际工程中出现的问题,对网架活荷载的不利布置进行分析,结果表明:网架结构对活荷载布置状况非常敏感,网架设计时应当引起重视.[关键词] 网架、活荷载不利布置.一.前言在机械工业厂房的设计中,特别是装配车间,焊接车间以及联合厂房等,生产流程较为复杂,因此工艺布置需要较大的厂房跨度空间和较多的悬挂吊点.而网架结构正是以其整体性好,空间刚度大,便于灵活布置吊点等特点,深受用户和设计人员的欢迎.几年来网架结构已被广泛的应用于工业建筑中.网架结构是一系列杆件通过节点连接,按一定布置方式组成的空间杆系结构,杆件便为一二力杆.而整个网架结构是一种高次超静定结构.这种结构对于不同的荷载布置会有不同的内力分布,杆件受力也随之变化,因此活荷载布置变化对网架结构的影响应当引起人们的重视.二.工程实例某工程项目,联合厂房采用网架结构.网架平面尺寸120mX150m,柱距15mX30m.荷载:上弦静载:0.30kN/m2,上弦活荷载:0.50kN/m2,下弦工艺活荷载:2.2kN/m2.网架结构采用双层正放四角锥,网格尺寸3.75mX3.75m,失高2.5m.坡度5%.网架设计采用空间网格结构计算机辅助设计系统(MST2000).设计中活荷载布置按同时满布于整个网架上.在杆件的强度,变形及长细比符合规范要求情况下,网架用钢量为28.6kg/m2.此时工艺设计提出新的要求:网架设计第一阶段,B,C轴线间不考虑工艺活荷载,但需考虑以后的发展,可能在此区间增加工艺活荷载.为此网架设计时既要考虑B,C轴线间无工艺活荷载的情形,也要考虑有工艺活荷载的情形.当我们在原网架设计基础上,将B,C轴线间的工艺活荷载取消进行验算时发现有大量杆件超限.可见活荷载满布情形下,网架结构并不是最不利的.为此我们对该网架重新进行设计.将工艺活荷载分成两部分:活荷栽1,活荷载2(见图1).程序内定组合为活荷载分两次单独加载,即1.2静+1.4活荷载11.2静+1.4活荷载2根据工艺要求,尚应考虑两组活荷载同时出现的情况,我们又人工添加了一种组合1.2静+1.4(活荷载1+活荷载2)作为活荷载同时满布的情形,重新进行了设计.杆件进行调整后,用钢量略有增加.用钢量为29.23kg/m2.三.活荷载不利布置分析为了分析活荷载不利布置对网架结构的影响,这里取一规则网架进行分析.网架平面尺寸:60mX60m,柱距:30mX30m.网架结构形式:双层正放四角锥.网格尺寸:3mX3m,失高:2.1m.杆件根数为:3200根,杆件材料:Q235.荷载情况:静载: 上弦0.30kN/m2;活荷载: 上弦0.50kN/m2;下弦2.20kN/m2.以下按活荷载同时满布和按棋盘间隔布置两种情况进行分析.1.活荷载满布荷载组合为计算机程序内定组合:(1)1.2静(2)1.2静+1.4活计算结果为,单位面积用钢量为:40.78kg/m2.在以上设计基础上,我们取消一个柱间区格内的下弦活荷载,重新进行验算.有270根杆件超限.超限比例为8.5%.2.活荷载按棋盘布置活荷载布置见图2.荷载组合,计算机内定组合有:(1)1.2静(2)1.2静+1.4活1(3)1.2静+1.4活2人工添加一种组合(4)1.2静+1.4(活荷载1+活荷载2)计算结果,单位面积用钢量为46.00kg/m2,用钢量比单纯满布活荷载时增加了12.8%.活荷载按棋盘布置是否为网架的最不利布置?为此我们在活荷载按棋盘布置计算的基础上,调整活荷载分布,仅在一个柱间区间加半跨活荷载,再进行验算,发现仍有杆件超限,超限杆件21根.最大应力达343.9N/mm2.由此可见,活荷载满布或按棋盘布置均不是最不利的情形,由于活荷载布置的随意性,仍有可能出现强度超限的情况.因此设计时应根据实际情况布置或调整荷载.三.结论1.空间网架结构是一高次超静定结构,对活荷载的不利布置非常敏感,应当引起设计人员的注意.2.活荷载满布或按棋盘布置不一定是最不利的情况,设计人员应视具体情况来确定活荷载的布置方式.3.考虑活荷载的不利布置会增加网架结构的用钢量,活荷载按棋盘布置比活荷载同时满布增加用钢量约为10~15%.。
对工业厂房钢结构设计中的问题及优化思路分析

对工业厂房钢结构设计中的问题及优化思路分析发布时间:2021-03-10T02:24:36.553Z 来源:《防护工程》2020年31期作者:金鸣[导读] 首先,在进行整体布局设计方面,部分设计师在进行设计的过程中没有充分考虑企业的实际情况,导致厂房钢结构设计中存在一些不合理的因素,这些问题导致厂房在运行的过程中会出现新的问题,影响工业厂房钢结构使用的效率和质量。
南京扬子石油化工设计工程有限责任公司摘要:本文主要分析现阶段工业厂房钢结构设计过程中存在的主要问题,在分析问题的基础上提出相应的优化策略,以此来提高工业厂房在施工建设上的质量,使之符合相关国家工程质量标准,同时能有效降低工程施工中的维修成本投入,保证工程施工的安全性和稳定性,从而保证工程施工的整体效率和质量。
关键词:工业厂房;钢结构设计;问题;优化现阶段,随着钢铁生产行业的迅速发展,其在建筑领域发挥了越来越重要的地位和作用,也有了更为广泛的运用,其中钢结构在运用的过程中,为了满足建筑工程的具体需求,需要根据实际情况进行钢结构的选择,本文主要分析在进行工业厂房中进行钢结构设计的过程中存在的问题,在此基础上提出相应的优化策略。
1工业厂房钢结构设计过程中存在的问题1.1整体布局首先,在进行整体布局设计方面,部分设计师在进行设计的过程中没有充分考虑企业的实际情况,导致厂房钢结构设计中存在一些不合理的因素,这些问题导致厂房在运行的过程中会出现新的问题,影响工业厂房钢结构使用的效率和质量。
此外,部分设计师在设计的过程中具有一定的随意性,即在设计过程中不能充分利用土地,从而影响了设计的合理性和科学性。
1.2内部结构相较于传统的混凝土厂房,钢结构厂房在使用的过程中有着强度高、重量轻的优势,因此其被广泛运用于石油化工领域,但是其在使用的过程中仍然存在一些问题,这些问题随着工厂投入使用而逐渐暴露,其中主要问题在于钢结构厂房中钢架分布不够均匀、厂房的举架不够高。
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工业厂房网架结构吊点荷载不利布置分析【摘要】目前多跨网架结构在工业厂房中得到广泛应用,工业厂房荷载分布一般相当复杂,而对于这种高次超静定的结构,荷载布置的变化引起杆件内力的重分布,对杆件的实际受力影响是很大的。
本文通过典型算例,探讨考虑网架荷载不利布置的必要性及设计方法。
【关键词】工业厂房,网架,吊点荷载,不利布置,满应力设计,用钢量【abstract 】current network structure in industrial plants across widely used, industrial workshop load distribution generally is very complex, and for this high time for the static structure, load arrangement of the change pole pieces of the internal force distribution of weight, to stem a practical stress influence is very big. This article through the examples, this paper discusses the network load of adverse decorate consider the necessity and design method.【key words 】industrial workshop, rack, hoisting load, adverse to decorate, full stress design, steel quantity一、前言网架结构是指按一定规律布置的杆件通过节点连接而形成的平板型或微曲面型空间杆系结构。
由于网架结构存在设计、加工安装周期短,容许荷载大,用钢量较小等优势,尤其是能满足大空间、大跨度的工艺要求,因而近年来在工业厂房,特别是机械工业厂房中应用越来越广泛。
而由于在设计网架结构时工艺荷载详细的吊挂情况往往不能确定,再加上考虑厂房生产线改造等因素,工艺专业在提荷载资料时一般根据实际布置情况分区提供满布的荷载,但在实际使用中只有部分节点是有荷载的。
这些不确定性造成网架在设计时与使用时的荷载情况有一定的差异。
如果不能充分考虑这个因素,即使在使用时任何一个吊点的荷载都不超过设计时的荷载限值,也可能会存在一些安全上的隐患,应引起设计人员的重视。
二、荷载各布置工况分析取一典型网架,主要设计条件如下:结构形式:双层正放四角锥网架,下弦支撑,主要采用螺栓球控制指标:Q235圆钢管(无缝管),应力控制在215*0.9=193.5mPa。
压杆容许长细比180,拉杆容许长细比200平面尺寸:120mX120m,柱距24mX24m,网格尺寸4mX4m,矢高2.0m,杆件总数7676,节点总数1981荷载情况:上弦恒载:0.3kN/m2 (施加为上弦恒载)上弦活载:0.5kN/m2 (施加为上弦活载1)下弦活载(工艺吊挂):40kN/吊点(施加为下弦活载1)验算软件:笔者编制的AMDE网架设计软件1、满布活荷载下的满应力配杆设计。
采用如下荷载组合:第1组荷载组合: 1.35*恒载第2组荷载组合: 1.20*恒载+1.40*活载1在上述荷载条件下进行满应力设计结果如下(本文中所有用钢量数据均为仅考虑杆件中到中长度的净重,不含节点球、螺栓、锥头、套筒等配件重量):杆件总重: 325.5424(吨),折合用钢量:22.6071(kg/m2)超应力杆件数: 0, 超长细比杆件数: 0第5697 号杆件截面型号: Φ114X4, 最大拉应力比: 0.9991第6612 号杆件截面型号: Φ88.5X4, 最大压应力比: 0.9913第1605 号杆件截面型号: Φ219X16, 最大轴力: 1542.6763kN第6170 号杆件截面型号: Φ219X16, 最小轴力: -1679.1245kN2、上下弦分别满布活荷载下的验算增加两组活载,分别是活载2(只考虑上弦活载)和活载3(只考虑下弦活载),相当于考虑同时减小上弦活载或下弦活载。
采用如下荷载组合:第1组荷载组合: 1.35*恒载第2组荷载组合: 1.20*恒载+1.40*活载1第3组荷载组合: 1.20*恒载+1.40*活载2第4组荷载组合: 1.20*恒载+1.40*活载3在上述荷载条件下再用上次满应力配杆设计的结果进行验算结果如下:杆件总重: 325.5424(吨)超应力杆件数: 0, 超长细比杆件数: 32第5697 号杆件截面型号: Φ114X4, 最大拉应力比: 0.9991第6612 号杆件截面型号: Φ88.5X4, 最大压应力比: 0.9913从上可知,当按满布荷载满应力配杆后,如果同时减小上弦或下弦活载,不会出现超应力杆件,但出现了32根超长细比杆件。
造成超长细比的原因应为杆件受力状态改变(受拉杆变为受压杆)。
查看这些超长细比杆件可发现造成拉压变号并超长细比的这些杆件其压应力均很低(压应力比均在0.05以下)。
故可认为若同时减小上弦活载或下弦活载,不会影响网架的安全。
3、分区格满布活荷载下的分析验算以柱位划分区格,再增加六组活载,分别是活载4(下弦棋盘布置A),活载5(下弦棋盘布置B),活载6(下弦水平隔跨布置A),活载7(下弦水平隔跨布置B),活载8(下弦竖向隔跨布置A),活载9(下弦竖向隔跨布置B),相当于局部整区格活载同时减小的情况。
采用如下荷载组合:第1组荷载组合: 1.35*恒载第2组荷载组合: 1.20*恒载+1.40*活载1第3组荷载组合: 1.20*恒载+1.40*活载2……第10组荷载组合: 1.20*恒载+1.40*活载9在上述荷载条件下再用上次满应力配杆设计的结果进行验算结果如下:杆件总重: 325.5424(吨)超应力杆件数: 3540, 超长细比杆件数: 840第7635 号杆件截面型号: Φ60X3, 最大拉应力比: 3.0464> 1.0, 不满足要求第4954 号杆件截面型号: Φ60X3, 最大压应力比: 12.1235> 1.0, 不满足要求从上可知,当按满布荷载满应力配杆后,如果按一定规律较小整区格的下弦活载,则会有大量的杆件超应力(本例中超应力杆件约占到了总杆件数的46%)。
且应力最大的杆件应力比高达12.12。
所以如果按满布荷载进行满应力配杆设计,在实际使用的荷载情况下是存在一定的安全隐患的。
如按该10组荷载组合进行满应力配杆设计,则计算结果如下:杆件总重: 415.9351(吨) ,折合用钢量:28.8844(kg/m2)超应力杆件数: 0, 超长细比杆件数: 0第5646 号杆件截面型号: Φ88.5X4, 最大拉应力比: 0.9972≤ 1.0, 满足要求第3661 号杆件截面型号: Φ88.5X4, 最大压应力比: 0.9989≤ 1.0, 满足要求可知在这种情况下进行满应力配杆设计,则杆件用钢量约增加了27.8%。
4、活荷载最不利布置下的分析验算那么上述10组荷载组合是否可以包络最不利的荷载分布状态呢?可以随机删除几个下弦节点活载(本例中在活载1中随机删除了3个节点活载),验算结果如下:杆件总重: 415.9351(吨)超应力杆件数: 2, 超长细比杆件数: 0第2032 号杆件截面型号: Φ88.5X4, 最大拉应力比: 0.9996≤ 1.0, 满足要求第2441 号杆件截面型号: Φ60X3, 最大压应力比: 1.1927> 1.0, 不满足要求可见在这10组荷载组合情况下满应力配杆并不能保证在任意的活载分布状态下的安全。
为了找出这种荷载组合情况与完全考虑活荷载不利布置的差距,笔者在软件中增加了完全考虑荷载不利布置的功能(原理是把每一个要考虑不利布置的荷载作为一组荷载进行有限元分析得到每个单独荷载作用下的杆件内力,再把杆件内力按同号叠加的方式组合得到各杆件的内力包络值),再分别进行验算、分析。
先验算满布荷载下满应力配杆的结果:杆件总重: 325.5424(吨)超应力杆件数: 7060, 超长细比杆件数: 976第7635 号杆件截面型号: Φ60X3, 最大拉应力比: 3.2895> 1.0, 不满足要求第4954 号杆件截面型号: Φ60X3, 最大压应力比: 13.5453> 1.0, 不满足要求此时超应力杆件占总杆件数的92%,最大应力比达到了13.55。
再验算分区格满布活载下的满应力配杆结果:杆件总重: 415.9351(吨)超应力杆件数: 5100, 超长细比杆件数: 0第7480 号杆件截面型号: Φ60X3, 最大拉应力比: 1.6340> 1.0, 不满足要求第3037 号杆件截面型号: Φ60X3, 最大压应力比: 4.5793> 1.0, 不满足要求此时超应力杆件占总杆件数的66%,最大应力比达到了4.58。
若按完全考虑活载不利布置进行满应力配杆设计,则设计结果如下:杆件总重: 517.1178(吨) ,折合用钢量:35.911(kg/m2)超应力杆件数: 0, 超长细比杆件数: 0第1626 号杆件截面型号: Φ140X4, 最大拉应力比: 0.9952≤ 1.0, 满足要求第1253 号杆件截面型号: Φ114X4, 最大压应力比: 0.9979≤ 1.0, 满足要求此时用钢量相对于不考虑活载不利布置时的结果增加了58.8%。
相对于分区格满布时的结果增加了24.3%。
三、总结当对网架荷载考虑不利布置时,荷载布置的变化引起杆件内力的重分布,对杆件的实际受力影响是很大的,根据考虑程度的不同,对最终网架用钢量的影响也是很大的。
按常规分析手段,利用网架设计行业常见的分析设计软件,可以做到考虑分区格满布荷载来考虑活荷载的不利布置,这种情况下网架用钢量相较于不考虑不利布置的情况,用钢量约增加20~30%。
但这个结果并不能完全考虑荷载的最不利分布情况。
如要完全考虑荷载最不利分布情况,需借助于专业的程序来完成,在这种情况下用钢量约增加50~60%。
但在实际的工程设计中,虽然大部分的工业厂房项目都是没有考虑活荷载不利布置的,也很少有因为荷载布置原因造成工程事故的案例。
分析其原因可能如下:1、根据工业厂房悬挂荷载分布的特点,实际使用中荷载加载率很低,或加载值远小于设计值;2、实际使用中没有出现最不利或较为不利的荷载分布情况。
3、结构设计中应有的安全富余。
如荷载的分项系数,材料强度设计值与极限承载力的差值等。
4、由于网架是一种高次超静定的结构,部分杆件屈服后刚度变化引起了内力的重分布。