轻钢结构门式刚架风荷载与地震作用的计算问题
对门式刚架轻钢房屋抗震设计的几点建议

对门式刚架轻钢房屋抗震设计的几点建议最近,美国金属房屋制造商协会(MBMA)发表了一本《金属房屋体系抗震设计指南》,是以2000 年建筑法规IBC为依据,由制定IBC和AISC有关标准的抗震专家会同MBMA的抗震专家共同编制的。
由于美国的抗震设计是按中震考虑结构延性影响,根据结构体系对设计地震作用作不同程度的折减,设计规定也与我国抗震设计方法有很大差异,很难直接搬用。
但其中的一些基本原则是可以而且应该借鉴的。
下面参考MBMA的这本指南,结合我国的有关规定,提出几点意见供参考,用于适用范围符合CECS:102规定的房屋。
1. 门式刚架轻房屋钢为单层单跨或多跨结构,根据其跨高比等具体情况,构件截面有时受风荷载组合控制,有时受地震作组合控制。
当受风荷载组合控制时,可以不作抗震分析,此时,7度及以下一般可不采取抗震构造措施。
MBMA抗震指南也有类似规定。
美国按地震烈度由低到高将地区分为A、B、C、D、E、F等级,其中A~C为低烈度区,C级接近我国7度。
当结构位于A~C级时,若取结构的抗震系数R=3时(约相当于我国抗震规范的地震影响系数),可不采取抗震构造措施,但此规定不适用于更高烈度。
8度及以上时,或大跨度结构,或其它无法预计的特殊情况时,应采取适当的抗震构造措施。
2.门式刚架构件与普通钢结构相比,长细比和板件宽厚比较大,结构具有较大柔性,截面受地震组合作用控制时,可能出现较大位移。
根据MBMA规定,柱顶位移计算必要时应计入P-Δ效应,并符合下列规定,此时柱顶位移采用压型钢墙板时不应大于柱高的1/80.3.普通单层门式刚架允许高度为18m.采用端板螺栓连接时,恒载不应超过72kg/m2(15psf)。
采用砌体外墙时,柱顶侧移不得大于柱高的1/240.4.门式刚架的抗震分析,可采用单自由度计算模型,根据受载面积,将框架质量集中在柱顶。
当屋面坡度小于10°时,房屋高度可取檐口高度;当屋面坡度大于10°时,房屋高度取檐口高度和屋脊高度的平均值。
钢结构设计应用常见问题门刚

钢结构设计软件应用 常见问题
主讲人:王曦
专家相伴、设计梦想
钢结构软件应用常见问题
1. 钢结构软件应用常见问题-门刚 2. 钢结构软件应用常见问题-框架
专家相伴、设计梦想
7.楔形构件变化率与腹板高厚比
解决方法 (1)调整构件端部高度,对于梁还可以调整变截面长度,
尽量不超过60mm/m的要求。 (2)通过设置构件腹板横向加劲肋,这样可以提高,不考
虑屈曲后强度的容许高厚比也可以提高。 (3)不建议增加腹板厚度来满足的方法,这样用钢量增加
6.端板连接节点设计
节点类型选择 端板厚度计算 节点计算方法 反向弯矩计算 连接位置腹板强度计算,加
劲肋布置 节点域计算,斜加劲肋设计
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6.端板连接节点设计
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6.端板连接节点设计
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7.楔形构件变化率与腹板高厚比
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5.设计参数的确定
“低延性、高弹性承载力”性能设计 对于单层钢结构厂房,当采用轻型屋盖结构,根据新
的抗震规范要求,可以选择按“低延性、高弹性承载 力”性能设计, 当能满足2倍多遇地震作用组合下的构件承载力要求时, 构件的宽厚比控制指标按钢结构设计规范进行控制。
专家相伴、设计梦想
• (3)空间整体刚度、楼板的影响,SATWE三维分析是真正的三维有限元分析,受整 体刚度、楼板的影响。门式刚架三维设计实际还是分两个方向分别二维单榀计算,没 有考虑楼板的作用。
门式钢架设计主要规范及注意事项

门式钢架设计主要规范及注意事项1、门规的适用条件详《门规》1.0.22、常用尺寸:跨度9~36m(大于36m时柱脚宜刚接)柱距6~9m 大于9m 檩条采用桁架式。
高度:有桥式吊车高度不宜大于12m。
坡度:不小于5%,有夹芯板时宜大于10%,否则容易漏雨。
柱脚:最小尺寸为300mm,否则地脚螺栓无法安装。
梁高:最小尺寸为300mm,否则高强螺栓无法安装。
3、荷载取值:恒荷载(以实例计算):(1)屋面双层彩钢板(每层0.6mm) 6.65x2=13.3kg/m2 (2)100mm厚岩棉保温(岩棉密度100~150kg/m3,此处取100 kg/m3)100x0.1=10 kg/m2 (3)屋面檩条(计算檩条活荷载按0.5 KN/m2,檩条规格按C220X75X2.0X2.2 檩条间距按1.2m) 6.77/1.2=5.64 kg/m2 (4)屋面水平交叉支撑(按2Φ22 分摊到每榀钢架为1根,及水平刚性系杆取)1 kg/m2 (5)拉条(按2Φ12 0.888x2/6=0.296 )加檩托板取 0.3 kg/m2合计(具体根据实际情况计算):30.24 kg/m2取0.3KN /m2 活荷载:一般取0.3KN /m2详《门规》3.2.2 《钢规》3.2.1。
风荷载与地震荷载:不同时考虑详《门规》3.2.5.5温度荷载:《门规》4.3.1 《钢规》8.1.54、柱脚设计:《门规》4.1.4 根据经验跨度大于36m时柱脚宜刚接《门规》7.2.17 《抗规》9.2.16柱脚锚栓:《门规》7.2.18 柱脚锚栓应采用Q235钢或Q345钢制作。
锚栓的锚固长度应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定,锚栓端部应按规定设置弯钩或锚板。
锚栓的直径不宜小于24mm,且应采用双螺帽。
《门规》7.2.19计算有柱间支撑的柱脚锚栓在风荷载作用下的上拔力时。
应计入柱间支撑产生的最大竖向分力,且不考虑活荷载(或雪荷载)、积灰荷载和附加荷载的影响,恒荷载分项系数应取1.0 。
毕业设答辩题目及参考答案(钢结构)

毕业设计答辩题目——钢构造组1对门式刚架轻型房屋钢构造设计时,什么状况下应采用抗震构造措施?应采用哪些抗震构造措施?答:《门式刚架轻型房屋钢构造技术规程》CECS102:旳第3.1.4条条文阐明规定:对轻型房屋钢构造,当由抗震控制构造设计时,尚应针对轻型钢构造旳特点采用相应旳抗震构造措施。
例如:构件之间旳连接应尽量采用螺栓连接;斜梁下翼缘与刚架柱旳连接处宜加腋以提高该处旳承载力,该处附近翼缘受压区旳宽厚比宜合适减小;柱脚旳抗剪、抗拔承载力宜合适提高,柱脚底板宜设抗剪键,并采用提高锚栓抗拔力旳相应构造措施;支撑旳连接应按支撑屈服承载力旳1.2倍设计等。
2 设计单层门式刚架房屋时,根据规范旳规定,应对房屋进行哪些方面旳变形验算?答:1.门式刚架柱顶侧移验算;2.受弯构件钢架梁挠度验算;3.由于柱顶位移和构件挠度产生旳屋面坡度变化值旳验算。
3 在对门式刚架轻型房屋构造设计时,在荷载取值方面,《门式刚架轻型房屋钢构造技术规程》和《建筑构造荷载规范》旳有关规定旳重要差别有哪些?答:1.风荷载旳计算不同。
《门式刚架轻型房屋钢构造技术规程》中规定;基本风压按现行国标《建筑构造荷载规范》GB 50009旳规定值乘以1.05采用;风荷载体型系数按门规附录A.0.2旳规定采用。
2.《门式刚架轻型房屋钢构造技术规程》中规定当采用压型钢板轻型屋面时,屋面竖向均布活荷载旳原则值(按水平投影面积计算)应取0.5KN/m2, 对受荷水平投影面积大于60M2旳刚架构件,屋面竖向均面活荷载旳原则值可取不小于0.3KN/M2。
而《建筑构造荷载规范》屋面均布活荷载则是按上人和不上人屋面分别取0.5KN/m2和2.0KN/m2。
4 在对门式刚架房屋进行建筑设计和构造设计时,重要应拟定哪些内容?答:建筑设计重要是拟定厂房旳长、宽、高、跨度、屋面形式及坡度、门窗布置等并绘制建筑施工图。
构造设计重要涉及:(1)构造形式选择(单跨?多跨?单坡?双坡?)(2)构造布置(跨度、柱距、檩条布置、支撑布置等)(3)构件设计(刚架;屋面、墙面、檩条;支撑等)(4)连接节点设计。
关于带吊车门式刚架轻型钢结构设计问题的探究

关于带吊车门式刚架轻型钢结构设计问题的探究摘要:门式刚架结构与钢筋混凝土结构相比,具有质量轻、工业化程度高、施工周期短、综合经济效益高、柱网布置比较灵活等特点,主要用于轻型厂房、仓库、建材交易市场等。
本文我们将针对5t吊车轻型门式刚架的设计问题加以阐述与分析,确保其结构设计的可行性及经济性。
关键词:吊车;门式钢架;设计;结构一、工程概况某材料库跨度22 m、长96 m、柱距8m、柱顶标高12 m。
内设2台5t吊钩桥式吊车,均为A5工作制,吊车轨顶标高为9m、跨度为22.5 m。
二、结构形式门式刚架结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨,按屋面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊双坡。
对于多跨刚架而言,在相同跨度条件下,多脊多坡与单脊双坡的刚架用钢量大致相当。
因为单脊双坡具有屋面排水形式简单,而多脊双坡刚架的内天沟易产生渗透及堆雪现象,因而常做成一个屋脊的大双坡屋面。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹式门式刚架起重量不大于20 t的A1一A5工作制级别桥式吊车。
门式刚架的柱脚多按铰接支承设计,通长为平板支座,设一对或两对地脚螺栓。
当用于工业厂房且有桥式吊车时,宜将柱脚设计为刚接。
因此,本工程的厂房采用单跨双坡屋面,柱脚采用刚接形式。
门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取为1/20~1/8,在雨水较多的地区取其中的较大值。
结合本工程实际,屋面坡度取值为1/15。
三、结构平面布置温度区段的长度可按《钢结构设计手册》表2~17设置,当门式刚架轻型房屋的屋面和外墙均采用压型钢板时,其温度区段长度可适当放宽。
本工程厂房跨度为22 m、长度为96 m,分别小于规范规定的120 m、220 m,因此不需设置温度伸缩缝。
凛条间距的确定应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、凛条规格等因素按计算确定,一般应等间距布置,但在屋脊处应沿屋脊两侧各布置一道,在天沟附近布置一道。
轻钢结构门式刚架风荷载与地震作用的计算问题

轻钢结构门式刚架风荷载与地震作用的计算问题1设计风荷载门式刚架轻型钢结构房屋高度小属低矮房屋,与一般房屋所受的气流机理不同。
由于靠近地面,受地面环境的影响,气流多呈湍流,其风压分布情况一般需通过能反映湍流影响的边界层风洞试验测得。
因为目前国内关于低矮房屋的边界层风洞试验资料尚不完备,所以标准CECS102采用了美国MBMA的资料作为门式刚架轻型钢结构房屋的风荷载体型系数,并对风荷载计算做了专门的规定。
该规定与标准GB50009有所不同,按照两本标准计算的风荷载效应存在差异。
《全国民用建筑工程设计技术措施2003(结构)第18.1.6条规定,跨高比L/h小于等于4的门式刚架应按GB50009计算风荷载标准值及体型系数,跨高比大于4时宜按CECS102取用。
以下的计算分析表明,跨高比为4的界分,并不能较好地满足门式刚架各个控制截面的安全性要求。
图1中分别表示了柱脚铰接和刚接的门式刚架按CECS102与GB50009计算所得的风荷载效应结果的比较,横坐标为跨度与檐口高度之比L/h,纵坐标为按两本标准所得的控制截面弯矩、柱脚剪力、柱脚拉力之比。
比值大于1表示按CECS102的计算值较大,比值小于1表示按GB50009的计算值较大。
计算条件为坡度1/10的等截面双坡刚架,利用结构静力计算手册中的门式刚架计算公式进行了不同跨高比,柱距(开间),基本风压的计算,计算结果表明该比值仅与刚架的跨高比有关。
值得注意的是,跨中弯矩M2、柱底拉力V以及柱脚刚接刚架的檐口弯矩M1,按GB50009的计算值均比按CECS102的计算值偏小,特别在某些跨高比区段内偏小较多,如跨中弯矩M2在跨高比大于2时偏小达50%左右。
由于门式刚架轻型钢结构房屋的自重相对较小,如无吊车则风荷载常起主要作用,风荷载内力计算值的差别会明显影响结构的安全性。
因此在一般情况下,轻钢结构门式刚架宜按标准CECS102的规定进行风荷载计算。
当刚架的跨高比位于按GB50009的计算值较大的区段时,可根据不同情况与设计要求,针对具体部位采取加强措施,如加强柱脚剪力键的设置、柱脚弯矩乘以放大系数等。
浅谈门式刚架轻型钢结构房屋设计的荷载取值问题
浅谈门式刚架轻型钢结构房屋设计的荷载取值问题摘要:随着国民经济的迅速发展,我国钢结构建筑的发展十分迅速,钢结构房屋的设计已成为我国设计工作的主要内容之一。
其中,门式刚架轻型钢结构具有环保、造价低、重量轻、安装方便、施工周期短、适合较大跨度等优点,因此,在工业厂房中已得到了较广泛的应用。
门式刚架更是发展迅猛,但是,我国轻钢结构起步较晚,工程经验不足,实际工程设计中,荷载的正确取值影响结构的安全性和结构的经济性,所以还需要设计人员进一步研究我们设计中的荷载取值问题,确保工程的设计质量,推动门式刚架轻型钢结构的进一步发展。
本文总结了门式刚架轻型钢结构房屋设计中常见的荷载取值问题,分析了荷载取值对门式刚架轻型钢结构房屋设计的影响,仅供设计参考。
关键词:门式刚架轻型钢结构;荷载取值,1.引言门式刚架的荷载与其组合的计算应参照现行《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)、《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)进行。
由于门式刚架作用荷载类型较少,满荷载概率相对较高,计算时应注意荷载参数和组合的合理与正确取值。
对于门式刚架轻型钢结构而言采用的设计荷载包括永久荷载、竖向可变荷载、温度作用和地震作用.2. 永久荷载永久荷载包括结构自重和悬挂或建筑设施荷载。
2.1结构自重结构自重包括屋面板、墙板、檩条、支撑、刚架梁柱及连接等构件配件的自重。
初步计算时,应仔细查看建筑图中标明的做法,计算结构自重。
屋面板和墙面板取值不能偏小或者漏算。
屋面板可能会采用夹芯双层压型钢板,里面有附加檩条,计算不能按单层板重量采用。
在实际应用中,檩条自重计算时,须考虑檩条局部加密区的自重和局部加强区檩条自重,如某工程边跨檩条加密,计算时边跨区域少考虑了一半的檩条荷载,对计算结果有较大影响。
2.2悬挂或建筑设施荷载悬挂或建筑设施荷载,包括吊顶、管线、天窗、风机、喷淋、门窗的重量。
CECS102第3.2.1条规定“悬挂荷载应按实际情况取用”,这主要针对房屋可能在屋面钢梁或檩条下悬挂设备、管道或吊顶等附近荷载。
门式刚架结构的抗震分析
门式刚架结构的抗震分析摘要:《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102;2002)对门式刚架结构的抗震计算规定不是十分明确。
通过地震烈度、刚架跨度、刚架高度等几种参数的组合,计算分析了单跨门式刚架结构的抗震设计,供相关技术人员参考。
关键词:门式刚架结构抗震地震烈度刚架跨度刚架高度一、引言对于门式刚架的抗震设计,《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)考虑到轻型房屋钢结构特点,抗震规范5.1.2条第一款规定轻型房屋钢结构抗震设计可按底部剪力法计算,当地震作用效应组合控制作用时,应对轻型钢结构的特点采取相应的抗震构造措施。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》[1]规定,单层门式刚架轻型房屋钢结构自重小,承载力一般不受地震作用效应组合控制,通长可不进行抗震计算。
但同时又补充规定,对于宽阔刚架,或高度很大的刚架,或很长的纵向刚架,或有夹层、吊重、桥式吊车等情况,则需进行地震作用效应组合验算。
在什么情况下地震作用效应组合起控制作用,需要进行抗震计算,规范中并没有明确规定,设计人员也不是十分清楚。
本文通过大量的计算分析,从跨度、纵向长度两个方面给出了单跨无吊车门式刚架结构需要进行抗震设计的临界参考尺寸。
二、抗震分析参数的确定具体设计时,各种设计参数较多,不能全部列举,仅对下面一些带有普遍性的相关参数进行分析:(1)地震参数地震烈度不小于9度,门式刚架要进行抗震设计,因此主要分析设防烈度为7、8度两种情况下的影响。
场地类别取Ⅱ类,设计地震分组计算时取第一组。
根据《建筑抗震设计规范》规定及轻钢规范3.1.6条规定,门式钢结构刚架的阻尼比取0.05。
一般情况下,门式刚架结构的特征周期都比较短,其值大多数位于反应谱曲线平直段所对应的特征周期时间段内。
因此在计算时水平地震影响系数取其最大值。
柱间支撑设计时,在风荷载作用下,按端部支撑承担一侧山墙的所有风荷载计算:地震作用下,按每道支撑承担36m长度(或柱间支撑间距长度)范围产生的地震力计算。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》风荷载计算方法的介绍
进 行 有 效 处 理 ,避 免 其 对 室 内环 境造 成 较 大 影 响 ,通 过 调 节 太 阳能 的吸收和反射 ,进而提升其整体节能表现水平。 5 结 束 语 综上所述,在建筑工程项 目的具体落实 时,相应的节能处 理 可 以说 是 比较 重 要 的发 展 方 向, 这种 建 筑 节 能 的有 效 落 实 主 要就是为 了较好促使相应建筑工程 项 目能够有效 降低 以往应用 过 程 中不 必 要 的 能 耗 损 失 , 比如 提 升建 筑 物 的保 温 效 果 也 就 能 3 . 5 可再 生 能 源的充 分运 用 够 避 免 热 量 的 流 失 , 达 到 较 好 节 能 目的 ,而 各 类 节 能 材 料 的 应 对 可再生 能源进 行充 分运用 同样 也是建筑 节 能的一 个重 用 更 应 进 行 充 分 研 究 ,提 升其 作 用 价 值 。 要 手 段 , 这 种 可 再 生 能 源 的 充 分 运 用 能 够 较 好 取 代 传 统 能 源 的 运 用 , 如 此 也 就 能 达 到 较 为 理 想 的节 能 效 果 。可 再 生 能源 参考文献 【 1 ] 豆 高雅 . 环保型建筑节能材料的特性及应用发展趋势 [ J ] . 上海建材 , 在 建 筑 工 程 项 目中 的应 用 方 式较 多 。
t h e c a n t i l e v e r e d s t r u c t u r e wi n d l o a d f a c t o r .
[ K e y wo r d s] p o r t a l l f a me; wi n d l o a d; MB MA ; c o ni r c e
( 1 )刚架构 件均 布活 荷载取 值为不 小于 0 _ 3 k N / m2 ,此 活 荷 载 仅 指 屋 面 施 工 及 检 修 时 的 人 员 荷 载 ;当 均 布 活 荷 载 取 值 作者简介 : 梁 嘉庆 ( 1 9 7 9 一) ,男,广 东顺德 人,工程 师 ,主要研 究 为 0 . 5 k N / m2 ,可不用考虑最不利布置。 方 向为建筑结构设计 。 ( 2 ) 吊 顶 荷 载 确 定 为 可 变 荷 载 , 当 吊挂 荷 载 位 置 固定 不
门式钢架轻钢结构设计中的若干问题解析
门式钢架轻钢结构设计中的若干问题解析摘要:门式刚架轻钢结构是一种建设周期短、质量可靠性高的现代建筑结构形式,其在拥有诸多优点的同时,也存在抗侧力较差等一些缺陷和问题,这就在一定程度上限制了它的应用范围,而且成为导致工程事故多发的主要原因,这是我们应该注意的一个重要问题。
门式刚架轻钢结构设计工作至关重要,它直接关系着钢结构的建材用量和工程质量以及安全系数等。
当前,在门式刚架轻钢结构设计中存在着一些问题,需要我们认真进行研究分析,通过采取科学有效的措施加以解决,为此工程设计人员要充分理解其结构和建造特点,在设计中必须严格遵守规范标准和相关要求,确保门式刚架轻钢结构的建设质量,使其安全性和经济性得到更好地保障。
在工业厂房建筑中应用门式刚架轻钢结构是因为该结构相对简单,安装方便,且施工周期短,能在最大程度上减少钢材浪费。
关键词:门式刚架;轻钢结构;工程设计;存在问题近年来,随着经济社会的不断发展,门式刚架轻钢结构建筑越来越多,很多工业厂房、大型仓库、体育场馆等建筑都采用门式刚架轻钢结构建造工艺。
门式刚架轻钢结构具有诸多优点,例如:工程设计相对简单、施工材料用量较少、施工建设速度较快、建筑造型外观简洁等,而且钢结构具有较高的强度,抗震性能好,与普通建筑相比,其自身重量较轻,因此在工程建设领域得到广泛应用。
1 荷载取值问题门刚厂房、仓库的几何尺寸、功能分区一般都是已定的,那么结构体系的荷载取值就是影响用钢量的一个决定性因素,而且门刚结构一般跨度大,自重轻,对荷载尤为敏感。
设计荷载主要包括永久荷载、竖向可变荷载、风荷载、雪荷载、温度作用和地震作用,其中应重点关注活荷载、风荷载与雪荷载的取值。
当采用轻型屋面时,屋面活荷载标准值应取0.5kN/m2(用于计算屋面板和檩条),对承受荷载水平投影面积大于60m2 的刚架构件,其值可取不小于0.3kN/m2 。
按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定,对风荷载比较敏感的结构,基本风压应适当提高。
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轻钢结构门式刚架风荷载与地震作用的计算问题
1设计风荷载
门式刚架轻型钢结构房屋高度小属低矮房屋,与一般房屋所受的气流机理不同。
由于靠近地面,受地面环境的影响,气流多呈湍流,其风压分布情况一般需通过能反映湍流影响的边界层风洞试验测得。
因为目前国内关于低矮房屋的边界层风洞试验资料尚不完备,所以标准CECS102采用了美国MBMA的资料作为门式刚架轻型钢结构房屋的风荷载体型系数,并对风荷载计算做了专门的规定。
该规定与标准GB50009有所不同,按照两本标准计算的风荷载效应存在差异。
《全国民用建筑工程设计技术措施2003(结构)第18.1.6条规定,跨高比L/h小于等于4的门式刚架应按GB50009计算风荷载标准值及体型系数,跨高比大于4时宜按CECS102取用。
以下的计算分析表明,跨高比为4的界分,并不能较好地满足门式刚架各个控制截面的安全性要求。
图1中分别表示了柱脚铰接和刚接的门式刚架按CECS102与GB50009计算所得的风荷载效应结果的比较,横坐标为跨度与檐口高度之比L/h,纵坐标为按两本标准所得的控制截面弯矩、柱脚剪力、柱脚拉力之比。
比值大于1表示按CECS102的计算值较大,比值小于1表示按GB50009的计算值较大。
计算条件为坡度1/10的等截面双坡刚架,利用结构静力计算手册中的门式刚架计算公式进行了不同跨高比,柱距(开间),基本风压的计算,计算结果表明该比值仅与刚架的跨高比有关。
值得注意的是,跨中弯矩M2、柱底拉力V以及柱脚刚接刚架的檐口弯矩M1,按GB50009的计算值均比按CECS102的计算值偏小,特别在某些跨高比区段内偏小较多,如跨中弯矩M2在跨高比大于2时偏小达50%左右。
由于门式刚架轻型钢结构房屋的自重相对较小,如无吊车则风荷载常起主要作用,风荷载内力计算值的差别会明显影响结构的安全性。
因此在一般情况下,轻钢结构门式刚架宜按标准CECS102的规定进行风荷载计算。
当刚架的跨高比位于按GB50009的计算值较大的区段时,可根据不同情况
与设计要求,针对具体部位采取加强措施,如加强柱脚剪力键的设置、柱脚弯矩乘以放大系数等。
2地震作用效应与其它荷载效应的比较
门式刚架轻型钢结构房屋自重轻,地震作用相对较小,一般认为七度抗震时可不作抗震验算。
但以下分析比较表明,当风压较小且外墙采用砌体时,七度地震区的地震作用对门式刚架的影响是不能忽视的。
门式刚架承受的垂直荷载主要集中在屋盖,有屋盖自重、屋面活荷载、积灰荷载、雪荷载等。
外墙采用砌体时,墙体是自承重结构,其垂直重量与门架无关。
但在地震作用下,外墙重量产生的横向水平作用应由刚架
承当。
根据标准CECS102第3.2.5条“风荷载不与地震作用同时考虑”的规定,图2表示门式刚架的荷载效应基本组合有如下三种:
⑴屋盖自重与屋面活荷载,积灰荷载、雪荷载效应组合的设计值S1:
S1=1.2S GK+1.4(S QIK+ΨC2+S Q2K)
式中:S GK——屋面自重荷载标准值的效应;
S QIK、S Q2K——积灰荷载和雪荷载或屋面活荷载标准值的效应;
ΨC2——第二个可变荷载组合值系数。
⑵风荷载与屋盖自重荷载效应组合的设计值S2:
S2=1.05×1.4S WK-1.0S GK
式中:S WK——风荷载标准值的效应;
1.05——是根据CECS102的规定采用。
⑶地震作用与重力荷载效应组合的设计值S3:
S3=1.3S EK+1.2S GE
式中:S EK——水平地震作用标准值的效应
S GE——重力荷载代表值的效应
如果把三种效应组合分别进行比较,可以明确判别不同情况下起主要控制作用的效应组合。
风荷载参与的效应组合、地震作用参与的效应组合分别与垂直荷载效应组合比较如下:
S2
K1=——……⑴
S1
γRE S3
K2=————……⑵
S1
以坡度1/10的等截面双坡刚架为计算条件,取檐口弯矩M1和柱脚弯矩MA作为控制截面内力进行比较,风荷载按照CECS102中间区的规定计算,地震作用计算采用单质点模型的底部剪力法,承载力抗震调整系数γRE取0.75,利用刚架计算公式可得K值。
当K1与K2均小于1时,表示重力荷载效应组合起控制作用。
当K1与K2均大于1时,如K1/K2>1,则表示风荷载参与的效应组合起控制作用,反之如K1/K2<1则表示地震作用参与的效应组合起控制作用。
图3绘出了门式刚架在七度抗震设防区时式3、式4的计算结果。
其计算条件为:假定结构自振周期小于特征周期,则α=αmax;基本风压取W o=0.3、0.5、0.7、0.9KN/m2;屋盖自重标准值g rk=0.15KN/m2;外墙采用空心砖砌体,自重标准值G wk=3.8KN/m2;屋面活荷载取0.5KN/m2,集灰荷载取0.3KN/m2,屋盖重力荷载代表值为q E=0.15+0.5×0.3=0.3KN/m2,屋盖荷载设计值为q=1.2×0.15+1.4×(0.5+0.9×0.3)=1.26KN/m2。
由图3可以看出,跨高比大时是风荷载参与的效应组合或垂直荷载效应组合起控制作用,跨高比小时是风荷载或地震作用参与的效应组合起控制作用。
如果风压较小,外墙采用
砌体,这时往往地震作用参与的效应组合为控制组合。
以图3b为例,在上述计算条件下,当基本风压大于70KN/m2时,风荷载参与的效应组合起控制作用,当基本风压为50 KN/m2、地震作用影响系数α=0.12时,跨高比大于2,垂直荷载效应组合为控制组合,跨高比小于2,地震作用参与的效应组合为控制组合。
3结论
⑴两本标准GB50009和CECS102规定的设计风荷载所产生的内力的比值,与门式刚架跨高比有关,大多数情况下CECS102规定的设计风荷载产生的内力较大,轻钢结构门式刚架宜按标准CECS102进行风荷载计算,当跨高比位于GB50009的计算值较大的区段时,可根据需要采取加强措施。
⑵七度抗震时,如果风压较小,外墙采用砌体,应考虑地震作用的影响,需要指出的是,目前一些电算程序没有附加质量计算功能,当外墙采用砌体时,无法计算墙体质量产生的地震影响,此时应采取其它有效的计算处理措施。