金屬拱形波紋屋蓋工程設(shè)計(jì)芻議(編輯修改稿)
2025-07-22 23:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 屋蓋結(jié)構(gòu)承載能力和矢跨比與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)系，我們經(jīng)過分析計(jì)算認(rèn)為：在金屬拱形波紋屋蓋的設(shè)計(jì)中，對(duì)于矢跨比的選擇應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)的跳躍失穩(wěn)點(diǎn)（x≈1/10～1/9）。對(duì)于實(shí)際工程來說，較為合理的矢跨比為x=1/6～1/3，工程設(shè)計(jì)中建議采用x=1/5～1/4。[2，3，4] 設(shè)計(jì)表達(dá)式文獻(xiàn)[6][7]明確指出，該屋蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)按照《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GBJ86，采用概率極限狀態(tài)法的分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)。強(qiáng)度和穩(wěn)定計(jì)算：按荷載效應(yīng)基本組合 （式1）變形位移驗(yàn)算：按荷載短期效應(yīng)組合 （式2） 屋蓋的整體穩(wěn)定性、承載能力計(jì)算和鋼板厚度的確定文獻(xiàn)[2][3][4]分析和足尺模型試驗(yàn)結(jié)果表明：該屋蓋結(jié)構(gòu)的極限承載能力qcr由其整體穩(wěn)定性控制。qcr與鋼板強(qiáng)度的關(guān)系不明顯，可采用下式計(jì)算，詳參文獻(xiàn)[2][3]。 ， （式3）式中， 屋蓋的局部穩(wěn)定性驗(yàn)算對(duì)金屬拱形波紋屋蓋局部穩(wěn)定性的驗(yàn)算，要考慮到波紋的影響，可采用式4進(jìn)行驗(yàn)算。因?yàn)槔吒吆驼w半徑關(guān)系的改變將導(dǎo)致波紋深度的變化。我們必須按照波紋深度的不同，對(duì)鋼板厚度進(jìn)行等效，等效后的鋼板厚度由式4‘得出。式4符合現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，并于金屬拱形波紋屋蓋現(xiàn)存產(chǎn)品的實(shí)際狀況基本吻合。在金屬拱形波紋屋蓋的足尺模型試驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)，除了有明顯初始缺陷者以外，各種試驗(yàn)均未出現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的現(xiàn)象，都表現(xiàn)為明顯的整體失穩(wěn)，這是由于波紋對(duì)肋板加勁作用的結(jié)果。因此，我們可以得出結(jié)論，金屬拱形波紋屋蓋的承載能力是由其整體穩(wěn)定性所決定的。但為了保證該結(jié)構(gòu)不發(fā)生局部失穩(wěn)現(xiàn)象，波紋板的厚度及其等效厚度應(yīng)滿足下列關(guān)系。 (式4)式中， 支座反力計(jì)算為了方便工程設(shè)計(jì)，在對(duì)此結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析的基礎(chǔ)上，并結(jié)合《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GBJ987的有關(guān)規(guī)定，總結(jié)出有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公司如下： 自重作用下的支座反力水平推力： （式5）垂向分力： （式6）kdy——垂直分力調(diào)整系數(shù)， ；kdx——水平推力調(diào)整系數(shù)，普通U形1/12，加高U形1/，V形1/。圖3 積雪（豎向均布）荷載作用下的支座反力水平推力： （式7）垂向分力： （式8） X與Y的單位為kN/m；s0為基本雪壓，kN/m2；S為屋面跨度，m；系數(shù)ksx和ksy為無量綱量，可由圖3取值。 風(fēng)荷載作用下的支座反力在左側(cè)來風(fēng)作用下，支座各處的反力按照下列各式計(jì)算。 左支座水平推力：： （式9） 左支座垂向分力： （式10） 右支座水平推力： （式11）右支座垂向分力： （式12）圖4非落地拱情形圖5落地拱情形 金屬拱形波紋屋蓋的變形驗(yàn)算圖6 金屬拱形波紋屋面的變形（跨度36m，）根據(jù)理論推導(dǎo)、有限元分析和試驗(yàn)實(shí)測結(jié)果，金屬拱形波紋屋
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