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某框剪结构屋顶钢雨篷设计与分析

时间:2024-08-31

李斌

【摘要】结合工程实际,介绍了在荷载规范下钢结构雨蓬风荷载的取值计算过程,采用YJK计算软件进行整体受力分析。

【关键词】风荷载计算;地震与温度荷载;受力分析

1、工程概况

珠海横琴口岸某工程某框剪结构屋顶钢结构雨篷,纵向相邻钢柱的最大间距为9m,钢雨篷最大悬挑距离为6.75m,钢结构雨篷的结构布置图如图1所示。

2、结构计算

2.1计算参数

2.2结构设计

雨篷结构为单层单跨、两边柱端部各有悬挑的敞开式有檩体系,悬挑屋面坡度1:10,柱顶标高5m,屋面檩条间距1.1m,悬挑梁与柱刚接,系杆、檩条与主梁均铰接,柱脚基础完全刚接。构件截面特性:钢架柱口550X500X80X30,梁口500X400X35X20,屋面系杆φ299*10,檩条H294X200X8X12。模型假定:(1)各铰接节点为理想铰接,各刚接节点为理想刚接;(2)材料为理想弹塑性。

荷载组合考虑如下情况:

(1) 1.35 恒载 + 1.40 x 0.70 活载

(2) 1.20 恒载 + 1.40 活载

(3) 1.20 恒载 + 1.40 风载

(4) 1.00 恒载 + 1.40 风载

(5) 1.20 恒载 + 1.10 温度荷载

(6) 1.00 恒载 + 1.10 温度荷载

(7) 1.20 恒载 + 1.40 活载+ 1.40 x 0.60 风载+ 1.10 x 0.70 温度荷载

(8) 1.20 恒载 + 1.40 x 0.70 活载+ 1.40 x 0.60 风载+ 1.10 温度荷载

(9) 1.20 恒载 + 1.40 x 0.70 活载+ 1.40 风载+ 1.10 x 0.70 温度荷载

(10) 1.00 恒载 + 1.40 风载+ 1.10 x 0.70 温度荷载

(11) 1.20 恒载 + 1.20 x 0.50 雪载 + 1.30 水平地震 + 1.30 x0.5 竖向地震

2.3风荷载计算

由于屋面板与檩条以及板与板之间通过不同的紧固件连接起来,形成了以檩条作为其肋的一系列隔板,这种板在平面内具有相当大的刚度,为了更好的考虑屋面板内的荷载作用,计算考虑蒙皮效应。在YJK软件中将屋面结构导入空间层,生成蒙皮并进行荷载导荷施加风荷载,蒙皮导荷如图2所示。

2.4结构分析

(1)柱子最大应力比0.85,钢梁最大应力比0.68,钢梁平面内外都有支撑,主要由强度控制,温度荷载效应作用明显。同时屋顶雨蓬的地震鞭梢效应远大于风荷载作用。

(2)钢梁端部最大竖向位移为36.83mm,按悬挑构件计算长度为高度的2倍,约13.5m。水平位移为计算高度1/366,满足规范要求,挠度变形图如图3所示。

(3)悬挑梁根部与柱刚接,由于悬挑长度过大,根部弯矩较大,梁根部做成异型梁,悬臂梁对根部节点区的刚度有更高的要求,需要对此处节点anys分析,设计荷载下,节点处于弹性状态,可认为节点安全可靠。

结语:

通过对雨蓬设计的全面叙述,可以得出以下结论:

(1)雨蓬结构为复杂的空间结构,整体模型采用真实截面模拟,同时风荷载蒙皮效应需考虑,保证计算结果准确性。

(2)对于大悬挑钢结構雨篷设计,挑梁的抗倾覆性能尤为重要,其中薄弱环节为挑梁与柱的连接节点,应通过构造措施加强节点设计。

参考文献:

[1]GB50017-2017,钢结构设计规范[s].中国建筑工业出版社,2017.

[2]GB50009-2012,建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

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