對(duì)工業(yè)廠房屋面輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

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1、對(duì)工業(yè)廠房屋面輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討摘要：本文以我國(guó)某地的工業(yè)廠房為例，對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的探討。關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房，輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，荷載。中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：一、廠房概況木地地處我國(guó)南方沿海地區(qū)，受臺(tái)風(fēng)影響較大，目前，本地區(qū)的輕鋼廠房較多使用混凝土柱鋼屋架的形式，而拱屋架又常選用兩根圓鋼作為拉桿，當(dāng)屋架與柱頂較接，口屋面材料又選用輕質(zhì)壓型鋼板時(shí)，很容易產(chǎn)生屋面永久荷載小于負(fù)風(fēng)壓（吸力）的情況，此時(shí)屛架下眩拉桿就會(huì)由拉力變?yōu)閴毫?。這時(shí)屋架就應(yīng)進(jìn)行軸向力的計(jì)算，并按最不利荷載組合所產(chǎn)生

2、的最不利內(nèi)力，來(lái)選擇屋架桿件的截面及決定構(gòu)件的連接方式。現(xiàn)以16m跨廠房為例，簡(jiǎn)述如下：該車間工程數(shù)據(jù)如下，柱距6m,柱截面350X500,橫梁采用H型鋼梁，下弦設(shè)拉桿，屋架拱高?二1.7m,標(biāo)條采用C型鋼，水平間距1.2m,屋面選用輕質(zhì)長(zhǎng)尺壓型鋼板做防水材料,廠房?jī)啥藘由綁?，現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)和柱，基礎(chǔ)與柱為剛接，柱頂標(biāo)高為5.500m,基礎(chǔ)面標(biāo)高為-0.500m,屋面恒載為0.3kN/m2,活載為0.3kN/m2,兩縱墻均設(shè)有條形采光與通風(fēng)用百頁(yè)窗，屋面無(wú)天窗，無(wú)積灰與雪荷載，廠內(nèi)無(wú)吊車，無(wú)大型機(jī)械振

3、動(dòng)設(shè)備。本地基風(fēng)壓值o0-0.6kN/m2o經(jīng)計(jì)算后得荷載簡(jiǎn)圖（如圖1）。二、荷載根據(jù)本例所給條件，屋面荷載冇永久荷載、施工荷載及風(fēng)荷載三種，計(jì)算時(shí)可參考有關(guān)資料進(jìn)行計(jì)算。永久荷載按屋面水平投影的標(biāo)準(zhǔn)值為：壓型鋼板：0.08/cosa=0.08KN/m2標(biāo)條自重:0.lkN/m2屋架及支撐：0.2kN/m2合計(jì):0.38kN/m2施工荷載水平投影標(biāo)準(zhǔn)值為：0.30kN/m2風(fēng)荷載：因本廠地處南方，臺(tái)風(fēng)影響較大，故屋架計(jì)算時(shí)必須予以考慮，按結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：sk二Bzmsuz3。式中：Bz——Z

4、高度處風(fēng)振系數(shù)，本例取Pz=lPs——風(fēng)荷載體型系數(shù)，本例依前述條件，取荷載規(guī)范體型系數(shù)表項(xiàng)次4（見(jiàn)圖2）,迎風(fēng)面usl=-0.9,背風(fēng)面us2二-0.8uz——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，根據(jù)本地海平面和地面粗糙度情況取uz=l.0故求得垂直屋面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為:迎風(fēng)面:wkl=-lX0.9X1.0X0.6=-0.54kN/m2背風(fēng)面:3k2二-1X0.8X1.0X0.6二-0.48kN/m2三、內(nèi)力計(jì)算3.1永久荷載與施工荷載組合的內(nèi)力計(jì)算(見(jiàn)圖3)(1)永久荷載與施工荷載組合：q二(1.2X0.38+1.

5、4X0.3)X6=5.256kN/m(2)按整體平衡求支座反力:VA=VB=0.5ql=0.5X5.256X18=47.304kNt(3)求拉桿內(nèi)力:N=ql2/8f=177.39KN=5.256X182/8X1.2=177.39kN(4)拉桿截面選擇:F1=N/o=8.25cm2在永久荷載與施工荷載組合，不考慮風(fēng)荷載的情況下，本屋架拉桿可選用2025(9.28cm2)或2Z70X45X4(9.11cm2)3.2永久荷載與風(fēng)荷載組合時(shí)的內(nèi)力計(jì)算(見(jiàn)圖4)(1)荷載單獨(dú)作用時(shí):永久荷載ql=1.0X0.38

6、X6=2.28kN/m迎風(fēng)面風(fēng)荷載:q2=1.4X(-0.54)X6二-4.536kN/m背風(fēng)面風(fēng)荷載:q3=1.4X(-0.48)X6=~4.032kN/m(2)荷載組合時(shí):迎風(fēng)面:qy總1二ql+q2cosa二2.28+(-4.536)X0.9939二-2.228kN/mfqx總l=q2sina二-4.536X0.1104二-0.501kN/m—背風(fēng)面:qy總1二ql+q3cosa二2.28+(-4.032)X0.9939二-1.727kN/mtqx總l=q3sina=-4.032X0.1104二-0

7、.445kN/m~⑶支座反力:由工x二0得XA二-0.056kNZy二0得YA二一18.92kNI3.3拉桿內(nèi)力計(jì)算：取屋脊C左邊為隔離體（見(jiàn)圖5）YA?l/2-Fxa-qy總0.51?0.251-N?f二0N二-66.649kN所以計(jì)算結(jié)果為負(fù)值，表明該屋架在永久荷載與風(fēng)荷載共同作用下，下弦拉桿受壓，此時(shí)，拉桿應(yīng)按壓桿的穩(wěn)定來(lái)計(jì)算和選擇材料。四、下弦桿截面選擇⑴平面內(nèi)下眩桿的穩(wěn)定性強(qiáng)度：為保證桿件在風(fēng)荷載作用時(shí)能有一定的支撐作用，故考慮在沿下弦桿的長(zhǎng)度方向設(shè)置吊桿四根(見(jiàn)圖6),故下弦桿的計(jì)算長(zhǎng)度可為1

8、01二1/5二3.6m,考慮選用2Z75X5作為下眩桿，A二1482mm2,ix=23.2mm,iy=32.9min平面內(nèi)下弦桿的穩(wěn)定性：入x二101/ix二3600/23.2=155.2查b類截面穩(wěn)定系數(shù)："1二0.291此時(shí)下弦桿的平面內(nèi)穩(wěn)定性強(qiáng)度:N/4)1A=66.649X103/0.291X1482=154.54N/mm2<.=215N/mm2滿足要求。⑵平面外：考慮廠房端跨及中間跨設(shè)置有垂直與水平支撐和系桿，中間其