门式刚架风荷载取值与楔形构件设计的规范对比研究

来源 :长沙理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:sven1989
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轻钢门式刚架结构由于其重量轻、用材少、具有良好的经济性、成熟的工业化制作与安装、单元模块化适应性强等特点,在国内外得到广泛的应用。目前,门式刚架结构已成为我国厂房、仓库类建筑中主要的结构形式。从我国目前门式刚架结构的应用情况来看,存在两个较为迫切的问题:(1)门式刚架结构的设计控制侧向荷载通常为风荷载,而在近几年中,我国出现了较多的风荷载作用下的门刚结构的破坏情况,因此设计中对风荷载的取值十分关键。(2)为了节省材料用量,门式刚架多采用变截面的楔形构件,而设计人员对于楔形构件的设计方法了解不充分,存在一些盲目性。基于这些情况,本文通过对我国与英、美等国规范的相关对比分析,结合具体的设计实例对比和有限元分析比较,对门式刚架风荷载取值与楔形构件设计公式进行研究。通过我国规范与美国、澳大利亚/新西兰规范中对于低矮房屋风荷载规定对比研究发现:①我国门式刚架规范中的设计平均风速的取值时间段明显大于美、澳/新规范的规定,同时对于结构设计最小风压的取值明显小于美、澳/新规范,均导致设计风压的可靠度偏低。②我国门式刚架规范中没有对房屋内压产生的影响进行计算,在恶劣的风力作用条件下可能引发屋面和维护结构的破坏。通过风荷载的设计实例对比分析发现:①按我国规范计算的侧面风荷载标准值明显低于美、澳/新规范计算取值,迎风面风荷载标准值中间区仅为美规范的0.4倍,角区仅为美规范的0.57倍;侧面风荷载标准值合力仅为美规范的0.72倍。②不考虑内压情况下,按我国规范计算取值的屋面风荷载标准值基本与美国规范取值持平。通过我国规范与英国规范中关于楔形构件设计方法的对比研究发现:①偏心率和楔率是影响楔形构件设计承载能力的重要因素;②我国规范的设计楔率取值范围明显大于英国规范,腹板有效高度取值大于英国规范。通过对设计实例的有限元分析计算,对比规范计算值发现:①在偏心率ε较小(=1)的情况下,我国及英国规范承载力计算值吻合较好,与有限元分析的结果相比有一定的安全度(约为0.85)。②在偏心率ε较大(=4)的情况下,我国规范承载力计算值明显小于英国规范(约为0.82倍),而英国规范计算值与有限元分析的结果吻合较好。
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