上部门式刚架屋面雪载的实现
眉毛怪i
眉毛怪i Lv.2
2023年12月13日 11:29:13
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底部框架上部门式刚架的结构体系的应用越来越多,这类厂房采用下部采用单层或多层混凝土框架亦是单层或多层钢框架形式,上部采用门式刚架形式,目前国内外针对该类结构该如何进行设计的研究均较少,该类结构的设计仍处于边设计边探索阶段,行业内对于这种两种结构组合在一起组成的“嫁接”“杂交结构”还没有统一的认识,各个地区的审查要求也不尽一致,大家对这种结构形式在程序中如何实现有了基本的了解,下面就对大家所关心的问题进行解答。


底部框架上部门式刚架的结构体系的应用越来越多,这类厂房采用下部采用单层或多层混凝土框架亦是单层或多层钢框架形式,上部采用门式刚架形式,目前国内外针对该类结构该如何进行设计的研究均较少,该类结构的设计仍处于边设计边探索阶段,行业内对于这种两种结构组合在一起组成的“嫁接”“杂交结构”还没有统一的认识,各个地区的审查要求也不尽一致,大家对这种结构形式在程序中如何实现有了基本的了解,下面就对大家所关心的问题进行解答。

对于底部框架上部门式刚架结构形式,当存在均匀分布、不均匀分布等多种雪荷载时,应该如何输入到模型中并在计算中加以考虑?


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规范要求

1.1 均匀分布和不均匀分布情况

对于底部框架上部门式刚架结构形式,除单跨单坡屋面之外,其屋面雪荷载根据规范需要考虑均匀分布和不均匀分布等多种形式的雪荷载,如下图所示:

门规中的雪荷在分布形式


根据荷载规范7.2.2和门式刚架规范4.3.5条要求:“屋架和拱壳(刚架斜梁)应分别按全跨积雪的均匀分布、不均匀分布和半跨积雪的均匀分布按最不利情况采用。”


1.2 质量考虑

根据抗规计算地震作用时,建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。各可变荷载的组合值系数,应按表5.1.3采用


1.3 与其他荷载的关系

荷载规范5.3.3条中规定“不上人的屋面均布活荷载,可不与雪荷载和风荷载同时组合”

荷载规范中此条规定基本已达成共识,此条指的是屋面均布活荷载、雪荷载、风荷载可不同时出现在同一组合中,也就是依照荷载规范进行荷载组合时,需要考虑屋面活荷载+雪荷载,屋面雪荷载+风荷载这样类型的组合。对应程序中工况信息中的“屋面活荷载不与雪荷载和风荷载同时组合”


门式刚架规范4.5.1条中提出“屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑,应取两者中的较大值。”

门式刚架规范中对于此条的理解并不应仅在字面中进行理解,需要结合荷载组合和工程实际进行理解,首先“屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑”这句话可以理解为屋面均布活荷载和雪荷载不同时作用在屋面上,二者的关系是互斥的,不会出现在同一个组合中。“应取两者中的较大值”就不能简单的取两者代数上的较大值,原因有二,一是雪荷载存在多种分布情况,不同分布情况可能有的情况下的雪荷载比屋面活载大,有些情况雪荷载比屋面活载小,尤其是不均匀分布情况下的雪荷载可能出现有的构件上雪荷载比屋面活载大,有的构件雪荷载比屋面活载小,不能简单取出两个工况中的大值;二是此条出现在荷载效应组合当中,在各种荷载组合中不仅有恒活荷载组合,还有恒活风组合,如果简单的取二者的大值和风荷载去组合,对于主要承受垂直于屋面向上作用的风吸力,会抵消掉一大部分效应,最终得到效应值并不是最不利的,因此需要从荷载组合效应产生的效应来看,取这些荷载组合效应中的最不利的组合才是我们所需要的。根据以上理解我们来进一步掌握程序是如何实现屋面活荷载与雪荷载的关系的。


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程序实现

通常考虑雪荷载的输入时,可以用结构建模中的自定义工况进行布置,如下图所示:

结构建模中的屋面雪荷载


如果模型中存在多种雪荷载的分布形式需要分别输入多组屋面雪荷才能满足要求。首先还是在结构建模自定义工况中,在工况列表里增加几组屋面雪荷载,以一顶部单跨双坡门式刚架的模型为例,如下图所示:

底部框架顶部单跨双坡门式刚架模型


该模型在雪荷载中需要考虑一组均匀分布的雪荷载、两组不均匀分布的雪荷载以及两组半跨均匀分布共五组雪荷载,此时在工况列表中除了原有的屋面雪作为均匀分布的雪荷载之外,在增加四组屋面雪荷载,即屋面雪不均匀左大右小、屋面雪不均匀右大左小、屋面雪均匀左半跨、屋面雪均匀右半跨这样四组屋面雪荷载,如下图所示:

结构建模中的多组屋面雪荷载


然后分别将当前工况切换为不同的屋面雪工况布置各个房间的均匀分布雪荷载、各个房间的不均匀分布雪荷载、半跨均匀分布雪荷载,完成布置后,例如不均匀分布左小右大的情况下图所示:

不均匀分布左小右大的雪荷载


接下来进入SATWE设置参数,在工况信息中可以定义其中一种情况下的重力荷载代表值系数, 其他雪荷载重力荷载代表值系数应改为零,否则在计算地震作用时,各个雪荷载产生的质量会重复考虑。

雪荷载重力荷载代表值系数定义


由于各种雪荷载情况不会同时出现在同一个组合中的,因此不会出现屋面雪不均匀左大右小+屋面雪不均匀右大左小这样的组合,注意此时必须要设定的参数是组合信息中的“自定义工况组合方式”,此时这个参数应选择轮换,保证它们不同时出现在同一个非地震作用参与的组合当中。

模型中的自定义工况组合方式


对于地震作用组合下,程序默认对于自定义活荷载始终是叠加的关系,如果考虑地震作用组合下自定义活载之间考虑互斥关系就需要先导出组合,然后人工在导出的组合中修改各个地震作用参与组合的组合系数,然后选择“采用自定义组合”后再导入自定义组合,才能实现地震组合下各个雪荷载不同时组合。

采用用户自定义工况组合方式导入自定义组合


此时计算完成后,可以在新版文本查看和计算书中查看雪荷载的组合情况,如下图所示:

构件内力基本组合系数输出

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