摘要: 通常我们会按刚架间距来计算刚架承担的荷载,相当于左右均分,但是在连续檩条模式下,檩条第二支座处弯矩更大,第二榀刚架分配的荷载更多,第二榀刚架的内力和变形有10%以上的增幅,采用按刚架间距平均分配荷载的方式会带来第二榀刚架安全度不足。分析模型参数:刚架选取实际项目的构件规格,所有刚架采用相同的标准榀,开间都是9米,为4连跨24米跨度刚架,抗风柱参与山墙榀刚架受力。屋面檩条规格C280x70x20x2.5,檩条跨度9m,檩条负荷宽度1.5m,均布荷载恒载0.3KN/m2,活载0.5KN/m2。 一跨檩条承担荷载标准值(0.3+0.5)x1.5x9=10.8KN,左右支座均分时单侧剪力5.4KN;一跨檩条自重0.087x9=0.78KN,左右支座均分时单侧剪力合计5.4+0.39=5.79KN。
摘要: 通常我们会按刚架间距来计算刚架承担的荷载,相当于左右均分,但是在连续檩条模式下,檩条第二支座处弯矩更大,第二榀刚架分配的荷载更多,第二榀刚架的内力和变形有10%以上的增幅,采用按刚架间距平均分配荷载的方式会带来第二榀刚架安全度不足。
分析模型参数:刚架选取实际项目的构件规格,所有刚架采用相同的标准榀,开间都是9米,为4连跨24米跨度刚架,抗风柱参与山墙榀刚架受力。屋面檩条规格C280x70x20x2.5,檩条跨度9m,檩条负荷宽度1.5m,均布荷载恒载0.3KN/m2,活载0.5KN/m2。 一跨檩条承担荷载标准值(0.3+0.5)x1.5x9=10.8KN,左右支座均分时单侧剪力5.4KN;一跨檩条自重0.087x9=0.78KN,左右支座均分时单侧剪力合计5.4+0.39=5.79KN。
三个对比计算模型:
模型一:檩条9米等跨,各支座为不动铰,檩条两端铰接,(全简支檩条模型,荷载左右均分)
模型二:檩条9米等跨,各支座为不动铰,各跨檩条两端连续,两端部铰接。(连续檩条模型)
模型三: 标准刚架+檩条+抗风柱三维整体空间模型。
三个模型支座反力对比:
模型一:
端部支座反力5.79KN、第二支座反力11.58(恒+活标准组合),简支檩条荷载左右均分模式
模型二:
端部支座反力4.57KN,第二支座反力13.1KN(恒+活标准组合,下同):这个是典型的等跨连续梁的内力分配模式,第二支座反力13.1是标准支座反力11.6的1.13倍
模型三:
A、B、C部位三道檩条剪力分别如下图所示:
A、B、C处檩条端支座反力标准值分别为4.6KN、5.02KN、5.01KN,第二支座处反力分别为A=6.98+6.02=13KN,B=6.56+5.53=12.09KN,C=6.56+5.53=12.09KN。
以模型一荷载均分方式中支座反力为基数,第二支座反力变化幅度为:
A=(13.0-11.58)/11.58=12.26%
B=(12.09-11.58)/11.58=4.40%
C=(12.09-11.58)/11.58=4.40%
支座反力变化规律 :
1)A处檩条位移差10.2mm,檩条支座反力与连续檩条反力力完全一致。
2)B、C处位移差约为70mm,随着位移差增大,檩条第二支座处反力增幅虽然相较连续檩条模式有所减小,但是相较平均分配模式仍有4%以上的增大!
上述计算数据表明,中间榀刚架梁等同于檩条的弹性支座,山墙刚架梁等同于檩条端部不动铰支座,端跨檩条两端约束差异、变形差异导致檩条第二支座处反力不同程度的增大,增幅为4.4~12%,如下图示:
3) 比较刚架梁端的剪力,第二榀刚架端部比第四榀刚架端部总体增幅8.5%。
3. 主刚架内力、变形对比
刚架编号如下图所示:(选择受影响较大的第二榀编号为GJ-1与基本上不受影响的第四榀编号为GJ-2)
刚架内力与变形差异比较
GJ-1弯矩图
GJ-2弯矩图
刚架弯矩差异比较:(GJ-1/GJ-2即第二榀/第四榀)
A点:(281-251)/251=11.96%
B点: (231-221)/221=4.52%
C点: (546-509)/509=7.27%
D点: (167.9-153.3)/153.3=9.52%
变形比较:
刚架恒+活标准组合下变形图
竖向变形差异比较:刚架端 跨A:(84-80.62)/80.62=4.19%
刚架第二跨B:(49.4-44.5)/44.5=11%
4 结 语: 在连续檩条模式下,第二榀刚架分配的荷载更多,其内力和变形有10%以上的增幅,采用按刚架间距平均分配荷载的方式会带来第二榀刚架安全度不足。
引 申:查静力计算手册,5跨连续梁,第二支座反力系数是1.132;4跨连续梁,第二支座反力系数是1.143;3跨连续梁,第二支座反力系数是1.10;2跨连续梁,第二支座反力系数是1.25,都比左右均分方式的支座反力系数1.0要大,特别是2跨连续梁,大25%。
说明:以上分析中檩条按单檩连续建模,未考虑檩条搭接区段刚度放大,未考虑搭接区段檩条嵌套滑移导致的刚度折减,未考虑隅撑设置的影响,这些影响请大家讨论。文中不足之处,请批评指正。
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