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作用于轻钢厂房的荷载,需要依据《建筑结构荷 2001》以及《建筑抗震设计规范》(GB50011 - 2001)来进行。一般而言,在设计门式刚架的时候,应当考虑的荷载类别有以下这些:
1恒载
恒载包含刚架自身的重量门式钢结构,还有屋面板的重量、檩条的重量以及保温棉等的重量。以下是一些常见的恒载取值情况:
檩条+屋面板(0.5mm): 0.10 KN/m2
檩条加上屋面板(厚度为 0.5mm)门式钢结构,再加上屋面内衬板(厚度为 0.5mm),其荷载为 0.15 KN/m²。
檩条+夹芯板: 0.15 KN/m2
具体的恒载计算需依具体情况展开。若屋面悬挂设备较多,那么用于悬挂设备的联系梁的重量不可忽视,此重量应计入屋面恒载。
2活载及屋面悬挂荷载
屋面活荷载方面:若采用压型钢板轻型屋面,那么屋面竖向活荷载的标准值需取 0.5KN/m²。需注意,当刚架或檩条仅有一个可变且受荷面积超过 60m²时,对于钢框架,其活荷载可取 0.3KN/m²。
屋面悬挂荷载指的是像喷林、管道、灯具等这类物品所产生的荷载。屋面悬挂荷载能够被包含在屋面活荷载的范畴之内。
常用的屋面悬挂荷载值可参考如下:
石膏天花板吊顶 0.15 KN/m2
空调管道 0.05 KN/m2
灯具 0.05 KN/m2
喷淋 0.15 KN/m2
需要指出的是,轻钢结构屋面系统比较轻。当使用 STS 等设计软件时(这类软件不允许用户增加悬挂荷载工况),把屋面悬挂核载归并在活荷载是较为合适的。如果将屋面悬挂荷载考虑在恒载内,那么在恒载+风载组合时,设计就会偏于不安全。
3雪荷载
在考虑雪荷载时需要注意:
需要依据规范 50009-2001,对 μr—屋面积雪分布系数予以考虑。基本雪压与积雪系数相乘,其结果即为雪荷载标准值。
在设计建筑结构以及屋面的承重构件时,能够按照以下规定来运用积雪的分布情况:
(1)屋面板和檩条按积雪不均匀分布的最不利情况采用;
屋架可按积雪全跨均匀分布情况采用;屋架可按积雪不均匀分布的情况采用;屋架可按积雪半跨的均匀分布的情况采用;拱壳可按积雪全跨均匀分布情况采用;拱壳可按积雪不均匀分布的情况采用;拱壳可按积雪半跨的均匀分布的情况采用。
(3)框架和柱可按积雪全跨的均匀分布情况采用。
4风荷载
门式刚架的风荷载体型系数,能够依据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)来确定取值,同时也可以依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)来确定取值。需留意以下这些事项:
基本风压需按照荷载规范附录 D.4 中附表 D.4 所给出的 50 年一遇的风压来采用。同时,这个基本风压不得小于 0.3kN/m²。
并非所有门式刚架的体型系数都能按照 CECS 来确定。门规只适用于以下情况:屋面坡度α小于等于 10;屋面平均高度小于等于 18m;房屋高宽比小于等于 1;檐口高度小于等于房屋最小水平尺寸。
当柱脚为铰接且刚架的 l 与 h 的比值小于 2.3 时,采用 GB50009 规定的风荷载体型系数进行刚架设计是偏于安全的;当柱脚为刚接且 l 与 h 的比值小于 3.0 时,采用 GB50009 规定的风荷载体型系数进行刚架设计也是偏于安全的。而在其他各种情况中使用 GB50009 取值,就会导致设计不安全。
在任何情况下,横向刚架两侧墙面的体型系数,其代数和最好不要小于 1.2 。
5吊车荷载
桥(梁)式吊车的竖向荷载需按吊车的不利位置来取值;悬挂吊车的竖向荷载也应按吊车的不利位置取值。
2.对手动吊车及电动葫芦可不考虑水平荷载。
六、 地震荷载 当
抗震设防烈度较高,房屋跨度很大且高度很高,或者宽度方向有很多摇摆柱时,能够按照《建筑抗震设计规范》来进行水平地震作用效应下刚架地震左右组合下的验算。在计算过程中,阻尼比可以取为 0.05。
荷载组合
一、 承载力验算的荷载组合
(一)由可变荷载效应控制基本组合:
1.2 x 永久荷载 + 1.4 x 最大可变荷载
1.2 x 永久荷载 + 0.7 x 1.4 x 可变荷载
1.0 x 永久荷载 + 1.4 x 最大风吸力
(二)由永久荷载效应控制的基本组合:
1.35 乘以永久荷载,再加上 1.4 乘以可变荷载乘以相应的组合系数
(三)地震作用组合:
计算时不考虑风荷载作用,重力荷载代表值应按照《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第 5.1.3 条进行计算,其值为 1.2(或 1.0)乘以重力荷载代表值效应,再加上 1.3 乘以水平地震作用标准值效应。
二、 荷载组合的注意事项
1.屋面活荷载不与雪荷载同时组合;
2.地震作用不与风荷载同时考虑;
风荷载效应和永久荷载效应的符号相反。当恒载与风载组合时,恒载的组合系数要取为 1.0 。同时,恒载不能取得过大,不能把屋面悬挂荷载等算在恒载里面。
三、 门式刚架常用的荷载组合方式
为让内力组合更合理,笔者把悬挂荷载单独列为一种工况。以下这些是常用的荷载组合(在无吊车的情形下),可用于承载力的验算,能给读者提供参考。
1.2 包含恒载与悬挂荷载,再加上 1.4 屋面活载,以及 1.4 楼面活载
1.2 为恒载与悬挂荷载之和,再加上 1.4 倍的屋面雪载,以及 1.4 倍的楼面活载。
3. 1.0恒载 + 1.4左风载
4. 1.0恒载 + 1.4右风载
1.2 包含恒载、悬挂荷载、0.5 楼面荷载以及 0.5 屋面雪载,再加上 1.3 左地震
1.2 为恒载,1.2 为悬挂荷载,1.2 的 0.5 为楼面荷载,1.2 的 0.5 为屋面雪载,再加上 1.3 右地震
1.0 包含恒载、悬挂荷载、0.5 楼面荷载以及 0.5 屋面雪载,再加上 1.3 左地震
1.0 包含恒载、悬挂荷载以及 0.5 的楼面荷载和 0.5 的屋面雪载,再加上 1.3 倍的右地震
1.2 为恒载与悬挂荷载之和,再加上 0.9 乘以(1.4 倍的楼面荷载加上 1.4 倍的雪载加上 1.4 倍的左风)
0.9 乘以 1.4 楼面荷载、1.4 雪载以及 1.4 右风这三项之和,即 0.9(1.4 楼面荷载 + 1.4 雪载 + 1.4 右风)。
11 乘以 1.35 再加上恒载与悬挂荷载的和,然后加上 1.4 乘以 0.7 再加上楼面活载与屋面活载的和
12 乘以 1.35 再加上恒载与悬挂荷载的和,然后加上 1.4 乘以 0.7 以及楼面活载与屋面雪载的和
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