解讀:
應(yīng)力蒙皮效應(yīng)是指通過屋面板的面內(nèi)剛度,將分?jǐn)偟轿菝娴乃搅鬟f到山墻結(jié)構(gòu)的一種效應(yīng)。應(yīng)力蒙皮效應(yīng)可以減小門式剛架梁柱受力,減小梁柱截面,從而節(jié)省用鋼量。但是,應(yīng)力蒙皮效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)需要滿足一定的構(gòu)造措施:
1自攻螺釘連接屋面板與檁條;
2傳力途徑不要中斷,即屋面不得大開口(條形坡度方向的采光帶);
3屋面與屋面梁之間要增設(shè)剪力傳遞件(剪力傳遞件是與檁條相同截面的短的C形或Z形鋼,安裝在屋面梁上,順坡方向,上翼緣與屋面板采用自攻螺釘連接,下翼緣與屋面梁采用螺栓連接或焊接);
4廠房的總長度不大于總跨度的2倍;
5強(qiáng)大的端框架:山墻結(jié)構(gòu)增設(shè)柱間支撐以傳遞應(yīng)力蒙皮效應(yīng)傳遞來的水平力至基礎(chǔ)。
應(yīng)力蒙皮導(dǎo)荷示意圖
采用應(yīng)力蒙皮概念設(shè)計(jì)的廠房,端框架必須剛強(qiáng),因?yàn)樗搅σ獏R聚到端框架上,同時(shí)滿足以上五條構(gòu)造措施是很難的,因此,大部分實(shí)際的廠房是不能考慮蒙皮效應(yīng)的。
鋼梁和鋼柱通過高強(qiáng)螺栓連接→平面門式鋼架
↓
平面鋼架通過支撐和體系桿→空間鋼架
↓
圍護(hù)材料+基礎(chǔ)→輕型鋼建筑
忽略實(shí)際結(jié)構(gòu)的蒙皮效應(yīng)后可以得到由空間梁系組成的空間剛架,忽略空間剛架的空間共同工作效應(yīng)后可以得到由平面梁系組成的平面門式剛架。忽略結(jié)構(gòu)柱腳與基礎(chǔ)之間連接的彈性剛度后可以得到理想的鉸接或剛接的結(jié)構(gòu)支座條件。由實(shí)際輕鋼結(jié)構(gòu)提取計(jì)算模型的過程如圖2-8所示:
因此,門式剛架采用二維建模計(jì)算和設(shè)計(jì)是符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求的。門式剛架體系的整體性依靠檁條、墻梁及隅撐來保證,從而減少了屋蓋支撐的數(shù)量。支撐多用張緊的圓鋼做成,很輕便。梁、柱多采用變截面,截面與彎矩成正比;腹板高厚比較大(腹板厚度較薄),在設(shè)計(jì)時(shí)利用其屈曲后強(qiáng)度,以節(jié)省材料。當(dāng)然,由于變截面門式剛架達(dá)到極限承載力時(shí),可能會在多個(gè)截面處形成塑性鉸而使剛架瞬間形成機(jī)動(dòng)體系,因此塑性設(shè)計(jì)不再適用。
其次,可以通過門剛規(guī)范間接證明。
6.2.6 當(dāng)房屋的縱向長度不大于橫向?qū)挾鹊?/font>1.5倍,且縱向和橫向均有高低跨,宜按整體空間剛架模型對縱向支撐體系進(jìn)行計(jì)算。
解讀:
一般情況下,大部分常規(guī)廠房均適用于兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算水平地震作用,但是對于平面不規(guī)則的廠房質(zhì)量與剛度分布是明顯不對稱的,規(guī)范6.2.6特指的是針對縱向支撐體系宜采用空間整體模型計(jì)算,如果我們能夠準(zhǔn)確或者偏于保守的簡化計(jì)算縱向地震作用,也可無需整體建模(否則規(guī)范就不是“宜”,而是“應(yīng)”!)。因?yàn)?/font>門式剛架一般是平面建模計(jì)算,即使有的軟件能夠能夠三維建模計(jì)算,但是考慮到橫向和縱向剛度的差異性以及屋蓋大量的采光帶(相當(dāng)于開大洞)而無法準(zhǔn)確計(jì)算。結(jié)論:規(guī)范6.2.6給了電算,也給了手算。
對于復(fù)雜結(jié)構(gòu),如果手算可以確保安全縱向支撐分配縱向荷載,無需三維建模計(jì)算;如果覺得不能確保安全,就三維計(jì)算縱向支撐。規(guī)范擔(dān)心復(fù)雜結(jié)構(gòu)如果設(shè)計(jì)師概念不足可能手算縱向支撐分配的地震作用誤差較大,給出了用軟件來幫忙的一個(gè)選擇,但并不是強(qiáng)制性的!
提醒:剛架依然是二維計(jì)算,而不是三維!因?yàn)榍懊娴?/font>那些剛性假定由于門式剛架的特點(diǎn)是無法克服的!
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