钢结构厂房独立构件快速设计
------MTSTool 钢结构设计工具箱应用(一)
汪崖 1 陈亮 2
(1.上海机电设计研究院 上海 200040;2.上海蓝科钢结构技术开发有限公司 上海 200092)
摘要
钢结构厂房中刚架和支撑体系再加上托梁,楼面梁等组成了结构的主要受力骨架,即主结构体 系.而屋面檩条,墙面檩条,屋面支撑,柱间支撑以及吊车梁等构件为厂房中的独立构件,不 参与主结构平面模型的分析,需独立设计验算,对于该类构件,相应规范规定明确但公式复杂 ; 同时,对于吊车梁等构件,规范中对其构造要求也较多且复杂.因此,对于此类构件,一般宜 采用软件设计验算,同时,还需软件提供计算书供设计者复核.本文将 MTSTool 中相应的屋檩 , 及吊车梁设计验算与规范结合进行了比较. 关键词 MTSTool 钢结构工具箱 屋面檩条 吊车梁
(一)概述
钢结构厂房中刚架和支撑体系再加上托梁, 楼面梁等组成了结构的主要受力骨架,即主结构 体系.而屋面檩条,墙面檩条,屋面支撑,柱间 支撑以及吊车梁等构件为厂房中的独立构件,不 参与主结构平面模型的分析,需独立设计验算. 对于檩条等构件, 《门式刚架轻型房屋钢结构 技术规 CECS102-2002》 中相关章节(6.3 及附录 E) 作了详细的规定,但公式复杂,尤其是按照《冷 弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018》 进行有效截面 的取值,以及在风吸力作用下下翼缘稳定验算时 相应参数的取值.同时,对于吊车梁等构件,规 范中对其构造要求也较多且复杂.设计人员手工 完成此类构件的设计验算有相当的难度. 因此,对于此类构件,一般宜采用软件设计 验算,但还需软件提供计算书供设计者复核.一 方面,清晰的计算书有助于设计者对规范的相应 内容更好理解;另一方面,详尽的计算书可以使 验算透明化便于设计者复核.本文将 MTSTool 中 相应的屋檩,吊车梁设计验算与相应规范结合进 行了比较.
1,荷载 檩条设计的荷载主要有以下 5 种: (1)屋面材料和檩条自重; (2)屋面均布活荷载; (3)屋面雪荷载和积灰荷载; (4)风荷载,由于屋面较轻,檩条设计的风荷载主 要考虑向上的吸力; (5)施工及检修荷载. MTSTool 中考虑以上荷载的界面如下:
设计计算檩条时除了考虑由于竖向荷载作用下产生 的内力外,还应考虑其作为纵向支撑体系的一部分而产 生的檩条轴向附加内力,如: (1) 檩条作为主刚架斜梁的侧向支撑将产生 轴力;
(二)檩条设计
MTSTool 中的檩条设计包括了 C,Z,H,及箱型檩 条截面,同时考虑: 1
(2) 防止主刚架斜梁下翼缘受压屈曲而设置 的隅撑将对檩条产生附加的轴力及弯矩 ;
http://www.cutesteel.com http://www.cutester.com
(3)
作为结构体系的纵向水平系杆,由水平支 撑传来的作用力.
2,效应组合 檩条设计考虑的效应组合的原则是: (1) (2) (3) 屋面均布荷载不与雪荷载同时作用; 积灰荷载应同雪荷载或屋面活荷载同时 作用; 施工荷载仅与屋面及檩条自重同时考虑. 推荐考虑以下组合,其中活荷载指的是屋面均布活 荷载与雪荷载的较大值并迭加积灰荷载: (1)1.2 恒+1.4 活 (2)1.2 恒+1.4 活+0.6*1.4 风 (3)1.0 恒+1.4 风+0.7*1.4 活 (4)1.2 恒+1.4 施工荷载 MTSTool 中荷载考虑组合如下:
支承边应力:σ1=86.78N/mm 2 非支承边应力:σ2 =198.98N/m m 2 较大的应力:σmax =198.98N/m m2 较小的应力:σmin =86.78N/mm 2 较大的应力出现在非支承边 压应力分布不均匀系数:ψ=σmin /σ max =86.78/198.98=0.4361 部分加劲板件,较大应力出现在非支承边,ψ≥-1时, k=1.15-0.22 ψ+0.045 ψ2=1.15-0.22 ×0.4361+0.045 ×0.4361 2=1.063 此处,按《冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018》中 5.6.2计算. 同样计算计算下翼缘板件受压稳定系数k, 计算腹 板板 件受压稳定系数k 计算σ 计算σ1 构件受弯 上翼缘σ1=198.98N/m m 2 下翼缘σ1=-86.78N/m m 2 腹板σ1 =86.78N/mm 2 计算上翼缘板件有效宽度 ξ=160/60 ×(1.063/23.87) 0.5=0.5626 ξ≤1.1,故k1 =1/(0.5626) 0.5=1.333 此处,按GB50018 中5.6.3计算板组约束系数: ψ=0.4361>0 ,故 α=1.15-0.15 ×0.4361=1.085 Bc =60 ρ=(205×1.333 ×1.063/198.98) 0.5=1.208 B/t=60/2.5=24 αρ=1.085 ×1.208=1.31 18αρ < B/t < 38αρ,有效宽度B e=[(21.8 × 1.31/24) 0.5-0.1]×60=59.457 故扣除宽度为Bd =60-59.457=0.543 对部分加劲板件,ψ≥0同时较大压应力位于非支承 边,故扣除板件的中心位于 0.6*59.457+0.543/2=35.946mm处 以上按GB50018中5.6.1以及5.6.5相应规定计算:. 同样,计算下翼缘板件有效宽度以及腹板板件有效宽 度. 扣除失效板件,计算可知 Wex1 =43.859cm 3 Wex2 Wey1 Wey2 同理 Ae =7.466c m 2 考虑净截面折减,得: Wenx1 =42.981cm 3 Wenx2 W eny1 Weny2 同理 Aen =7.317c m2 σ1=5.541/42.981 ×10 3+(-0.3523)/8.818 × 10 3=88.955N/m m2 同样,算得:σ2=170.192 σ3 =-122.335 σ4=203.572 203.572 ≤205,合格!

下一页