对工业厂房屋面轻钢结构设计的探讨

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1、对工业厂房屋面轻钢结构设计的探讨摘要：本文以我国某地的工业厂房为例，对轻钢结构设计进行深入的探讨。关键词：工业厂房，轻钢结构设计，荷载。中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：一、厂房概况木地地处我国南方沿海地区，受台风影响较大，目前，本地区的轻钢厂房较多使用混凝土柱钢屋架的形式，而拱屋架又常选用两根圆钢作为拉杆，当屋架与柱顶较接，口屋面材料又选用轻质压型钢板时，很容易产生屋面永久荷载小于负风压（吸力）的情况，此时屛架下眩拉杆就会由拉力变为压力。这时屋架就应进行轴向力的计算，并按最不利荷载组合所产生

2、的最不利内力，来选择屋架杆件的截面及决定构件的连接方式。现以16m跨厂房为例，简述如下：该车间工程数据如下，柱距6m,柱截面350X500,横梁采用H型钢梁，下弦设拉杆，屋架拱高•二1.7m,標条采用C型钢，水平间距1.2m,屋面选用轻质长尺压型钢板做防水材料,厂房两端冇山墙，现浇钢筋混凝土基础和柱，基础与柱为刚接，柱顶标高为5.500m,基础面标高为-0.500m,屋面恒载为0.3kN/m2,活载为0.3kN/m2,两纵墙均设有条形采光与通风用百页窗，屋面无天窗，无积灰与雪荷载，厂内无吊车，无大型机械振

3、动设备。本地基风压值o0-0.6kN/m2o经计算后得荷载简图（如图1）。二、荷载根据本例所给条件，屋面荷载冇永久荷载、施工荷载及风荷载三种，计算时可参考有关资料进行计算。永久荷载按屋面水平投影的标准值为：压型钢板：0.08/cosa=0.08KN/m2標条自重:0.lkN/m2屋架及支撑：0.2kN/m2合计:0.38kN/m2施工荷载水平投影标准值为：0.30kN/m2风荷载：因本厂地处南方，台风影响较大，故屋架计算时必须予以考虑，按结构荷载规范，风荷载标准值为：sk二Bzmsuz3。式中：Bz——Z

4、高度处风振系数，本例取Pz=lPs——风荷载体型系数，本例依前述条件，取荷载规范体型系数表项次4（见图2）,迎风面usl=-0.9,背风面us2二-0.8uz——风压高度变化系数，根据本地海平面和地面粗糙度情况取uz=l.0故求得垂直屋面的风荷载标准值分别为:迎风面:wkl=-lX0.9X1.0X0.6=-0.54kN/m2背风面:3k2二-1X0.8X1.0X0.6二-0.48kN/m2三、内力计算3.1永久荷载与施工荷载组合的内力计算(见图3)(1)永久荷载与施工荷载组合：q二(1.2X0.38+1.

5、4X0.3)X6=5.256kN/m(2)按整体平衡求支座反力:VA=VB=0.5ql=0.5X5.256X18=47.304kNt(3)求拉杆内力:N=ql2/8f=177.39KN=5.256X182/8X1.2=177.39kN(4)拉杆截面选择:F1=N/o=8.25cm2在永久荷载与施工荷载组合，不考虑风荷载的情况下，本屋架拉杆可选用2025(9.28cm2)或2Z70X45X4(9.11cm2)3.2永久荷载与风荷载组合时的内力计算(见图4)(1)荷载单独作用时:永久荷载ql=1.0X0.38

6、X6=2.28kN/m迎风面风荷载:q2=1.4X(-0.54)X6二-4.536kN/m背风面风荷载:q3=1.4X(-0.48)X6=~4.032kN/m(2)荷载组合时:迎风面:qy总1二ql+q2cosa二2.28+(-4.536)X0.9939二-2.228kN/mfqx总l=q2sina二-4.536X0.1104二-0.501kN/m—背风面:qy总1二ql+q3cosa二2.28+(-4.032)X0.9939二-1.727kN/mtqx总l=q3sina=-4.032X0.1104二-0

7、.445kN/m~⑶支座反力:由工x二0得XA二-0.056kNZy二0得YA二一18.92kNI3.3拉杆内力计算：取屋脊C左边为隔离体（见图5）YA?l/2-Fxa-qy总0.51?0.251-N?f二0N二-66.649kN所以计算结果为负值，表明该屋架在永久荷载与风荷载共同作用下，下弦拉杆受压，此时，拉杆应按压杆的稳定来计算和选择材料。四、下弦杆截面选择⑴平面内下眩杆的稳定性强度：为保证杆件在风荷载作用时能有一定的支撑作用，故考虑在沿下弦杆的长度方向设置吊杆四根(见图6),故下弦杆的计算长度可为1

8、01二1/5二3.6m,考虑选用2Z75X5作为下眩杆，A二1482mm2,ix=23.2mm,iy=32.9min平面内下弦杆的稳定性：入x二101/ix二3600/23.2=155.2查b类截面稳定系数："1二0.291此时下弦杆的平面内稳定性强度:N/4)1A=66.649X103/0.291X1482=154.54N/mm2<.=215N/mm2满足要求。⑵平面外：考虑厂房端跨及中间跨设置有垂直与水平支撑和系杆，中间其