金属波纹拱壳屋盖板厚取值研究

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1、文章编号：1001—4373(2003)06-0065—04金属波纹拱壳屋盖板厚取值研究決靳文强X徐军X赵建昌⑺（1.兰州交通大学土木工程学院•甘肃兰州730070；2.上海大学•上海200042）夸度，不同摘要：通过对MIC-240波纹拱壳结构进行大变形非线性分析，结合E矢高比•不同钢板厚度时•波形拱売屋面所能承受的最大雪荷载和最大关键词：金属波纹屋盖；板厚；取值中图分类号：TU33文献标识码：A0前言近年來，随着我国经济建设的飞速发展和钢产量的迅速增加，轻型钢结构得到了很大的发展，彩色钢板的出现改变了我国大型混凝土板作为屋面材料的单一局面，为轻钢的发展注入了新的活

2、力.大跨度彩色压型钢板波形拱壳结构（图1）足近几年从国外引进的一种新型轻型钢结构，它兼承重维护为一•体,—•般用于工业和民用建筑的屋顶结构.该结构体系具有节省材料、造价低、重量轻、造型美观、抗震性能好、制作简单、建设周期短等优点，其应用范围比较广泛，如大跨度的工业与民用建筑、库房、仓储类结构、军用建筑、飞机库等.近年来，我国已引进了ABM（AutomaticBuildingMachine）机组，并有不少这样的建筑工程落成.1998年10月至今，这种结构在甘肃省中央粮库建设中发挥了重要的作用，已落成粮库30万mz侗时，还有仓库、多功能活动馆、羽毛球训练馆落成•但是，由于

3、我国对这项技术研究不够•还没有制定相应的计算和设计规程，一般设计人员对这种结构认识不够，外地不同地区出现了一些工程事故，为了使这种结构健康、稳妥地在建筑市场推广应用，通过理论分析，结合现有的研究成來，提出MIC-240波纹拱壳型金属屋顶板厚取值的参考值是必要的.本文通过对这种结构进行大变形非线形分析,结合已有实验结果，给出了21〜36m跨度，不同矢高比，不同钢板厚度时，波纹拱型屋而所能承受的最大雪荷载和最大风荷载，其结果可供设计人员参考.图1彩板波纹拱壳结构示意图1计算模型波纹拱型金厲屋顶与下部结构的连接节点一般如图2所示（还可以根据建筑设计的要求予以修改），因而在计

4、算波纹拱型金属屋顶时•可以视为两端饺支拱计算，它对下部结构的作用表现为水平支承反力和竖向支承反力.计算简图如图3所示.1一连接角钢2—梯形截面屋顶3—连接螺栓4—后填C20细石混凝土5—钢筋混凝土圈梁6—预埋钢板图2支座节点*收稿日^=^03^）5-27作者為疗獭除（197O-）,男•山西襄汾人•讲师，硕士.2MIC-240彩板波形拱壳结构的破坏形式在分析波形拱壳结构的内力时，应考虑四种荷载分布形式，它们分别为1）11载+全跨均布雪压;2）恒载+半跨均布雪压；3）恒载+半跨三角形分布雪压;4）恒载+风荷载.实验研究证实，无论是哪种荷载布置形式，导致结构丧失最终承载能力

5、的直接原因总是折曲屈曲破坏.2.1恒载+全跨均布雪汗对于一般柱面拱売结构而言，全跨均布荷载作用可能产生两种破坏形式•即对称变形破坏和反对称变形破坏.图4显示了全跨均布荷载作用下可能出现的各种破坏模型•对于扁壳结构•即拱壳矢跨比较小时，全跨均布荷载作用可能导致结构发生对称变形破坏•如曲线OABCDE所示.C点代表扁壳结构的极值失稳点•只、代表极值失稳荷载.这条曲线假定在整个加载过程中，拱売结构的板单元不发生局部屈曲.对于彩色压型钢板波形拱壳结构，在荷载达到极值失稳点以前，板单元通常发生局部屈曲或折曲屈曲破坏，因此，不可能发生这种破坏模式.曲线OAE"和曲线04。是波形拱

6、壳结构的典型破坏形式,曲线OABb代表了反对称变形破坏形式,即当全跨均布荷载增加到一定大小时，结构由对称的变形模式突然转变为反対称的变形模式•并伴随着折曲破坏即丧失其承载力，代表这种破坏模式的分支失稳点；曲线（朋。是授低的一条曲线，它反映了结构在经丿力了一定的对称变形后，在负弯矩最大处突然出现折幅屈曲破坏，使结构完全丧失极限承载力，足尺尺寸破坏性试验研究表明，彩色压型钢板波型拱壳结构在全跨荷载作用下，出现图4中OAa这种破坏模式，即折曲破坏.2.2恒载+半跨均布雪压荷载和恒载+半跨三角形分布雪压荷载对于彩色压型钢板波形拱壳结构，在半跨均布荷载作用下，可能出现两种破坏模

7、式，一是极值点失稳，如图5附线所示.二是折曲屈曲破坏，如图5曲线號翔缺.在半跨均匀荷载作用下，加载半图4》均布荷载）跨向下接11载半跨向上拱起的按由计算可知,非加载邙幺跨1/2处的正弯距最大•在负弯矩最大截面处，经常发生下翼缘折曲屈曲破坏，其极限承载力远低于全跨荷载作用下的极限承载力，是MIC-240波形拱壳结构最危险的破坏形式.P°图5拱壳结构的破坏模式（半跨均布雪载和半跨三角形分布雪载）2.3恒载+风载对于MIC-240彩色压型钢板波形拱壳结构，由于风载的分布特点，在这种荷载作用下，只可能出现一•种破坏形式，即折曲屈曲破坏，如图6曲线（必。所图