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《金属波纹拱壳屋盖板厚取值研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
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
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