双坡轻钢结构门式刚架的内力计算.pdf

双坡轻钢结构门式刚架的内力计算 殷余宝 安徽马钢工程技术集团有限公司， 安徽 马鞍山 摘 要： 目前， 轻钢结构厂房最常见的结构形式为双坡门式刚架。轻钢结构门式 刚架自重较轻， 受屋面活荷载的影响较大， 在内力计算时通常由屋面活 荷载所控制。屋面活荷载包括不上人屋面活荷载（ 即屋面施工及检修荷 载） 和屋面雪荷载， 有时还会有屋面积灰荷载。通过分析荷载规范对不 上人屋面活荷载和屋面雪荷载的相关规定， 提出了一种双坡轻钢结构门 式刚架的内力计算方法， 即兼顾屋面雪荷载全跨均匀布置的效应和不上 人屋面活荷载全跨不均匀布置的效应， 取其最不利效应进行构件截面设 计的方法。 关键词： 不上人屋面活荷载 雪荷载 均匀分布 不均匀分布 引言 轻钢结构门式刚架具有自重轻、 用钢省、 造价低、 可跨越跨度大， 在 抗震设防烈度 度及以下地区受地震影响较小， 制作、 安装快捷等优 点， 近年来在工程中的应用日益增多。 轻钢结构门式刚架自重较轻， 受屋面活荷载的影响较大。屋面活 荷载主要包括不上人屋面活荷载（ 即屋面施工及检修荷载） 、 雪荷载， 有些生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑还需要考虑积灰荷载。 目前， 对轻钢结构门式刚架进行内力计算和分析的软件主要为 系列钢结构门式刚架 结构计算和分析程序。该程序较 简单， 能够为结构设计人员所掌握， 不同设计人员之间的争议点主要集 中在屋面活荷载的选取和屋面活荷载的布置方式上。 规范对不上人屋面活荷载的有关规定 不上人屋面活荷载通常指直接作用在支撑轻屋面的结构或构件上 的施工荷载或检修荷载， 主要考虑的是施工检修期间屋面临时堆积及 大量施工检修人员的荷载。 建筑结构荷载规范 表 中， 将不上人屋面均布活荷载标准值规定为 ， 另在注 中说 明“ 不上人的屋面， 当施工或维修荷载较大时， 应按实际情况采用； 对 不同类型的结构应按有关设计规范的规定采用， 但不得低于 ” 。美国荷载规范 规定“ 对支撑轻屋面的构件或结构， 当受荷的水平投影面积超过 时， 不上人屋面均布活荷载标准值 取为 ” ， 但是这个值仅适用于只有一个可变荷载的情况， 当 有两个及以上可变荷载参与组合（ 比如尚有屋面积灰荷载） ， 不上人屋 面均布活荷载仍应取为 。很显然， 根据规范的要求， 常规的 轻钢结构门式刚架计算时， 不上人屋面活荷载是可以取为 的， 因为一般的轻钢厂房通常是不考虑屋面积灰荷载的。 规范对屋面雪荷载的有关规定 轻钢结构厂房大多为双坡屋面， 本文只讨论双坡屋面的雪荷载。 建筑结构荷载规范 第 规定“ 基本雪压应采用按本规 范规定的方法确定的 年重现期的雪压； 对雪荷载敏感的结构， 应采 用 年重现期的雪压” 。对雪荷载敏感的结构主要是指大跨、 轻质屋 盖结构， 此类结构的雪荷载通常是控制荷载， 在极端雪荷载作用下容易 造成结构整体破坏， 后果特别严重， 因此建议将基本雪压提高至 年 重现期的雪压， 但这应由相关规范或标准作具体规定。 建筑结构荷载规范 表 第 项给出了单跨双坡屋 面的积雪分布系数， 结合注 “ 第 项单跨双坡屋面仅当坡度在 范围时， 可采用不均匀分布情况” 可知， 轻钢厂房的积雪分布应按均 匀布置， 因为轻钢厂房的屋面坡度一般都在 以下。 建筑结构荷载规范 第 条指出： 在计算屋架和拱 壳时， 应分别按全跨积雪的均匀分布、 不均匀分布和半跨积雪的均匀分 布按最不利情况采用。 双坡轻钢结构门式刚架的内力计算方法 双坡轻钢结构门式刚架内力计算时， 由于屋面活荷载起控制作用， 所以屋面活荷载的选取及屋面活荷载的布置方式至关重要。轻钢结构 门式刚架计算时， 是否需要考虑不上人屋面活荷载的不均匀分布， 规范 中没有明确规定。个人认为， 考虑到施工检修期间屋面堆积荷载及检 修人员荷载的不确定性， 应该考虑不上人屋面活荷载的不均匀分布。 在考虑屋面雪荷载时， 是否一定要按照规范第 条的规定分 工况进行分析取最不利情况。个人认为， 常规的轻钢结构厂房（ 不包 括有高出屋面的天窗及女儿墙等形成明显高差的情况） 屋面的坡度一 般都很小， 屋面积雪能够均匀分布， 也能够均匀融化， 只需考虑屋面积 雪全跨均匀分布（ 即雪荷载一次加载） 即可。有不同意见认为， 需要考 虑下雪时屋面清雪的工况， 这样就仍需考虑规范 条的各种工况。 个人认为， 规范规定的雪压值已经充分考虑了结构的安全， 没有必要进 行屋面清雪， 而且屋面清雪人为的造成了屋面荷载的不均匀分布， 是一 个画蛇添足的举动。 在双坡轻钢结构门式刚架内力计算时， 不上人屋面活荷载与屋面 雪荷载是否应取较大值的工况进行分析。个人认为， 不应该只取荷载 较大值的工况， 而应该按不上人屋面活荷载和雪荷载两种工况分别进 行计算， 取两种工况的计算结果的最不利效应进行构件截面设计。 工程算例 设计基本条件 本工程位于安徽省马鞍山市郊区， 地面粗糙度为 类， 场地类别 为类， 抗震设防烈度为 度（ ） ， 基本风压 ， 基本雪压 ， 屋面恒载 ； 本厂房结构形式为轻钢结构门式刚架（ 双坡三跨） ， 跨度 为 ， 柱距 ， 檐口高度为 （ 不设女儿墙） ， 屋面坡度 ， 厂 房内无吊车； 本工程所用钢材均为 级钢， 预估构件截面见图 。 图 刚架立面图 内力计算及分析 本工程内力计算采用 系列 结构计算程序。 工况一： 本工程刚架计算时的水平受荷投影面积超过 ， 且屋面 只有雪荷载， 可以将不上人屋面活荷载取为 。按不上人屋面活荷 载各跨不均匀布置的最不利情况进行内力计算， 结果见图 。 图 工况一弯矩图 工况二： 按照雪荷载 各跨均匀布置的情况进行内力计算， 结 果见图 。 图 工况二弯矩图 从图 、 图 可以看出， 工况二边柱及屋面梁各部位的控制弯矩， 均比工况一大； 工况一中柱柱底及柱顶弯矩要比工况二大。这说明两 种工况均有对结构设计起控制性作用的效应； 不上人屋面活荷载的不 均匀布置对中柱的影响较大， 该工况不能因不上人屋面荷载值较小而 忽略。 年第 期（ 总第 期） 江西建材 建筑与规划设计 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 结论及建议 （ ） 在计算屋面雪荷载的作用效应时， 常规的双坡轻钢结构门式刚 架可以按照屋面雪荷载全跨均匀布置的情况考虑。 （ ） 常规的双坡轻钢结构门式刚架在进行内力计算时， 应该考虑不 上人屋面活荷载（ 即屋面施工和检修荷载） 的不均匀布置。不上人屋面 活荷载的取值应满足荷载规范的要求。 （ ） 常规的双坡轻钢结构门式刚架进行内力分析时， 应分别计算不 上人屋面活荷载和雪荷载作用下的效应， 并按照两种情况的最不利效 应进行构件设计。 参考文献 ： （ 版） ， 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 ， 钢结构设计规范 ， 建筑结构荷载规范 浅谈小型海岛给水规划 易 玲 广州市科城规划勘测技术有限公司， 广东 广州 摘 要： 本文以广东省某一小型海岛为例， 根据该岛的供水条件及用地规划， 提 出给水总体规划思路， 为小型海岛规划的编制提供参考依据及技术支 持。 关键词： 小型海岛 给水 总体规划 我国小型海岛较多， 分布广泛， 科学规划海岛， 建设合理经济的供 水设施具有重要深远的意义。因此， 笔者根据广东省某一小型海岛 （ 下文称规划岛） 的供水条件及用地规划， 并结合多年设计经验， 提出 该岛的总体规划思路， 为整体小型海岛规划的编制提供参考依据及技 术支持。 概述 规划岛地处广东省， 规划建设用地面积 公顷， 农作物用地 面积 公顷， 规划常住城市人口 万， 村庄人口 万， 发展定 位为生态海洋经济示范区。 供水现状及评价 现状用水量概述 根据现状调查及分析， 规划岛现状工业用水量约 万立方米 年， 生活用水量约 万立方米 年， 农业用水量约 万立方米 年， 现 状总用水量约 万立方米 年。 图 现状用水结构图 现状水源概述 （ ） 地表水。规划岛地表水利用较小， 主要通过三个小型水库、 两 个塘坝为附近农业提供灌溉用水， 地表水集水面积共 平方公里， 总 库容 万立方米， 兴利库容约 万立方米。 （ ） 地下水。据调查， 规划岛各类开采井 眼， 开采井平均密 度达 眼 平方公里， 地下水开采量 万立方米 年。其中： 农业灌 溉井 眼， 开采量约 万立方米 年， 占总开采量的 ； 水产 养殖开采井 眼， 开采量约 万立方米 年； 人畜饮用及工业用水 井 眼， 开采量约 万立方米 年。据计算， 目前岛内浅层地下水 和中层地下水的开采量均超过了允许开采量， 总量超采近 倍。掠夺 性超采造成该岛浅层水水位快速下降和在沿海地带形成大面积水位负 值区。 现状给水问题分析 （ ） 目前， 集中供水设施（ 生活用水） 暂时能满足用户要求， 但供水 设施简易， 系统性较弱， 同时岛上自建水井较多， 统一管理困难， 随着用 地的开发， 产业的发展， 规划岛需要一套更为完善的供水系统， 保证用 户用水要求的同时， 实现供水的统一管理； （ ） 农业耗水比例较大， 灌 溉方式落后， 用水浪费严重， 给有限的水资源带来了较大的负担， 农业 节水力度急需加大； （ ） 目前， 规划岛供水水源单一， 主要依赖地下水， 不仅给地下水供给带来较大压力， 同时造成了其他水资源的浪费， 规划 岛需开展水资源开发利用的综合规划， 从宏观上对区内及周边水资源 进行调控， 同时实现多水源供水， 并提高水资源科学利用率； （ ） 地下 水资源超采严重， 已引发了较为严重的生态环境问题 海水入侵， 地 下水开采量需要严格控制， 地下水其他保护措施需要加大力度执行。 用水量预测 根据规划城市人口及城市建设用地面积预测规划岛最高日城镇用 水量为 万立方米 天， 其中绿地及道路浇洒约 万立方米 天； 根 据村庄人口及农作物用地面积预测规划岛农业用水量约 万立方 米 年。 水源分析 地下水 岛内的可开采地下水为浅层潜水微承压水（ 埋藏深度一般 米） ， 主要由火山岩孔洞裂隙水和湛江组上部微承压孔隙水组成， 其补 给、 迳流、 排泄自成体系天然条件下， 浅层地下水获得降雨补给后， 除一 部分消耗于人工开采和越流补给中层地下水外， 另一部分则随山势地 形自高往低向四周迳流， 最终以泉的形式流出地表或渗流入海。由于 岛内大部分地区火山岩底板位于海平面之下， 浅层地下水与海水存在 着密切的水力联系， 当陆域地下水位低于海平面时， 就会造成海水倒灌 （ 海水入侵） 。规划岛地下水资源量约为 万立方米。但由于规划 区地下水开采超量， 引发海水入侵， 地下水开采量需被压缩控制， 水量 保护控制开采目标为 万立方米。 雨水 规划岛有 年降雨量资料， 多年平均降雨量为 毫米， 最大 年降雨量 毫米， 最小年降雨量为 毫米； 降雨量最大的月份为 月， 占全年降雨量的 ， 降雨量最小的月份为 月， 占全年降雨量不 到 ， 月降雨量占全年降雨