屋盖支撑的作用必须得到保证,但支撑的布置则根据具体条件可灵活处理,譬如在等高多跨厂房中,其中列柱只沿—侧设下弘纵向水平支撑等。至于支撑中系杆的布置,更应灵活掌握。
当房屋处于地震区时,尤其不是全钢结构的厂房中,房盖支撑的布置要有所加强。具体方法应符合抗震设计规范的要求。
图2—19 天窗架垂直支承
2.1.3.3 屋盖支撑的杆件及支撑的计算原则
除系杆外各种支撑都是一个平面桁架。桁架的腹杆一般采用交叉斜杆的形式,也有采用单斜杆的。下面主要结合图2—17所示传统的支撑布置方法讲述。在上弦或下弦平面内,用相邻两屋架的弦杆兼作横向支撑桁架的弦杆,另加竖杆和斜杆,便组成支撑桁架。同理,屋架的下弦杆将兼作纵向水平支撑桁架的竖杆。屋架的纵横向水平支撑桁架的节间,以组成正方形为宜,一般为6m x 6m,但由于实际情况划分时也可能有长方形甚至是6m x 3m的情况。上弦横向水平支撑节
点间的距离常为屋架上弦杆节间长度的2—4倍。
垂直支撑常成图2—18(e)、(f)、(g)形成的小桁架,其宽与高各由屋架间距及屋架相应竖杆高度确定。宽高相差不大,可用交叉斜杆,高度较小时可用v及W式(图2—18f及e)。以避免杆件交角可能小于
30?的情况。
屋盖支撑受力比较小,一般不进行内力计算,杆件截面常按容许长细比来选择。交叉斜杆和柔性系杆按拉杆设计,可用单角钢,非交叉斜杆、弦杆、竖杆以及刚性系杆按压杆设计,可用双角钢,但刚性系杆通常将双角钢组成十字形截面,以便两个方向的刚度接近。 当支撑桁架受力较大,如横向水平支撑传递较大的山墙风荷载时,或结构按空间工作计算因而其纵向水平支撑需作柱的弹性支座时,支撑杆件除需满足允许长细比的要求外,尚应按桁架体系计算内力,并据以选择截面。
交叉斜腹杆的支撑桁架是超静定体系,仅因受力比较小,一般常用简化方法进行分析。例如,当斜杆都按拉杆设计时认为图2—20中用虚线表示的一组斜杆因受压屈曲而退出工作,此时桁架按单斜杆体系分析。当荷载反向时,则认为另一组斜杆退出工作。当斜杆按可以承受压力设计时,其简化分析方法可参阅有关结构力学的文献。
图2—20 横向水平支撑计算简图
2.2 厂 房 结 构 的 计 算 原 理
将单层房屋结构简化为平面刚架来分析,仍然是目前建筑结构内力计算的主要方法。墙架结构、吊车梁系统等均以明显的集中力方式作用于刚架上,必要时亦可将刚架的自重用静力等效原则化作集中力,作用于刚架上。
2.2.1 荷 载 计 算
在刚架的平面分析中,认为一个刚架仅承担一个计算单元内的各种荷载。这些荷载包括永久荷载,可变荷载及偶然荷载。它们原则上依据《建筑结构荷载规范》(GB 50009)进行计算。
可变荷载包括屋面活荷载,雪荷载,积灰荷载,风荷裁及吊车荷载。
施工荷载一般通过在施工中采取临时性措施予以考虑。吊车荷载在2.4.1节阐述。
刚架承受的永久荷载包括屋面恒载、屋架、檩条、墙梁及刚架自重、围护结构自重等。它们一般换算为计算单元上的均布面荷载考虑(后续行文中,如无特别说明,均布荷载均指这种水平投影面上的均布面荷载)。其标准值可按《建筑结构荷载规范》(GB50009)附录A计算。
屋面恒载的标准值可按表2—4取值。
屋面恒载标准值 表2—4
屋面荷载 恒载标准值?KN/m2? 瓦楞铁 压型钢板 0.05 0.1—0.15 波形石棉瓦 水泥平瓦 0.2 0.55 实腹式檩条的自重标准值可选用均布荷载0.05?0.1KN/m2,而格构式常可近似取均布荷载0.03?0.05KN/m2
墙架结构自重标准值可选用均布荷载0.25?0.42KN/m2檐高较大时相应取大者。
按照《建筑结构荷载规范》(GB50009)中的荷载组合规则,屋面活荷载不和屋面雪荷载同时考虑,因此只需在屋面活荷载与雪荷载的标准值中取较大者计算。
积灰荷载要注意局部增大系数。
风荷载标准值与高度有关。在檐口高度和屋面坡度不是很大时,可偏于安全地取屋脊处的风荷载标准值作为整个刚架的风荷载标准值。否则,可取屋脊处的风荷载标准值作为斜梁的风荷载标准值,而取檐口高度处的风荷载标准值作为柱子的风荷载标准值。
《建筑结构荷载规范》中给出的风荷载标准值Wk是沿垂直于建筑物表面的方向作用的,要将它投影到水平面上。为此,考虑刚(框)架计算单元宽b,跨度方向长h(如图2—21所示)范围内的风荷载。显然,此范围内的风荷载合力为
N?bhWK/cos? 投影倒水平面上的值P?为
P??N/?bh??Wk/cos?
对于常见的封闭式双坡屋面,其风荷载体型系数可依据屋面坡度
?按表2—5确定,其中各区域①、②、③、④的意义及与风向的关
系见图2—22,坡度?取中间值时,可在表中插值。
图2—21 风荷载Wk投影
刚架的风荷载体型系数 表2—5
表面区域
① ② -0.6???15?? +0.80 0???0?? +0.8???60??
-0.50 -0.50 ③ ④
图2—22 风向与分区
其他的情形按《建筑结构荷载规范》(GB50009)的规定取值。
2.2.2 刚架内力计算
为了简化计算,通常引用当量惯性矩将格构式柱和屋架换算为实