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        膜結構鋼結構在抗雪方面的設計要點

        時期:2024-01-05 10:57:06 點擊數:3

         現僅就膜結構鋼結構在抗雪方面的設計要點,總結如下:

        1.適當增加設計雪荷載取值

        膜結構鋼結構屋蓋較輕,屬于對雪荷載敏感的結構。雪荷載經常是控制荷載,極端雪荷載作用下容易造成結構整體破壞,后果特別嚴重,基本雪壓應適當提高。按照現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB?50009的規定,對雪荷載敏感的結構,應采用100年重現期的雪壓。威海地區為0.6KN/㎡(每平方米60公斤重),對于有外挑天溝或女兒墻等清雪困難的建筑,應在此基礎上,適當增加設計雪荷載取值。

        2.采用能夠減少局部積雪的屋面形式

        為減小雪災事故,輕型鋼結構房屋宜采用單坡或雙坡屋面的形式,避免中間出現大范圍積雪區域;對高低跨屋面,宜采用較小的屋面坡度,防止高屋面上的雪,過多的漂移到低屋面上,從而導致局部堆積過厚;不設或減少女兒墻、屋面突出物等,以減低積雪危害。

        3.計算應考慮積雪分布情況

        門式鋼架結構超載能力差,設計主結構及圍護結構時,尤其要注意女兒墻附近,附房墻體附近,高低跨形成的高低屋面和多跨房屋內天溝等處的堆雪荷載。設計門式剛架時,應嚴格按照《門規》第4.3.2,4.3.3條要求,考慮積雪分布系數,考慮雪的堆積和漂移荷載。對于屋面板和檁條,積雪分布系數應按積雪不均勻分布的最不利情況采用;剛架斜梁應按全跨積雪的均勻分布,不均勻分布和半跨積雪的均勻分布,進行包絡設計。

        4.適當減小門式剛架梁柱翼緣的寬厚比

        《門規》第3.4.1條規定,主剛架構件受壓板件中,工字型截面構件受壓翼緣板自由外伸寬度與其厚度之比,不應大于15εk(εk為鋼號修正系數,其值為235與鋼材牌號中屈服點數值比值的平方根);第3.4.3條規定,當地震作用組合的效應控制結構設計時,工字型截面構件受壓翼緣板自由外伸寬度與其厚度之比,不應大于13εk。另根據《建筑與市政工程抗震通用規范》GB55002-2021第1.0.2條規定,抗震設防烈度6度及以上地區的各類新建,擴建,改建建筑必須進行抗震設防。針對威海地區降雪概率高,強度大的特點,建議不是地震作用組合控制的結構,鋼柱及與鋼柱相連區段梁(塑性耗能區)的寬厚比限值也按13εk(相當于S3級或四級抗震的要求)考慮,以增加結構延性,防止結構整體垮塌。

        5.外挑天溝設計荷載要考慮充分

        寒冬天氣,天溝會因排水不暢而產生結冰現象,屋面的積雪滑落也會堆積在這里。設計時應充分考慮外挑天溝處,高密度的冰雪荷載以及屋面清雪過程中,可能產生的動力荷載影響。

        6.剛架梁柱,抗風柱增加隅撐設置,提高結構穩定性

        剛架結構的平面外穩定直接影響結構的承載能力,在屋面斜梁受壓區(檐口處和多跨屋脊處)應加密隅撐設置。雙側設置的隅撐,在滿足支撐點位置,自身長細比等要求的前提下,可以減小屋面斜梁的平面外計算長度,提高穩定性。同樣,在剛架柱,抗風柱上設置隅撐也是提高結構整體穩定性的有效措施。這里需要注意的是,邊跨單側布置的隅撐應充分考慮因檁條變形所傳遞的側推力影響。

        7.給出屋面板的厚度和強度要求

        如屋面板厚或強度不滿足要求,在雪荷載作用下,會引起屋面壓型鋼板板變形過大,卡扣脫開,密封開裂等,造成滲漏?!堕T規》第11.1.4條規定,采用彩色鍍層壓型鋼板的屋面及墻面板的基板力學性能應符合現行國家標準《建筑用壓型鋼板》GB/T?12755的要求,基板屈服強度不應小于350N/mm2,對扣合式連接板基板屈服強度不應小于500N/mm2。在設計文件中應予以明確。

        8.基本風壓應放大1.1倍,風荷載放大系數應滿足《工程結構通用規范》GB55001-2021的要求

        暴風雪天氣,風雪荷載同時組合,是對結構安全的更嚴峻考驗,風荷載的正確取值至關重要?!堕T規》第4.2.1條風荷載標準值計算公式中的μw稱為風荷載系數,和《建筑結構荷載規范》GB?50009-2012中風荷載體型系數μs有所區別。膜結構鋼結構屬于對風荷載比較敏感的結構,因此,計算主鋼架時,β系數取1.1是對基本風壓的適當提高,并非風荷載放大系數,根據《工程結構通用規范》GB55001-2012第4.6.5條規定,對主要受力結構尚應考慮不小于1.2的風荷載放大系數?!堕T規》未對女兒墻的風荷載系數做出規定,設計時可按《建筑結構荷載規范》GB50009-2012中相應的風荷載體形系數進行取值。女兒墻較高的門剛結構風荷載計算宜按《門規》和《建筑結構荷載規范》包絡設計。

        9.屋面檁條設置雙層拉條

        為防止檁條失穩,檁條之間的拉條和撐桿應設置在檁條的受壓部位,由于恒載和活載組合下檁條上部受壓,恒載和風載組合下檁條下部受壓,需同時考慮這兩種工況,故應采用雙層拉條體系,當檁條下翼緣連接有內襯板時,該內襯板可代替下層拉條體系的作用,可僅設上層拉條體系。雙層拉條除了能夠有效的增加檁條平面外穩定外,還有利于雪災后對變形檁條的調正恢復。

        10.給出使用過程中及時清雪的要求,推薦采用融雪設計或清雪安全設施

        積雪密度粗略可按150㎏/m3計算,根據威海地區百年一遇的基本雪壓60㎏/㎡可以算出,設計積雪厚度為40㎝??紤]到屋面檁條的穩定性和經濟性,門式鋼架的屋面坡度一般較緩(1/8~1/20),因此即便是自由排水屋面的積雪也不容易自然滑落。當屋面積雪大于設計厚度時,便會存在安全隱患。因此設計單位應根據工程實際情況,在設計文件中給出及時清雪的要求。房屋采暖能夠有效減少積雪厚度,或者有針對性的對天溝等關鍵部位進行融雪設計,使得融化的雪水能夠暢通排下,減少局部冰凍堆積;屋面設計宜預先考慮人工清雪時安全繩的固定設施。


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