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膜結構鋼結構在抗雪方面的設計要點(diǎn)

時(shí)期:2024-01-05 10:57:06 點(diǎn)擊數:11

 現僅就膜結構鋼結構在抗雪方面的設計要點(diǎn),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(jīng)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(guò)多的漂移到低屋面上,從而導致局部堆積過(guò)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(mén)式鋼架結構超載能力差,設計主結構及圍護結構時(shí),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(mén)式剛架時(shí),應嚴格按照《門(mén)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(jìn)行包絡(luò )設計。

4.適當減小門(mén)式剛架梁柱翼緣的寬厚比

《門(mén)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(diǎn)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(shí),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(lèi)新建,擴建,改建建筑必須進(jìn)行抗震設防。針對威海地區降雪概率高,強度大的特點(diǎn),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(huì )因排水不暢而產(chǎn)生結冰現象,屋面的積雪滑落也會(huì )堆積在這里。設計時(shí)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(guò)程中,可能產(chǎn)生的動(dòng)力荷載影響。

6.剛架梁柱,抗風(fēng)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(mǎn)足支撐點(diǎn)位置,自身長(cháng)細比等要求的前提下,可以減小屋面斜梁的平面外計算長(cháng)度,提高穩定性。同樣,在剛架柱,抗風(fēng)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(mǎn)足要求,在雪荷載作用下,會(huì )引起屋面壓型鋼板板變形過(guò)大,卡扣脫開(kāi),密封開(kāi)裂等,造成滲漏?!堕T(mén)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(xué)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(fēng)壓應放大1.1倍,風(fēng)荷載放大系數應滿(mǎn)足《工程結構通用規范》GB55001-2021的要求

暴風(fēng)雪天氣,風(fēng)雪荷載同時(shí)組合,是對結構安全的更嚴峻考驗,風(fēng)荷載的正確取值至關(guān)重要?!堕T(mén)規》第4.2.1條風(fēng)荷載標準值計算公式中的μw稱(chēng)為風(fēng)荷載系數,和《建筑結構荷載規范》GB?50009-2012中風(fēng)荷載體型系數μs有所區別。膜結構鋼結構屬于對風(fēng)荷載比較敏感的結構,因此,計算主鋼架時(shí),β系數取1.1是對基本風(fēng)壓的適當提高,并非風(fēng)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(fēng)荷載放大系數?!堕T(mén)規》未對女兒墻的風(fēng)荷載系數做出規定,設計時(shí)可按《建筑結構荷載規范》GB50009-2012中相應的風(fēng)荷載體形系數進(jìn)行取值。女兒墻較高的門(mén)剛結構風(fēng)荷載計算宜按《門(mén)規》和《建筑結構荷載規范》包絡(luò )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(fēng)載組合下檁條下部受壓,需同時(shí)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(shí),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(guò)程中及時(shí)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(jīng)濟性,門(mén)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(shí),便會(huì )存在安全隱患。因此設計單位應根據工程實(shí)際情況,在設計文件中給出及時(shí)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(guān)鍵部位進(jìn)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(shí)安全繩的固定設施。


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