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朗筑解读:门式刚架计算按三维还是二维?

朗筑解读:门式刚架计算三维还是二维?

现在很多审图办认为厂房应该三维建模整体计算才能真实反映实际情况,笔者认为这个观点值得商榷
首先门式刚架规范优先推荐按照平面结构分析计算
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(GB 51022-2015)6。1。2 : 门式刚架不宜考虑应力蒙皮效应,可按平面结构分析内力

第一因为纵向有柱间支撑,纵向刚度几乎可以看成很大很大,横向和纵向刚度如何协调变形?
第二因为屋面板都是开大洞的(屋面肯定有采光带)无法协调空间整体变形整体建模就是假的,实际上是实现不了的
第三就算可以协调空间整体变形,纵向力怎么分配?因为纵向有的有柱间支撑,有的没有,如果全部都由柱间支撑承担,那么整体建模又有什么意义?

解读:

  应力蒙皮效应是指通过屋面板的面内刚度,将分摊到屋面的水平力传递到山墙结构的一种效应。应力蒙皮效应可以减小门式刚架梁柱受力,减小梁柱截面,从而节省用钢量。但是,应力蒙皮效应的实现需要满足一定的构造措施:

  1自攻螺钉连接屋面板与檩条;

  2传力途径不要中断,即屋面不得大开口(条形坡度方向的采光带);

  3屋面与屋面梁之间要增设剪力传递件(剪力传递件是与檩条相同截面的短的C形或Z形钢,安装在屋面梁上,顺坡方向,上翼缘与屋面板采用自攻螺钉连接,下翼缘与屋面梁采用螺栓连接或焊接);

4厂房的总长度不大于总跨度的2倍;

5强大的端框架:山墙结构增设柱间支撑以传递应力蒙皮效应传递来的水平力至基础。

应力蒙皮导荷示意图

采用应力蒙皮概念设计的厂房,端框架必须刚强,因为水平力要汇聚到端框架上,同时满足以上五条构造措施是很难因此,大部分实际的厂房是不能考虑蒙皮效应的

钢梁和钢柱通过高强螺栓连接→平面门式钢架

平面钢架通过支撑和体系杆→空间钢架

围护材料+基础→轻型钢建筑

忽略实际结构的蒙皮效应后可以得到由空间梁系组成的空间刚架,忽略空间刚架的空间共同工作效应后可以得到由平面梁系组成的平面门式刚架。忽略结构柱脚与基础之间连接的弹性刚度后可以得到理想的铰接或刚接的结构支座条件。由实际轻钢结构提取计算模型的过程如图2-8所示:

 

  因此,门式刚架采用二维建模计算和设计是符合规范设计要求的。门式刚架体系的整体性依靠檩条、墙梁及隅撑来保证,从而减少了屋盖支撑的数量。支撑多用张紧的圆钢做成,很轻便。梁、柱多采用变截面,截面与弯矩成正比;腹板高厚比较大腹板厚度较薄,在设计时利用其屈曲后强度,以节省材料。当然,由于变截面门式刚架达到极限承载力时,可能会在多个截面处形成塑性铰而使刚架瞬间形成机动体系,因此塑性设计不再适用。

 

其次可以通过门刚规范间接证明。
6.2.6  当房屋的纵向长度不大于横向宽度的1.5倍,且纵向和横向均有高低跨,按整体空间刚架模型对纵向支撑体系进行计算。
解读:

一般情况下,大部分常规厂房均适用于两个主轴方向分别计算水平地震作用,但是对于平面不规则的厂房质量与刚度分布是明显不对称的,规范6.2.6特指的是针对纵向支撑体系采用空间整体模型计算如果我们能够准确或者偏于保守的简化计算纵向地震作用,也无需整体建模否则规范就不是而是。因为门式刚架一般是平面建模计算,即使有的软件能够能够三维建模计算,但是考虑到横向和纵向刚度的差异性以及屋盖大量的采光带(相当于开大洞)无法准确计算结论规范6.2.6给了电算,也给了手算。
对于复杂结构,如果手算可以确保安全纵向支撑分配纵向荷载,无需三维建模计算如果觉得不能确保安全,就三维计算纵向支撑。规范担心复杂结构如果设计师概念不足可能手算纵向支撑分配的地震作用误差较大,给出了用软件来帮忙一个选择,但并不是强制性的!
提醒刚架依然是二维计算,而不是三维因为前面的那些刚性假定由于门式刚架的特点是无法克服的

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