大跨度玻璃钢拱形屋面结构分析

第33卷第7期 2007年3月 山 西 建 筑 SHANXIARCHITECTIⅡiE V01．33No．7 Mar．2007·109· 文章编号：1009—682512007}07—0109-02 大跨度玻璃钢拱形屋面结构分析 李秋琳 摘要：对拱的稳定性、压弯构件的强度、薄板的局部稳定性、交形要求等方面分别进行了分析计算，并通过分析实例，对 多种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的结果进行了分析比较，从而确定了最佳设计方案，最终为建筑工程中加入了新的材料和新的结构类型。 关键词：玻璃钢，大跨度拱形屋面，结构类型，设计方案 中图分类号：TU375．5 文献标识码：A 玻璃钢以其易成型和轻质高强的特点曾被人们誉为万能材 料，如今已广泛用于航空航天、陆用车辆、舰艇船只及建筑材料 上。特别是在建筑工程中，作为新材料、新结构的典型实例大跨 度拱形玻璃钢轻质屋面更可以充分发挥玻璃钢的上述特点，同时 还具有较好的透光性。该结构的出现将会充实和丰富我国的建 筑结构领域。 1拱的稳定性分析 众所周知，拱在荷载作用下会产生平面内的屈曲，对于两铰 拱可按下面的方法确定临界轴力。对于均匀拱来说，当承受弹性 屈曲轴力时，其临界轴向压力可以表示为： · Ne=口E孕1 (1) 其中，Ne为四分点处轴力；E为弹性模量；J为截面惯性矩； S为拱轴长一半(见图1)；a为计算系数。 分析表明起控制作用的不但有轴向压力，还有弯矩(一般剪 力较小可以忽略)。这些内力在屈曲发生之前就使拱的形状发生 变化，屈曲前的挠度以及相应于这些挠度的反力的变化，应当考 虑在临界荷载的计算中。所以铰支拱在竖向荷载作用下的口值 有明显的减小，亦即计算长度系数增大。 此外，拱上作用的荷载往往是不对称的，在非对称荷载作用 如表2所示为单轴受压试验的试验结果。 由表2可知，强度大致相同的不同使用年限的混凝土峰值应 变和极限应变均随着使用年限的增加而降低，且混凝土极限应变 降低的幅度较峰值应变的降低幅度要大一些，这说明使用年限越 长，既有混凝土的脆性越强。还可以看出，使用年限越长的混凝 土弹性模量较同强度新混凝土的弹性模量是降低的。 3结语 1)通过对不同使用年限混凝土力学性能的分析可知，既有未 碳化混凝土随着使用年限的增加，其值应变、极限应变和弹性模量 与同强度的新混凝土(龄期28d)相比，均有不同程度的下降。2)混 凝土极限压应变的降低会使界限相对受压区高度减小，这样就易 下，即使荷载很小，它也要产生弯曲，并在竖向和水平方向产生挠 度。研究表明，荷载的不对称性将大大降低名义的屈曲水平推 力。由此可定义屈曲水平推力的缩减系数n为： n一 韭型鲞萤瑟工量太名竖坐垩推左 “一同一拱在均布荷载下的临界水平推力o 根据非对称荷载的荷载比的不同，缩减系数0一般取值为 0．46～1．00。 对于大跨度轻质拱形屋面，风荷载在整个荷载中占较重要成 分，所以非对称荷载的缩减效应的重要性就显现出来。 2强度计算 在弹性范围内考虑压弯构件的强度分析，可根据材料力学知 识得到，正应力应为： 盯一=署+影≤[d] (2)盯一。万十而≮LdJ ‘z， 其中，N为轴力；M为平面内的弯矩；A为截面面积；W为 截面抵抗矩；[口]为许用应力。 而剪应力则为： r：等 (3j 其中，f为剪力；S为截面面积静矩；b为截面宽度；J为截面 惯性矩。 。 使既有钢筋混凝土梁发生受压区混凝土首先被压碎的脆性破坏， 且使用年限越长，这种脆性破坏发生的可能性就越大。3)混凝土 弹性模量的降低就会使构件刚度降低，挠度增大，不易保证结构构 件的正常使用。4)钢筋混凝土结构构件超期服役时，这些不利影 响应该加以考虑，并在结构改造设计时采取相应的 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 解决。 参考文献： [1]李兴和．碳化对钢筋混凝土结构耐久性的影响[D]．哈尔滨：哈 尔滨工业大学硕士论文。1998． [2]GB50010—2002，混凝土结构设计规范[S]． [3]过镇海．钢筋混凝土原理[M]．北京：清华大学出版社，1999． 30—31． Mechanicalpropertiesanalysisonexisting un．carbonatedconcreteofdifferentservicelife ： RONGTaoLIUZe-junDINGYa-hong Abstract：Bytheuniaxialloadexperimentofexistingun-carbonatedcylindricalconcretespecimenswithdifferentservicelife，thepapermainly studyrelaticf／betweenservicelifeandfailuremodeormechanicalproperties．Whichisexpectedtoprovidebasisforstrengtheningexisting buildingsandextendingtheservicelifeofexistingstructures． “ Keywords：existingconcrete，stress-straino．trve，servicelife，meehaniealpropertves 收稿日期：2006-09-09 作者简介：李秋琳(1971一)，女，工程师，机械工业第四设计研究院建筑所，河南洛阳471039 万方数据 ．110． 第33卷尝7曹 山 西 建 筑2007 3· · 年月 w 旧 K 掣～ 3局部稳定性 玻璃钢构件多数是由薄板组成，故薄板的稳定计算便成为结 构设计中的一环。如果考虑玻璃钢材料的各向异性，则对玻璃钢 矩形薄板来说，当周边承受均布侧向压力时，其临晃应力可由下 式表示： ％=冠√学(詈)2 (4) 其中，a为加载边长；t为板厚；EL，ET分别为与弹性轴平行 的经、纬向弹性模量；ff'LT，∥丁L分别为经纬向泊松比；H为与板的 边界条件和其他因素有关的系数。 当考虑材料为各向同性时，则有： ． ％=％7了ELit)2 (5) 其中，A=1一∥2，P为泊松比；E为弹性模量。 4变形要求 由于没有玻璃钢的结构技术规范，这里参考其他设计规范进 行对比分析。混凝土设计规范规定：跨度大于9113．的屋盖其允许 挠度w=10／300。钢结构规范中规定，一般屋面的允许挠度w ≤zo／200。为安全起见，玻璃钢屋面的允许挠度建议定为：W= Zo／300。 5分析实例 5．1 结构形式 拱性屋面的立面形式如图2所示，两端为铰接支座。 图1 均匀拱 图2拱形屋面 5．2有关材料参数 弹性模量：E=1．5e4N脚；容重：lD=19kN／ms；强度极限： ％=147N／ram2；许用应力：[叮]=18．4N／m2。 5．3荷载的确定 1)静载：仅考虑玻璃钢屋面自重。2)活载：取0．5kN／m2。 5．4计算单元 考虑两种截面形式进行分析：拱形截面见图3a)和波状截面 见图3b)。 √／／—＼＼、扛 卜——————里——————一a) b) 图3计算单元 5．5计算结果 结构分析采用两种分析软件：平面杆系结构分析程序和通用 有限元程序。分析表明只要模型简化，单元划分合理，两种方法 分析的结果是一致的。 玻璃钢拱形屋面的拱制作用为：拱的整体稳定性(轴力N)， 压弯强度(压弯正应力d一)，挠度(w)。一般剪应力较小可以忽 略。此外由于截面形式为曲面，受力均匀，稳定性好，所以可以不 考虑局部稳定性。几种方案分析结果见表1。 表1计算结果 A f N 口fM W M 方案 I— n14 kN N／mm2 kN 7．63X10—4 1．75×10—417 22．5 12 12．2 1．48X10—4 4．56×10—62．2 22．8 54 1．6 1．96X10—4 5．97x10—62．5 19．3 41 2，l 四 2．46×10—41．18×10—53．1 14．8 26 4．1 经对四种方案比较，认为第四种方案较为合理。 6结语 1)大跨度拱形玻璃钢轻质屋面，可以充分发挥玻璃钢易成 型、轻质高强及透光性好的特点，是新材料、新结构在建筑工程中 应用的典型实例。2)对于拱形结构，只要模型建立准确，单元划 分合理，则用平面杆系结构分析程序和通用有限元程序分析的结 果是一致的。3)实例分析表明，玻璃钢拱形轻质屋面的主要控制 内力是整体稳定性、压弯强度和挠度。 参考文献： [1]邵雅静，樊长林．浅谈轻钢结构设计理念[J]．山西建筑，2005， 31(3)：45—46． ． [2】贺翠青．框架结构设计技术措施[J]．山西建筑，2005，31(5)： 34—36． Structuralanalysisoflarge-spanarchedroofwithglassfiberreinforcedplastic ． LIQiu-lin Abstract：Thestabilityofarch，strengthofcompress-bendingmember。k】(=alstabilityofsheetandotheraspectsinstructuralanalysisoflarge- spanarchedroofwithglassfiberreinforcedplasticarecalculatedandanalyzed．Combined、Ⅳithexamplesvariousdesignschemesareeompara— tivelyanalyzedinordertodetermineoptimumschemeandaddthenewmaterialandstructurekindintoarchitectureengineering． Keywords：glassfiberreinforcedplastic，large-spanarchedroof，structuretype，designscheme (上接第106页)延缓剪力墙侧移刚度的减弱速度。2)在抗剪 钢筋(水平分布钢筋)配筋率适当的情况下，施加预应力可以明显 地延缓剪力墙侧移刚度的减弱速度。3)施加预应力虽不能延迟 裂缝出现的时间，但可以抑制裂缝的开展。预应力对适筋构件裂 缝开展的抑制作用要比超筋构件大得多。应该说明，实际工程 中，预应力在从施加到使用的过程中，会随时间产生相应变化，而 本试验研究中尚未体现出来，有待进一步研究探讨。 参考文献： [1]GB50010—2002，混凝土结构设计规范[S]． [2]GB50152—1992，混凝土结构试验方法 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 [S]． Researchofprecontractingpower’Sinfluencetotheforce·undergoingcapacity 、LANGHong-wei Abstract：Throughtheresearchofprecontractingpower’Sinfluencetotheforce-undergoingcapacity，itanalysestheraisingextentoflimited anti-cuttingabilityandcapacitybothintheconditionofcutting-forcedwaIlandtheformofcuttingpre鹤ure．offersth∞rybaseforfurtherdiscussion· Keywords：precontractingpower，cutting-forcedwall，anti—cuttingcapacity 寸吐 万方数据 大跨度玻璃钢拱形屋面结构分析 作者： 李秋琳， LI Qiu-lin 作者单位： 机械工业第四设计研究院建筑所,河南 洛阳 471039 刊名： 山西建筑 英文刊名： SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)： 2007，33(7) 引用次数： 0次 参考文献(2条) 1.邵雅静.樊长林 浅谈轻钢结构设计理念[期刊论文]-山西建筑 2005(3) 2.贺翠青 框架结构设计技术措施[期刊论文]-山西建筑 2005(5) 相似文献(0条) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_shanxjz200707066.aspx 下载时间：2010年1月9日