(一)型号
根据(城镇建设和建筑工业产品型号编制规则》(CJ/T3035一1995)的规定,(规定)中给出了GYX6020,GYX4012和GYZ3010三种我国常用的产品型号及其截面公称尺寸和适用跨度。它相当于从美国引进的三种产品型号MIC一240,MIC一160和MCI一120。产品型号中GYX,GYZ为名称代号,X表示斜槽边、Z表示直槽边、Y表示压型、G表示钢拱屋盖;6020,4012和3010为主参数代号,数字前两位表示截面上槽口宽度,后两位表示槽口深度,以cm计且取整数。除上述型号外,近年来我国银河金属屋顶成型技术研究所、施力强速建构件工程公司、东方彩板公司、三兴彩板公司、营口钢结构工程公司等还开发了一些截面尺寸不同的产品。
(二)矢跨比(规定)要求矢跨比取0.2一0.4。当以风荷载为主要荷载时宜取较小值,当以竖向荷载为主要荷载时宜取较大值。结构中面均取位于12/槽深处。图2所示矢高和跨度的定义是结构计算和工程验收的共同依据,两者一致。
(三)设计表达式《规定》中明确指出,这种屋盖结构应按《建筑结构设计统一标准》GBJ68,采用概率极限状态法的分项系数表达式进行截面设计。强度和稳定计算:按荷载效应基本组合
式中:s为荷载效应,即应力或水平变位;G、k为某一种恒荷载的标准值;Qlk为风、雪、积灰、屋面均布荷载中引起最大截面效应的一种活荷载的标准值;Qjk为除Ql外,其它某一种活荷载的标准值;沪。为某一种活荷载的组合值系数;R为屋盖截面的承载力设计值;“,【u]为支承结构的水平变位及其允许值;T为环境温差。
(四)荷载及其组合设计屋盖结构时,应考虑以下几种作用:1.恒荷载:结构自重,保温层和防火层自重,吊顶自重,采光窗、通风口等设备重量,灯具、管道等悬挂物重量。后两者可能是集中荷载,应尽可能沿跨度对称布置。材料自重标准值应按(建筑结构荷载规范》GBJg采用;各种设备和悬挂物重量按实际情况取值。2.风荷载:在迎风的l4/弧面上受风压力,在背风的3/4弧面上受风吸力。垂直于屋盖表面的风荷载标准值应按GBJg采用。
雪荷载:对于单跨屋盖,在屋面坡度不大于50的中间区域,应考虑全跨和半跨均匀分布的情况;对于双跨或多跨屋盖,在邻近屋谷的14/跨度范围内,尚应考虑对称和不对称非均匀分布情况。屋盖水平投影面上的雪荷载标准值和积雪分布系数可按GBJg采用或根据当地情况适当增大。4.均布活荷载:按不上人的轻屋面考虑,取水平投影面上屋面均布活荷载的标准值为0.k3N/澎。这种荷载不与雪荷载同时考虑,设计时只取两者中的较大者。
5.积灰荷载:当屋盖用于大量排灰厂房及其邻近环境时,应考虑屋面坡度不大于45’区域的均布积灰和屋谷两侧的非均布积灰。考虑的原则与雪荷载相同。屋盖水平投影面上的积灰荷载标准值和堆灰处的增大系数应按GBJg采用。积灰荷载只与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大者同时考虑。
6.支座位移:设计时宜考虑屋盖支座在推力作用下的相对水平变位。可按屋盖与其支承结构共同工作进行分析,控制支座相对水平变位不大于跨度的1/500。亦可将此允许变位作为屋盖结构的一种作用而简化计算。
7.温度:主要考虑屋盖安装时与使用时的最大环境温差对结构内力和变形的影响。因结构很薄,故按全截面均匀分布考虑。
上述各种荷载按其对结构的作用特性,并考虑简化计算,可分为四类:恒荷载、风荷载、竖向活荷载(雪荷载与屋面均布活荷载中的较大者,积灰荷载)和特殊荷载(支座位移、温度)。从而,在进行屋盖结构设计时主要应考虑下列几种荷载效应组合:
()l恒荷载+风荷载+特殊荷载;
(2)恒荷载+风荷载+全跨竖向活荷载十特殊
荷载;
(3)恒荷载+风荷载+半跨竖向活荷载(作用在
风压力区)+特殊荷载;
(4)恒荷载+全跨竖向活荷载+特殊荷载;
(5)其它特殊情况下的组合。
（五）荷载效应分析计算屋盖结构的强度和稳定性时,若采用承托式支座,可采用铰接支承简图;若采用埋入式支座,实为半钢接支承但从对整体稳定偏安全考虑,一般情况下亦可采用铰接支承简图。埋入式支座构造对防止屋盖早期整体失稳是有利的。这种屋盖结构一般需采用非线性大挠度弹性有限元方法按整体空间结构分析荷载效应,也可采用合理的简化方法按一定的平面结构进行分析。在《规定)的名称中没有明确这种结构属于“壳”还是“拱”,也是考虑到这一点。(六)截面计算和构造目前我国出产的热镀锌钢带的厚度负偏差较大(约为公称厚度的10%),这是曾发生大面积倒塌事故的原因之一,因此《规定》要求在选取截面时消除这一不利影响,即实际采用的钢带厚度应为计算厚度与厚度允许偏差绝对值之和。当屋盖结构跨度大于30m且由整体失稳控制设计时,可考虑采用鞍山东方彩板公司等单位采用的斜拉式结构体系(图4)。不论采用承托式或埋入式支座构造,需要特别注意的是:()l保证所有的预埋件、连接件、螺钉和焊图
缝等能够承受屋盖传递到支座的全部作用,包括施工阶段因山墙未封闭而产生的风力,因此其截面和连接均应经过设计;(2)保证它们具有足够的耐久性,因此外露者应采用耐候材料,埋入者应采取措施防止因水份渗入而锈蚀。在设计屋盖的支承结构时,必须考虑屋盖传来的推力,控制其变位,否则可能发生工程事故。
