上表推導見(jiàn)清華大學(xué)講義“《普鋼規范》設計應用講解”單層廠(chǎng)房框架單階柱計算長(cháng)度系數。關(guān)于長(cháng)細比,當剛架中一根柱軸力小時(shí),計算長(cháng)度就會(huì )很大,只要軸力大的柱滿(mǎn)足長(cháng)細比的要求后,軸力小的柱不必按計算考慮長(cháng)細比,按構造即可。
2、門(mén)架阻尼比0.05值得探討
《門(mén)架規程》說(shuō)明3.6.6,根據抗震規范條文8.2.2,說(shuō)明,阻尼比取0.05,原抗震規范采用C來(lái)反映結構延性,鋼與鋼筋砼C相差不多,而現有抗震規范取消了C,鋼結構延性無(wú)法反映,而鋼結構本身阻尼比是比較小的,因此,使綱結構地震力比鋼筋砼大,這是非常不合理,而門(mén)架又眾所周知抗震是非常好的,結果抗震規范8.2.2,只籠統的提12層以下鋼結構在罕遇地震下阻尼比0.05,而卻只在8.2.2說(shuō)明中又矛盾的提出多遇地震下單層阻尼比0.05,當然包括門(mén)架,我們認為這是很勉強,實(shí)則綱結構阻尼比都是比較小的,人為的想以放大阻尼比來(lái)解決延性是說(shuō)不過(guò)去的,除非提出門(mén)架實(shí)測阻尼比0.05的依據,還是“建筑結構抗震性能設計準則”CECS1602004已經(jīng)恢復延性對抗震影響,恢復了C系數,這樣做才是合理的。
五、支撐
1.支撐設計的“誤區”
(1)系桿代替水平支撐,系桿僅是傳力桿,只形成平行體,如何能承受水平力;
(2)有了水平支持,即不需要系桿,屋蓋構件可以靠蒙皮作用,這是與規程不允許利用蒙皮作用矛盾的,尤其我國多采用卷邊咬合板,可以相對借移,更不能利用蒙皮作用;
(3)隅撐代替支撐,有的用隅撐來(lái)作柱的平面外支撐點(diǎn),隅撐主要是梁,柱受壓時(shí),為穩定與防止彎扭,將受壓的穩定力傳到支撐去,而本身不是支撐,隅撐如果將柱受壓翼緣的力傳到墻上,如果墻折掉怎么辦,因此,一定要認識隅撐作用的局限性;
(4)《門(mén)架規程》4.5.2.3“當建筑物寬度大于60m 時(shí),內柱應適應增加柱間支撐”,換言之,60m內不需要每個(gè)柱列加柱間支撐,這是與過(guò)去做法不同的,這是參改美國做法,主要是依靠蒙皮作用,但美國屋面蒙皮作用做了很多試驗,還有蒙皮規范,而《門(mén)架規程》5.1.2,,卻明確一般不考慮應力蒙皮效應,必須有條件才可以考慮,而我國當前屋面板是良莠不齊,又未做過(guò)調查、試驗,更沒(méi)有應力蒙皮規范,因此4.5.2-3與5.1.2是互相矛盾的,尤其《門(mén)架規程》未明確有吊車(chē)時(shí)不適用此條,幸而國內尚未發(fā)現有吊車(chē)時(shí)按此條,如果有吊車(chē)的按此條,后果不堪設想。我們認為這點(diǎn)值得重視,建議加強水平支撐,并按照《普鋼規范》當水平支撐的跨中剛度,(水平支撐的跨度為二個(gè)柱間支撐之間距離)大于有側移剛架剛度的5倍,并驗算滿(mǎn)足了強度來(lái)確定二個(gè)柱間支撐之距離,而不是籠統定為60m,柱間支撐用鋼不多,作用極大,應該寧多勿少,寧強勿弱。
美國在中國的公司,柱間支持按美國經(jīng)驗按水平支撐強度及剛度決定,最大不超過(guò)60m, 災害中ABC及巴特勒無(wú)一門(mén)架倒塌。
2.中心支撐只假定拉桿起作用,壓桿細長(cháng)比必須小于150
這也是一直爭論的問(wèn)題,國外做法也不一致,有的假定拉桿起作用,壓桿失穩,但考慮壓桿使剛度加大20%,有的假定拉壓都起作用,但壓桿打折扣,根據國內試驗結果還是比較合理的[6]。
1)超靜定結構,拉與壓是共同工作的,協(xié)調變形,不等于拉壓分別工作迭加,僅壓桿或拉桿單獨作用不合理;
2)壓桿臨界力與計算值基本一致,與規范值接近;
3)假定拉,壓桿軸向剛度相等是不妥的,由于初始誤差,安裝誤差,壓桿敏感性大于拉桿,所以拉桿軸力大于壓桿;
4)壓桿不可能很早失穩,只有拉桿進(jìn)入塑性屈服后,壓桿才會(huì )失穩,因為壓桿達到屈曲臨界荷載時(shí)壓桿的變形受相應拉桿的約束,二者變形必須協(xié)調,壓桿變形不能自由發(fā)展,因此不會(huì )失穩,不會(huì )出現壓桿不參加工作,從唐山地震壓桿細長(cháng)比達200~300,雖然屈曲但也未先失穩,所以規定抗震支撐長(cháng)細比≤150并無(wú)依據,當然長(cháng)細比小些對延性耗能有利;
5)滯?曲線(xiàn)仍為滑移型,但延性是好的達到5,倒塌時(shí)延性更大;
拉條主要為了穩定翼緣平面外,因此拉條放中間,不能完全起到上下翼緣平面外穩定的作用,拉條上下放那是重屋蓋做法,拉條為了平衡荷載對剪心的扭轉,拉條交叉放,既浪費材料,又無(wú)必要,所以拉條下翼緣失穩,應該放在下翼緣處,而上翼緣平面外,還有屋面起作用,可以放寬到放在1/3范圍內,便于施工。
2)《門(mén)架規程》附錄E檁條在風(fēng)吸力下的穩定有二個(gè)問(wèn)題[1]
(1)E0.4面板厚度不小于0.66mm,目前普遍使用的面板,厚度均<0.66mm,因此《門(mén)架規程》計算方法基本不能用,都采用冷彎薄壁型鋼規范。
(2)經(jīng)過(guò)對98年《門(mén)架規程》,2002年《門(mén)架規程》,HP設計手冊,澳大利亞規范,冷彎薄壁規范,檁條吸力下穩定計算,結果考慮了蒙皮作用的2002《門(mén)架規程》計算方法既繁瑣,反而比未考慮蒙皮作用的冷彎薄壁型鋼規范保守,這是很不合理的。
在中國的美國公司現用AISI冷彎規范計算,比歐洲規范計算比較合理,也是不考慮蒙皮作用的。
[8]介紹EC3-1-3,2006版,并與EC3-1-3 96版比較,指出了96版主要是檁條下翼緣受壓長(cháng)度與拉條無(wú)關(guān),所以2006版考慮拉條后也入很大,[8]p.114表中分析,在有蒙皮作用下,由于蒙皮作用大,拉條作用小,所以2006版、96版二者應力差為127,138,相差不大,這樣仍出現考慮了蒙皮作用的歐洲規范,仍比未考慮蒙皮的冷彎厚壁型鋼規范保守的不合理現象,但據介紹歐洲規范來(lái)源于試驗,考慮了缺陷及扭轉穩定,而我國冷彎薄壁型鋼則未考慮扭轉穩定,從理論上講是偏于不安全的,但由于實(shí)際上蒙皮作用仍會(huì )某種程度上存在,所以實(shí)際上也不能說(shuō)我國大量采用冷彎薄壁型鋼規范就是不安全的,這個(gè)問(wèn)題還希望規程能提供合理的計算方法。
[8].114表7-11-1介紹,當不考慮蒙皮時(shí),2006版與96版出入較大,應力是390與140之差,所以目前檁條也可接EC3-1-32006版無(wú)蒙皮作用Ct=O,但考慮拉條,也是一種計算檁條的辦法。
參考文獻
[1]丁蕓孫,劉羅靜.鋼結構設計的誤區與釋義(百問(wèn)百答)第一、二冊。人民交通出版社
[2]普鋼廠(chǎng)房結構設計.中華鋼結構論壇精華集(1).人民交通出版社
[3]輕鋼結構設計.中華鋼結構論壇精華集(2).人民交通出版社
[4]康繼開(kāi),?國雋,錢(qián)若軍.大跨結構抗風(fēng)研究現狀及展望.空間結構,2009.01
[5]蔡益燕.對門(mén)式剛架輕鋼房屋抗震設計的幾點(diǎn)建議.中國建筑鋼結構,2008增刊
[6]喻純誠,王福田,耿樹(shù)江,泰志堅.交叉鋼支撐抗震設計方法
[7]童根樹(shù)等,框架中有搖擺柱時(shí)框架柱穩定系數.鋼結構,2009增刊
[8]陳友泉,魏潮文,門(mén)式剛架輕型房屋鋼結構設計與施工疑難問(wèn)題釋義.中國建筑工業(yè)出版社