上表推導(dǎo)見清華大學講義“《普鋼規(guī)范》設(shè)計應(yīng)用講解”單層廠房框架單階柱計算長度系數(shù)。關(guān)于長細比,當剛架中一根柱軸力小時,計算長度就會很大,只要軸力大的柱滿足長細比的要求后,軸力小的柱不必按計算考慮長細比,按構(gòu)造即可。
2、門架阻尼比0.05值得探討
《門架規(guī)程》說明3.6.6,根據(jù)抗震規(guī)范條文8.2.2,說明,阻尼比取0.05,原抗震規(guī)范采用C來反映結(jié)構(gòu)延性,鋼與鋼筋砼C相差不多,而現(xiàn)有抗震規(guī)范取消了C,鋼結(jié)構(gòu)延性無法反映,而鋼結(jié)構(gòu)本身阻尼比是比較小的,因此,使綱結(jié)構(gòu)地震力比鋼筋砼大,這是非常不合理,而門架又眾所周知抗震是非常好的,結(jié)果抗震規(guī)范8.2.2,只籠統(tǒng)的提12層以下鋼結(jié)構(gòu)在罕遇地震下阻尼比0.05,而卻只在8.2.2說明中又矛盾的提出多遇地震下單層阻尼比0.05,當然包括門架,我們認為這是很勉強,實則綱結(jié)構(gòu)阻尼比都是比較小的,人為的想以放大阻尼比來解決延性是說不過去的,除非提出門架實測阻尼比0.05的依據(jù),還是“建筑結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計準則”CECS1602004已經(jīng)恢復(fù)延性對抗震影響,恢復(fù)了C系數(shù),這樣做才是合理的。
五、支撐
1.支撐設(shè)計的“誤區(qū)”
(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(gòu)件可以靠蒙皮作用,這是與規(guī)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,有的用隅撐來作柱的平面外支撐點,隅撐主要是梁,柱受壓時,為穩(wěn)定與防止彎扭,將受壓的穩(wěn)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)《門架規(guī)程》4.5.2.3“當建筑物寬度大于60m 時,內(nèi)柱應(yīng)適應(yīng)增加柱間支撐”,換言之,60m內(nèi)不需要每個柱列加柱間支撐,這是與過去做法不同的,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(guī)范,而《門架規(guī)程》5.1.2,,卻明確一般不考慮應(yīng)力蒙皮效應(yīng),必須有條件才可以考慮,而我國當前屋面板是良莠不齊,又未做過調(diào)查、試驗,更沒有應(yīng)力蒙皮規(guī)范,因此4.5.2-3與5.1.2是互相矛盾的,尤其《門架規(guī)程》未明確有吊車時不適用此條,幸而國內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有吊車時按此條,如果有吊車的按此條,后果不堪設(shè)想。我們認為這點值得重視,建議加強水平支撐,并按照《普鋼規(guī)范》當水平支撐的跨中剛度,(水平支撐的跨度為二個柱間支撐之間距離)大于有側(cè)移剛架剛度的5倍,并驗算滿足了強度來確定二個柱間支撐之距離,而不是籠統(tǒng)定為60m,柱間支撐用鋼不多,作用極大,應(yīng)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60m, 災(zāi)害中ABC及巴特勒無一門架倒塌。
2.中心支撐只假定拉桿起作用,壓桿細長比必須小于150
這也是一直爭論的問題,國外做法也不一致,有的假定拉桿起作用,壓桿失穩(wěn),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(jù)國內(nèi)試驗結(jié)果還是比較合理的[6]。
1)超靜定結(jié)構(gòu),拉與壓是共同工作的,協(xié)調(diào)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(guī)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(wěn),只有拉桿進入塑性屈服后,壓桿才會失穩(wěn),因為壓桿達到屈曲臨界荷載時壓桿的變形受相應(yīng)拉桿的約束,二者變形必須協(xié)調(diào),壓桿變形不能自由發(fā)展,因此不會失穩(wěn),不會出現(xiàn)壓桿不參加工作,從唐山地震壓桿細長比達200~300,雖然屈曲但也未先失穩(wěn),所以規(guī)定抗震支撐長細比≤150并無依據(jù),當然長細比小些對延性耗能有利;
5)滯?曲線仍為滑移型,但延性是好的達到5,倒塌時延性更大;
拉條主要為了穩(wěn)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(wěn)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(zhuǎn),拉條交叉放,既浪費材料,又無必要,所以拉條下翼緣失穩(wěn),應(yīng)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(nèi),便于施工。
2)《門架規(guī)程》附錄E檁條在風吸力下的穩(wěn)定有二個問題[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《門架規(guī)程》計算方法基本不能用,都采用冷彎薄壁型鋼規(guī)范。
(2)經(jīng)過對98年《門架規(guī)程》,2002年《門架規(guī)程》,HP設(shè)計手冊,澳大利亞規(guī)范,冷彎薄壁規(guī)范,檁條吸力下穩(wěn)定計算,結(jié)果考慮了蒙皮作用的2002《門架規(guī)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(guī)范保守,這是很不合理的。
在中國的美國公司現(xiàn)用AISI冷彎規(guī)范計算,比歐洲規(guī)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度與拉條無關(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(yīng)力差為127,138,相差不大,這樣仍出現(xiàn)考慮了蒙皮作用的歐洲規(guī)范,仍比未考慮蒙皮的冷彎厚壁型鋼規(guī)范保守的不合理現(xiàn)象,但據(jù)介紹歐洲規(guī)范來源于試驗,考慮了缺陷及扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定,而我國冷彎薄壁型鋼則未考慮扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定,從理論上講是偏于不安全的,但由于實際上蒙皮作用仍會某種程度上存在,所以實際上也不能說我國大量采用冷彎薄壁型鋼規(guī)范就是不安全的,這個問題還希望規(guī)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,2006版與96版出入較大,應(yīng)力是390與140之差,所以目前檁條也可接EC3-1-32006版無蒙皮作用Ct=O,但考慮拉條,也是一種計算檁條的辦法。
參考文獻
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