鋼屋架荷載計(jì)算是結(jié)構(gòu)工程中的重要環(huán)節(jié),，涉及對(duì)不同荷載類型和組合進(jìn)行精確分析,。本文通過實(shí)例分析,，展示了如何根據(jù)實(shí)際工程需求選擇合適的荷載組合,，并對(duì)這些組合下的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算,。重點(diǎn)討論了活載,、恒載、風(fēng)荷載以及地震作用等荷載因素,，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄈ绾?jiǎn)化計(jì)算或數(shù)值模擬來評(píng)估其影響,。還探討了荷載組合在實(shí)際工程中的實(shí)際應(yīng)用，包括設(shè)計(jì)規(guī)范的遵循和安全系數(shù)的設(shè)定,。文章總結(jié)了鋼屋架在考慮多種荷載情況下的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng),，為工程設(shè)計(jì)人員提供了有價(jià)值的參考信息。

一,、鋼屋架荷載的分類及計(jì)算方法

• 永久荷載（恒載）
  • 包括屋架自身結(jié)構(gòu)自重,、屋面材料重量等。例如壓型鋼板,、檁條等材料的重量,。對(duì)于檁條，需要先根據(jù)其型號(hào)查出每米長的質(zhì)量,，然后根據(jù)其長度計(jì)算重量,，將所有組成屋面結(jié)構(gòu)的材料重量相加得到永久荷載。計(jì)算時(shí)需考慮其在水平投影面上的荷載值,。以某鋼屋架為例,，壓型鋼板和檁條（每米質(zhì)量為一定值）的重量疊加得到永久荷載在水平投影面的值。
• 活荷載
  • 確定活荷載系數(shù)：不同建筑類型活荷載系數(shù)不同,。例如對(duì)于常見工業(yè)廠房,，沒有起重機(jī)天窗時(shí)活荷載系數(shù)為0.5kN/m2，對(duì)于門鋼計(jì)算鋼架時(shí)一般為0.3kN/m2（如果雪荷載大于0.3kN/m2,，則取雪荷載為活荷載）,；在計(jì)算檁條時(shí)取0.5kN/m2；當(dāng)剛架或檁條僅有一個(gè)可變且受荷面積超過60m2時(shí),，對(duì)鋼框架,，活荷載可取0.3kN/m2。如果是其他框架結(jié)構(gòu)可以從結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中查到相應(yīng)系數(shù),。
  • 計(jì)算荷重大小：將活荷載系數(shù)乘以屋面的面積得到活荷載的荷重大?。ㄡ槍?duì)均布活荷載情況）。對(duì)于集中荷載，活荷載荷重大小 = 集中荷載×荷載系數(shù),。
  • 確定作用點(diǎn)位置：對(duì)于鋼屋架結(jié)構(gòu),，活荷載通常作用于屋面的支承點(diǎn)位置，根據(jù)支承點(diǎn)位置來計(jì)算活荷載的荷重大小,。
• 雪荷載
  • 需要按照規(guī)范（如《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009 - 2012）考慮屋面積雪分布系數(shù)μr,，基本雪壓乘以積雪系數(shù)便是雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值。在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)及屋面的承重構(gòu)件時(shí)：
    • 屋面板和檁條按積雪不均勻分布的最不利情況采用,；
    • 屋架和拱殼可分別按積雪全跨均勻分布情況,、不均勻分布的情況和半跨的均勻分布的情況采用；
    • 框架和柱可按積雪全跨的均勻分布情況采用,。
• 風(fēng)荷載
  • 確定基本風(fēng)壓：基本風(fēng)壓應(yīng)按荷載規(guī)范附錄E.4中附表E.5給出的50年一遇的風(fēng)壓采用,，但不得小于0.3kN/m2。
  • 確定體型系數(shù)：門式剛架的風(fēng)荷載體型系數(shù),，可以按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009 - 2012)取值,，也可按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS102:2002，2012版)取值,，但需注意其適用范圍,。例如門規(guī)僅適用于屋面坡度α≤10，屋面平均高度≤18m,，房屋高寬比≤1,，且檐口高度≤房屋最小水平尺寸等情況。并且任何情況下,，橫向剛架兩側(cè)墻面體型系數(shù)的代數(shù)和不宜小于1.2,。另外，當(dāng)柱腳鉸接且剛架的l/h小于2.3和柱腳剛接且l/h小于3.0,，采用GB50009 - 2012規(guī)定的風(fēng)荷載體型系數(shù)進(jìn)行剛架設(shè)計(jì)偏于安全,，而在其他各種情況用GB50009 - 2012取值，將會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)不安全,。
  • 計(jì)算風(fēng)荷載：根據(jù)確定的基本風(fēng)壓,、體型系數(shù)以及屋面迎風(fēng)面和背風(fēng)面的相關(guān)情況計(jì)算風(fēng)荷載。例如某輕型鋼屋架,，屋面迎風(fēng)面的體型系數(shù)為某值,，背風(fēng)面為某值，可據(jù)此計(jì)算出負(fù)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值（垂直于屋面）,。
• 吊車荷載（如有吊車時(shí)）
  • 橋（梁）式吊車或懸掛吊車的豎向荷載應(yīng)按吊車的不利位置取值,；對(duì)手動(dòng)吊車及電動(dòng)葫蘆可不考慮水平荷載。
• 地震荷載（抗震設(shè)防時(shí)）
  • 當(dāng)抗震設(shè)防烈度較高并且房屋跨度很大,、高度很高,，或?qū)挾确较蛴泻芏鄵u擺柱時(shí)，可按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行水平地震作用效應(yīng)下剛架地震左右組合下的驗(yàn)算。計(jì)算時(shí),，阻尼比可取為0.05。并且地震作用不與風(fēng)荷載同時(shí)考慮,，重力荷載代表值應(yīng)按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011 - 2010)第5.1.3條計(jì)算,。

二、荷載組合計(jì)算

• 由可變荷載效應(yīng)控制基本組合
  • 1.2×永久荷載 + 1.4×最大可變荷載
  • 1.2×永久荷載 + 0.7×1.4×可變荷載
  • 1.0×永久荷載 + 1.4×最大風(fēng)吸力,。
• 由永久荷載效應(yīng)控制的基本組合
  • 1.35×永久荷載 + 1.4×可變荷載×相應(yīng)的組合系數(shù),。
• 地震作用組合
  • 1.2(或1.0)×(重力荷載代表值效應(yīng))+1.3×水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)（計(jì)算時(shí)不考慮風(fēng)荷載作用）。

三,、荷載計(jì)算的注意事項(xiàng)

• 屋面活荷載與雪荷載：屋面活荷載不與雪荷載同時(shí)組合,，計(jì)算時(shí)取兩者中的較大值作為荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算。
• 風(fēng)荷載與恒載組合：由于風(fēng)荷載效應(yīng)與永久荷載效應(yīng)二者符號(hào)相反,，當(dāng)恒載與風(fēng)載進(jìn)行組合時(shí),，恒載的組合系數(shù)應(yīng)取為1.0，并且不應(yīng)將屋面懸掛荷載等考慮在恒載中,，防止恒載取得過大,。
• 地震與風(fēng)荷載：地震作用不與風(fēng)荷載同時(shí)考慮。

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鋼屋架荷載計(jì)算是結(jié)構(gòu)工程中至關(guān)重要的部分,，它直接關(guān)系到建筑物的安全性和穩(wěn)定性，通過對(duì)不同荷載組合的深入分析,，可以更準(zhǔn)確地評(píng)估建筑在各種工況下的性能,，從而為設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，確保結(jié)構(gòu)的安全與經(jīng)濟(jì),。