3.2.1結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)r0應(yīng)按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級(jí)、設(shè)計(jì)工作壽命并考慮工程經(jīng)驗(yàn)確定。對(duì)設(shè)計(jì)工作壽命為25年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,大體上屬于替換性構(gòu)件,其可常度可適當(dāng)降低,重要性系數(shù)可按經(jīng)驗(yàn)取為0.95。
在現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》)GB50009中、將屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定為0.5kN/m2,并注明“對(duì)不同結(jié)構(gòu)可按有關(guān)設(shè)計(jì)范將標(biāo)準(zhǔn)值作0.2kN/m2的增減”。本規(guī)范參考美國(guó)荷載超范ASCE7-95的規(guī)定,對(duì)支承輕屋面的構(gòu)件或結(jié)構(gòu),當(dāng)受荷的水平投面積超過(guò)60m2時(shí),屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取為0.3kN/m2。這個(gè)取值僅適用于只有一個(gè)可變荷載的情況,當(dāng)有兩個(gè)及以上可交荷載考慮荷載組合值系數(shù)參與組合時(shí)(如尚有灰荷載),屋面活荷載仍應(yīng)取0.5kN/m2,否則,將比原規(guī)范降低安全度(因?yàn)樵奢d規(guī)范規(guī)定無(wú)風(fēng)組合時(shí)不考慮荷載組合值系數(shù))。
3.2.2本條對(duì)原規(guī)范中關(guān)于吊車橫向水平荷載的增大系數(shù)α進(jìn)行了修改(詳見(jiàn)“重級(jí)工作制吊車橫向水平力計(jì)算的建議”趙熙元,《鋼結(jié)構(gòu)》192年第2期)。該系數(shù)源出于前蘇聯(lián)《治金工廠重級(jí)工作制廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)條件》TY-104-53。但在1972年及以后的前蘇聯(lián)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中已不再使用α系數(shù),而在建筑法規(guī)《荷載及其作用》中,對(duì)重級(jí)工作制吊車的側(cè)向力,不論計(jì)算吊車梁或連接均統(tǒng)一規(guī)定為TH≈0.1PH(PH為吊車最大輪壓的標(biāo)準(zhǔn)值),并認(rèn)為TH的作用方向是可逆的,且不與小車的制動(dòng)力同時(shí)考慮。這種將吊車的橫向水平力(俗稱卡軌力,下同)與吊車輪壓成正比的表達(dá)方式和德國(guó)的研究成果是一致的,理論上亦比較合理,日本1998年規(guī)范也是這樣考慮的。因?yàn)榭ㄜ壛εc吊車主動(dòng)輪的牽引力成正比,而牽引力又與輪壓成正比。原規(guī)范的表達(dá)方式似乎卡軌力僅與小車制動(dòng)力有關(guān),這在概念上是有問(wèn)題的,因?yàn)橹苿?dòng)力是由小車制動(dòng)而產(chǎn)生,卡軌力則在大車運(yùn)行時(shí)發(fā)生,兩者的起因截然不同。另外,對(duì)沒(méi)有小車的特殊吊車(如橋式螺旋式卸車機(jī)),按原規(guī)范就算不出卡軌力,顯然很不合理。
要精確計(jì)算卡軌力是十分困難的,世界各國(guó)所采用的計(jì)算方法都是半經(jīng)驗(yàn)半理論性的。目前,歐、美及日本各國(guó)在計(jì)算卡軌力時(shí)都不區(qū)分構(gòu)件和連接。這次修訂時(shí),亦采用統(tǒng)一的卡軌力值。
本條在計(jì)算卡軌力時(shí)采用了Hk=αPk,max的表達(dá)式,其中α系數(shù)的取值是針對(duì)我國(guó)有代表性的9種重級(jí)工作制吊車,采用不同的計(jì)算方法(包括我國(guó)原規(guī)范、前蘇聯(lián)和美國(guó)的方法)算出的卡軌力,經(jīng)過(guò)對(duì)比分析而得出來(lái)的。用本規(guī)范的公式(3.2.2)算出的卡軌力除A8級(jí)吊車是接近于按原規(guī)范計(jì)算構(gòu)件的力以外,其余吊車均接近于按原規(guī)范計(jì)算連接時(shí)的力,而與美國(guó)的計(jì)算結(jié)果相近。亦即A6和A7級(jí)吊車按本規(guī)范算得的卡軌力約為原規(guī)范計(jì)算構(gòu)件時(shí)卡軌力的2倍。從調(diào)查研究可知,過(guò)去設(shè)計(jì)的吊車梁在上翼緣附近的損傷仍然較多,因此加大卡軌力看來(lái)是合適的。根據(jù)試設(shè)計(jì)的結(jié)果,由此而帶來(lái)的吊車梁鋼材消耗量的增值一般約為5%。
本條的“注”中,提出了在一般情況下本規(guī)范所指的重級(jí)、中級(jí)及輕級(jí)工作制吊車的含義?!镀鹬貦C(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T3811規(guī)定吊車工作級(jí)別為A1~A8級(jí),它是按利用等級(jí)(設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)總的工作循環(huán)次數(shù))和載荷譜系數(shù)綜合劃分的。為便于計(jì)算,本規(guī)范所指的工作制與現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009中的載荷狀態(tài)相同,即輕級(jí)工作制(輕級(jí)載荷狀態(tài))吊車相當(dāng)于A1~A3級(jí),中級(jí)工作制相當(dāng)于A4、A5級(jí),重級(jí)工作制相當(dāng)于A6~A8級(jí),其中A8為特重級(jí)。這樣區(qū)分在一般情況下是可以的,但并沒(méi)有全面反映工作制的含義,因?yàn)榈踯嚬ぷ髦婆c其利用等級(jí)關(guān)系很大。故設(shè)計(jì)人員在按工藝專業(yè)提供的吊車級(jí)別來(lái)確定吊車的工作制時(shí)尚應(yīng)根據(jù)吊車的具體操作情況及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)考慮,不要死套吊車是檢修吊車,過(guò)去一直按輕級(jí)工作制設(shè)計(jì),按載荷狀態(tài)很可用A4級(jí)吊車,便屬于中級(jí)工作制。若按中級(jí)工作制吊車來(lái)設(shè)計(jì)廠房結(jié)構(gòu),顯然不合理,此時(shí)可仍將其定義為輕級(jí)工作制。
3.2.3本條規(guī)定的屋蓋結(jié)構(gòu)懸掛吊車和電動(dòng)葫蘆在每一跨間每條運(yùn)行線路上考慮的臺(tái)數(shù),是按設(shè)計(jì)單位的使用經(jīng)驗(yàn)確定的。
3.2.7梁柱連接一般采用剛性連接和較接連接。并剛性連接的彎矩轉(zhuǎn)角關(guān)系較為復(fù)雜,它隨連接形式、構(gòu)造細(xì)節(jié)的不同而異。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),這種連接形式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或設(shè)計(jì)資料必須足以提供較為準(zhǔn)確的夸矩轉(zhuǎn)角關(guān)系。
3.2.8本條對(duì)框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析方法作出了具體規(guī)定,即所有框架結(jié)構(gòu)(不論有無(wú)支撐結(jié)構(gòu))均可采用一階彈性分析法計(jì)算框架桿件的內(nèi)力,但對(duì)于框架結(jié)構(gòu)則推薦采用二階彈性分析法確定桿件內(nèi)力,以提高計(jì)算的精確度。當(dāng)采用二階彈性分析時(shí),為配合計(jì)算的精度,不論是精確計(jì)算或近似計(jì)算,亦不論有無(wú)支撐結(jié)構(gòu),均應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的各種缺陷(如柱子的初傾斜、初偏心和殘余應(yīng)力等)對(duì)內(nèi)力的影響。其影響程度可通過(guò)在框架每層柱的柱頂作用有附加的假想水平力(概念荷載)Hni來(lái)綜合體現(xiàn),見(jiàn)圖1。

圖1假想水平力Hni
研究表明,框架層數(shù)越多,構(gòu)件缺陷的影響越小,且每層柱數(shù)的影響亦不大。通過(guò)與國(guó)外規(guī)范的比較分析,并考慮鋼材強(qiáng)度的影響,本規(guī)范提出了Hni值的計(jì)算公式(3.2.8-1)。
至于柱子的計(jì)算長(zhǎng)度則應(yīng)根據(jù)不同類型的框架和內(nèi)力分析方法,以及支撐結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度按本規(guī)范第5.3.3條的規(guī)定計(jì)算確定。
本條對(duì)無(wú)支棵純框架在考慮側(cè)移對(duì)內(nèi)力的響采用二除彈性分析時(shí),提出了框架桿件端彎矩MII的近似計(jì)算方法。

圖2無(wú)支撐純框架的一階彈性分析
當(dāng)采用一階分析時(shí)(圖2),框架桿件端彎矩M1為:
MI=MIb+MIs
當(dāng)采用二階近似分析時(shí),桿端彎矩MII為:
MII=MIb+α2iMIs
式中MIb一假定框架無(wú)側(cè)移時(shí)(圖2b)按一階彈性分析求得的各桿件端彎矩;
MIs一框架各節(jié)點(diǎn)側(cè)移時(shí)(圖2c)按一階彈性分析求得的桿件端彎矩;
α2i一考慮二階效應(yīng)第i層桿件的側(cè)移彎矩增大系數(shù),
α2i=1/1-∑N?△u/∑H?h
其中∑H系指產(chǎn)生層間側(cè)移△u的所計(jì)算是以上各層的水平荷載之和,不包括支座位移利度的作用。
上述二階彈性分析的近似計(jì)算法與國(guó)外的規(guī)定基本相西安建筑科技大學(xué)陳紹蕃教授提出,湖南大學(xué)舒興平教授以求秀1~3層無(wú)支撐純框架為例,用二階彈性分析精確法進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明:
1、此近似法不僅可用于二階彎矩的計(jì)算,還可用于二階軸力及剪力的計(jì)算。
2、在式(3.2.8-3)中,當(dāng)∑N?△u/∑H?h≤0.25時(shí),該近似法精確度較高,彎矩的誤差不大于7%;而當(dāng)∑N?△u/∑H?h>0.25(即α2i>1.33)時(shí),誤差較大,應(yīng)增加框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,使α2i≤1.33。
另外,當(dāng)∑N?△u/∑H?h≤0.1 時(shí),說(shuō)明框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度較大,可忽略側(cè)移對(duì)內(nèi)力分析的影響,故可采用一階分析法來(lái)計(jì)算框架內(nèi)力,當(dāng)然也就不再考慮假想水平力Hni,為判別時(shí)計(jì)算方便,式中△u可用層間側(cè)移容許值[△u]來(lái)代替。
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