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、設(shè)計工作壽命并考慮工程經(jīng)驗確定。對設(shè)計工作壽命為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)驗取為0.95。
在現(xiàn)行國家標(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“對不同結(jié)構(gòu)可按有關(guān)設(shè)計范將標(biāo)準(zhǔn)值作0.2kN/m2的增減”。本規(guī)范參考美國荷載超范ASCE7-95的規(guī)定,對支承輕屋面的構(gòu)件或結(jié)構(gòu),當(dāng)受荷的水平投面積超過60m2時,屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取為0.3kN/m2。這個取值僅適用于只有一個可變荷載的情況,當(dāng)有兩個及以上可交荷載考慮荷載組合值系數(shù)參與組合時(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(因為原荷載規(guī)范規(guī)定無風(fēng)組合時不考慮荷載組合值系數(shù))。
3.2.2本條對原規(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“重級工作制吊車橫向水平力計算的建議”趙熙元,《鋼結(jié)構(gòu)》192年第2期)。該系數(shù)源出于前蘇聯(lián)《治金工廠重級工作制廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(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,對重級工作制吊車的側(cè)向力,不論計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,且不與小車的制動力同時考慮。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。因為卡軌力與吊車主動輪的牽引力成正比,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力有關(guān),這在概念上是有問題的,因為制動力是由小車制動而產(chǎn)生,卡軌力則在大車運行時發(fā)生,兩者的起因截然不同。另外,對沒有小車的特殊吊車(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。
要精確計算卡軌力是十分困難的,世界各國所采用的計算方法都是半經(jīng)驗半理論性的。目前,歐、美及日本各國在計算卡軌力時都不區(qū)分構(gòu)件和連接。這次修訂時,亦采用統(tǒng)一的卡軌力值。
本條在計算卡軌力時采用了Hk=αPk,max的表達(dá)式,其中α系數(shù)的取值是針對我國有代表性的9種重級工作制吊車,采用不同的計算方法(包括我國原規(guī)范、前蘇聯(lián)和美國的方法)算出的卡軌力,經(jīng)過對比分析而得出來的。用本規(guī)范的公式(3.2.2)算出的卡軌力除A8級吊車是接近于按原規(guī)范計算構(gòu)件的力以外,其余吊車均接近于按原規(guī)范計算連接時的力,而與美國的計算結(jié)果相近。亦即A6和A7級吊車按本規(guī)范算得的卡軌力約為原規(guī)范計算構(gòu)件時卡軌力的2倍。從調(diào)查研究可知,過去設(shè)計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是合適的。根據(jù)試設(shè)計的結(jié)果,由此而帶來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、中級及輕級工作制吊車的含義。《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》GB/T3811規(guī)定吊車工作級別為A1~A8級,它是按利用等級(設(shè)計壽命期內(nèi)總的工作循環(huán)次數(shù))和載荷譜系數(shù)綜合劃分的。為便于計算,本規(guī)范所指的工作制與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009中的載荷狀態(tài)相同,即輕級工作制(輕級載荷狀態(tài))吊車相當(dāng)于A1~A3級,中級工作制相當(dāng)于A4、A5級,重級工作制相當(dāng)于A6~A8級,其中A8為特重級。這樣區(qū)分在一般情況下是可以的,但并沒有全面反映工作制的含義,因為吊車工作制與其利用等級關(guān)系很大。故設(shè)計人員在按工藝專業(yè)提供的吊車級別來確定吊車的工作制時尚應(yīng)根據(jù)吊車的具體操作情況及實踐經(jīng)驗來考慮,不要死套吊車是檢修吊車,過去一直按輕級工作制設(shè)計,按載荷狀態(tài)很可用A4級吊車,便屬于中級工作制。若按中級工作制吊車來設(shè)計廠房結(jié)構(gòu),顯然不合理,此時可仍將其定義為輕級工作制。
3.2.3本條規(guī)定的屋蓋結(jié)構(gòu)懸掛吊車和電動葫蘆在每一跨間每條運行線路上考慮的臺數(shù),是按設(shè)計單位的使用經(jīng)驗確定的。
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)計時,這種連接形式的實驗數(shù)據(jù)或設(shè)計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)(不論有無支撐結(jié)構(gòu))均可采用一階彈性分析法計算框架桿件的內(nèi)力,但對于框架結(jié)構(gòu)則推薦采用二階彈性分析法確定桿件內(nèi)力,以提高計算的精確度。當(dāng)采用二階彈性分析時,為配合計算的精度,不論是精確計算或近似計算,亦不論有無支撐結(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)對內(nèi)力的影響。其影響程度可通過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來綜合體現(xiàn),見圖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。通過與國外規(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值的計算公式(3.2.8-1)。
至于柱子的計算長度則應(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)定計算確定。
本條對無支棵純框架在考慮側(cè)移對內(nèi)力的響采用二除彈性分析時,提出了框架桿件端彎矩MII的近似計算方法。

圖2無支撐純框架的一階彈性分析
當(dāng)采用一階分析時(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,桿端彎矩MII為:
MII=MIb+α2iMIs
式中MIb一假定框架無側(cè)移時(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)點側(cè)移時(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算法與國外的規(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層無支撐純框架為例,用二階彈性分析精確法進(jìn)行驗證,結(jié)果表明:
1、此近似法不僅可用于二階彎矩的計算,還可用于二階軸力及剪力的計算。
2、在式(3.2.8-3)中,當(dāng)∑N?△u/∑H?h≤0.25時,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,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,說明框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度較大,可忽略側(cè)移對內(nèi)力分析的影響,故可采用一階分析法來計算框架內(nèi)力,當(dāng)然也就不再考慮假想水平力Hni,為判別時計算方便,式中△u可用層間側(cè)移容許值[△u]來代替。
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