最近有一个客户来我们公司考察彩钢拱形屋顶工程,问我们技术员毕占营先生一个问题,他问我们彩钢拱形屋顶是什么结构呢?毕佳宁先生也遇到了难题,应用广泛钢构拱形屋顶设计说是钢结构吧,彩钢拱形屋顶只有屋顶上才是彩钢瓦,如果说它是空间结构吧,好像也说不过去。 这个时候我们的技术员树大林先生过来告诉了客户,沧州应用广泛钢构拱形屋顶设计拱形屋顶属于大空间的钢结构。现在市面上能做拱形波纹钢屋盖结构的厂家很多,但是能真真切切地做好拱形屋顶的厂家却并不多,想要做好拱形屋顶,就得深入的了解这种结构的优点特点。
因为各地的雪压,风压值不同,在设计计算钢构拱形屋顶设计时必须充分考虑。在拱形屋顶的设计中,要考虑三类荷载(载荷),恒载荷,雪载荷,风载荷。并由此计算验证支座反力。拱形屋顶的结构看起来是很简单的,可是简单的外形后面需要有力的技术支撑,否则拱形屋顶可能因受力分析有问题而出现结构性问题。拱形屋顶设计数据举例如下:设计说明:1、反力编号所代表的反力位置如图所示,和图中的反力方向一致的反力为正值;2、表中数据为标准值,荷载取值符合我国建筑结构荷载规范GB50009-2001,单位KN/m;3、自重类荷载包括钢构拱形屋顶设计、保温重量、灯具重量,如需使用其他荷载,请与本公司联系,以便校核;4、拱形屋顶自身满足抗震需求,屋盖反力中地震荷载组合小于常规荷载组合;5、下部结构与上部结构为铰接连接,柱子按照表中所提数据按悬臂柱进行计算;
目前国内拱形波纹钢屋盖结构工程中采用的彩涂钢板,绝大多数是由宝钢生产的热镀锌彩色涂层钢带,也有一小部分是生产的热镀铝锌彩色涂层钢带。应用广泛钢构拱形屋顶设计这两种彩涂钢板的基板均为冷连轧钢带。冷连轧钢带经热镀锌或热镀铝锌工艺后,材料的力学性能会产生一些变化沧州应用广泛钢构拱形屋顶设计拱形波纹钢屋盖结构在国外已有一百多年的应用历史,我国自90年代初开始应用。 由于其具有用料省、施工速度快、跨越能力大、防水性能好、造价低等优点,很适合我国国情,因此在短短十余年间,这种结构在我国已完成了从无到有,到大量应用的发展历程。据不完全统计,目前国内已有这种结构的施工单位100多家,已完成建筑面积400多万平方米。
拱以曲杆抗衡并传递外力给支座,故铰支座不仅承受竖向力,并有相当大的水平向外的拱脚推力,其合力就位于拱轴曲线在支座点的切线方向上。钢构拱形屋顶设计被广泛用于工业厂房、仓储库房、体育场馆、集贸市场、车库机库等,它无梁无擦、空间高大开阔,可以随意分割组合,使用方便,自重轻、刚性强、弹性好、抗震性能优越等特点。拱形屋面还具有承压效果,拱所承受的荷载不同,其压力曲线的线形也不相同,一般按恒载下压力曲线确定;在活载作用下,拱内力可能产生弯矩,这时铰的设置就会影响拱内弯矩的分布状况。与刚架相仿,只有地基良好或两侧拱肢处有稳定边跨结构时才采用无铰拱,这种拱很少用于应用广泛钢构拱形屋顶设计。双铰拱应用较多,为适应软弱地基上支座沉降差及拱拉杆变形,好采用静定结构的三铰拱。拱以曲杆抗衡并传递外力给支座,故铰支座不仅承受竖向力,并有相当大的水平向外的拱脚推力,其合力就位于拱轴曲线在支座点的切线方向上。拱脚有推力是其主要力学特征之一,矢高f越小,推力越大。一次超静定的双铰拱,支座的垂直或水平位移均会引起内力变化,对支座在推力作用下无变位的要求就更严格。由此可见,为了使拱保持正常工作,务必确保其支座能承受住推力而不位移,故拱脚推力的结构处理,是拱结构设计的中心问题。
网架主要用于大、中跨度的公共建筑中,例如体育馆、飞机库、俱乐部、展览馆和候车大厅等,中小型工业厂房也开始推广应用。跨度越大,采用此种结构的优越性和经济效果也就越显著。网架结构板型网架结构按组成形式主要分三类:一类是由平面桁架系组成,有两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架及三向应用广泛钢构拱形屋顶四种形式;二类由四角锥体单元组成,有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架及星形四角锥网架五种形式;第三类由三角锥体单元组成,有三角锥网架、抽空三角锥网架及蜂窝形三角锥网架三种形式。应用广泛钢构拱形屋顶设计按壳面形式分主要有柱面壳型网架、球面壳型网架及双曲抛物面壳型网架。网架结构按所用材料分有钢网架、钢筋混凝土网架以及钢与钢筋混凝土组成的组合网架,其中以钢网架用得较多。
我们通过高(浅)波纹拱形屋面的变形及破坏模态,研究荷载一位移曲线。 通过有限元分析,高、浅拱在不同的竖向荷载工况下,结构的变形情况各不相同。对18m跨、文中分析的五种矢跨比的波纹拱形屋面,在不同的竖向荷载作用下,结构的荷载与跨中竖向位移关系曲线如下图。 对于18m跨波纹拱形屋面,从荷载一位移曲线可以看出沧州应用广泛钢构拱形屋顶设计拱形屋顶使用起来往往有非常高的经济效益以1万平方米轻型工业厂房为例,门式刚架结构施工工期在3~5个月,彩拱结构则仅需1~2个月,彩拱的时间效益更为突出;彩拱的用钢量在8~25Kg/m,加上下部结构用钢量在10~33Kg/㎡,与门式钢架20~40Kg/m用钢量相比优势明显,由此可见经济效益由显著。