大柱距轻钢屋面承重体系的设计与分析

斜坡屋面结构设计

斜坡屋面的设计构造 摘要：斜坡屋面结构，首先应选用合理的结构方案，在结构设计时，应建立合理的结构模型，尤其是在采用ＰＫＰＭ结构软件设计时，荷载输入时一定要输入倾斜构件沿水平或垂直方向的荷载分布集度，而并不是倾斜构件沿斜长方向的荷载分布（单位面积、单位长度内的荷载）。 关键词：斜坡屋面荷载集度构造钢筋分隔缝 一、引言 由于我国经济的不断发展，人民的生活水平的提高，因此，对生活环境的要求也越来越高，人们对方盒子建筑早已厌烦了，因此越来越的造型优美的别墅建筑也如也后春笋般地出现了。甚至普通住宅楼也方盒子变成了斜坡屋面、造型女儿墙啦。但对于斜构件的设计及构造做法，规范、手册里所提较少，且根据常用结构分析计算软件ＰＫＰＭ系列软件所提供的资料来看，该软件对这部分的处理，是需要设计人员自行处理的，所以，作为一个结构设计人员，搞好这部分的设计、构造，也是非常重要的。 二、结构方案 坡屋面的做法一般有两种，一是顶部直接做成斜板，该斜板兼作屋面板（此方案后面简称方案一）；二是先做一层水平板做屋面板，倾斜部分按造屋面造型做（此方案后面简称方案二）。这两种方案，前者结构造价相对低，但屋面保温、隔热及防水做法较为麻烦。后一种结构造价相对较高，但屋面防水、保温隔热便于施工；同时砖混结构在地震区结构层数达到规范规定的上限、总高度也将超过规范的规定时，可采用此方案，但超出屋面部分的面积不得超过顶层的30%，且高度不应太高。在框架结构中，这两种结构方案，均可以在斜坡的最低点处设置水平框架梁（方案一该处无屋面板，方案二有屋面板），然后采用梁托小柱支承倾斜部分。在柱网尺寸不太大的时候，方案一可不设置水平框架梁，但对框架柱的设计应充分考虑三角拱结构对框架柱顶产生的水平推力。 三、斜坡屋面构件的设计计算 设计计算包括抗震验算和静力计算两部分。这里先说抗震验算。结构方案采用方案一时，抗震验算时顶层层高可取顶层倾斜屋面顶点高度的2/3作为该层的结构高度；结构方案采用方案二时，抗震验算时作为屋面造型部分的仅以屋面荷载作用在顶层屋面板处，不单独作为一个质点考虑。 接下来在说说静力计算问题。

浅谈建筑坡屋面结构设计的要点问题

浅谈建筑坡屋面结构设计的要点问题 【摘要】在建筑设计中坡屋面结构形式应用广泛，本文对坡屋面结构方案的选择，坡屋面构件的计算以及设计中的要点问题进行了探讨。 【关键词】坡屋面；结构设计；构件计算 1 引言 当今的建筑形式多种多样，为了在建筑设计中保持建筑美观、实用，坡屋面成为一种应用较多的屋面结构形式。一般将坡度小于5%的屋面称为平屋面，坡度大于10%的屋面称为坡屋面。由于坡屋面结构形式具有外形美观、保温节能及防渗漏效果好等特点，在民用建筑及工业建筑中被广泛采用。对坡屋面结构进行准确的分析，确保其上的荷载能真实的反映和作用于下部结构是建筑设计中研究的重要课题。在坡屋面的结构设计中，具体做法和规范在规则里面提及较少，而且在用结构分析软件PKPM进行处理时，需要设计人员自行处理，所以，作为一个结构设计人员，搞好这部分的设计、构造也是非常重要的。 2 坡屋面结构方案的选择 坡屋面结构形式一般有两种：一种是屋面板直接做成斜板；另一种是先做一层水平屋面板，倾斜部分按照屋面造型做。这两种方案，前一种结构造价相对较低，但屋面保温、隔热及防水做法较为麻烦，后一种结构造价相对较高，但屋面防水、保温、隔热做法较为简单，砖混结构在有抗震设防要求的地区结构层数达到抗震规范规定的上限、总高度也将超过抗抗震范的规定时，可采用此方案，但超出屋面部分的面积不得超过顶层的30%，且高度不应太高。在框架结构中，这两种结构方案，均可以在斜坡的最低点处设置水平框架梁（前一种该处无屋面板，第二种方案有屋面板），然后采用梁托小柱支承倾斜部分。在柱网尺寸不太大的时候，方案一可不设置水平框架梁但对框架柱的设计应充分考虑三角拱结构对框架柱顶产生的水平推力。 3 坡屋面构件的计算 （1）荷载输入。由于PKPM软件中，对斜坡屋面可以通过定义节点高度、梁的左右节点标高、层间斜撑等来完成倾斜构件、楼层的定义，从而建出与工程实际一致的结构模型来，但根据PKPM系列软件所提供的资料来分析，该软件提供的荷载类型中仅有倾斜构件沿水平或垂直方向的分布集度简图，因此，要求用户输入的倾斜构件的荷载是倾斜构件沿水平或垂直方向的分布集度，并不是倾斜构件沿斜长方向的荷载分布（单位面积、单位长度内的荷载）。 （2）结构模型。在PKPM中可以通过设置“梁的端高”及“改上节点高”来布置斜梁，但是，程序中斜梁不能直接放置在下层柱顶，需要设虚梁、虚柱来传递荷载。当坡屋面下方无水平屋面时，可以用如下方法处理：在水平梁的高度设置

大跨度结构的抗风设计

大跨度结构的抗风设计 摘要：大跨度结构设计中风荷载是控制荷载之一。由于其在风荷载和结构特性方面的复杂性，至今还没有建立像高层建筑那样有效的风荷载分析方法。本文回顾总结国内外大跨度结构抗风设计方法，并指出其存在的不足，进一步分析这种结构的破坏形式及有关的抗风措施。 关键字：风荷载，风压分布，风振响应，风洞试验，抗风措施 Abstract: the big span structure design stroke is one of the load load control. For the wind load and structure characteristics of complexity, so far no set up like that effective high-rise building wind load analysis method. This paper reviewed and summarized up big span structure wind design method, and points out the existing problems and further analyses the structure, the destroy form of wind resistance and relevant measures. Key word: wind loading, wind pressure distributions, wind vibration response, wind tunnel test, wind measures 1. 引言 借着2008年北京奥运会和2010年上海世博会的契机，在中国掀起了一股修建大跨度体育馆（场）的热潮，出现了像“鸟巢”、“水立方”等跨度大、建筑新颖、结构复杂的建筑物。DavenPort[1]曾经说过，如果没有风，结构尤其是大型结构的设计将会容易很多，造价也会低很多。这些大跨度结构受力复杂，质量较轻、阻尼较小，处于湍流度高的低矮大气边界层中，其风致动力响应较为明显，很多时候已经不能单纯地依据规范进行设计，特别是这些结构的抗风设计几乎是无据可依。这时，大跨度空间结构的抗风设计成为衡量结构师水平的一个重要标志。 2大跨度结构抗风设计基本方法 建筑结构的抗风研究是个系统工程[2]，在大跨度结构的抗风研究中，风工程研究人员的主要任务就是从外形迥异的建筑形式中归纳出结构表面风压分布的规律，解释风压分布的机理，通过结构风致响应的分析获得等效静风荷载。 图2.1结构抗风研究的主要流程

框架结构坡屋面结构设计论文

浅谈框架结构坡屋面的结构设计 摘要：本文采用pkpm（2010版）结构计算软件对框架结构坡屋面进行建模计算，比较了两种不同建模方式计算结果的差异，研究了不同坡度的坡屋面对斜梁及边柱计算结果的影响，得出了一些有意义的结论。 关键词：坡屋面、平屋面、结构方案、斜梁 an analysis of the structural design of sloping roofs in framed structure buildings shen haie (shanghai architectural and engineering consultant co., ltd. 200120) abstract: this paper adopts pkpm(2010) structure calculation software to model and calculate the sloping roofs in framed structures. this paper compares with the two different modeling and their respective calculating results. analyzing the effect of diversified slopes on the calculation results of pitched rafter and side columns, obtain some meaningful conclusions. key words: sloping roof, flat roof, structural scheme, pitched rafter 中图分类号：tb482.2 文献标识码：a文章编号： 1 引言：

大跨度屋盖结构

一、桁架 桁架应用极广，适用跨度范围（6—60m）非常大。以受力特点可分为： 平面桁架、立体桁架、空腹桁架。通常所指的桁架全是平面桁架，只在强调其与立体桁架或空腹桁架有所区别时，才称之为平面桁架。文艺复兴时期，改进完善了木桁架，解决了空间屋顶结构的问题；10 世纪工业大发展，因工业、交通建设需要，进一步加大跨度。出现了各种钢屋架采用桁架。 （一）桁架的基本特点 1．平面——外荷与支座反力都作用在全部桁架杆件轴线所在的平面内； 2．几何不变——桁架的杆件按三角形法则构成； 3．铰接——杆件相交的节点，计算按铰接考虑，木杆件的节点非常接近铰 接；钢桁架或钢筋混凝土桁架的节点非铰接、实属于刚架，其杆件除轴向力外，还存在弯矩，会产生应力但很小，依靠节点构造措施能解决，故一般仍按结点铰接考虑； 4，轴向受力——结点既是铰接，故各杆件（弦杆、竖杆、斜杆）均受轴向力，这是 材尽其用的有效途径。 （二）桁架的合理形式 选择桁架形式的出发点是受力合理，能充分发挥材力，以取得良好的经济效益。桁架杆件虽然是轴向受力，但桁架总体仍摆脱不了弯曲的控制，在节点竖向荷载作用下，其上弦受压、下弦受拉，主要抵抗弯矩，而腹杆则主要抵抗剪力。由力分析可以看出，在其他条件相同的情况下，受力最合理，结点构造最简单，用料最经济，自重最轻巧，施工也可行的是多边形或弧形桁架，因其上弦非直线，制作较复杂，仅适用于较大跨度的情况。一般为便于构造与制作，上下弦各采用等截面杆件，其截面按最大内力决定，故内力较小的节问，材料未尽其用；为充分发挥材力，应尽量使弦杆各节点内力值接近。为进一步改进多边形桁架，使其上弦制作方便些，可作成折线形上弦的桁架，其高度变化接近于抛物线，这样适用于中、大跨(l>18m),但其制作

太阳能路灯抗风设计

2.3.2 抗风设计 在太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析。 ⑴太阳能电池组件支架的抗风设计 依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。若抗风系数选定为27m/s（相当于十级台风），电池组件承受的风压只有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。 在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓杆固定连接。 ⑵路灯灯杆的抗风设计 路灯的参数如下： 电池板倾角A = 16o 灯杆高度= 5m 设计选取灯杆底部焊缝宽度δ= 4mm 灯杆底部外径= 168mm 如图3，焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W 的计

算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为 PQ = [5000+（168+6） /tan16o]×Sin16o = 1545mm =1.545m。所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M = F×1.545。 根据27m/s的设计最大允许风速，2×30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。考虑1.3的安全系数， F = 1.3×730= 949N。 所以，M = F×1.545= 949×1.545= 1466N.m。 根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W = π× （3r2δ＋3rδ2＋δ3）。 上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度。 破坏面抵抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3） =π×（3×842×4＋ 3×84×42＋43）= 88768mm3 =88.768×10－6 m3 风荷载在破坏面上作用矩引起的应力= M/W = 1466/（88.768×10－ 6）=16.5×106pa=16.5 Mpa＜＜215Mpa 其中，215 Mpa是Q235钢的抗弯强度。 所以，设计选取的焊缝宽度满足要求，只要焊接质量能保证，灯杆的抗风是没有问题的。

坡屋面建模及分析(投稿版)

钢筋混凝土坡屋面建模及分析 【摘要】随着国民经济的快速发展和人民欣赏水平的提高，坡屋面建筑越来越受到人们的喜爱。坡屋面相比平屋面有其独特的优点：屋面造型美观，在屋面处铺设不同颜色的琉璃瓦可以得到不同的立面效果；排水顺畅,不容易积水积雪；隔热隔声效果好；结构受力合理，坡屋面为空间受力体系，整体性和经济性较好。但是现阶段，设计院在PKPM中进行坡屋面建模时，一般将坡屋面简化为平屋面建模，忽略了坡屋面梁的拱效应和屋面板对整体刚度的影响，与实际情况相差较大。本文从坡屋面的建模方法出发，了解坡屋面的空间受力特性；并分析不同建模方法的优缺点，为结构设计人员在进行坡屋面设计时提供一些建议。【关键词】坡屋面、建模、受力特性 1、引言 现代的钢筋混凝土坡屋面已经不同于中国传统的双坡屋面和歇山建筑，也不同于西方教堂式的坡屋面，现代的坡屋面一般为多坡屋面或曲线型屋面，造型较复杂。新颖的别墅坡屋面等中小跨度坡屋面蕴含着丰富的建筑思想和结构知识，需要我们进一步的理解和分析。本文通过对传统的双坡屋面进行分析，了解坡屋面的空间受力特性；进而分析和设计实际工程中的别墅多坡屋面，了解实际坡屋面的受力特性。 2、模型概况及建模方法 2.1 模型概况 图１坡屋面投影图 双坡屋面的投影图如图1所示。屋面为双坡屋面，坡度为25o；屋面四角处柱截面尺寸为300*300mm，屋面梁的截面尺寸为200*400mm；层高为3300mm；屋面板厚度为120mm；采用C30的混凝土。屋面恒荷载为7KN/M2，活荷载为0.7KN/M2。 2.2 建模方法 为了准确分析坡屋面的空间受力特性，了解不同建模方法的优缺点。本文应用四种建模方法建立坡屋面模型：平屋面法、PKPM坡屋面建模法、PMSAP坡屋面建模、SAP2000坡屋面建模法。 （1）平屋面法：将坡屋面简化为平屋面进行建模分析是设计院使用最多的一种方法。当坡屋面起坡点处设有一层水平屋面板时，以坡屋面起坡点到坡屋面顶点的平均高度作为层高建立一个标准层，梁板均按正常楼面水平布置；当坡屋面起坡点处没有水平屋面板时，按从下层楼面至屋面顶点的平均高度作为层高建立标准层，梁板均按正常楼面水平布置。将坡屋面简化为平屋面的这种建模方法比较简单，计算方便，出图速度快。但是它不能真实模拟坡屋面的空间结构形态，忽略了屋面板对结构整体刚度的贡献以及屋面梁对柱顶产生的水平推力，使结构偏于不安全。 （2）PKPM坡屋面建模法：在PKPM软件中通过设置“梁两端标高”或者“上节点高”来布置屋面斜梁。当坡屋面起坡点处有平屋面板时，需要建立两个标准层。顶层层高200mm，布置200mm 高的短柱和100*100mm的虚梁传递荷载，下一层按正常的梁板布置方法布置。当坡屋面起坡点处没有平屋面板且屋面跨度较小不用布置下弦拉梁时，可直接建立一个标准层，应用“上节点高”建立屋面斜梁；当屋面跨度较大需要设置下弦拉梁时仍需要按两个标准层建模。 （3）PMSAP坡屋面建模法：PMSAP空间结

建筑结构抗风设计

体育场网架屋盖结构风振浅析 XXX （学校，南京，210016） 摘要：伴随着的材料科学发展和土木工程施工工艺的进步，新建的体育场看台多用外形美观、结构新颖的大跨度柔性结构方向发展，这不仅满足了结构使用功能的需要，同时也给观众提供了开阔的视野。大跨度网架屋盖结构在风荷载下会受到强大的吸力，并引起柔性屋面的振动。本文简要介绍了大跨结构表面风压分布特征，风致破坏机理和风洞试验在大跨屋盖结构的应用。 关键词：大跨网架屋盖结构；风致破坏；风洞试验 A Brief Analysis of Study on Wind Induced Dynamic Response of Long Span Grid Roof Structures XXX ( College of Aerospace Engineering, Nanjing University of Aeronautics ＆ Astronautics, Nanjing, 210016, China) Abstract：Along with the development of science and technology，the stands of stadium are often covered with long—span flexible roof structures with beautiful shapes and new structural systems.It not noly meets the function of use,but also provide the audience with good view.When wind flows around roofs,the airflow will be separated to form a high suction zone，and the flexible roofs will suffer from wind—induced buffeting response.The article made a brief introduction of the issue Key words：Long-span grid structures；wind damage；wind tunnel test 引言 风灾是自然灾害的主要灾种之一，虽然其作用幅度比一般地震荷载小，但其作用频度却比地震荷载高得多。随着结构规模的增加，风荷载变得越来越重要，以至于最后成为结构设计中控制性荷载，近年来，国内外建造了大量的重大工程建筑结构，在这些重大工程的设计中，强风作用下结构的风荷载往往决定着结构的安全性能。典型的实例是大跨度网架屋盖结构，此类结构不断出现在体育场馆、机场、文体活动中心和展览馆等大型公共建筑中。国内著名的大悬挑屋盖体育场有上海虹口足球场、青岛体育中心、上海八万人体育场以及台州体育中心主体育场等，国外实例有意大利罗马体育场、美国亚特兰大奥运会主体育场、加拿大蒙特利尔奥林匹克体育场等。此类建筑造价颇高，作为公共建筑，社会效益显著，多为当地标志性建筑。 此类体育场屋盖具有质量轻、跨度大、柔性大、阻尼小、自振频率低的特点，而且这类结构往往比较低矮，在大气边界层中处于风速变化大、湍流度高的区域，再加上屋顶形状多不规则，绕流和空气动力作用十分复杂，风在体育场内形成了一个大的三维空间的非定常湍流场，体育场内风流动的机理很复杂，所以这种大跨屋盖对风荷载十分敏感。风荷

钢筋混凝土坡屋顶结构设计

钢筋混凝土坡屋顶的结构设计 近几年，钢筋混凝土坡屋顶的应用已经十分广泛，其正确设计方法的研究确立非常迫切其目标可以是取消或减少屋顶内的梁柱，实现大空间，让屋顶板下整洁干净除给结构专业本身带来效益外，还能给建筑专业的设计开拓新余地，最终让广大用户房地产开发商受益，其意义深远 常见的实际工程，设计者在计算的力学模型中，往往把坡屋顶看成垂直投影下的平面梁板,或把平脊斜脊轮廓线当成框架盲目地加梁斜柱事实上，对于一般方形平面的房屋，双坡多坡屋顶的受力状态与拱壳结构类似平脊斜脊的横断面都是人字型的折板，无论是否布置梁柱，其脊线的变形形态根本不同于框架上述做法都会使计算结果与真实的结构内力大相径庭在施工过程中，屋脊梁板斜交处模板形体复杂，多种角度的钢筋交错重叠，安装浇注都很困难这些在工程中也很常见，是典型的画蛇添足 有学者运用弹性薄壳理论的数学物理方法，分析折板屋盖的内力变形，揭示了在底座四周边既无水平外涨又无竖向沉降位移情况时的竖直荷载效应规律[2][3][4]，在一定程度上体现了拱壳的特点然而，假定这样的边界条件，与一般工程的实际情况相差甚远，掩盖了屋檐纵向跨中有沉降，底边缘承受拉力的根本特点，所以不能用于一般工程设计 二．本文方法概述 对于一般常见的跨度，本方法取消屋脊梁，基本不加腋但在周边屋檐下要设框架梁或圈梁兼窗过梁对于平面为长矩形的多开间多柱情况，在建筑专业布置有横隔墙的每对中间柱之间在进深方向设置宽度同墙厚，可藏砌在墙里的拉梁除跨度较小的情况外，拉梁上方有双坡贴板屋面斜梁对于住宅，如果建筑专业需要，可争取实现在每户范围内顶棚无梁外露，见图1类似桁架理论，本方法强调利用构件轴向力效应，但与桁架的区别在于内力分布不仅沿杆单根轴线而且还沿板平面一般每块板都具有折板的受力特征，在承受屋面重力风力地震荷载，造成顺沿板平面的内力分量时，每块板都相当于有加强翼缘的薄壁梁纵向支座之间由拱壳效应产生的板的横推力就是靠薄壁梁的抗弯反力水平分量平衡的在板承受上述荷载的垂直分量时，每块板就相当于有嵌固边的多边支承板本方法的设计要点，就是有意识地建立完善坡屋顶的拱折板体系，在屋檐标高处用尽可能少的水平拉梁平衡斜板的水平推力其计算方法可分为手算法和计算机法,本文重点讨论手算法手算方法取坡屋顶的单坡板作为隔离体，通过近似地整体分析，简化确定板的边界条件，求解顺沿平面垂直平面两种荷载效应，在直法线假定下对各种内力线性叠加，检验稳定，综合配筋本方法追求可操作性，用一般工程师相对熟悉的计算步骤解决较复杂的问题

谈坡屋面结构计算

谈坡屋面结构计算 文章摘要:由于现版的许多结构计算软件对坡屋面计算的局限性，加上手算的复杂性，结构师在对坡屋面进行计算时，一般都简化为平屋面来计算，当坡度较小时，计算结果与实际情况的误差是在可接受范围内；但当坡度较大时，简化计算就对结构设计带来了很大的安全隐患。对于较大坡度的坡屋面在进行整体计算后，还应该进行单榀框架的验算，从而得出准确的计算结果。 文章主题:坡屋面坡度简化计算弯矩剪力配筋 文章内容：谈坡屋面结构计算余海洋摘要由于现版的许多结构计算软件对坡屋面计算的局限性,/3::-算的复杂性,结构师在对坡屋面进行计算时,～般都简化为平屋面来计算,当坡度较小时,计算结果与实际情况的误差是在可接受范围内;但当坡度较大时.简化计算就对结构设计带来了很大的安全隐患.对于较大坡度的坡屋面在进行整体计算后,还应该进行单榀框架的验算.从而得出准确的计算结果.关键词:坡屋面坡度简化计算弯矩剪力配筋1前言由于建筑造型,建筑物保温隔热及大面积屋面排水功能等方面的需要,坡屋面设计广泛应用于民用建筑以及工业厂房中.然而现版结构计算软件在整体计算过程中,很难体现坡度的影响,结构师一般把坡屋面简化为平屋面来计算,但这些处理未经验证,给结构留下了一定的安全隐患,因此坡屋面的合理设计应引起结构师的重视.2坡屋面在结构计算中的两个误区2.1把坡面的荷载叠加到下一层进行计算在计算过程中,坡屋面不参与建模计算,仅把这层的荷载导算到下一层的梁板上,这种计算,对于竖向荷载的导算是正确的,但是计算模型的计算高度要比建筑物的实际高度小,因此建筑物受到的水平荷载(风荷载以及地震荷载)要比实际情况小,计算出的水平位移就将比实际情况小,这样就存在安全隐患.2.2把坡屋面作为平屋面计算一般把山墙高度的一半处作为建筑物的屋面标高进行建模计算,这样计算,对地震和风荷载的导算基本是正确的.由于坡屋面的斜梁和框架柱形成了一个拱,斜梁会给框架柱一水平推力,这样框架柱受力状态与平屋面的框架柱受力状态不完全一致,但是模型是按照普通平屋面结构进行计算的,因此这样简化计算也存在安全隐患.?36?3工程实例分析3.1自然条件地震设防烈度:8度,设计地震基本加速度取0.2,设计地震分组为第一组.结构构件安全等级:二级重要性系数:1.0框架抗震等级:2级建筑场地类别:ⅱ类地基土类别:中软土基本风压:0.452地面粗糙度:类基本雪压:0.4/2标准冻深:0.83.2计算数据计算跨度:12单跨迎风面的宽度:12坡屋面柱顶的标高为=6.000坡屋面恒载标准值:6.0/坡屋面活载标准值:0.5/23.3计算模型方案(一)!方案(一)方案(二)方案(二)第67期余海洋:谈坡屋面结构计算 3.4计算过程当斜屋面角度为30.时,=(∑/)8=[(0+0.5)×1.03.455]×0.4512=9.330()当斜屋面角度为20.时,=(∑/)=[(-0.4+0.5)1.02.178]0.452=1.176当斜屋面角度为5.时,=(∑)=[(一0.6+0.5)1.01.602]0.4512=一0.865当斜屋面角度为0.时,=(∑/)=[(-.6+0.5)1.01.053]×0.452=一0.569当斜屋面角度为5.时,=(∑)0日=[(一0.6+0.5)1..521]×0.452=-0.281当斜屋面角度为3.时,:(∑/)0日=[(一0.6+0.5)1..309]×0.452=-0.167柱迎风面的=/=1..81..452--4.32()柱背风面的=/=1.00.51.00.4512=2.70(/)3.5计算结果4结论通过上列的数据比较分析可知:(1)把坡屋面简化成平屋面计算,屋面坡度越大,拱的作用就越大,梁拱对框架柱的水平推力就越大,相对于简化为平屋面的方案,引起的柱顶弯矩和剪力的变化越大,尤其当坡屋面的角度较大时,这样的计算是不可靠的.只有当角度小于3.弯矩和剪力误差均小于5%时,简化计算基本可靠.(2)当角度小于30.时,按坡屋面计算得出的钢筋用量和按简化成平屋面计算得出的钢筋用量基本是吻合的,这两种计算对工程造价没有太大的影响,但配筋方案有着很大的差别.(3)坡屋面中框架梁和柱形成的结构拱使得柱受到较大的水平推力,这样简化计算所得出的结果就小于柱的实际配筋,同时简化计算出的梁的钢筋量大于实际配筋量.参考文献[1]建筑结构荷载规范(50009—2001)[2]一,二级注册结构工程师专业考应试指南.施岚清角度()302051053()345521781602105352309/2()1727108985272655●+/2()7727708968016527626655左风盘盘盘.8.8盘左风-0.4-0.6-0.6-0.6-0.6左风-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5左风-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5右风-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5右风-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5右风-0.4-0.6-0.6-0.6-0.6右风盘盘盘盘()(杜顶集中力)9.3301.176-0.865-0.569-0-28-0.167?37?核工程研究与设计2007年9月梁柱弯矩及剪力(.;)角度()302015153方案(一)柱顶805.9755.8735.5718.2703.3697.9弯矩1/剪力1246.0226.5218.221.8203.9201.3方案(二)柱顶499.2639.5652.1664.7677.4682.7弯矩2/剪力2105.6155164.7174.8185.7190.3(2--1)/21/(2--1)/2-61%/一133%～18%/一46%一13%/一33%一8%/一21%一4%/一9%一2%_/一5%方案(一)柱底670603574546.8520.559.9弯矩掳力

建筑结构抗风设计

建筑结构抗风设计在如今经济高速发展的同时，建筑的高度也飞速增高，而且建筑体型越来越复杂。高楼引来“风速杀手”。由于高层、超高层建筑鳞次栉比而引发峡谷效应，使城市街道风速加大，以致危及行人和行车安全。这种峡谷效应还表现在某些高楼部分外墙表面因风速过大产生巨大负压，玻璃幕墙或大墙板块会像雪崩一样脱落，高档门窗等也常常会发生突然崩塌、坠落伤人事故。所以，建筑高度的增高和复杂的体型使得建筑结构抗风设计的难度也在不断提高。我们要明白风对建筑的危害机理才能更好地进行抗风设计。风是紊乱的随机现象。风对建筑物的作用十分复杂，规范中关于风荷载值的确定适用于大多数体型较规则、高度不太大的单幢高层建筑。目前还没有有效的预测体型复杂、高柔建筑物风作用的计算方法；摩天大楼可能造成很强的地面风，对行人和商店有很大影响；当附近还有别的高层建筑时，群体效应对建筑物和建筑物之间的通道也会造成危害。风对建筑物表面的作用力大小，与建筑物体型、高度、建筑物所处位置、结构特性有关。 我国是世界上遭受台风灾害最为严重的国家之一,每年因台风灾害造成的经济 损失十分惨重。城市各类建筑物的损坏与倒塌是风灾直接损失的主要组成部分,快速预测和评估城市建筑物遭受风灾后的损伤情况,对城市防灾减灾工作至关重要,也是目前土木工程领域急待解决的一个问题。接下来让我们看一些比较成功的抗风设计的实例。 1974年美国芝加哥建成443m高（加上天线达500m）110层的西尔斯大楼成为当时世界最高的建筑，纽约的世界贸易中心大厦(412m，110层)只能让位，退居第二。大楼由9个标准方形钢筒体(22．9mx22．9m）组成。该结构由SOM设计．建筑师为FazlurKahn。建造到52层减少2个简体．到67层再减少2个简体．到92层再

坡屋面建模方法对结构计算结果的影响

坡屋面建模方法对结构计算结果的影响 佛山南方建筑设计院有限公司黄志鹏曾凝芬 近年来，随着城市建设的发展，新型住宅小区的不断涌现，这些住宅小区除了注重单体户型建筑设计外，整体造型也要求非常优美。为使房屋更具个性化，很多住宅小区都喜欢选用较能突出屋面造型的斜屋面结构，坡屋面的设计和建造越来越得到广泛的应用。本文就现在建筑结构人员对斜屋面录入处理方法进行对比和分析。 在现时的结构设计软件中，一般使用斜梁建模。结构设计人员在PMCAD软件中人机交互 建模一般要用“改上节点高”或者“梁两端标高”方式录入坡屋面梁。由于坡屋面的系统录 入比较烦琐，很多结构人员就直接利用坡屋面的垂直投影平面进行简化录入计算，结果套用在坡屋面梁上。那么简化模型与真实模型之间有什么区别？本文就利用实际工程的录入坡屋面（下简称斜梁模型）与录入坡屋面的垂直投影平面（下简称平梁模型）的不同录入方法进行对比，希望能抛砖引玉，与大家共同展开讨论。 某工程为框架结构小高层，共11＋1层，总高度38.5m。抗震设防裂度为6度，地震基本 加速度为0.05g，周期折减系数为0.8，考虑偶然偏心的影响，并采用总刚模型计算。该结构的坡屋面三维线框图，坡屋面的平面图如图1所示。 为了比较两种建模方法对结构计算的影响，现分别对两种计算模型进行计算：第一种模型按坡屋面真实斜梁录入模式对结构进行计算；第二种模型按坡屋面的垂直投影面平梁录入模式对结构进行计算。两种模型录入的计算荷载和计算参数均统一取值。 现使用结构人员较常使用的PKPM软件中的SA TWE进行计算对比，对计算过程及结果做以下分析： 1.因为在PKPM系列中TA T和SA TWE软件都忽略屋面斜板而只进行屋面斜梁的计算，所以两 种模型的板荷载取值都是按简化方法计算的。故平梁模型板和斜梁模型板荷载取值均应为实际坡屋面荷载的投影到平屋面上的取值。从SA TWE板荷载导算到梁上线荷载的计算结果中， 板荷载相同取值的情况下，平梁模型和斜梁模型导算出来的梁上线荷载的恒荷和活荷值均为相同，从中可以得到印证。 2.从表1、表2 可以看出，平梁模型与斜梁模型的周期与位移结果都接近。采用平梁模型录入对结构整体周期、位移计算结果影响不大。 3.从内力图表3、表4 可以看出，在竖向荷载作用下斜梁模型直接按斜梁建模，但由于竖向荷载作用方向不是垂直梁方向，这样就导致梁产生轴分力；平梁模型由于是直接投影在水平面上，所以假定了竖向荷载梁垂直梁方向，这样梁的内力图就没有产生轴向力。一般住宅工程由于梁跨度、梁荷和梁受荷面积都不大，所以产生的轴力也不大。故两种计算模型算出的构件内力有一定的差别，但差别也不是很大。在结合计算分项和放大系数的参与后，使这种差距进一步缩小到几乎相等的程度。在构件的配筋图上可以得到印证。 4.从内力图表5、表6 可以看出，由于斜梁模型梁产生轴力就会对柱内力产生影响（特别是边柱），但柱构件内力相差不大。原因一，梁的轴力不大，柱因此产生的内力影响也就不大；原因二，当中柱时（如"个"型），柱两边梁都产生轴力，使柱达到平衡。因此，笔者建议，在设计坡屋面时边框梁应加大构造措施，考虑它成为一个类似圈梁受力结构。同时实

大跨屋盖结构

第3章大跨屋盖结构 3.1结构形式 大跨钢结构按几何形状、组成方法、结构材科及受力特点的不同可分为平面结构体系和空间结构体系两大类。属于平而结构体系的有：梁式结构（平而桁架、空间桁架），平面刚架和拱式结构。属于空间结构体系的有：平板网架结构，网壳结构，大部分悬索结构，斜拉结构，张拉整体纠构等。 平板网架是由杆件按一定规律组成的结构，大多数为高次超静意结构。网架具有多向传力的性能，空间刚度大，整体性好，具有良好的抗震性能，既适用于大跨度建筑，也适用于中小跨度的房屋，能覆盖各种形状的平面。 网壳是由杆件按一定规律组成的曲面结构．分单层及双层两大类。网壳可设计成各种曲面，能充分满足建筑外形及功能方面的要求。网壳结构主要承受压力，稳定问题比较突出。跨度较大时，不能充分利用材料的强度。杆件和节点的几何偏差，曲面偏离等初始缺陷对网壳内力和整体稳定影响较大。 悬索结构为一系列高强度钢索按一定规律组成的一种张力结构。不同的支承结构形式和钢索布置可适用各种平面形状和建筑造型的要求。钢索承受拉力，能充分利用钢材强度，因而悬索结构自重轻，可以较经济地跨越很大跨度。悬索屋盖为柔性结构体系，设计时应注意采取有效措施保证屋盖结构在风，地震作用下有足够的刚度和稳定性。 3.2网架的形式 网架按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架。双层网架是出上弦、下弦和腹杆组成的空间结构(图3-1)，是最常用的网架形式。三层网架是由上弦、中弦、下弦、上腹杆和下腹杆组成的空间结构(图3-2)，其特点是增加网架高度，减小弦杆内力，减小网格尺寸和腹杆长度。当网架跨度较大时，三层网架用钢量比双层网架用钢量省。但由于节点和杆件数量增多，尤其是中层节点所连杆件较多，使构造复杂，造价有所提高。 3.2.1 网架结构的几何不变性分析 网架为一空间铰接杆系结构，杆件布置必须保证不出现结构几何可变性。 网架结构几何不变的必要条件是： m W J =r - 3≤ - 式中J——网架的节点数； m——网架的杆件数； r——支座约束链杆数，r≥6。 当0 W>网架为几何可变体系； W=网架无多余杆件，如杆件布置合理，为静定结构； W<网架有多余杆件，如杆件布置合理，为超静定结构。 网架结构几何不变的充分条件一般可通过对结构的总刚度矩阵进行检查来判断。满足下来条件之一者，该网架结构为几何可变体系： (1)引入边界条件后，总刚度矩阵[]K中对角线上出现零元素，则与之对应的节点为几何可变； (2)引入边界条件后，总刚度矩阵0 K=，该矩阵奇异，结构为几何可变。 3.2.2 双层网架的常用形式

大跨度结构分析1

大跨度结构分析 摘要：现阶段，随着社会生活和科技的发展需要，人们需要更大的覆盖空间，而其他结构形式受到跨度的限制，工程师们倾向于选择大跨度结构，于是大跨度空间结构得到了快速的发展。大跨度结构花样百出，但是最基本的结构形式有桁架结构、拱结构、网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构等。 关键词：大跨度结构、建筑、应用 横向跨越30米以上空间的各类结构形式的建筑。大跨度结构多用于民用建筑中的影剧院、体育馆、展览馆、大会堂、航空港候机大厅及其他大型公共建筑工业建筑中的大跨度厂房、飞机装配车间和大型仓库等。 古代罗马已有大跨度拱顶见古罗马建筑。近代大跨度结构建筑至19世纪末已有较大成就。如1889年巴黎世界博览会的机械馆,是用三铰拱式的钢结构,跨度达115米。20世纪初,金属材料的进步和钢筋混凝土技术的发展促使大跨度建筑出现很多新的结构形式。如19121913年在波兰布雷斯劳建成的百年大厅采用钢筋混凝土穹窿顶,直径达65米,覆盖面积5300平方米。第二次世界大战后大跨度建筑又有新的发展以欧洲国家、美国和墨西哥发展最快。这个时期的大跨度建筑广泛地应用各种高强轻质材料如合金钢、特种玻璃和化学合成材料减轻了大跨度结构的自重使新颖的空间结构不断出现覆盖面积日益扩大。 结构类型有桁架结构、拱结构、网架结构、薄壳结构、网壳结构等。 1.桁架结构 桁架结构是指由若干直杆在其两端用铰连接而成的结构。桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。 桁架结构中各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活，应用范围非常广。桁架梁和实腹梁相比，在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度。在抗剪方面，通过合理布置腹杆，能够将剪力逐步传递给支座。这样无论是抗弯还是抗剪，桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥，从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。更重要的意义还在于，它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态，使我们能够直观地了解力的分布和传递，便于结构的变化和组合。 2.拱结构 拱结构是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线形构件。 拱结构比桁架结构具有更大的力学优点，因为桁架结构从整体上看毕竟还相当于一个受弯构件，而拱结构的受力状态则发生了与梁根本不同的受力改变，梁以其与外荷载垂直的直杆来抗衡外荷载，并借受弯把力传给支座，而拱借其凸向外荷载的曲杆来抗衡外荷载。 拱结构主要产生轴向压力。 按结构支撑方式分类，拱可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱3种，如图所示。三铰拱为静定结构，较少采用；两铰拱和无铰拱为超静定结构，目前较为常用。拱结构的支座会产生水平推力，跨度大时这个力不小，要对付这个水平推力是一件麻烦而又耗费材料的事。鉴于这个缺点，在实际工程应用中，桁架结构比拱结构用得更普遍。 3.单层刚架和排架结构 刚架结构通常是指由直线杆件通过刚性节点连接起来的结构。当梁与柱之间为铰接的单层结构，一般称为排架；多层多跨的刚架结构则常称为框架。

超高层建筑结构抗风性能研究

超高层建筑结构抗风性能研究 发表时间：2018-11-27T11:18:27.293Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第21期作者：白旭涛1 袁王辉2 李超然3 [导读] 在结构设计中我们需要考虑高层建筑与多层建筑的区别，且高层建筑由于整体高度，结构内部受力情况也更加复杂。对于高层建筑而言，风荷载引起的效应在总荷载效应中所占的比重比较大，所以要做好高层建筑结构抗风设计工作，提高建筑结构的科学性和合理性，从而为人们提供一个舒适的居住环境，以此促进高层建筑的发展和进步。 白旭涛1 袁王辉2 李超然3中国启源工程设计研究院有限公司陕西省西安市 710018摘要：高层建筑数量的不断增加更加充分利用土地资源，在结构设计中我们需要考虑高层建筑与多层建筑的区别，且高层建筑由于整体高度，结构内部受力情况也更加复杂。对于高层建筑而言，风荷载引起的效应在总荷载效应中所占的比重比较大，所以要做好高层建筑结构抗风设计工作，提高建筑结构的科学性和合理性，从而为人们提供一个舒适的居住环境，以此促进高层建筑的发展和进步。 关键词：超高层；建筑结构；抗风；性能 1高层建筑结构抗风设计理论高层建筑一般具备较大的高宽比，同时其抗侧刚度较小；并且地震作用和风荷载都是其主要承担的水平荷载。相比较地震作用，风荷载出现的频率比较高。所以，在高层建筑结构中，主要设计的荷载是风荷载。 1.1基于性能的结构抗风设计理论 基于性能的结构抗风设计理论，主要目标是在不一样强度水平风振的影响下，对建筑结构的安全和舒适度进行有效的控制，从而确定不同性能水准，确保在整个生命周期内的建筑物，在承担可能会出现的风振作用下，其总体成本费用是最小的。 1.2结构风振性能水准 1. 2.1风振系数 作为我国目前使用得荷载规范的一个重要系数，风振系数对风载值的作用比较大。 1.2.2人体舒适度 在侧向力的影响下，高层建筑会出现振动的情况，如果振动处于某一个限值时，人们会产生不舒服的感觉。人体得舒服度可以分为六个不同的等级，分别是无振感、轻微振感、中等振感、烦恼和非常烦恼以及无法忍受。 1.2.3结构风振性能水准 性能水准，主要是指所设计的建筑物，在可能会遭受的特定风作用下，所明确的最大容许舒服度，或者所容许的最大破坏度。主要是从舒适度和变形两个方面确定性能水准的指标。 1.3结构性能目标 性能目标，主要指的是所设计的建筑物，在设计风压等级的需求下，满足性能水准的总和。结构性能目标，要综合考虑建筑物的使用要求、功能要求的重要性等等要素。 1.4结构抗风计算 1.4.1理论计算 在计算分析的工作中：①要充分的考量结构的线性，同时要充分的考量非线性恢复力特性，从而完成模型分析工作；②选择科学的计算方法，计算模拟风场，同时分析风振的动力时程；③按照不一样的性能目标，选择有效的分析方法；④推广实用性较强和容易掌握的计算方法，降低计算量，重视前后处理软件程序的开发和利用工作。 1.4.2风洞试验 风洞试验的主要目标，是对大气边界层风对建筑物产生的作用进行测量。高楼会导致比较强的地面风，对地面的破坏作用也比较大；如果高层建筑集聚在一起，群体效应会危害建筑物和建筑物之间的通道，上述情况都可以利用风洞试验完成分析工作。 2提高超高层建筑稳定性的相关方法超高层建筑会有正常的摆动，顶层会有一个自动配重的装置，主要用于预防地震。这个配重装置的学名叫做风阻尼器(tunedmassdump-er)。这是一个几百吨重的悬挂在楼顶部的大铁球，它调整了房屋的共振频率，使房屋在强风，地震情况下减少震动幅度，调整振动频率避免共振。房屋在大风中引起的晃动，包括建造过程中，是主要靠地基来保证建筑的整体完整性的。超大型建筑的保险系数是很高的，比一般小高层之类的要稳得多。另外在结构较高时，风阻尼器的安装，会减少震动幅度，也是为了减少人在内部活动的眩晕感，对于建造好的建筑结构如何做抗震与抗风设计的。建造过程中，并不是抗震的最不利状态。所以在设计过程中，有一个原则或者方法:对最不利状态进行设计。所谓最不利，就是各种情况下，对结构物危害最大的情况。一个结构物，受力状态多种多样，设计者不可能对每一个状态都进行计算，只能选择最不利的状况进行设计计算。最不利状况没有问题了，那么其他状况也就自然满足。值得指出的是，与最优化问题类似，通常也没法找到最不利(对应全局最优)的状况，只能找到若干个次不利(对应局部最优)的状况，以此作为依据进行结构稳定设计。回到这个问题本身，在建造过程中，如果将施工辅助设施牢固的固定在建筑物上，这时候如果发生地震，似乎并不是结构的最不利状况。因为地震荷载与几个因素有关，结构物的质量，结构物的刚度，结构物的高度。在建筑物达到最高处，建造完毕时，此时结构物的质量最大，刚度最小，高度最高。这时候，似乎才是结构物的最不利状况。这时候，抗震性能满足要求，那么建造过程中的抗震性能就自然满足了。 3高层建筑结构抗风措施 3.1横向风控制 高层建筑具有高而柔的特点，其一阶自振频率往往与风荷载峰值频率比较接近，在风荷载作用下很容易产生强烈的共振效应，导致结构响应放大。从横风向风力形成以及横风向响应的特点来看，控制横风向风致响应可以采用气动措施和结构措施。气动措施包括：减小横风向风力和改变建筑周边漩涡脱落频率，改变横风向风力功率分布；结构措施包括改变结构刚度或改变结构阻尼。 3.1.1气动措施