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工具箱墙梁计算参数说明
发布时间:2023年03月31日 撰写时间:暂无 作者:
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工具箱墙梁计算相关参数说明

1 简支墙梁

计算数据文件:将当前对话框中设置的数据保存到指定的数据文件中,该文件为文本文件。如需要选择已有墙梁数据,点击选择已有墙梁数据进行选择;如需要建立新的墙梁计算数据,应输入数据文件名称;

墙梁形式:目前可计算的墙梁形式为简支的冷弯薄壁型钢C形、Z形(斜卷边和直卷边)、双C形口对口、双C形背对背、高频焊接H型钢、国标宽窄翼缘H型钢、普通槽钢、轻型槽钢和薄壁矩形钢管。

程序优选截面:通过点取“程序优选截面”,能够由程序自动选择最经济并且满足规范要求的墙梁截面,目前是约束条件为“两端铰接”时才可以选择勾选,否则为灰显。

截面名称:即当前选用的墙梁截面的名称;

钢材型号:墙梁钢材可以是Q235Q345Q355

墙体材料:目前可供选择的屋面材料有压型钢板、钢骨彭石板和有吊顶,该参数主要是影响墙梁的挠跨比限值;

墙板设置:可选择单侧挂板和双侧挂板;

墙梁布置方式:可选择墙梁是口朝上或口朝下,对C形截面的计算结果有影响;

墙梁间距:是指墙梁的间距,用于导算墙梁荷载和有效风荷载面积;

墙梁跨度:是指墙梁的跨度,主要用于计算墙梁内力;

悬挑长度:勾选后可以设置墙梁的悬挑长度,这里的是单侧悬挑;如果墙梁存在悬挑时,悬挑长度不大时,跨中和支座的弯矩都会比简支时小,计算所需的截面也会减小,可以起到减少用钢量的目的。

净截面系数:用于计算净截面和净截面模量等;

约束条件:支持按两端刚接或两端铰接计算;

墙板重量由墙梁支撑:勾选后需要输入墙梁单侧墙板每平米的重量,该重量由墙梁支撑;

墙板重心到墙梁外皮距离:当勾选了“计算弯扭双力矩影响”时才支持输入该参数,用来计算弯扭双力矩;

墙板能阻止墙梁外翼缘侧向失稳:勾选了“墙板能阻止墙梁外翼缘侧向失稳”这个选项之后,程序不会进行墙梁外翼缘受压时的整体稳定验算。根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002(以下简称薄钢规)中的要求:只有屋面板材与墙梁有牢固的连接,即用自攻螺钉、螺栓、拉铆钉和射钉等与墙梁牢固连接,且屋面板材有足够的刚度(例如压型钢板),才可认为能阻止墙梁侧向失稳和扭转,可不验算其稳定性。此时可以勾选“墙板能阻止墙梁外翼缘侧向失稳”选项,不验算该稳定应力。

构造保证风吸力内翼缘侧向稳定性:墙梁在风吸力作用下处于内翼缘受压的状态,此时需要进行风吸力组合下的稳定。

应按照薄钢规进行验算,而在勾选了构造保证风吸力内翼缘侧向稳定性”后,程序将不再验算风吸力作用下的稳定应力。根据门式刚架规范中的9.1.5-3条 “当受压下翼缘有内衬板约束且能防止墙梁扭转时,整体稳定性可不计算”,也就是说在墙梁下翼缘位置布置有内衬板,且内衬板与墙梁之间是可靠连接时,可以考虑此项。

同时有人提出当设置下层拉条,且拉力位于距离下翼缘1/3腹板高度范围内时,也可以认为构造保证下翼缘稳定,事实是不是这样的呢?笔者认为设置下层拉条后不能保证下翼缘的稳定就不用计算了,此时下翼缘稳定仍然需要进行验算,门式刚架规范中对于内衬板对于墙梁下翼缘的约束已经做出了解释,在9.1.5条条文说明中提到“当有内衬板固定在墙梁下翼缘时,相当于有密集的小拉条在侧向约束下翼缘,故无需考虑整体稳定性”。考虑到拉条对于墙梁的约束只是在拉条拉结位置的点约束,而拉条又不能布置很密集,一般的拉条间距大约为2m~3m,还远达不到密集的程度,因此下层拉条对下翼缘的约束还达不到不需要验算稳定的条件。

考虑冷弯效应:墙梁全截面有效时,可采用按规范《薄壁规范》GB50018附录C的公式附C.0.1-1算得的考虑冷弯效应的强度设计值。当墙梁截面不是全截面有效时则用正常的设计值。

拉条设置:可以选择不设拉条或设置最多四道拉条,拉条的存在能减小墙梁的面外计算长度,设置拉条作用后程序根据拉条设置的道数和墙梁跨度确定出拉条间距,按照此间距确定拉条约束位置,即墙梁上下翼缘稳定验算时的墙梁面外计算长度,进而影响对应位置的墙梁稳定验算结果;

拉条作用:程序提供的拉条作用有约束墙梁内翼缘,约束墙梁外翼缘,约束墙梁内、外翼缘;拉条作为墙梁的侧向支撑点,主要限制墙梁的扭转和侧向变形,对于拉结在距离上翼缘1/3腹板高度范围内时,可以认为其作为上翼缘扭转变形的支撑点,此时拉条作用为约束墙梁上翼缘,同理对于拉结在距离下翼缘1/3腹板高度范围内时,可以认为其作为下翼缘扭转变形的支撑点,此时拉条作用为约束墙梁下翼缘,当设置双层拉条,其上下两层各分布于距离上下翼缘各1/3腹板高度范围内时,拉条的作用为约束上下翼缘。

验算规范:对于冷弯薄壁型钢墙梁,可以选择按门式刚架规程或冷弯薄壁型钢规范进行验算。选择门规验算时,按照门规(GB 51022-2015)计算。当为高频焊H型钢或热轧型钢截面时,可以选择钢结构设计标准或门式刚架规程进行校核。选择不同的规范,验算方法有所不同,计算结果的变形控制也不一样。薄壁规范和门刚规范的差异主要有以下四点:

1)门式刚架规范9.1.4条对于实腹式卷边墙梁的宽厚比不大于13,卷边宽度与翼缘宽度之比不宜小于0.25,不宜大于0.326进行控制。这一条薄钢规是没有要求的。

2)门式刚架规范9.1.5-1条规定还要根据公式9.2.5-2验算薄壁截面的腹板剪应力,而薄壁型钢规范没有相关要求。

3)门式刚架规范9.1.5-1条还规定在验算墙梁强度时,采用平行轴有效截面模量进行验算,而薄钢规规范规定强度和稳定验算始终采用主轴截面模量进行验算。虽然主轴有效截面模量比平行轴有效截面模量要大,但是对于墙梁强度等计算,门式刚架规范按照单向受弯构件或单向压弯、拉弯构件计算其强度和稳定,薄钢规则会按照双向受弯、拉弯或压弯验算其强度和稳定,所以在水平向存在弯矩的情况下,薄钢规的计算结果很可能要比门刚规范的计算结果大。

4)门式刚架规范中对于压型钢板屋面的墙梁挠度按照1/150控制,薄钢规对于压型钢板屋面的墙梁按照1/200控制。

计算弯扭双力矩影响:根据《薄钢规范》GB500188.3.1条,两侧挂墙板的墙梁和一侧挂墙板、另一侧设有可阻止其扭转变形的拉杆的墙梁,可不计弯扭双力矩的影响(即可取B0)。所有勾不勾选主要看墙梁是否有构件阻止其扭转变形,程序中只有选择了单侧挂板和薄钢规范时该选项支持勾选。

风荷载信息:输入风荷载信息时,程序可以根据屋面形式、建筑形式、分区,自动按规范给出风荷载系数,用户也可以修改或直接输入该系数;其中风压调整系数指门刚规范4.2.1公式中的系数β,风吸力、风压力荷载系数取值详见门刚规范表4.2.2-4a至表4.2.2-7b

2 连续墙梁

点取墙面墙梁中的连续墙梁菜单,出现连续墙梁计算数据输入对话框(见下图)。

连续墙梁跨数:可以选择的跨数有2~5跨,当超过5跨的时候,可以近似按5跨计算。考虑到斜卷边Z形容易嵌套做成连续形式,而且运输方便,通常实际中也都是主要选用斜卷边Z形搭接形成连续墙梁,该工具计算提供了斜卷边Z形截面形式及卷边C形截面形式

其他参数输入及含义详见简支墙梁。

荷载作用与分析参数输入页面如下:

各项参数、截面、搭接长度的选取方法同连续檩条计算工具

程序自动计算墙梁截面自重:该参数默认勾选,如不勾选则需在墙板自重中手动加上;

双力矩的考虑:当单侧挂板,且墙板重量由墙梁支撑时,墙板自重对墙梁偏心荷载的作用,使墙梁产生较大的双力矩作用,这个双力矩对墙梁的承载力极为不利,按规范要求,墙梁计算时应该考虑这个双力矩作用,但对于连续墙梁规范中没有规定双力矩的计算方法,程序对于连续墙梁没有计算双力矩影响,建议按冷弯薄壁型钢规范8.3.1条,采取构造措施,减小双力矩的影响。

验算规范与方法:可以选择的验算规范有《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)与《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(GB 51022-2015)。当选择不同的验算规范或方法时,与对应验算方法无关的参数,程序自动变灰,不用再输入。

支座双檩条考虑连接刚度折减系数:该参数主要用于内力分析时,支座双檩位置的双檩刚度贡献,考虑到冷弯薄壁型钢檩条的特殊连接方式,不同于常规的栓焊固接连接,对双檩叠合部位考虑连接对双檩刚度应进行折减,有关资料建议可按单倍刚度计算(即该参数可以选取0.5)。该项对内力分析结果有一定的影响,折减的越多,支座部位负弯矩相应越小,跨中弯矩相应会有所增大

支座双檩条考虑连接弯矩调幅系数:考虑到支座搭接区域有一定的搭接嵌套松动从而导致支座弯矩释放,因此需要对支座弯矩进行调幅,有关资料建议可以考虑释放支座弯矩的10%(即调幅系数0.9)。当考虑支座弯矩调幅时,程序对跨中弯矩将相应调整。

风荷载取值:当采用门规GB 51022-2015选取风荷载时,风荷载系数,程序默认根据边、中跨檩条的受荷面积、建筑形式、分区、屋面形式等信息按门规GB 51022-2015确定,用户也可以手工直接修改该荷载系数。

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