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拱形钢管屋盖的水平推力怎么解决?
stu_mzhli
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#1
2005-8-27 15:09
不管是放置在钢筋混凝土柱还是钢柱,较大的水平推力对于柱而言都是不利的。
查了okok的一些文章,可以发现它的结构模型应该可以分为四种情况,
1.拱为无铰拱,拱形与钢柱刚性连接,就像普通钢结构厂房中的梯形屋架和钢柱刚性连接一样。(明显的,工程实际没有绝对的刚性连接,但是设计假设时是这样假设,构造时力求做到)
2.拱为双铰拱,。(同样的,工程实际没有绝对的不动铰,但是设计假设时是这样假设,构造时力求做到)
3.拱为简支曲梁,或者简支曲梁加水平拉杆
4.拱为“双铰拱”,但是铰是半刚性的,(屋盖的位移位于2、3之间)。
那么,我想问几个问题:
1.一般而言,30米左右的跨度,采用简支曲梁的形式(一个不动铰,另一个完全可动铰),屋盖的水平位移是否为实际工程所接受?大概的数值有多少?
2.采用什么的形式才比较适合同时解决水平推力和水平位移的矛盾?
3.第4种“半刚性”的做法的具体构造是怎么样的?工程实际的反馈怎么样?通常所说的橡胶底座是指这个吗?
smomo
(北风)
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#2
2005-8-27 16:16
按你的问题:
1.采用简支曲梁是可以的,但是用钢量比较大,水平位移与荷载、矢跨比、曲梁厚度都有关系,大约在15mm~50mm之间。
3.你所说的“半刚性”应该是指利用柱子的部分刚度,即柱子承受部分推力,其实现一般是用橡胶垫板底座,这是要分别计算柱子的弹性刚度和橡胶垫板的弹性刚度,橡胶垫板的刚度应比柱子的小,具体算法可搜索前面的帖子。
2.解决水平推力和水平位移的矛盾,上面所说的1和3都可以解决,但要看实际情况,如果柱子与上部结构一起设计,条件允许的情况下,建议采用简支曲梁加水平拉杆,这是比较经济的方法。
如果柱子事先已经设计,柱子刚度足够大,可以采用双铰拱,用钢量最省但偏于不安全,根据刚度大小依次可以采用的方案是:无铰拱、简支曲梁加橡胶垫板、简支曲梁加水平拉杆。
stu_mzhli
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#3
2005-8-27 23:45
非常感谢smomo的回复。
现在我又有一个新的想法,这个也是我接触的一个实际工程。
原先的厂房的宽度为32米,原定为两跨,但为了防止漏水,圆拱跨度改为一跨32米,但厂房的中间的柱依然保留。
现在就利用这个柱来减少圆拱对边柱的最不利效应――水平推力,(因为这个工程有点不正常,柱子已经捣好的了。)把柱作为一个连杆支座,结果发现,可以大大减少水平推力,减少的幅度为80%(原先的两铰拱水平推力为37(这个是一个单位力作用下的系数),后来加上中柱的多余约束,拱的水平推力减少至7.5),大家看看,这个结果是否合理?但我相信中柱的加入,肯定可以或多或少的减小水平推力,这样对柱子的不利影响也会大幅度较小,不大的推力可以被边柱的承载力所接受。
allan
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#4
2005-8-28 01:51
1,这个问题,如楼上所附图,如果是混凝土柱,下断按照刚接配筋的话,对拱水平推力的贡献应该会大点;但是如果是按照楼上图所示为上下铰接的话,由于当作摇摆柱,对减小拱的水平推力的贡献相对小一点;作为上图所示拱结构,水平推(拉)力的产生主要还是竖向荷载(恒、活、风)的水平分力产生,如果中间增加了一个柱子,那么竖向荷载出现反弯,将大大减小竖向荷载对两边柱子产生的水平分力,所以说,楼上所说增加中柱出现的情况应该属于正常范围内。
2,不过,也应该按刚接或者铰接验算一下中间柱子的承载力,如果只能作为铰接模型,那么增加中柱后,在水平荷载(风的分力、地震作用等)对边柱的计算长度会有不利影响。
有心就好,身体力行
wanyeqing2003
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#5
2005-8-28 10:48
我认为采用中间加立柱的方法是可以有效减小拱的水平推力,这样处理可能会影响建筑的使用功能。
前面几位已经介绍一些方法,这里我再推荐一种工程上应用过的方法:根据拱的变形大小,在布置柱位或拱的跨度时,预先考虑一定的拱的变形量,在此前提下再分析柱和拱的内力和变形。这样处理可以有效的减小柱顶推力和控制拱的变形。
allan
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#6
2005-8-28 12:04
1,在弹性范围内,拱的变形与拱的刚度以及边柱的约束刚度基本是成一定比例的.wanyeqing2003兄的办法实际上和smomo兄的支座位移释放道理是一样的,所以也一样存在柱水平位移与拱水平位移相协调的问题;同时拱的挠度也与其水平位移成一定的反比关系,位移与力是反比关系,释放位移也等于减小水平推力;一般来说,释放位移会带来用钢量的增加.
2,既然中柱保留了,那就应该好好的利用,竖向挠度和水平推力都能得到很好的控制.
有心就好,身体力行
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