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拱形钢结构厂房

钢结构拱结构承受垂直荷载时,支撑产生水平推力,利用几何曲线将荷载转化为轴向压力,显著降低弯矩和剪力,充分利用材料强度。伴随…

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钢结构拱结构承受垂直荷载时,支撑产生水平推力,利用几何曲线将荷载转化为轴向压力,显著降低弯矩和剪力,充分利用材料强度。伴随着钢结构的发展,宁夏拱形钢结构因其重量轻、材料强度高、抗拉性能好、承载效率高、外形美观、施工安装方便等优点,在建筑结构中得到了广泛的应用。

就结构类型而言,拱形钢结构主要可分为实腹式截面拱和桁架拱。其中,实腹截面拱包括普通截面钢拱、腹板开孔钢拱和波形腹板钢拱。中小跨度结构一般采用实腹式截面拱,常用的截面形式有圆管、箱形、工字形截面等。如果有设备管道穿过或建筑美观要求,可选择腹板开孔钢拱。由于腹板表面的波动或波动,波形腹板钢拱大大提高了腹板表面的刚度和剪切屈曲承载力。实际腹部截面拱采用圆管或箱形截面时,可填充混凝土形成钢管混凝土拱,提高刚度和稳定承载力,提高局部稳定性、耐火性和耐久性。桁架拱结合拱和桁架的双重优势,实现弯矩向轴力的转换,通过格构将截面弯矩转换为弦杆轴力,结构承载效率较高,常用于体育馆、影剧院、候车厅等超大跨度空间结构。

拱受力与其轴向形式、矢跨比、拱脚边界条件等因素有关。拱轴形式的确定原则是在满足建筑外观要求的前提下,在主要荷载条件下尽量减小截面弯矩,主要是轴压力。传统的拱轴形式有圆弧形、抛物线形、悬链线形和椭圆形。矢跨比对拱的内力和分布有很大的影响,一般需要根据建筑外观、承载效率、基本条件和导航限制等因素综合确定。对于矢跨比的值,当钢拱跨度一定时,通常会有优矢跨比,使其稳定承载力高。

拱形钢结构图片

宁夏拱形钢结构的轴压特性明显,其稳定性计算已成为设计中的一个关键问题,主要包括局部稳定性和整体稳定性。局部稳定性表现为翼缘或腹板钢管桁架拱屈曲为腹杆或弦杆。整体稳定性包括拱轴线平面内稳定性和平面外稳定性。当屋面檩条、屋面板或支撑提供足够的平面外约束,限制拱截面的外位移和扭转时,只需检查拱平面的稳定性。当面外没有支撑或支撑不足时,整个钢拱或支撑拱段会出现面外空间弯曲失稳破坏,成为稳定设计的控制因素。拱形钢结构通常在全跨均布垂直荷载下具有良好的平面内稳定承载能力。

对于拱的截面类型,一般选择双轴对称的工字形开口截面或圆管、箱形闭合截面。考虑到拱形钢结构的平面外稳定性,闭合截面将获得较高的自由扭转刚度和平面外弯曲刚度,钢管混凝土拱也可土形成钢管混凝土拱。拱形钢结构的节点设计应遵循结构简单、整体刚度好、传力清晰、安全可靠、节约钢材、施工方便的原则。节点的选择可考其他钢结构节点形式。例如,钢管桁架拱可参考钢管桁架梁柱的节点结构处理方法。拱脚应采用传力可靠、连接简单的节点形式,其结构措施应与计算假设一致。铰接时,拱脚位置应具有足够的自由旋转能力,剪力和轴力可以有效传递。固定连接时,弯矩应可靠传递。相反,节点的弯矩-转角特性应根据实际拱脚结构在计算中考虑。对于非落地拱形钢结构,应注意下部结构的设计,以确保下部支撑结构有足够的刚度和承载力来抵抗拱脚的推力。当拱脚沉降或侧移较大时,应考虑对无铰拱和两铰拱应力性能的影响。现行行业标准《拱形钢结构技术规程》(JGJ/T249-2011)涵盖结构和节点选择、荷载效应分析、强度和稳定性设计、生产安装和工程验收,可作为拱形钢结构设计的参考。

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