1、轻钢构造门式刚架风荷载与地震作用计算问题
１ 设计风荷载
门式刚架轻型钢构造房屋高度小属低矮房屋，与一般房屋所受气流机理不同。由于靠近地面，受地面环境影响，气流多呈湍流，其风压分布情况一般需通过能反映湍流影响边界层风洞试验测得。因为目前国内关于低矮房屋边界层风洞试验资料尚不完备，所以标准CECS102采用了美国MBMA资料作为门式刚架轻型钢构造房屋风荷载体型系数，并对风荷载计算做了专门规定。该规定与标准GB50009有所不同，按照两本标准计算风荷载效应存在差异。?全国民用建筑工程设计技术措施2003〔构造〕第条规定，跨高比L/h小于等于4门式刚架应按GB50009计算风荷载标准值及
2、体型系数，跨高比大于4时宜按CECS102取用。以下计算分析说明，跨高比为4界分，并不能较好地满足门式刚架各个控制截面平安性要求。
图1中分别表示了柱脚铰接和刚接门式刚架按CECS102与GB50009计算所得风荷载效应结果比拟，横坐标为跨度与檐口高度之比L/h，纵坐标为按两本标准所得控制截面弯矩、柱脚剪力、柱脚拉力之比。比值大于1表示按CECS102计算值较大，比值小于1表示按GB50009计算值较大。计算条件为坡度1/10等截面双坡刚架，利用构造静力计算手册中门式刚架计算公式进展了不同跨高比，柱距〔开间〕，根本风压计算，计算结果说明该比值仅与刚架跨高比有关。
值得注意是，跨中弯矩M2、
3、柱底拉力V以及柱脚刚接刚架檐口弯矩M1，按GB50009计算值均比按CECS102计算值偏小，特别在某些跨高比区段内偏小较多，如跨中弯矩M2在跨高比大于2时偏小达50％左右。由于门式刚架轻型钢构造房屋自重相对较小，如无吊车那么风荷载常起主要作用，风荷载内力计算值差异会明显影响构造平安性。因此在一般情况下，轻钢构造门式刚架宜按标准CECS102规定进展风荷载计算。当刚架跨高比位于按GB50009计算值较大区段时，可根据不同情况与设计要求，针对具体部位采取加强措施，如加强柱脚剪力键设置、柱脚弯矩乘以放大系数等。
２ 地震作用效应与其它荷载效应比拟
门式刚架轻型钢构造房屋自重轻，地震作用相
4、对较小，一般认为七度抗震时可不作抗震验算。但以下分析比拟说明，当风压较小且外墙采用砌体时，七度地震区地震作用对门式刚架影响是不能无视。
门式刚架承受垂直荷载主要集中在屋盖，有屋盖自重、屋面活荷载、积灰荷载、雪荷载等。外墙采用砌体时，墙体是自承重构造，其垂直重量与门架无关。但在地震作用下，外墙重量产生横向水平作用应由刚架
承担。根据标准CECS102第条“风荷载不与地震作用同时考虑〞规定，图2表示门式刚架荷载效应根本组合有如下三种：
⑴ 屋盖自重与屋面活荷载，积灰荷载、雪荷载效应组合设计值S1：
S1＝GK＋〔SQIK＋ΨC2＋SQ2K〕
式中：SGK——屋面自重荷载标准值效应；
S
5、QIK、SQ2K——积灰荷载和雪荷载或屋面活荷载标准值效应；
ΨC2——第二个可变荷载组合值系数。
⑵ 风荷载与屋盖自重荷载效应组合设计值S2：
S2＝×WK－GK
式中：SWK——风荷载标准值效应；
——是根据CECS102规定采用。
⑶ 地震作用与重力荷载效应组合设计值S3：
S3＝EK＋GE
式中：SEK——水平地震作用标准值效应
SGE——重力荷载代表值效应
如果把三种效应组合分别进展比拟，可以明确判别不同情况下起主要控制作用效应组合。风荷载参与效应组合、地震作用参与效应组合分别与垂直荷载效应组合比拟如下：
S2
K1＝—— ……⑴
S1
6、
γRES3
K2＝———— ……⑵
S1
以坡度1/10等截面双坡刚架为计算条件，取檐口弯矩M1和柱脚弯矩MA作为控制截面内力进展比拟，风荷载按照CECS102中间区规定计算，地震作用计算采用单质点模型底部剪力法，承载力抗震调整系数γRE取，利用刚架计算公式可得K值。
当K1与K2均小于1时，表示重力荷载效应组合起控制作用。当K1与K2均大于1时，如K1/K2＞1，那么表示风荷载参与效应组合起控制作用，反之如K1/K2＜1那么表示地震作用参与效应组合起控制作用。
图3绘出了门式刚架在七度抗震设防区时式3、式4计算结果。其计算条件为：假定构造自振周期小
7、于特征周期，那么α＝αmax；根本风压取Wo＝、、、2；屋盖自重标准值grk＝2；外墙采用空心砖砌体，自重标准值Gwk＝2；屋面活荷载取2，集灰荷载取2，屋盖重力荷载代表值为qE＝＋×＝2，屋盖荷载设计值为q＝×＋×〔＋×〕＝2。由图3可以看出，跨高比大时是风荷载参与效应组合或垂直荷载效应组合起控制作用，跨高比小时是风荷载或地震作用参与效应组合起控制作用。如果风压较小，外墙采用砌体，这时往往地震作用参与效应组合为控制组合。以图3b为例，在上述计算条件下，当根本风压大于70KN/m2时，风荷载参与效应组合起控制作用，当根本风压为50 KN/m2、地震作用影响系数α＝时，跨高比大于2，垂直荷载效应组合为控制组合，跨高比小于2，地震作用参与效应组合为控制组合。
３ 结论
⑴ 两本标准GB50009和CECS102规定设计风荷载所产生内力比值，与门式刚架跨高比有关，大多数情况下CECS102规定设计风荷载产生内力较大，轻钢构造门式刚架宜按标准CECS102进展风荷载计算，当跨高比位于GB50009计算值较大区段时，可根据需要采取加强措施。
⑵ 七度抗震时，如果风压较小，外墙采用砌体，应考虑地震作用影响，需要指出是，目前一些电算程序没有附加质量计算功能，当外墙采用砌体时，无法计算墙体质量产生地震影响，此时应采取其它有效计算处理措施。
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