Z形冷弯薄壁型钢墙梁计算分析

3 结语
文中介绍了斜卷边 Z 形冷弯薄壁型钢墙梁的设计方法 ,通过 计算比较 ,发现 Z 形墙梁口朝下布置比口朝上布置时截面受力更 有利 ,且口朝下便于施工 ,建议工程中采用口朝下的布置方式 。 参考文献 : [ 1 ] 陈雪庭 ,张中权. 冷弯薄壁型钢结构构件 [ M ] . 北京 :中国铁
道出版社 ,1990. [ 2 ] GB 5001822002 ,冷弯薄壁型钢结构技术规范[ S] . [ 3 ] 刘利波 ,唐 可. 地下室楼盖中钢 —混凝土组合梁计算问题
(4)
其中 ,θ为主轴 x 与平行于墙面轴 x1 的夹角 。
试选墙梁截面为斜卷边 Z 形冷弯薄壁型钢 Z160 ×60 ×20 ×
2. 0 ,墙梁口朝下布置 ,截面特性 :
W x1 = 40. 271 cm3 , W x2 = 29. 603 cm3 , W y1 = 8. 018 cm3 , W y2 = 9. 554 cm3 , Ix1 = 246. 830 cm4 ,θ= 22. 104°。
·70 ·
山 西 建 筑 第 34 卷
2008
第 年
22 8
期 月
SHANXI
ARCHI T EC TU R E
AVoulg..3 4 2N0o0.822
文章编号 :100926825 (2008) 2220070202
Z 形冷弯薄壁型钢墙梁计算分析
τx
=
3 V xmax 4 b0 t
≤f
v
(6)
水平剪应力 :
τy
=
3 V ymax 2 h0 t
≤f
v
Байду номын сангаас(7)
剪应力 :τxmax = 5. 51 MPa ,τymax = 15. 34 MPa < f v = 120 MPa 。
3) 挠度验算 。
水平挠度 :
vy
=
5 qky1 l4 384 EIx1
讨论[J ] . 山西建筑 ,2007 ,33 (6) :94295.
The calculation and analysis on the Z cold bend thin prof iled bar wall beam
ZHAO Xiang2li ZHOU Yun2jun Abstract : Combined wit h t he specific project example , it analyses t he cold bend Z profiled bar wall beam t hat has no dam in two sides form t he loading calculation , inner force analysis and strengt h calculation. And t hrough t he calculation and comparison it discoveries t hat it is more good to t he stress of t he section of stomata down directed to up directed of t he Z wall beam , and puts forward t he advice t hat it should adopt t he lay2 out style of stomata down directed in projects. Key words : wall beam , stress analysis , load , inner force , strengt h
1 工程实例
某工业厂房围护结构墙梁采用斜卷边 Z 形冷弯薄壁型钢 ,柱 距 6 m ,墙梁按简支构件设计。墙梁两侧设有墙板 ,墙梁 1/ 3 处各设 一道拉条 ,间距 1. 5 m。墙面板 ,保温棉以及墙梁自重为 0. 2 kN/ m2 , 风荷载标准值为 0. 5 kN/ m2 ,地面粗糙度为 B 度 。
2 一般分析与计算方法 2. 1 荷载计算
1) 竖向荷载设计值 (见图 1) :
qx1 = 0. 2 ×1. 2 ×1. 5 = 0. 36 kN/ m ;
2) 水平荷载设计值 (见图 1) : qy1 = 0. 5 ×1. 4 ×1. 5 = 1. 05 kN/ m ; 3) 计算墙梁变形时的线荷载标准值 : 竖向荷载 : qkx1 = 0. 2 ×1. 5 = 0. 3 kN/ m ; 水平荷载 : qky1 = 0. 5 ×1. 5 = 0. 75 kN/ m ; 4) 荷载组合 :本例只考虑竖向荷载 ( qx1 ) + 水平荷载 ( qy1 ) 这 种荷载组合的情况 。
赵祥礼 周云军
摘 要 :结合具体工程实例 ,从荷载计算 、内力分析和强度计算等方面对双侧设有墙板的冷弯 Z 形钢墙梁进行了分析 ,通
过计算比较发现 Z 形墙梁口朝下布置比口朝上布置时截面受力更有利 ,提出了工程中宜采用口朝下布置方式的建议 。
关键词 :墙梁 ,受力分析 ,荷载 ,内力 ,强度
中图分类号 : TU312
将已知值 qx1 , qy1 ,θ代入式(1) ,式 (2) 中可知墙梁线荷载 : qx = 0. 73 kN/ m , qy = 0. 84 kN/ m 。
2) 跨中弯矩设计[1 ] :
Mx
=
qy l 2 8
= 3. 78
kN·m , M y
=
qx l2 360
= 0. 073
kN·m 。
其 M x , M y 计算简图见图 2 。
文献标识码 :A
在以钢结构或冷弯薄壁型钢钢结构作骨架的工业厂房或民 用建筑中 ,有时为了减轻结构自重 ,满足使用要求和缩短施工周 期 ,加快建设速度 ,常采用单侧或双侧挂有墙板的墙架体系来代 替常用的砌体墙 。轻型墙体的墙梁大多采用冷弯薄壁型钢 ,卷边 槽钢或卷边 Z 形钢制作 ,窗框上下的墙梁有时也可采用矩形管或 双槽钢组合截面 。本文针对某工程实例 ,介绍了双侧设有墙板的 Z 形墙梁的设计方法 。
筑 ,2007 ,33 (18) :69270.
Structural monitoring and analysis f or the large2span steel roof frame work
L IU Cheng2bin SONG Jie2ren CHAI Shan
Abstract : An introduction for strain2stress measuring of t he steel roof of Zhejiang art museum is presented. Through selecting measuring in2
出版社 ,1998. [ 2 ] 姚谦峰 ,陈 平. 土木工程结构试验 [ M ] . 北京 :中国建筑工
业出版社 ,2003. [3 ] 周明华. 土木工程结构试验与检测 [ M ] . 南京 :东南大学出
版社 ,2002. [ 4 ] GB/ T 5034422004 ,建筑结构检测技术标准[ S] . [ 5 ] 董承秀. 空腹式张弦梁在采光顶工程中的应用 [J ] . 山西建
1. 11
kN/ m 。跨 中 内 力 : M x
=
qy l 2 8
= 5. 01
kN ·m , M y
=
qx l2 360
=
- 0. 06 kN·m。
内力 M x , My 所致各角点处正应力符号 ,见图 4 。
墙梁为双向受弯构件 ,按下式计算各板件端部的应力值[1 ] ,
内力 M x , My 所致各角点处正应力符号 ,见图 3 。
2. 2 内力分析
于设计值 ,这其中的原因主要有两个 :1) 温度的影响 ,传感器初始
安装和测试是在 6 月 ,而最后一次测试是在 9 月 ,虽然我们尽量
选择气候凉快的时间去现场测试 ,但温度的变化会对结构应变测
试产生一定的影响 ;2) 由于幕墙玻璃比较重 ,钢梁端部存在着局
部受压的作用 。另外 ,虽然还有 2 根钢梁端部某一角略大于设计
周云军 (19802 ) ,男 ,助理工程师 ,广州市政设计院 ,广东 广州 510060
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
=
25
mm
<
50
mm
,满足要求
;竖向挠
度远小于水平挠度 ,满足要求 ,不做计算 。
2. 4 Z 形墙梁口朝上布置时的应力分析
墙梁截面仍采用 Z160 ×60 ×20 ×2. 0 。将已知值 qx1 , qy1 ,θ 代入式 (3) ,式 ( 4) 中可知墙梁线荷载 : qx = - 0. 06 kN/ m , qy =
Key words : steel roof , glass panels of curtain wall , structure monitoring , sensor , structure strain
收稿日期 :2008203219 作者简介 :赵祥礼 (19802 ) ,男 ,硕士 ,北方 —汉沙杨建筑工程设计有限公司 ,广东 深圳 518054
设计值
2365 2855 2027 1957
44. 6 46. 2 45. 8 39. 4
26. 3 30. 5 67. 8 25. 6
70. 9 76. 7 113. 6 65. 0
86. 1 86. 0 106. 5 86. 1
3 结语
文中对振弦式传感器技术用于大跨钢屋架结构的应变检测 进行了尝试 ,这是对钢结构进行长期监测和健康诊断的基础性工 作 。使用振弦式传感器来测试屋架钢梁结构的局部应变 ,从而获 得钢梁端部的结构应力数据结果 ,取得了施工期钢结构承载能力 是安全可靠的测试评价结果 。 参考文献 : [ 1 ] 湖南大学. 建筑结构试验 [ M ] . 第 2 版. 北京 :中国建筑工业
struments , designing measuring schemes , analyzing measuring data , local strain of t he steel roof framework is obtained using vibrating2wire
sensors. Stress of steel beam ends is calculated and t he result shows t hat it meets t he requirement to insure t he safety of t his steel framework.
应力 ,但测试截面应力值的大部分都小于设计应力值 ,同时也远
低于钢材的强度设计值 215 MPa ,这表明浙江美术馆钢屋架结构
具备一定的安全保证 ,钢屋架结构是安全可靠的 。
表 2 钢梁最大应力结果
M Pa
钢梁编号
未安装幕墙玻璃 (钢结构自重)
钢梁端部最大应力
安装全部屋面 幕墙玻璃
两者之和 (实际值)
荷载后不发生扭转 ,双力矩为 0 ,即取 B = 0 。
1) 平行于 x 轴和 y 轴的分荷载按下列公式计算 :
口朝下 :
qx = qx1cosθ+ qy1 sinθ
(1)
qy = qy1cosθ- qx1 sinθ
(2)
口朝上 :
qx = qx1cosθ- qy1 sinθ
(3)
qy = qy1cosθ+ qx1 sinθ
W y 。于是可得跨中截面各角点应力值 σ1 = 102. 96 MPa ,σ2 = 120. 05 MPa ,σ3 = - 102. 96 MPa ,σ4 = - 120. 05 MPa ,σmax =σ2 < 205 MPa 。
2) 剪应力 (只考虑弯曲剪应力近似计算) 。 根据墙梁的 x 轴和 y 轴荷载作用分别按下式计算 : 竖向剪应力 :
第2 0340
卷 8
第 年
22 8
期 月
赵祥礼等
:
Z
形冷弯薄壁型钢墙梁计算分析
·71 ·
分析时应按在两个主轴平面内受弯的构件 (双向弯曲梁) 进
行计算 ,即把荷载 qx1 , qy1分解为两个荷载分量 qx , qy 分别计算 。 当墙梁两侧挂有墙板 ,且墙板与墙梁牢固连接时 ,可认为墙梁受
σ=
Mx W enx
+
My W eny
+
B Wω
≤f
(5)
考虑到墙梁应力较小 ,且跨中无开孔影响 ,取 Wenx = Wx , Weny =
由式(5) 计算可得跨中截面各角点应力值为 :σ1 = 124. 91 MPa , σ2 = 168. 27 MPa ,σ3 = - 124. 91 MPa ,σ4 = - 168. 27 MPa ,σmax = σ2 < 205 MPa 。由墙梁口朝上布置与口朝下布置的计算结果比较 可知 ,前者的最大应力大于后者的最大应力 ,本例为 1. 4 倍 ,可知 墙梁口朝下布置时比口朝上布置时更有利 。