Nøglepunkter i design af portalramme letvægtshusstålkonstruktioner med hensyn til snemodstand
Snedensitet og vindblæste sneeffekter
Sådan beregnes snebelastningen af stålkonstruktionen i portalrammens letvægtshus
Let ståltag
&
Let ståltagsystem
- Let ståltagbeklædning refererer til et tagdækningssystem, hvor tagpanelerne er lette (profilerede stålpaneler eller letvægtssandwichpaneler) og normalt fastgøres til rillerne gennem selvskærende skruer.
- Detlet ståltagsystemer understøttet på solide banestålbjælker eller spær. Spærene er i form af trekanter, trapez, fusiforms, treleddede spær osv., og kan være lavet af tyndvægget vinkelstål, runde rør, firkantede rør osv. Fordi forarbejdningen og produktionen er mere besværlig, er de er gradvist blevet erstattet af massive banestålbjælker. De lodrette spændingsbærende elementer kan være stålsøjler eller betonsøjler. Den mere almindelige strukturelle form for en-etagers fabriksbygninger erportalrammehvori stålbjælker og stålsøjler er fast integreret.
Samlet stabilitet
&
Understøttende system
- Da portalrammestrukturen har lille bøjningsstivhed, vridningsstivhed og svag samlet stivhed, skal den overordnede stabilitet af det strukturelle system tages i betragtning under design.
- Dette kræver, at der under projekteringen skal lægges vægt på arrangementet af det strukturelle støttesystem og hjørnestøtterne for at sikre, at hver temperaturzone kan udstyres med et støttesystem, der selvstændigt udgør en rumligt stabil struktur.
《Tekniske specifikationer for stålkonstruktioner af letvægtshuse med portalramme
(i det følgende benævnt "udtrykkelig specifikationer)
- I henhold til 《Tekniske specifikationer for stålkonstruktioner af letvægtshuse med portalramme express GB51022-2015 (herefter benævnt 《Specifikationerne udtrykkelige ), er "Lettevægtshuse af portaltyperamme"en-etages stålkonstruktionshuse. Husets højde må ikke være større end 18m, og husets højde/breddeforhold skal være mindre end 1. Der skal anvendes en fast baneramme med variabel sektion eller lige sektion. Indkapslingssystemet skal anvende letvægtsståltagbeklædning og lette ydervægge (nogle gange anvendes også ikke-indstøbte murværksvægge). Løftekapaciteten skal indstilles Lette og mellemliggende traverskraner eller ophængningskraner, der ikke overstiger 20t.
- For lignende bygninger med en hushøjde på over 18m, kan styrke- og stabilitetsdesignet af komponenter henvise til "Specifikationer udtrykkeligt".
Omfanget af snefald i Hebei i 2023 oversteg tidligere år. En stor mængde sne faldt i løbet af kort tid, hvilket fik nogle til at kollapsefabriksbygninger af let stålkonstruktiondet lykkedes ikke at rydde sneen i tide, og et stort antal huse blev deformerede og beskadigede. Efter undersøgelse viste det sig, at de sammenstyrtede bygninger grundlæggende var fabriksbygninger af let stålkonstruktion, der blev designet og bygget tidligere. De nydesignede lette stålkonstruktionsbygninger blev relativt let beskadiget.
Nøglepunkter i design af portalramme letvægtshusstålkonstruktioner med hensyn til snemodstand
1. Øg den beregnede snebelastningsværdi passende
- Stålkonstruktionstaget på letvægtshuset i portalstålramme er let i vægt og er en struktur, der er følsom over for snebelastning.
- Snelast er ofte en kontrolbelastning. Under ekstrem snebelastning er det let at forårsage generelle strukturelle skader med særligt alvorlige konsekvenser. Det grundlæggende snetryk bør øges passende.
- I henhold til den nuværende nationale standard 《Load Code for Building Structures express GB-50009 skal strukturer, der er følsomme over for snebelastninger, bruge snetryk med en returperiode på 100 år.
- Cangzhou City-området er 0.2KN/㎡ (20 kg pr. kvadratmeter). For bygninger med udvendige tagrender eller brystninger, der er vanskelige at rydde sne, bør den dimensionerede snelastværdi på dette grundlag forhøjes passende.
2. Vedtag en tagform, der kan reducere lokal sneophobning
Enkelt eller dobbelt tagtag
&
Mindre taghældning
- For at reducere snekatastrofeulykker,let stålkonstruktionhuse bør antage formen af enkelt- eller dobbelthældte tage for at undgå store sneområder i midten.
- Ved høj- og lavspændingstage bør der anvendes en mindre taghældning for at forhindre sne på høje tage i at drive for meget til lave tage, hvilket resulterer i for stor lokal ophobning.
- Installer eller reducer ikke brystværn, tagfremspring osv. for at reducere farerne for sneophobning.
3. Beregningen bør tage højde for fordelingen af snedække
Hovedstruktur og konvolut
&
Tagplader og riller
&
Stiv ramme skrå bjælke
- Detportal stålramme strukturhar dårlig overbelastningsevne. Ved udformning af hovedstrukturen og konvolutstrukturen skal der lægges særlig vægt på snebelastningen nær brystværnet, nær væggen i det vedhæftede hus, de høje og lave tage dannet af høje og lave spændvidder og tagrenderne i huse med flere spænd. .
- Ved design af portalrammen skal kravene i artikel 4.3.2 og 4.3.3 i "Specifikationerne udtrykkeligt" følges nøje, snefordelingskoefficienten bør tages i betragtning, og sneophobningen og drivbelastningen bør tages i betragtning.
- For tagterrasser og riller bør snefordelingskoefficienten anvendes baseret på det mest ugunstige tilfælde af ujævn snefordeling.
- Skråtstillede bjælker med stiv ramme bør indhylles i henhold til den ensartede fordeling af sne over hele spændvidden, ujævn fordeling og ensartet fordeling af sne over det halve spænd.
4. Reducer passende forholdet mellem bredde og tykkelse af bjælke- og søjleflangerne på portalstålrammen
- Artikel 3.4.1 i 《Specifikationerne udtrykkeligt foreskriver, at blandt hovedrammedelens trykplader må forholdet mellem den frie forlængelsesbredde af trykflangepladen på det I-formede tværsnitselement og dens tykkelse ikke være større end 15εk (εk er korrektionsfaktoren for stålkvaliteten, dens værdi er kvadratroden af forholdet 235 til flydegrænseværdien i stålkvaliteten).
- Artikel 3.4.3 bestemmer, at når de kombinerede effekter af seismiske påvirkninger styrer konstruktionens udformning, bør forholdet mellem den frie forlængelsesbredde af kompressionsflangepladen på det I-formede sektionselement og dens tykkelse ikke være større end 13εk.
- I lyset af den høje sandsynlighed og høje intensitet for snefald i området anbefales det, at strukturen ikke kontrolleres af en kombination af seismiske påvirkninger. Grænsen for forholdet mellem bredde og tykkelse påstålsøjler og bjælkerforbundet til stålsøjler (plastenergiforbrugsområder) bør også være baseret på 13εk (svarende til S3 niveau eller niveau 4 jordskælvsmodstandskrav) bør overvejes for at øge strukturens duktilitet og forhindre det samlede sammenbrud af strukturen.
5. Designbelastningen bør overveje fuldstændigt overhængende tagrenden
Sneophobning på taget
&
Is- og snebelastninger med høj tæthed
- I koldt vintervejr vil tagrender fryse på grund af dårlig dræning, og her vil der også samle sig sne fra taget.
- Designet bør fuldt ud tage højde for is- og snebelastningen med høj tæthed ved den udvendige rende, samt de mulige dynamiske belastningseffekter under snerydningsprocessen på taget.
6. Stålramme bjælker og søjler, og vindafvisende søjler kan udstyres med hjørnestivere for at forbedre den strukturelle stabilitet.
Monter hjørnebøjler
&
Forbedre stabiliteten
&
Overvej det laterale tryk, der overføres af purlin-deformation
- Stålrammekonstruktionens stabilitet uden for planet påvirker direkte strukturens bæreevne. Hjørnestiver bør monteres i trykområderne på tagdiagonalbjælkerne (ved gesims og flerspands tagrygge).
- Hjørnestiverne sat på begge sider kan reducere den ud af planet beregnede længde af den lille tags skrå bjælke og forbedre stabiliteten, forudsat at de opfylder kravene til støttepunktets position og dets eget slankhedsforhold.
- Tilsvarende er indstilling af hjørneafstivere på stålrammesøjler og vindafvisende søjler også en effektiv foranstaltning til at forbedre den generelle stabilitet af strukturen.
- Det skal her bemærkes, at hjørnestiverne, der er anbragt på den ene side af sidespændet, fuldt ud bør tage hensyn til indflydelsen af sidetryk, der overføres af deformationen af rillerne.
7.Giv kravene til tykkelse og styrketagplader
- Hvis tykkelsen eller styrken af tagpanelet ikke opfylder kravene, vil det under påvirkning af snebelastning forårsage overdreven deformation af den tagprofilerede stålplade, spændefrakobling, tætningsrevner osv., hvilket resulterer i lækage.
- Artikel 11.1.4 i 《Specifikationerne udtrykkeligt foreskriver, at de mekaniske egenskaber af underlagene på tage og vægpaneler ved brug af farvebelagte profilerede stålplader skal overholde kravene i den gældende nationale standard 《Konturerede stålplader til byggeri express GB/T 12755 , og substraternes flydespænding bør ikke være mindre end 350N/mm², og flydespændingen af snap-on-forbindelsespladesubstratet bør ikke være mindre end 500N/mm². Dette bør fremgå klart af designdokumenterne.
8. Det grundlæggende vindtryk skal forstærkes med 1,1 gange, og vindbelastningsforstærkningsfaktoren skal opfylde kravene i 《Generelle specifikationer for tekniske strukturer express GB55001-2021
- I snevejr er kombinationen af vind- og snebelastninger på samme tid en mere alvorlig test for strukturel sikkerhed. Den korrekte værdi af vindbelastning er afgørende.
- μw i beregningsformlen for standardværdien for vindlast i artikel 4.2.1 i 《Specifikationsekspres kaldes vindlastkoefficienten, som er forskellig fra vindlastbærertypekoefficienten μs i 《Bygningskonstruktionsbelastningsspecifikationerne udtrykker GB{ {3}}.
- Detstål konstruktionaf portalkarmen letvægtshuset er en struktur, der er relativt følsom over for vindbelastninger. Ved beregning af hovedstålrammen er koefficienten 1,1 derfor en passende stigning i det grundlæggende vindtryk, ikke en vindbelastningsforstærkningsfaktor. I henhold til de "Generelle specifikationer for tekniske konstruktioner udtrykkeligt" foreskriver artikel 4.6.5 i GB55001-2012, at en vindbelastningsforstærkningsfaktor på ikke mindre end 1,2 skal tages i betragtning for den primære spændingsbærende struktur.
- 《Specifikationerne udtrykker ikke brystværnets vindbelastningskoefficient. Under design kan værdien bestemmes i henhold til den tilsvarende vindbelastningsformkoefficient i《Bygningsstrukturelle lastspecifikationer udtrykker GB50009-2012. Vindbelastningsberegningen af den stive dørkonstruktion med højere brystværn bør baseres på 《Specifikationer udtrykkeligt og 《Bygnings strukturelle belastningsspecifikationer udtrykker konvolutdesign.
9. Taggarn er forsynet med dobbeltlags afstivere
vigtigste stålramme
&
brystværn
- For at forhindre, at grenene bliver ustabile, bør bøjlerne og bøjlerne mellem grenene placeres ved de trykbærende dele af grenene.
- På grund af trykket på den øverste del af purlinen under kombinationen af egenlast og levende last. Den nederste del af purlinen komprimeres under kombinationen af egenlast og vindbelastning. Disse to arbejdsforhold skal tages i betragtning på samme tid, så der bør anvendes et dobbelt-lags bindesystem.
- Når den nedre flange af båndet er forbundet med et beklædningsbræt, kan beklædningspladen erstatte funktionen af det nedre bøjlesystem, og kun det øvre bøjlesystem kan leveres.
- Ud over effektivt at øge stabiliteten uden for planet af løkkerne, er dobbeltlagsbøjler også gavnlige til korrektion og genopretning af deforme riller efter snekatastrofer.
10. Sørg for krav til rettidig snerydning under brug. Snesmeltningsdesign eller snerydningssikkerhedsfaciliteter anbefales
Ryd sne omgående
&
Hus opvarmning
&
Sikkerhedsreb fiksering faciliteter
- Snedensiteten kan groft beregnes til 150㎏/m³. Baseret på det grundlæggende snetryk på 60㎏/㎡, der forekommer en gang hvert hundrede år i området, er snetykkelsen 40㎝.
- I betragtning af tagstengenes stabilitet og økonomi er taghældningen på portalstålrammen generelt blid (1/8~1/20), så selv sneen på det fritdrænende tag er ikke let at glide af naturligt.
- Når sneophobningen på taget er større end den beregnede tykkelse, vil der være sikkerhedsrisici. Derfor bør designenheden stille krav om rettidig snerydning i designdokumenterne baseret på de faktiske forhold i projektet.
- Husopvarmning kan effektivt reducere snetykkelsen, eller målrettet snesmeltningsdesign kan udføres i nøgleområder som tagrender, så smeltet snevand kan drænes jævnt og lokal isophobning kan reduceres.
- Tagdesignet bør på forhånd overveje fastgørelsesfaciliteterne for sikkerhedsreb under manuel snerydning.
11. Forholdsregler for konstruktion og brug
Kvalitetssikring
&
Sikkerhedsbevidsthed
Under byggeprocessen skal kvaliteten af fremstillingen og installationen af komponenter sikres for at undgå forringelse af den strukturelle ydeevne på grund af forkert konstruktion. Under brug bør brugerne øge sikkerhedsbevidstheden og undgå overdreven sneophobning på taget eller andre aktiviteter, der kan forårsage skade på strukturen.
Snedensitet og vindblæste sneeffekter
1. Snedensitet
Definition
&
Omfang af forandring
&
Betydning
&
Målemetoder
- Definition:Snedensitet refererer til vandindholdet pr. volumenenhed i snelaget på jorden, normalt i gram/kubikcentimeter.
- Ændringsområde:Sneens tæthed varierer meget. Tætheden af nyfalden blød sne er lav, måske kun {{0}}.04-0.1 g/kubikcentimeter, mens tætheden af sne under smeltning kan nå op på 0.{ {4}},7 g/kubikcentimeter. Den gennemsnitlige tæthed af sne er nogenlunde mellem 0.2-0.25 g/kubikcentimeter.
- Betydning:Snedensitet er en vigtig fysisk parameter, som har stor betydning for vandbalanceforskningen i snedækkede områder, simulering af afstrømning af snesmeltning, lavinevarsling og beregning af snebelastninger påbygninger. Samtidig vil forståelsen af den spatiotemporale fordeling af snetæthed hjælpe med at studere den spatiotemporale fordeling og rationel udnyttelse af snevandressourcer.
- Målemetode:Der er to almindeligt anvendte metoder til at måle snetæthed: vejningsmetode og sidevolumen af smeltet snevand.
2. Vind- og sneeffekt
Definition
&
Dannelsesproces
&
Farer
- Definition:Vindblæst sne refererer til det naturlige fænomen med stærk vind, der bærer sne, også kendt som vind-snestrøm. Det er en forholdsvis kompleks specialvæske, der er meget skadelig. I henhold til intensiteten og andre aspekter kan den opdeles i tre kategorier: lav blæsende vind, høj blæsende vind og snestorm.
- Dannelsesproces:Dannelsen af vindblæst sne er relateret til startvindhastigheden og snetransport. Startvindhastighed refererer til den kritiske vindhastighed, der får snepartikler til at begynde at løbe, og er relateret til tætheden, partikelstørrelsen, viskositetskoefficienten for sne og ydre forhold som solstråling, temperatur, jordens ruhed osv. Når vindhastigheden når startvindhastigheden, vil luftstrømmen danne en gruppe små hvirvler i vandret og lodret retning langs sneoverfladen, opsamler snepartiklerne og løber dem i forskellige former på jorden eller i det nærliggende luftlag.
- Farer:Vindblæst sne har en omfordelingseffekt på naturlig snepakning og kan skabe et snelag, der er tykkere end naturlig snepakning. Samtidig kan vindblæst sne også forårsage katastrofer i landbrugsområder, såsom transport af store mængder sne fra landbrugsjord og græsgange til andre steder, hvilket påvirker landbrugsjord, der har brug for sne til at opbevare vand og beskytte afgrødens fugt.
Kort sagt er den høje tæthed af sne og eksistensen af vindblæst sneeffekt begge snerelaterede klimafænomener, som har en vis indvirkning på miljøet og menneskelige aktiviteter. Om vinteren, især i områder med kraftigt snefald, er det nødvendigt at være opmærksom på ændringerne i disse fænomener og deres mulige påvirkninger.
Sådan beregnes snebelastningen af stålkonstruktionen i portalrammens letvægtshus
Ved beregning af snebelastningen på stålkonstruktionen af enportalramme letvægtshus, skal følgende trin følges:
Bestem grundlæggende snetryk
&
Overvej snefordelingskoefficienten
&
Beregn standardværdien for snebelastning
&
Overvej ophobning og smeltning af sne
&
Bestem snebelastninger på konstruktionselementer
1. Bestem det grundlæggende snetryk:
Baseret på de klimatiske forhold og historiske snefaldsdata i området, konsulter de lokale bygningsstrukturbelastningsspecifikationer eller data fra den meteorologiske afdeling for at få den grundlæggende snetrykværdi i området.
2. Overvej snefordelingskoefficienten:
I henhold til specifikationerne (såsom GB 50009-2012), skal du overveje μr-tagsnefordelingskoefficient. Denne koefficient afspejler den ujævne fordeling af sne på taget.
3. Beregn standardværdien for snebelastning:
Multiplicer det grundlæggende snetryk med snefordelingskoefficienten for at opnå standardværdien for snebelastning. Denne værdi repræsenterer vægten af sne pr. arealenhed.
4. Overvej akkumulering og smeltning af sne:
I visse områder, såsom steder med høj snetæthed, eller hvor der er vindblæst sneeffekt, skal der tages yderligere hensyn til akkumulering og smeltning af sne 5. Indvirkningen på snebelastningen.
5. Bestem snebelastninger på strukturelle elementer:
- Tiltagpladerog purlins, beregnes snebelastninger normalt ud fra det værst tænkelige scenarie for ujævn fordeling af sne.
- For tagspær og bueskaller kan der anvendes forskellige metoder til beregning af snebelastning afhængigt af fordelingen af sne (såsom ensartet fordeling overhele spændvidden, ujævn fordeling og ensartet fordeling over det halve spænd).
- For rammer og søjler beregnes snelast normalt ud fra den ensartede fordeling af sne over hele spændet.
6. Udfør belastningskombinationer:
Kombiner snebelastninger med andre typer belastninger (såsom egenvægt, levende belastninger og vindbelastninger) for at bestemme den samlede belastning af strukturen. Typisk overlejres snebelastninger med andre typer belastninger i forhold eller faktorer.
Bemærk venligst, at ovenstående trin kun giver en grundlæggende ramme, og de specifikke beregningsmetoder og parameterværdier kan variere afhængigt af region, bygningstype og designkrav.
Derfor anbefales det i faktiske beregninger at henvise til lokale bygningskonstruktionsbelastningskoder og designmanualer eller konsultere en professionel bygningsingeniør for vejledning og hjælp.
