某主厂房彩钢板屋顶支架结构计算ok

主厂房彩钢板屋顶支架结构计算

一  荷载统计

1 永久荷载标准值（SGk）

（1）电池板0.15kN/块，传递到电池板底龙骨的线荷载换算为： 

换算为集中力：，重力方向（中间区）

（2）电池板底龙骨（60x45工业型材）自重： 

（3）共计： 

换算为集中力：，重力方向（中间区）

2 雪荷载标准值（SQL）

（1）地区基本雪压

（2）查荷载规范表6.2.1，积雪分布系数

（3）雪荷载标准值为： 

 换算为线荷载：，重力方向

换算为集中力：，重力方向（中间区）

3 风荷载标准值（SQW）

（1）地区基本风压

（2）体型系数按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》围护结构考虑，中间区取

边缘区取为，角部取为-2.9

（3）地面粗糙度按B类，风高系数

（4）支架自身高宽比及自振周期都较小，不考虑风振影响。

（5）阵风系数对脆性电池板取1.78，对钢材不计， 

（6）又根据《玻璃幕墙工程技术规范》，基本风压标准值不应小于。故按角部风荷载体型系数计算，风荷载标准值为： 

换算为线荷载：，垂直表面，取为

换算为集中力：，垂直表面（中间区）

二  荷载组合

1 承载能力极限状态的基本组合

（1）由可变荷载效应控制的组合

或 

当永久荷载对结构不利时取1.2，有利时取1.0

及取1.4，

取0.7，取0.6

（2）由永久荷载效应控制的组合

或 

当永久荷载对结构不利时取1.35，有利时取1.0

及取1.4，

取0.7，取0.6

2 正常使用极限状态的标准组合

或，取0.7，取0.6

三  程序及假定

铝合金型材内力分析、彩钢板夹支座反力采用SAP2000V15 Advanced C版

四  电池板底龙骨计算

恒载

活载

风载

1 荷载组合（1.2恒载+1.4雪载）组合下弯矩：

图1弯矩 M33

图2弯矩 M22

σ= M33/W33+ M22/W22=0.13*10^6/9600+0.04*10^6/7100=19.2MPa<85MPa

图3 变形

挠度限值1.08/1520=1/1407<1/200，满足

2 荷载组合（1.0恒载+1.4风载）组合下弯矩：

图4 弯矩 M33

σ= M33/W33=0.30*10^6/9600=31.25MPa<85MPa

图5 变形

挠度限值2.17/1520=1/700<1/200，满足

五  彩钢板固定夹支座反力

由sap2000输出龙骨支座反力表格：

由于每个彩板夹分担两个龙骨支座的反力，则彩板夹需要抵抗上拔力最大为2*2.018=4.1kN

需要抵抗压力最大值2*0.968=1.94kN

六  夹具与彩钢板的接触分析

图6  YX51-380-760（角驰Ⅲ）型压型钢板

图7  接触位置

压型钢板作为一种带肋薄壳结构为建筑物整体提供蒙皮效应时，其两个方向的弹性模量和泊松比是不同的，此处假定压型钢板每波都与支承构件可靠连接，并忽略由此问题造成的截面畸变影响和失稳，保证处于理想工作状态。模型通过层壳单元的KEYOPT（11）节点偏置功能使节点描述底面或顶面，避免节点位于中面导致的彩钢板刚度失真。

表1  单元类型

表2  材料参数

图8  有限元模型

将A、B、C单点接触和A、B同时接触状态分别记为工况1、2、4、3；材料的屈服判

断依据Von Mises屈服准则，其应力和变形结果如图5～8。

图9  工况1局部应力和整体变形分布 

在工况1中，终点时刻A、B都超过屈服点。由于固定夹边缘位置造成A点较大的位移梯度，出现应力集中现象，A点成为薄弱部位最先屈服。

图10  工况2局部应力和整体变形分布 

在工况2中，终点时刻只有颈部B点屈服。B点是薄弱部位。

图11  工况3局部应力和整体变形分布

工况3与工况2的结果相近，说明A、B同时接触与仅有B点接触对问题造成的影响

差别不大，B点是薄弱部位。

图12  工况4局部应力和整体变形分布