拱形屋頂在設計和實際使用過程中,所受的荷載主要有以下幾類:

　　(l)恒荷載包括屋蓋結(jié)構(gòu)自重、保溫層和防火層自重、吊頂自重、采光帶(窗)、通風帽等設備重量,燈具、管道等懸掛物重量;后兩者可能是集中荷載,應盡可能沿屋蓋跨度對稱布置。材料自重標準值應按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GBgJ一87采用;各種設備和懸掛物重量按實際情況取值。

　　(2)豎向活荷載包括積雪荷載、均布活荷載和積灰荷載,其中活荷載按不上人輕屋面考慮,取水平投影面屋面均布活荷載標準值為.03Nk/mZ,并不于雪荷載同時考慮,設計中時只取兩者中的較大者:雪荷載和積灰荷載按照GBgJ一87采用,積灰荷載應與活荷載或雪荷載中的較大者同時考慮。

　　(3)風荷載屋蓋在迎風的14/弧面上受風壓力,背風的3/4弧面上受風吸力。垂直于屋蓋表面的風荷載標準值按照GBJg一87采用。

　　(4)特殊荷載主要有支座位移和溫度變化。屋蓋設計時要考慮支座的相對水平位移,應控制支座相對水平位移不大于屋蓋跨度的1/500,也可將此允許位移作為屋蓋結(jié)構(gòu)的一種作用而簡化計算。溫度主要考慮屋蓋安裝時與使用時的最大環(huán)境溫差對結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響。因為屋蓋很薄,故按全截面均勻分布考慮;另外由于屋蓋屬于柔性體系,也可忽略溫度對屋蓋的效應影響。

　　1.在進行屋蓋結(jié)構(gòu)設計時,應主要考慮下列幾種荷載效應組合:

　　(l)恒荷載+風荷載+特殊荷載;

　　(2)恒荷載+風荷載+全跨豎向活荷載+特殊荷載;

　　(3)恒荷載+風荷載+半跨豎向活荷載(作用在風壓力區(qū))+特殊荷載;

　　(4)恒荷載+全跨豎向活荷載+特殊荷載:

　　(5)其他特殊情況下的組合。

　　其中第3種組合有可能引起屋蓋結(jié)構(gòu)在非對稱變形下的整體失穩(wěn),常常是最不利的、危險的荷載組合,應著重考慮和驗算。

　　2.屋蓋承載力計算與矢跨比、鋼板厚度的選擇

　　影響拱形屋頂承載能力的因素主要有跨度、矢跨比、板型、鋼板材質(zhì)和鋼板厚度五個方面12·3·41。因為屋蓋形式采用定性化機組批量生產(chǎn),其截面形式和尺寸一般是確定的。從目前國內(nèi)市場通行的截面形式而言,基本上有U形和V形兩種,截面尺寸基本一致,差異很小。所采用的鋼板幾乎都是上海寶山鋼鐵廠生產(chǎn)的TSTE28和TSTE34熱鍍鋅彩色鋼板,鋼板材質(zhì)比較穩(wěn)定可靠。因而對于一定截面形式和材質(zhì)的拱形屋頂來講,影響其承載能力的主要因素就只有跨度S、矢跨比右和鋼板厚度6了。

　　2.1矢跨比右選擇

　　屋蓋結(jié)構(gòu)承載能力和矢跨比與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關系,我們經(jīng)過分析計算認為:在拱形屋頂?shù)脑O計中,對于矢跨比的選擇應當遠離結(jié)構(gòu)的跳躍失穩(wěn)點(=1/10~1/9)。對于實際工程來說,較為合理的矢跨比為=1/6一l/3,工程設計中建議采用右=1/5一l/4。

　　2.2設計表達式

　　該屋蓋結(jié)構(gòu)應按照《建筑結(jié)構(gòu)設計統(tǒng)一標準》GBJ86,采用概率極限狀態(tài)法的分項系數(shù)表達式進行設計。

　　強度和穩(wěn)定計算:按荷載效應基本組合

　　2.3屋蓋的整體穩(wěn)定性、承載能力計算和鋼板厚度的確定

　　分析和足尺模型試驗結(jié)果表明該屋蓋結(jié)構(gòu)的極限承載能力`由其整體穩(wěn)定性控制。cr可采用下式計算,.23屋蓋的局部穩(wěn)定性驗算對拱形屋頂局部穩(wěn)定性的驗算,要考慮到波紋的影響,可采用式4進行驗算。因為肋高和整體半徑關系的改變將導致波紋深度的變化.我們必須按照波紋深度的不同,對鋼板厚度進行等效,等效后的鋼板厚度由式4`得出。式4符合現(xiàn)行有關規(guī)范的規(guī)定,并于拱形屋頂現(xiàn)存產(chǎn)品的實際狀況基本吻合.在拱形屋頂?shù)淖愠吣Ｐ驮囼炛?我們發(fā)現(xiàn),除了有明顯初始缺陷者以外,各種試驗均未出現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而導致結(jié)構(gòu)失效的現(xiàn)象,都表現(xiàn)為明顯的整體失穩(wěn),這是由于波紋對肋板加勁作用的結(jié)果。因此,我們可以得出結(jié)論,拱形屋頂?shù)某休d能力是由其整體穩(wěn)定性所決定的。