輕型門式剛架的荷載組合遵循《建筑結構荷載規(guī)范》GB 5009-2001、《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》CECS 102:2002 和《建筑抗震設計規(guī)范》GB 50011-2001.規(guī)范條文寫得明明白白,但是從理論到實踐,并不是每個人都能做好――寫出具體的完美無缺的荷載組合。對于使用STS 一類軟件的人來說這并不重要;對于使用STAAD/PRO、MTS、Midas、Sap2000 一類軟件的人來說,卻是非掌握不可。況且一個合格的結構工程師應該熟悉、理解、正確使用荷載組合。
    具體的荷載組合在多種文獻中有介紹。下面列出張其林《輕型門式剛架》書ξ2-4(甲)、PKPM 公司STS 軟件技術條件(乙)和上海美聯公司(帶一跨吊車)分別的具體荷載組合(丙)。并對它們分別做一定的探討,再行總結。
    本文對于從事輕鋼、普鋼的工程技術人員有很強的指導作用。
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    一、張其林的《輕型門式剛架》書里的荷載組合(簡稱甲)
    本種組合按照GB5009-2001 的3.2.4 條進行。下面列出單項工況的解釋。
    1.荷載
    (1)恒載(G):
    (2)活載(L):包括屋面均布活載、檢修集中荷載(M)、積灰荷載(D)、雪荷載等。積灰荷載與雪荷載按現行《建筑結構荷載規(guī)范》(GB50009-2001)[7]的規(guī)定采用。均布活荷載與雪荷載不同時考慮,取其中較大值(記為L)計算;積灰荷載與雪和均布活載中的較大值同時考慮;檢修荷載只與結構自重荷載同時考慮;
    (3)風載(W):現行《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》(CECS102:2002)[3]對于風荷載的取用是以GB50009-2001 為基礎的,關于風荷載體形系數是按照美國金屬房屋制造商協會MBMA《低層房屋體系手冊》(1996)中有關小坡度房屋的規(guī)定取用的;
    (4)溫度(T):按實際環(huán)境溫差考慮;
    (5)吊車(C):按GB50009-2001 的規(guī)定取用,但吊車的組合一般不超過兩臺;
    (6)地震作用(E):按GB50009-2001 的規(guī)定取用,不與風荷載作用同時考慮。
    2.荷載組合
    計算承載能力極限狀態(tài)時,對于輕型鋼結構可取下述荷載組合,G 、L 、D、M 、W 等表示荷載的標準值。
    (1)1.2G+1.4L
    (2)1.2G+1.4M
    (3)1.2G+1.4C
    (4)1.2G+1.4W
    (5)1.2G+0.9(1.4L+1.4D)
    (6)1.2G+0.9(1.4L+1.4W)
    (7)1.2G+0.9(1.4C+1.4W)
    (8)1.2G+0.9(1.4L+1.4T)
    (9)1.2G+0.9(1.4W+1.4T)
    (10)1.2G+1.4L+1.4E
    計算正常使用承載能力時,對于輕型鋼結構可取下述荷載組合:
    朝花夕拾-10
    輕型門式剛架 荷載組合(中國) 雜談
    (1)G+L
    (2)G+M
    (3)G+C
    (4)G+W
    (5)G+L+0.9D
    (6)G+L+0.6W
    (7)G+W+0.7L
    (8)G+C+0.6W
    (9)G+W+0.7C
    (8)G+L+0.6T
    (9)G+W+0.6T
    (10)G+L+E.
    二、PKPM 公司STS 軟件的荷載組合(簡稱乙)
    該荷載組合和張其林書中的組合不同,沒有采用簡化法則,而是直接按照GB5009-2001 的3.2.3 條進行。下面列出STS 的組合:
    1.35 恒 + 1.4X0.7 活
    ***(永久荷載效應控制的組合)
    1.2 恒 + 1.4 活
    1.0 恒 + 1.4 活
    1.2 恒 + 1.4 風
    1.0 恒 + 1.4 風
    1.2 恒 + 1.4 吊
    1.0 恒 + 1.4 吊
    ***(以上部分也借鑒了簡化規(guī)則,考察控制工況)
    1.2 恒 + 1.4 活 + 0.6X1.4 風 + 0.7X1.4 吊
    1.0 恒 + 1.4 活 + 0.6X1.4 風 + 0.7X1.4 吊
    1.2 恒 + 1.4 風 + 0.6X1.4 活 + 0.7X1.4 吊
    1.0 恒 + 1.4 風 + 0.6X1.4 活 + 0.7X1.4 吊
    1.2 恒 + 1.4 吊 + 0.7X1.4 活 + 0.6X1.4 風
    1.0 恒 + 1.4 吊 + 0.7X1.4 活 + 0.6X1.4 風
    ***(與其他可變荷載作用效應不一致時,忽略風荷載效應)
    1.2(恒+0.5(活+吊))+ 1.3 地
    1.0(恒+0.5(活+吊))+ 1.3 地
    朝花夕拾-10
    輕型門式剛架 荷載組合(中國) 雜談

    三、美聯公司的荷載組合(一跨帶吊車,承載力極限狀態(tài))(簡稱丙)
    ***基本荷載工況
    LOAD 1 DEAD LOADS (DL)
    LOAD 2 COLLATERAL LOADS (CL)
    LOAD 3 ROOF LIVE LOADS (LLR)
    LOAD 4 FLOOR LIVE LOADS (LLF)
    LOAD 5 WIND LOADS FROM LEFT (WL)
    LOAD 6 WIND LOADS FROM RIGHT (WR)
    LOAD 7 SNOW LOADS (SL)
    LOAD 7 SNOW LOADS (SL)
    LOAD 8 SEISMIC FORCES FROM LEFT (SEL)
    LOAD 9 SEISMIC FORCES FROM RIGHT (SER)
    LOAD 10 CRANE LOADS 1 (CR-1)
    LOAD 11 CRANE LOADS 2 (CR-2)
    LOAD 12 CRANE LOADS 3 (CR-3)
    LOAD 13 CRANE LOADS 4 (CR-4)
    LOAD 50 CRANE SELFWEIGHT (CR-WEI)
    ***一跨帶吊車的中國規(guī)范荷載組合(用于提柱腳反力和節(jié)點計算)    
    四、甲的拾遺補缺
    1、輕型門式剛架往往有局部夾層,所以活荷載應該增加樓面活荷載。
    2、沒有考慮永久荷載效應控制組合的情況。
    3、輕型門式剛架的永久荷載往往較小,而屋面風荷載方向向上,永久荷載效應或對結構有利,永久荷載的分項系數宜取1.0;至少應補充此荷載組合。
    4、承載力極限狀態(tài)的第10 組合錯誤:活荷載應包括在重力代表值中,分項系數應該統一取為1.2 或1.0;地震荷載的分項系數應取為1.3.出現本錯誤非常不應該!不知道3D3S 軟件是否嚴格按它進行荷載組合;如果答案肯定,那么使用3D3S 軟件還是有隱憂的。
    5、正常使用極限狀態(tài)組合存在以上類似問題。
    五、乙的拾遺補缺
    1、正常使用極限狀態(tài)的標準組合去掉分項系數即可。
    2、表達不詳細,荷載分類不充分;當然軟件已經把組合操作封裝,使用者不必太費心ぁ考試大。
    3、缺少溫度荷載組合。
    4、缺少雪荷載組合,屋面活荷載和樓面活荷載沒有區(qū)分;雖然雪荷載和屋面活荷載互斥,但是雪荷載和活荷載的不利分布不盡相同,而且三者在計算重力荷載代表值時的組合值系數各不相同,STS 這樣做問題多多。 ぁ考試大
    六、丙的拾遺補缺
    1、正常使用極限狀態(tài)的標準組合去掉分項系數即可。
    2、缺少溫度荷載組合。
    (以下兩條對于使用STAAD/PRO 一類軟件的人來說最容易忽略:)
    3、地震荷載組合沒有考慮承載力抗震調整系數,在構件設計和基礎設計時需引起重視。
    4、基礎設計時需同時考慮標準組合和基本組合,參見《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2002,美聯的荷載組合只是基本組合(有分項系數)。
    七、綜合討論
    三種組合中唯獨乙沒有采用簡化法則,作者也認為盡量不要采用簡化法則,這樣可靠度水平會更好,至于采用簡化法則是偏于保守還是安全,作者尚沒有研究過。
    丙的組合經過美聯公司的總結和多個高手洗練,該組合基本上是非常正確、全面的,作者非常認可;丙組合的另一個特點是荷載分類很細,概念清晰,這種分類和美國規(guī)范有密切關系。 B50009-2001 第3.2.3 條注3“對于由永久荷載效應控制的組合時,參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載”,需要引起重視,有些人會在這上面犯錯誤。
    《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2001 第5.4.1 條,SGE-重力荷載代表值的效應,有吊車時,尚應包括懸吊物重力標準值的效應。對于這一條,不同的人有不同的理解。有人認為:對于軟鉤吊車只需要考慮橋架重量,組合值系數取為1.0;有人認為還應該考慮吊掛物的重量效應-因為吊掛物豎向朝花夕拾-10
    輕型門式剛架 荷載組合(中國) 雜談
    力始終存在。STS 軟件對此的處理“非比尋常”,它是考慮最大輪壓引起支座力的1/4,這種處理是一種粗糙的處理,尤其遇到跨內有一臺吊車情況時。