拱形屋頂在設(shè)計(jì)和實(shí)際使用過(guò)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(fēng)帽等設(shè)備重量,燈具、管道等懸掛物重量;后兩者可能是集中荷載,應(yīng)盡可能沿屋蓋跨度對(duì)稱布置。材料自重標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GBgJ一87采用;各種設(shè)備和懸掛物重量按實(shí)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(biāo)準(zhǔn)值為.03Nk/mZ,并不于雪荷載同時(shí)考慮,設(shè)計(jì)中時(shí)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(yīng)與活荷載或雪荷載中的較大者同時(shí)考慮。

　　(3)風(fēng)荷載屋蓋在迎風(fēng)的14/弧面上受風(fēng)壓力,背風(fēng)的3/4弧面上受風(fēng)吸力。垂直于屋蓋表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)時(shí)要考慮支座的相對(duì)水平位移,應(yīng)控制支座相對(duì)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(jiǎn)化計(jì)算。溫度主要考慮屋蓋安裝時(shí)與使用時(shí)的最大環(huán)境溫差對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響。因?yàn)槲萆w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(duì)屋蓋的效應(yīng)影響。

　　1.在進(jìn)行屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)主要考慮下列幾種荷載效應(yīng)組合:

　　(l)恒荷載+風(fēng)荷載+特殊荷載;

　　(2)恒荷載+風(fēng)荷載+全跨豎向活荷載+特殊荷載;

　　(3)恒荷載+風(fēng)荷載+半跨豎向活荷載(作用在風(fēng)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(duì)稱變形下的整體失穩(wěn),常常是最不利的、危險(xiǎn)的荷載組合,應(yīng)著重考慮和驗(yàn)算。

　　2.屋蓋承載力計(jì)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(gè)方面12·3·41。因?yàn)槲萆w形式采用定性化機(jī)組批量生產(chǎn),其截面形式和尺寸一般是確定的。從目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(duì)于一定截面形式和材質(zhì)的拱形屋頂來(lái)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(guān)系,我們經(jīng)過(guò)分析計(jì)算認(rèn)為:在拱形屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)中,對(duì)于矢跨比的選擇應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)的跳躍失穩(wěn)點(diǎn)(=1/10~1/9)。對(duì)于實(shí)際工程來(lái)說(shuō),較為合理的矢跨比為=1/6一l/3,工程設(shè)計(jì)中建議采用右=1/5一l/4。

　　2.2設(shè)計(jì)表達(dá)式

　　該屋蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)按照《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GBJ86,采用概率極限狀態(tài)法的分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　強(qiáng)度和穩(wěn)定計(jì)算:按荷載效應(yīng)基本組合

　　2.3屋蓋的整體穩(wěn)定性、承載能力計(jì)算和鋼板厚度的確定

　　分析和足尺模型試驗(yàn)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(jì)算,.23屋蓋的局部穩(wěn)定性驗(yàn)算對(duì)拱形屋頂局部穩(wěn)定性的驗(yàn)算,要考慮到波紋的影響,可采用式4進(jìn)行驗(yàn)算。因?yàn)槔吒吆驼w半徑關(guān)系的改變將導(dǎo)致波紋深度的變化.我們必須按照波紋深度的不同,對(duì)鋼板厚度進(jìn)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(guān)規(guī)范的規(guī)定,并于拱形屋頂現(xiàn)存產(chǎn)品的實(shí)際狀況基本吻合.在拱形屋頂?shù)淖愠吣Ｐ驮囼?yàn)中,我們發(fā)現(xiàn),除了有明顯初始缺陷者以外,各種試驗(yàn)均未出現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而導(dǎo)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(duì)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。