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对屋顶停机坪等荷载的思考(建筑结构.技术通讯2006.11)

(2007-08-01 19:35:06)
分类: 第三部分:网上问答
 

对“荷载规范”第4.3.2条的理解与应用

(注意:本文上传过程图及符号丢失,请核查原文)

一、对规范规定的理解

“荷载规范”第4.6.3条规定:直升机在屋面上的荷载,也应乘以动力系数,对具有液压轮胎起落架的直升机可取1.4;其动力荷载只传至楼板和梁。

“荷载规范”的上述规定可从以下几方面理解:

1.屋面直升机停机坪的荷载应根据直升机总重量按局部荷载考虑;

2.根据直升机总重量按局部荷载考虑的荷载效应不低于按等效均布荷载5.0kN/m2的计算结果;

3.屋面直升机停机坪的荷载应考虑荷载的动力系数;

4.规范的相关规定可归纳为表1。

表1     屋顶直升机停机坪荷载

直升机机型

轻型

中型

重型

最大起飞重量(kN)

20

40

60

局部荷载标准值(kN)

20

40

60

作用面积

0.20m×0.20m

0.25m×0.25m

0.30m×0.30m

传至楼板和梁的动力系数

具有液压轮胎起落架的直升机可取1.4

荷载的组合值系数应取0.7,频遇值系数应取0.6,准永久值系数应取0

 

二、结构设计的相关问题

1.屋面直升机停机坪荷载根据直升机总重量按局部荷载考虑时,可按表2取最不利工况。

    直升飞机停机坪荷载(取表中最不利工况)

项次

荷载工况

1

结构永久荷载+直升飞机实际重量

2

结构永久荷载+(1个集中荷载× ),集中荷载作用面积为0.1m2

动力系数

0.75(飞机有液压减振着陆装置)

1.50(飞机为刚性着陆或有滑撬装置)

3

结构永久荷载+均布活荷载5kN/m2

注:1  上表摘自美国《UNIFORM BUILDING CODE》1988,供参考;

  国产直升飞机Z-9(直9)的最大起飞重量为40kN,其主轮距为2.03m,前后轮距3.61m。

2.“荷载规范”规定了屋顶直升机停机坪荷载的取值原则,但未规定对其支承结构构件的计算中是否应考虑荷载折减,一般情况下屋顶直升机停机坪的位置相对固定,范围相对很小,因此对其荷载的折减宜根据不同情况区别对待。

三、设计建议

(一)对屋面直升机停机坪的荷载,当直升机总重按局部荷载考虑的荷载效应起控制作用时,建议不考虑活荷载的折减系数;当由等效均布荷载(5.0kN/m2)的效应起控制作用时,建议考虑活荷载的折减系数。

(二) 屋顶卫星天线荷载

屋顶卫星天线(俗称“大锅”)一般自重不大,但其在风荷载下对屋顶结构构件产生的拉压力很大,由于规范对此类荷载未有具体规定,因此,对荷载的取值、对主体结构的影响均应予以充分的考虑。设计建议如下:

1.屋顶卫星天线荷载的数值一般应按厂家提供的资料确定,当方案及初步设计阶段无详细设计资料时,可按表3的相关数值考虑。

表3     屋顶卫星天线(直径3m)的基座荷载设计值

风压( )

0.196

0.295

0.392

0.490

0.588

0.687

0.785

最大压力(kN)

34.34

43.16

51.99

61.80

71.61

81.42

91.23

最大拔力(kN)

11.77

19.62

27.47

35.32

43.16

51.99

58.86

最大剪力(kN)

11.28

16.68

22.07

27.96

33.35

39.34

44.15

2.在结构整体计算中,可仅考虑屋顶卫星天线及基座等自重的影响,卫星天线覆盖的相关区域的活荷载标准值可取屋面活荷载标准值和上人屋面活荷载(1.5kN/m2)标准值的较大值;在构件的内力及配筋计算中,分构件按卫星天线荷载的最不利布置情况对构件进行调整复核,以满足构件的强度及变形要求,可不考虑屋顶卫星天线在风荷载下的基座反力对构件挠度及裂缝宽度的影响,相关说明如图1。

图1      屋顶卫星天线荷载的取值建议

(三)屋顶广告牌(或标牌)荷载

与屋顶卫星天线一样,屋顶广告牌对主体结构的影响主要为其在风荷载下对主体结构产生的拉压力,当风荷载较大时还应考虑广告牌自身的风致破坏问题。设计建议如下:

1.以承受风荷载为主的出屋顶广告牌(或女儿墙等),在结构整体计算时可将其作为出屋顶的结构楼层输入,但应注意对涉及出屋顶层的程序计算参数进行合理选取,注意程序中相关放大系数和调整系数的合理取值并对计算结果进行合理的判别,否则有可能干扰主体结构的计算及影响对主体结构计算结果的分析判断。同时应对相关计算书进行适当的标注,以免施工图审查时引起不必要的误解。

2.当设计完毕后再加设广告牌时,可手算广告牌的风荷载效应对主体结构的影响,当对主体结构设计不起控制作用时,可考虑在不降低广告牌总风荷载效应的前提下,对其单独进行计算,再复核与广告牌相关的结构构件,其过程如图2。

 

根据屋顶结构屋顶广告牌离地面的实际高度,按“荷载规范”要求计算出屋顶广告牌的实际风荷载标准值

 

判断其对主体结构设计的影响程度,

当不起控制作用时,广告牌单独计算

 

计算所需的 数值可直接取用上述计算所得的数值

 

图2     后加屋顶广告牌的计算过程图

 

(四)屋顶擦窗机荷载

1.屋顶擦窗机的轨道及设备荷载,应根据设备厂家提供的荷载分布情况综合计算。

2.屋顶擦窗机分为固定式和移动式两类,其荷载的数值一般应按厂家提供的资料确定,当屋顶采用可移动式擦窗机时,其荷重对屋顶结构的影响较大,由于规范对此类荷载未有具体规定,因此,对荷载的取值、对主体结构的荷载折减等均应予以充分的考虑。当方案及初步设计阶段无详细设计资料时,可按表4的相关数值考虑。

图 3     JPBS-1542型擦窗机荷载分布图

 

图 4     JPSS-1C46型擦窗机荷载分布图

表4    移动式擦窗机的荷载标准值

型号

总重量(kN)

悬挑长度

(m)

轨距S

(m)

轮距B

(m)

支点最大

压力(kN)

支点最大

拉力(kN)

JPBS-1542

50

4.5

1.5

1.8

48

23

JPSS-1C46

113

9.0

2.0

2.0

96

26

3.在结构整体计算中,可仅考虑移动式擦窗机的轨道及支墩等自重的影响(影响的范围可按一个柱网考虑,如采用表4中JPBS-1542型擦窗机且柱网为8.1m×8.1m时,可取等效均布自重标准值 ),擦窗机移动的相关区域的活荷载标准值可取上人屋面活荷载(1.5kN/m2)标准值;在构件的内力及配筋计算中,分构件按擦窗机荷载的最不利布置情况对构件进行调整复核,以满足构件的强度及变形要求,可不考虑擦窗机活荷载对构件挠度及裂缝宽度的影响,相关说明如图5。

图5    屋顶擦窗机荷载的取值建议

 

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