大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面風(fēng)雪荷載

前言

第1章緒論

1.1引言

1.2問題的提出

1.2.1大跨度鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)雪災(zāi)害調(diào)查分析

1.2.2基本雪壓研究

1.2.3基本風(fēng)壓研究

1.2.4屋面積雪分布系數(shù)研究

1.2.5風(fēng)、雪荷載組合研究

第2章風(fēng)雪災(zāi)害調(diào)查分析

2.1引言

2.2風(fēng)雪災(zāi)害概況

2.3事故原因分析

2.3.1荷載原因

2.3.2設(shè)計原因

2.3.3施工原因

2.3.4不正規(guī)的設(shè)計與施工

2.3.5使用及維護(hù)方面

2.4小結(jié)

第3章基本雪壓的計算與分析

3.1引言

3.2結(jié)構(gòu)作用類型及數(shù)學(xué)模型

3.2.1作用及作用效應(yīng)的一般概念

3.2.2作用類型

3.2.3兩種概率模型

3.2.4設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載的概率分布函數(shù)

3.2.5極值l型分布

3.2.6極值工型分布的常用參數(shù)估計方法

3.2.7樣本序列出現(xiàn)特大值時參數(shù)的修改方法

3.2.8利用柯爾莫哥洛夫檢驗(yàn)法對分布函數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)

3.3建立雪荷載統(tǒng)計模型及確定模型參數(shù)

3.3.1雪荷載調(diào)查概況與方法

3.3.2利用直方圖確定雪荷載分布

3.3.3非參數(shù)檢驗(yàn)

3.4計算結(jié)果與分析

3.4.1計算結(jié)果的比較

3.4.2矩法估計和Gumbel法估計的比較

3.5小結(jié)

第4章基本風(fēng)壓的計算與分析

4.1 引言

4.2風(fēng)速資料數(shù)據(jù)及處理

4.2.1地面粗糙度等級的規(guī)定

4.2.2風(fēng)速的高度換算

4.2.3觀測資料時次訂正

4.3基本風(fēng)壓的計算

4.3.1空氣密度的計算

4.3.2最大風(fēng)速的統(tǒng)計計算

4.3.3極值工型分布及參數(shù)估計

4.3.4極值Ⅲ型分布及參數(shù)估計

4.4計算結(jié)果優(yōu)良性指標(biāo)檢驗(yàn)

4.5計算結(jié)果與分析

4.5.1用極值工型分布統(tǒng)計數(shù)值的計算結(jié)果分析

4.5.2用極值Ⅲ型分布統(tǒng)計數(shù)值的計算結(jié)果分析

4.5.3極值l型分布和極值Ⅲ型分布的對比分析

4.5.4極值Ⅲ型分布與規(guī)范的對比分析

4.6小結(jié)

第5章屋面積雪分布系數(shù)

5.1 引言

5.2風(fēng)致積雪分析模型的建立

5.2.1流體的力學(xué)性質(zhì)

5.2.2 FLUENT軟件

5.2.3風(fēng)雪效應(yīng)湍流模型的建立

5.2.4風(fēng)雪效應(yīng)多相流模型的建立

5.2.5 FLUENT模型的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定

5.3單跨單坡屋面積雪分布系數(shù)研究

5.3.1單跨單坡屋面積雪調(diào)查分析

5.3.2單跨單坡屋面風(fēng)致積雪模擬分析

5.3.3單跨單坡屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.4單跨雙坡屋面積雪分布系數(shù)研究

5.4.1調(diào)查分析

5.4.2單跨雙坡屋面風(fēng)致積雪模擬分析

5.4.3單跨雙坡屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.5拱形屋面積雪分布系數(shù)研究

5.5.1調(diào)查分析

5.5.2拱形屋面風(fēng)致積雪模擬分析

5.5.3拱形屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.6帶天窗屋面積雪分布系數(shù)研究

5.6.1調(diào)查分析

5.6.2帶天窗屋面風(fēng)致積雪模擬分析

5.6.3帶天窗屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.7帶天窗有擋風(fēng)板屋面積雪分布系數(shù)研究

5.7.1調(diào)查分析

5.7.2帶天窗有擋風(fēng)板屋面風(fēng)致積雪模擬分析

5.7.3帶天窗有擋風(fēng)板屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.8多跨單坡屋面積雪分布系數(shù)研究

5.8.1調(diào)查分析

5.8.2多跨單坡屋面風(fēng)致積雪模擬分析

5.8.3多跨單坡屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.9雙跨雙坡屋面積雪分布系數(shù)研究

5.9.1調(diào)查分析

5.9.2雙跨雙坡屋面風(fēng)致積雪模擬分析

5.9.3雙跨雙坡屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.10雙跨拱形屋面積雪分布系數(shù)研究

5.10.1調(diào)查分析

5.10.2雙跨拱形屋面風(fēng)致積雪模擬分析

5.10.3雙跨拱形屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.11高、低屋面積雪分布系數(shù)研究

5.11.1調(diào)查分析

5.11.2高、低屋面風(fēng)致積雪模擬分析

5.11.3高、低屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.12小結(jié)

第6章大跨度鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)雪荷載組合

6.1 引言

6.2荷載和抗力的統(tǒng)計分析

6.2.1荷載的統(tǒng)計分析

6.2.2荷載效應(yīng)組合

6.2.3抗力的統(tǒng)計分析

6.3門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠指標(biāo)的計算

6.3.1極限狀態(tài)方程

6.3.2可靠度計算

6.3.3計算方法

6.3.4計算結(jié)果

6.3.5永久荷載 雪荷載（G S）組合時可靠指標(biāo)的分析

6.3.6平均可靠指標(biāo)的分析

6.4小結(jié)

參考文獻(xiàn)2100433B

《大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面風(fēng)雪荷載》可供從事土木工程、力學(xué)等相關(guān)專業(yè)的廣大科技人員以及各設(shè)計院與施工企業(yè)參考，也可作為上述專業(yè)研究生和高年級本科生的學(xué)習(xí)參考書。這是一部關(guān)于大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面風(fēng)雪荷載的專著，本書系統(tǒng)地總結(jié)和闡述了作者在大跨度鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)雪災(zāi)害方面的主要研究成果。主要論述了大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面風(fēng)雪荷載。第一章論述了大跨度鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題。第二章論述了大跨度鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)雪災(zāi)害調(diào)查分析。第三章論述了基本雪壓的計算與分析。第四章論述了基本風(fēng)壓的計算與分析。第五章論述了屋面積雪分布系數(shù)。第六章論述了大跨度鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)雪荷載組合。

近年來，國內(nèi)外發(fā)生了很多極端風(fēng)雪天氣下的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)破壞事故，研究極端條件下大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)雪流作用及響應(yīng)同時涉及風(fēng)雪兩相流運(yùn)動機(jī)理、風(fēng)致雪壓計算、風(fēng)雪流—結(jié)構(gòu)耦合作用、大跨度結(jié)構(gòu)抗倒塌性能等學(xué)科前沿問題，針對此，國內(nèi)外研究目前尚未取得突破性進(jìn)展。 本項(xiàng)目通過場地實(shí)測、試驗(yàn)和數(shù)值風(fēng)洞模擬，研究了：大跨度屋蓋在風(fēng)雪流作用下的堆載特性、大跨度屋蓋氣動外形修正對等效風(fēng)荷載的影響、風(fēng)雪流數(shù)值模擬方法、大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)與風(fēng)雪流的耦合作用等四個方面的問題?；?8組模型試驗(yàn)，研究了常見建筑模型的屋蓋積雪與周邊積雪模式、模化雪荷載模型，并與現(xiàn)行國際雪荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比對分析；分析風(fēng)雪堆積對屋面氣動特性影響的不確定性，建立了雪顆粒不均勻堆積對屋蓋三維形狀修正的數(shù)據(jù)識別方法，分析了積雪對建筑繞流的干擾影響規(guī)律；確定了典型風(fēng)雪場數(shù)值模擬優(yōu)化參數(shù)構(gòu)架，構(gòu)建了三維脈動風(fēng)雪場，提出了了基于CFD-DEM的風(fēng)雪流數(shù)值模擬方法，該方法可考慮風(fēng)雪耦合作用以及粒子之間的粘結(jié)、碰撞、分離滾動等；建立了基于RBF的雪相時變準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)算法，該方法基于兩相流穩(wěn)態(tài)計算理論，建立了風(fēng)雪相侵蝕插值算法與多階段穩(wěn)態(tài)逼近判斷算法，解決了風(fēng)雪相穩(wěn)態(tài)時變模擬問題，相比瞬態(tài)算法大幅度提高了計算效率；揭示了積雪影響對大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)流固耦合動力響應(yīng)的影響規(guī)律。 通過本課題的研究,在風(fēng)雪流實(shí)測試驗(yàn)、數(shù)值模擬、作用機(jī)理與結(jié)構(gòu)響應(yīng)等幾個基礎(chǔ)科學(xué)問題上取得重要進(jìn)展，為大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)雪設(shè)計提供了理論支撐，提高了大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)雪設(shè)計水平。 2100433B

大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋廣泛用于大型場、館、交通建筑，現(xiàn)有研究主要集中在正常荷載作用下的結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算。近年來，國內(nèi)外發(fā)生了很多在風(fēng)雪流作用下的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)破壞事故。但是，研究極端條件特別是風(fēng)雪流作用下大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的工作性能同時涉及風(fēng)雪兩相流運(yùn)動機(jī)理、風(fēng)致雪壓計算、風(fēng)雪流-結(jié)構(gòu)耦合作用、大跨度結(jié)構(gòu)抗倒塌性能等學(xué)科前沿問題，國內(nèi)外在這些方面目前尚未取得突破性進(jìn)展。 本項(xiàng)目擬通過試驗(yàn)和數(shù)值風(fēng)洞模擬，構(gòu)建考慮雪顆粒附著影響的風(fēng)雪流壁面函數(shù)、風(fēng)雪流顆粒運(yùn)動的修正公式；提出積雪?；卣髂Ｐ停粯?gòu)建風(fēng)雪流三維數(shù)值脈動流場，提出典型屋蓋積雪修形后的等效風(fēng)荷載計算公式；建立結(jié)構(gòu)-風(fēng)雪流耦合作用計算參數(shù)框架，研究典型大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)在風(fēng)雪作用下的抗倒塌性能。 通過本課題的研究有望在相關(guān)學(xué)科前沿方向取得重要進(jìn)展，為大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)雪設(shè)計提供理論支撐，提高結(jié)構(gòu)抗風(fēng)雪設(shè)計水平。

鋼結(jié)構(gòu)屋面

鋼結(jié)構(gòu)屋面技術(shù)性能如下：

⑴基板的屈服強(qiáng)度為280Mpa或350Mpa。

⑵鍍鋅量≥180g/m2。

⑶涂層厚≥20um。

⑷耐鹽霧性能≥500h。

2、保溫

鋼結(jié)構(gòu)屋頂保溫隔熱通常采用三種方法：

⑴室內(nèi)噴涂阻燃聚氨脂。

⑵室內(nèi)粘附硅酸巖棉。

⑶室內(nèi)粘附聚苯乙烯泡沫

保溫厚度一般采用1～5cm和8cm（東北地區(qū)）兩種，可適應(yīng)不同的自然環(huán)境對保溫的要求。

3、采光

鋼結(jié)構(gòu)屋面的采光主要有兩種作法：

⑴在拱形槽板的殼板上開口，代之以銀河采光板。

⑵局部改變拱高，拱高變化處的豎立面用銀河采光板封閉。采光出處的開口不預(yù)留，待結(jié)構(gòu)完成后，用等離子切割機(jī)雜一結(jié)構(gòu)上開孔。采光板安裝完畢后，開孔處用密封膠封閉。采光處結(jié)構(gòu)要加強(qiáng)。

4、通風(fēng)帽

鋼結(jié)構(gòu)屋面頂部、設(shè)置通風(fēng)帽，可滿足各種室內(nèi)各種通風(fēng)要求。

500型通風(fēng)器是依據(jù)AS2428.1-1993規(guī)范設(shè)計的，在龍卷風(fēng)條件下，當(dāng)風(fēng)速為200公里/小時、雨量為200毫米/每小時時，通風(fēng)器仍能正常完好運(yùn)行，無損壞，漏雨現(xiàn)象。在龍卷風(fēng)地區(qū)通風(fēng)器需要特殊的加固措施。

5、節(jié)點(diǎn)

⑴鋼結(jié)構(gòu)屋面一般采用鉸接，也可用固接。

⑵圈梁上需設(shè)置預(yù)埋件，其上焊通長布置的特種角鋼。

⑶鋼結(jié)構(gòu)屋面拱腳與圈梁上角鋼可采用栓接或自攻釘連接。

YJ3011型(原118型)、YJ4519型(原178型)和YT6118型(原238型)。

分別用于軋制銀河屋頂拱型槽板。

YJ3011型機(jī)組可將600mm寬的彩色鍍鋅鋼板卷材輥壓成拱型槽板，該成型機(jī)所軋制的拱型板適用于薄板小跨度屋頂?shù)妮亯撼尚汀?

YJ3011機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)：

機(jī)身規(guī)格：長8.5m、寬2.1m、高2.3m

自重：9t

動力：22kw

線速度：21m/min

適用最大跨度：36m

YJ4519機(jī)組可將914mm寬的彩色鍍鋅鋼板卷材輥壓成拱型槽板，該成型機(jī)所軋制的拱板適用于厚板大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面的輥壓成型。

YJ4519機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)：2100433B