3.
风荷载
根据荷载规范的基本原则,作用于采光顶的风荷载可按下式计算:
W
k=βμ
zμ
sW
o
其中,W
o为50年一遇的
基本风压:μ
z为高度系数,均可按荷载规范采用。
μ
s为体型系数,可按规范采用。由于采光顶形状复杂,受周围环境影响显著,宜进行
风洞试验来决定其数值。
β为风的动力作用系数。对于面板和与面板直接相连的支承结构,β取
阵风系数的β
gz,其值按荷载规范取用;对于间接支承面板的支承结构,β取
风振系数β
z,宜采用动力分析方法决定。对于
刚性支承结构,β
z可近似取1.2~1.6;柔性支承结构,βz可近似取1.5~2.0。
5.2 荷载和
作用效应组合
我国目前结构设计采用多系数的设计方法。荷载和作用效应的
标准值应按荷载规范的规定进行组合,得出其设计值:
S=γ
GS
GK+Φ
Qγ
QS
Qk+Φ
wγ
wS
wk+Φ
Eγ
ES
Ek
式中,γ
G、γ
Q、γ
w、γ
E分别有自重、活荷载、风荷载和地震作用效应的
分项系数,γ>1.0,Φ分别为
组合值系数,Φ≤1.0,S
K为效应的标准值。
5.3 结构分析方法
结构分析目前已广泛采用计算机软件进行。基本分析方法为
有限元。对柔性结构还考虑几何
非线性。常用的国内软件有3D3S、MSGS、MST
CAD等;还广泛采用国际通用的软件SAP、ANSYS、ETABS、MIDAS等。
5.4
构件设计
钢
结构构件设计按国家标准《
钢结构设计规范》GB50017和《
冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018进行。
6 试验研究
6.1 结构试验
采光顶的整体试验常用缩小比例模型进行,重要的工程或采用新结构、
新材料的采光顶,需进行这种试验。
局部构件、
节点的试验采用同材料、同工艺的1:1试件。目前广泛采用的
铸钢节点,都进行过实际大小的试验并与有限元分析结果进行比较。广洲机场的9m自平衡结构、北京长安大厦的球面索网24m跨支承结构、深圳市民中心采光顶24m索桁架单元都进行过1:1实际大小结构试验。
6.2 振动台试验
国内有许多地震模拟振动台,最大台面尺寸已达6.2mX6.2m,可以进行输入地震波的振动试验。由于台面尺寸和载重量的限制,一般采用缩小比例的试件。
6.3 风洞试验
当采光顶体型复杂或周围风环境复杂时,风洞试验是决定风荷载的有效方法。几乎所有的大型
公共建筑都进行过风洞试验,比例一般为1/100~1/150(单体)、1/1000~1/1500(风环境)
7 小结
最近十年,中国内地采光顶工程数量多、面积大、体型复杂、支承结构新颖,总体技术水平不断提高。最近北京的奥运工程,也采用了不少的采光顶项目。上海为迎接2010年
世博会、广州为迎接2010年亚运会,许多前所未见的采光顶项目正在设计中。这将为采光顶的设计与施工提供了广阔的舞台,将进一步促进其发展。
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