金屬拱型波紋屋蓋結(jié)構(gòu)的簡化設(shè)計方法

1、金屬拱型波紋屋蓋結(jié)構(gòu)的簡化設(shè)計方法張勇1 劉錫良2 王元清1 石永久1清華大學(xué) 土木工程系 北京 100084 2. 天津大學(xué) 土木工程系 天津 300072)摘要：金屬屬拱型波波紋屋蓋蓋結(jié)構(gòu)在在力學(xué)性性能上具具有很強強的幾何何非線性性，結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計必必須考慮慮幾何非非線性的的影響。本本文通過過對這種種結(jié)構(gòu)進進行線性性和幾何何非線性性對比分分析，找找到了兩兩種計算算結(jié)果之之間的對對應(yīng)規(guī)律律，從而而提出了了一套基基于線性性分析的的簡化設(shè)設(shè)計方法法。本文文運用這這套方法法對若干干實際工工程進行行了試設(shè)設(shè)計，試試設(shè)計結(jié)結(jié)果證明明了簡化化設(shè)計方方法的合合理性和和可操作作性。關(guān)鍵詞：金金屬拱型型波紋屋屋蓋

2、；簡簡化設(shè)計計方法；幾何非非線性分分析；線線性分析析中文分類號號:TU3318.1 文獻獻標(biāo)識碼碼：AAsimppliffiedddessignn meethood ffor arcchedd coorruugatted mettal rooofZhangg Yoong11 LLiu Xillianng2 WWangg Yuuanqqingg1 SShi Yonngjiiu1Deparrtmeent of Civvil Enggineeeriing, Tssingghuaa Unniveersiity, Beeijiing 10000844, CChinna 2. Depparttmennt

3、oof CCiviil EEngiineeerinng , Tiianjjin Uniiverrsitty, Tiianjjin 30000722, CChinna)Abstrractt: AArchhed corrruggateed mmetaal rrooff exxhibbitss sttronng ggeommetrricaal nnonllineeariity wheen lloadded, whhichh caannoot bbe iignooredd inn sttruccturral dessignn. TThrooughh thhe ccomppariisonn annaly

4、ysiss off liineaar aanallysiis aand nonnlinnearr annalyysiss, tthe rulles of thee reelattionnshiip bbetwweenn thhe rresuultss off thhe ttwo metthodds wwas fouund, annd aa siimpllifiied dessignn meethood bbaseed oon llineear anaalyssis forr thhis kinnd oof sstruuctuure wass prropoosedd byy thhe aauth

5、horss off thhis papper. Thhe rreassonaabillityy annd ffeassibiilitty oof tthiss meethood wwas verrifiied thrrouggh tthe triial dessignn off seeverral praactiicall prrojeectss. Keywoordss: aarchhed corrrugaatedd metaal rrooff; ssimppliffiedd deesiggn mmethhod;geoomettriccal nonllineear Anaalyssis; Li

6、ineaar AAnallysiis1引言金屬拱型波波紋屋蓋蓋結(jié)構(gòu)的的剛度較較小，在在荷載作作用下具具有顯著著幾何軟軟化特征征，因而而其穩(wěn)定定問題實實質(zhì)上是是一個彈彈塑性分分析問題題，其臨臨界荷載載是結(jié)構(gòu)構(gòu)幾何非非線性和和物理非非線性同同時作用用的結(jié)果果2。而結(jié)結(jié)構(gòu)幾何何、物理理雙非線線性分析析方法以以結(jié)構(gòu)非非線性分分析理論論為基礎(chǔ)礎(chǔ)，具有有一定的的理論難難度，難難以作為為通用的的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計方法法而為廣廣大工程程技術(shù)人人員所接接受。目目前，在在世界范范圍內(nèi)金金屬拱型型波紋屋屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)尚未形形成普遍遍接受的的設(shè)計計計算方法法。在我我國這種種結(jié)構(gòu)的的設(shè)計通通常由施施工單位位來完成成，施工工單位確確

7、定結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計計參數(shù)后后向?qū)I(yè)業(yè)設(shè)計單單位提供供屋蓋對對下部結(jié)結(jié)構(gòu)的支支承反力力，設(shè)計計單位只只進行下下部支承承結(jié)構(gòu)的的設(shè)計。事事實上絕絕大多數(shù)數(shù)施工單單位對這這種結(jié)構(gòu)構(gòu)的力學(xué)學(xué)性能也也缺乏清清楚的認認識，結(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)往往根根據(jù)主觀觀經(jīng)驗來來確定，其其結(jié)果自自然難以以保證結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計“安全、合合理”，故此此這種結(jié)結(jié)構(gòu)的惡惡性工程程事故在在我國時時有發(fā)生生1,66。探探索一種種簡便、適適用的簡簡化設(shè)計計方法，對對于這種種結(jié)構(gòu)的的健康發(fā)發(fā)展具有有非常緊緊迫的現(xiàn)現(xiàn)實意義義。本文作者在在對金屬屬拱型波波紋屋蓋蓋結(jié)構(gòu)進進行系統(tǒng)統(tǒng)的理論論分析與與試驗研研究的基基礎(chǔ)上，提提出了一一套設(shè)計計方法，只只需對結(jié)結(jié)

8、構(gòu)進行行線彈性性分析，不不僅易于于理解，而而且簡便便易行。經(jīng)經(jīng)過大量量工程試試設(shè)計后后，該方方法已被被編制中中的國家家標(biāo)準(zhǔn)金金屬拱型型波紋屋屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)技術(shù)規(guī)規(guī)程（目目前處于于報批階階段）采采用。本本文將詳詳細介紹紹這套簡簡化設(shè)計計方法的的推導(dǎo)過過程，明明確采用用該方法法時的設(shè)設(shè)計步驟驟。本文文給出的的部分實實際工程程試設(shè)計計結(jié)果也也在一定定程度上上驗證了了該方法法的合理理性和可可操作性性。2 金屬拱拱型波紋紋屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)受力力機理分分析金屬拱型波波紋屋蓋蓋結(jié)構(gòu)所所用材料料與一般般的壓型型鋼板相相同，結(jié)結(jié)構(gòu)成型型工藝也也與壓型型鋼板相相似，但但兩者在在力學(xué)性性能上卻卻差別很很大：作作為一種種板架合

9、合一的屋屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)，金屬屬拱型波波紋屋蓋蓋目前在在我國最最大跨度度已做到到38m；而壓壓型鋼板板在建筑筑中只能能配合梁梁檁使用用，作為為圍護結(jié)結(jié)構(gòu)，跨跨度一般般在3m以內(nèi)。這這種現(xiàn)象象的根本本原因是是兩者的的受力模模式不同同：金屬屬拱型波波紋屋蓋蓋結(jié)構(gòu)呈呈拱型（或或筒殼）結(jié)結(jié)構(gòu)受力力機理，內(nèi)內(nèi)力分布布較均勻勻，是一一種靠合合理的幾幾何外形形來提供供較大承承載能力力或跨越越能力的的結(jié)構(gòu)。壓壓型鋼板板的受力力機理類類似于梁梁，而實實腹梁是是一種最最不合理理的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式。另另外金屬屬拱型波波紋屋蓋蓋結(jié)構(gòu)由由于成型型的需要要，結(jié)構(gòu)構(gòu)板件上上均勻地地壓有許許多橫向向小波紋紋，這些些小波紋紋雖然在在一定程

10、程度上降降低了結(jié)結(jié)構(gòu)在跨跨度方向向的剛度度，但卻卻大大增增強了板板件的局局部穩(wěn)定定性，突突出了結(jié)結(jié)構(gòu)的殼殼體受力力特征，更更為施工工組裝過過程中的的結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件提供供必要的的抗扭剛剛度。實際工程中中金屬拱拱型波紋紋屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)所受受荷載類類型比較較單一，設(shè)設(shè)計時要要考慮的的荷載主主要有：自重、保保溫荷載載、吊頂頂荷載、雪雪荷載（活活荷載）、積積灰荷載載、風(fēng)荷荷載等。文文獻2根據(jù)這這幾種荷荷載的特特點將它它們分成成自重類類荷載、類類雪荷載載、半跨跨三角形形分布荷荷載以及及類風(fēng)荷荷載等四四類，并并運用非非線性有有限元法法對在這這四類荷荷載作用用下的不不同支承承形式、不不同矢跨跨比屋蓋蓋結(jié)構(gòu)進進行了幾幾

11、何及物物理雙非非線性分分析，從從中明確確了這種種結(jié)構(gòu)的的受力機機理和破破壞模態(tài)態(tài)。對結(jié)結(jié)構(gòu)受力力機理的的把握是是探討結(jié)結(jié)構(gòu)簡化化設(shè)計方方法的基基礎(chǔ)。圖1 軸力為壓力時的彎矩-荷載關(guān)系曲線Fig. 1 Moment-load curve when axial force is compressive force圖2 軸力為拉力時的彎矩-荷載關(guān)系曲線Fig. 2 Moment-load curve when axial force is tensile force由于金屬拱拱型波紋紋屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)的板板件較薄薄，因此此截面剛剛度小，在在荷載尤尤其是非非對稱荷荷載作用用下結(jié)構(gòu)構(gòu)變形較較大。拱拱型結(jié)構(gòu)構(gòu)的

12、軸力力較大，而而軸力對對于變形形的作用用也就是是常說的的P-效應(yīng)導(dǎo)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)彎矩內(nèi)內(nèi)力與外外荷載之之間呈非非線性關(guān)關(guān)系，這這便是結(jié)結(jié)構(gòu)的幾幾何非線線性問題題。研究究表明2在在受到自自重、雪雪等方向向向下的的荷載作作用時，金金屬拱型型波紋屋屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)的軸為為壓力，結(jié)結(jié)構(gòu)的位位移-荷載曲曲線是上上凸曲線線，結(jié)構(gòu)構(gòu)呈整體體失穩(wěn)破破壞；結(jié)結(jié)構(gòu)在體體形系數(shù)數(shù)按荷載載規(guī)范規(guī)規(guī)定的風(fēng)風(fēng)荷載作作用下，軸軸力為拉拉力，結(jié)結(jié)構(gòu)的位位移-荷載曲曲線是下下凹曲線線，結(jié)構(gòu)構(gòu)為強度度破壞。結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)內(nèi)力-荷載曲曲線也表表明結(jié)構(gòu)構(gòu)的軸力力與外荷荷載之間間呈線性性關(guān)系，而而無論軸軸力是拉拉力還是是壓力（即即何種荷荷載形式式）

13、P-效應(yīng)都都使結(jié)構(gòu)構(gòu)的彎矩矩內(nèi)力表表現(xiàn)出明明顯的非非線性。當(dāng)當(dāng)軸力為為壓力時時彎矩-荷載曲曲線是上上凸曲線線，此時時按線性性計算得得到的彎彎矩內(nèi)力力小于非非線性彎彎矩內(nèi)力力（圖1）；當(dāng)當(dāng)軸力為為拉力時時彎矩-荷載曲曲線是下下凹曲線線，此時時按線性性計算得得到的彎彎矩內(nèi)力力則大于圖1 軸力為壓力時的彎矩-荷載關(guān)系曲線Fig. 1 Moment-load curve when axial force is compressive force圖2 軸力為拉力時的彎矩-荷載關(guān)系曲線Fig. 2 Moment-load curve when axial force is tensile force3 金

14、屬拱拱型波紋紋屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)簡化化設(shè)計公公式從非線性分分析的角角度來考考察，結(jié)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)穩(wěn)定性問問題和強強度問題題是聯(lián)系系在一起起的。結(jié)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)穩(wěn)前的大大變形導(dǎo)導(dǎo)致彎矩矩內(nèi)力迅迅速增加加，因此此失穩(wěn)前前結(jié)構(gòu)一一般都要要進入彈彈塑性變變形階段段。文獻獻2的分析析證實，作作為一種種薄壁鋼鋼結(jié)構(gòu)，一一旦金屬屬拱型波波紋屋蓋蓋結(jié)構(gòu)上上出現(xiàn)塑塑性區(qū)，結(jié)結(jié)構(gòu)剛度度將受到到很大削削弱，因因而變形形增加更更快，因因變形而而引起的的附加彎彎矩也相相應(yīng)增大大，塑性性區(qū)將迅迅速發(fā)展展，最終終導(dǎo)致整整個結(jié)構(gòu)構(gòu)的破壞壞。因此此對這種種結(jié)構(gòu)要要提出一一種基于于線性分分析的簡簡化設(shè)計計方法，必必須解決決的是如如何通過過線性彎彎矩

15、內(nèi)力力求出非非線性彎彎矩內(nèi)力力，從而而將穩(wěn)定定問題轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為強強度問題題并與強強度問題題一起計計算。對對于薄壁壁結(jié)構(gòu)的的強度問問題有一一點已是是共識：控制結(jié)結(jié)構(gòu)于彈彈性工作作階段，即即采用邊邊緣屈服服準(zhǔn)則作作為薄壁壁結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計時的的強度評評判標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。在對這種結(jié)結(jié)構(gòu)進行行非線性性分析過過程中發(fā)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)二階彎彎矩內(nèi)力力相對于于一階彎彎矩內(nèi)力力的變化化幅度主主要與荷荷載類型型及實際際荷載和和臨界荷荷載之間間的比率率有關(guān)，這這使得很很自然想想到參照照壓彎桿桿件的相相關(guān)公式式來表達達這種彎彎矩放大大作用。因因此本文文采用了了下面一一組公式式作為這這種結(jié)構(gòu)構(gòu)的簡化化設(shè)計公公式：（1）式中Aeqq、Weq分

16、別別為考慮慮了波紋紋效應(yīng)的的等效截截面面積積及等效效截面抵抵抗矩；、分別為為計算工工況下截截面的一一階軸力力和二階階彎矩?？煽煞謩e通通過下列列公式求求得：（2）（3）其中：計算算工況中中第種設(shè)設(shè)計荷載載作用下下的單位位寬度截截面的一一階軸力力；為計計算工況況中第種種設(shè)計荷荷載作用用下的單單位寬度度截面的的一階彎彎矩；為為與計算算工況中中第類設(shè)設(shè)計荷載載相對應(yīng)應(yīng)的彎矩矩放大系系數(shù)。前前面已經(jīng)經(jīng)提到對對于封閉閉的拱型型結(jié)構(gòu)，在在風(fēng)荷載載作用下下彎矩內(nèi)內(nèi)力與外外荷載的的關(guān)系曲曲線是上上凹的，即即一階彎彎矩比二二階彎矩矩（即實實際彎矩矩）大，因因此為了了簡便，不不再縮小小風(fēng)荷載載作用下下的一階階彎矩，

17、此此時彎矩矩放大系系數(shù)，其其他設(shè)計計荷載作作用下的的彎矩放放大系數(shù)數(shù)可通過過下式求求得：（4）其中的為彎彎矩調(diào)整整系數(shù)，與與支承條條件、荷荷載類型型及結(jié)構(gòu)構(gòu)的矢跨跨比有關(guān)關(guān)。為計計算工況況中第類類荷載設(shè)設(shè)計值；為拱型型屋蓋在在計算工工況中第第類荷載載作用下下的彈性性臨界荷荷載：（5）式中的為考考慮了波波紋效應(yīng)應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)等效截截面慣性性矩；為為臨界荷荷載系數(shù)數(shù)，本文文作者在在文獻4中推導(dǎo)導(dǎo)出（5）式，并并給出了了不同條條件下的的值。如前所述，這這種結(jié)構(gòu)構(gòu)的板件件上分布布著很多多軋制小小波紋，小小波紋對對板件的的局部剛剛度和結(jié)結(jié)構(gòu)的整整體剛度度都有很很大的影影響，文文獻3分析了了這種影影響，并并按

18、等剛剛度原則則給出了了等效截截面剛度度、的計算算方法。到目前為止止以上公公式中只只有一個個參數(shù)尚尚未確定定，這就就是彎矩矩調(diào)整系系數(shù)。根據(jù)（2）式及（3）式，可通通過下式式求出：（6）這里的即為為二階分分析得到到的彎矩矩。為了了求解上上式，必必須對結(jié)結(jié)構(gòu)進行行二階與與一階計計算結(jié)果果的對比比分析。首首先對結(jié)結(jié)構(gòu)進行行一階分分析，求求得各種種荷載水水平下的的一階最最大彎矩矩，然后后進行二二階彈性性分析，求求得作用用下結(jié)構(gòu)構(gòu)的二階階最大彎彎矩。由由于值是是通過結(jié)結(jié)構(gòu)的最最大彎矩矩求出的的，因此此嚴(yán)格意意義上說說公式（4）中的應(yīng)為最大彎矩放大系數(shù)，分析表明采用最大彎矩放大系數(shù)來放大結(jié)構(gòu)各截面上的一階

19、彎矩得到的結(jié)果與采用各截面相應(yīng)彎矩放大系數(shù)得到的結(jié)果差別不大，且偏于安全。本文大量的的參數(shù)分分析表明明，在支支承條件件一定的的情況下下的取值值僅與荷荷載類型型、的比比值及結(jié)結(jié)構(gòu)矢跨跨比有關(guān)關(guān)。接下下來本文文將求出出各種荷荷載類型型下的彎彎矩調(diào)整整系數(shù)。為了節(jié)約篇幅，本文只給出部分結(jié)果的分析過程。3.1 鉸鉸支結(jié)構(gòu)構(gòu)在自重重類荷載載作用下下的彎矩矩調(diào)整系系數(shù)圖3為矢跨跨比為00.255的鉸支支結(jié)構(gòu)穩(wěn)穩(wěn)定承載載力系數(shù)數(shù)隨變化的的關(guān)系曲曲線。圖圖中包含含了188條曲線線，每條條曲線代代表一特特定跨度度及板厚厚結(jié)構(gòu)的的計算結(jié)結(jié)果?；局睾虾系膸讞l條曲線代代表的結(jié)結(jié)構(gòu)跨度度相同而而板厚不不同。從從此圖

20、中中可以看看出在自自重類荷荷載作用用下隨著著跨度的的變化有有所改變變，但變變化的幅幅度不大大（變化化幅度在在0.000255之間，約約占最小小取值的的0.665%）。當(dāng)當(dāng)結(jié)構(gòu)跨跨度一定定、板厚厚改變時時幾乎不不發(fā)生變變化。本本文認為為隨結(jié)構(gòu)構(gòu)跨度也也不應(yīng)改改變，這這是這種種結(jié)構(gòu)的的內(nèi)部規(guī)規(guī)律。計計算時之之所以出出現(xiàn)值隨隨跨度改改變而波波動的現(xiàn)現(xiàn)象，主主要和計計算模型型引起的的系統(tǒng)偏偏差及公公式（66）中各各參數(shù)存存在誤差差有關(guān)。圖4為當(dāng)矢跨比為0.4時的分析結(jié)果。此圖中同樣包含18條曲線，每條曲線代表一跨度及板厚確定的結(jié)構(gòu)，可以看出這18條曲線幾乎完全重合在一起。這證明了與結(jié)構(gòu)跨度及所用板厚無

21、關(guān)。當(dāng)結(jié)構(gòu)矢跨跨比分別別取0.15、0.22、0.330、0.335及0.445時也也可得出出類似的的結(jié)果?？偪偟恼f來來結(jié)構(gòu)的的矢跨比比越小，隨結(jié)構(gòu)跨度的改變波動的幅度越大。但各種矢跨比下，波動的絕對幅度都不大。圖3 矢跨比0.25Fig. 3 The rise to span ratio is 0.25圖4 矢跨比0.40Fig. 4 The rise to span ratio is 0.40圖5 自重類荷載下的彎矩調(diào)整系數(shù)Fig. 5 Moment adjusting factor under self-weight type load圖6類雪荷載下的彎矩調(diào)整系數(shù)Fig. 6 Momen

22、t adjusting factor under snow-load type load選擇每種矢矢跨比下下值較大大的一條條曲線畫畫在一起起（圖5），從從中可以以看出隨隨結(jié)構(gòu)矢矢跨比改改變而變變化的具具體情況況。不難難看出隨隨著矢跨跨比的改改變值的的增減規(guī)規(guī)律不明明顯，但但是總的的說來變變化的幅幅度不大大（約88%）。另另外，圖圖中各條條曲線都都比較平平緩，這這說明隨隨變化的的幅度也也不大。為為了便于于設(shè)計，圖3 矢跨比0.25Fig. 3 The rise to span ratio is 0.25圖4 矢跨比0.40Fig. 4 The rise to span ratio is 0.40

23、圖5 自重類荷載下的彎矩調(diào)整系數(shù)Fig. 5 Moment adjusting factor under self-weight type load圖6類雪荷載下的彎矩調(diào)整系數(shù)Fig. 6 Moment adjusting factor under snow-load type load3.2 鉸鉸支結(jié)構(gòu)構(gòu)在類雪雪荷載作作用下的的彎矩調(diào)調(diào)整系數(shù)數(shù)金屬拱型波波紋屋蓋蓋結(jié)構(gòu)在在類雪荷荷載作用用下的變變化情況況類似于于自重類類荷載作作用下的的情況，因因此本文文僅將最最后的結(jié)結(jié)果繪于于圖6中。從從圖中可可以看出出值隨矢矢跨比改改變而產(chǎn)產(chǎn)生的波波動也不不大（約約9.55%），另另外各條條曲線也也較平直直

24、。為簡簡化設(shè)計計，本文文統(tǒng)一取取類雪荷荷載作用用下結(jié)構(gòu)構(gòu)的彎矩矩調(diào)整系系數(shù)0.441。該取取值含蓋蓋了圖中中所有曲曲線，因因此偏于于安全的的。.3.1.3 鉸鉸支結(jié)構(gòu)構(gòu)在半跨跨三角形形荷載作作用下的的彎矩調(diào)調(diào)整系數(shù)數(shù)圖7 半跨荷載下的彎矩調(diào)整系數(shù)Fig. 7 Moment adjusting factor under half span load半跨三角形形荷載作作用下各各種矢跨跨比結(jié)構(gòu)構(gòu)的曲線線繪于圖圖7中。從從圖中可可以看出出隨著矢矢跨比的的增減值值變化非非常顯著著，此時時若只選選取一個個值作為為該工況況下的彎彎矩調(diào)整整系數(shù)，其其設(shè)計結(jié)結(jié)果偏差差較大。故故此將圖圖中曲線線分成兩兩類，矢矢跨

25、比不不大于00.3時時，曲線線比較平平緩，可可以歸為為一類，取取0.6；矢跨跨比大于于0.33時，與之間明明顯呈非非線性關(guān)關(guān)系，且且各條曲曲線的距距離較近近，因而而歸為另另一類，取取0.5585003+00.0779522(q/qqcr)-0.0003112(q/qqcr)2+ 00.0226888(q/qqcr)3。分析析表明在在半跨荷荷載作用用下，這這種結(jié)構(gòu)構(gòu)的彈性性穩(wěn)定承承載力遠遠大于彈彈塑性穩(wěn)穩(wěn)定承載載力，因因此圖中中值較大大（00.5）處處的曲線線已不具具有實際際意義。圖7 半跨荷載下的彎矩調(diào)整系數(shù)Fig. 7 Moment adjusting factor under half s

26、pan load同樣的推導(dǎo)導(dǎo)過程可可求出固固支結(jié)構(gòu)構(gòu)在上述述荷載類類型下的的彎矩調(diào)調(diào)整系數(shù)數(shù)。顯然然固支拱拱型結(jié)構(gòu)構(gòu)的穩(wěn)定定承載力力要顯著著大于鉸鉸支結(jié)構(gòu)構(gòu)。由于于實際工工程中，這這種結(jié)構(gòu)構(gòu)在拱腳腳處很難難做到理理想固支支，實際際采用的的支座形形式基本本都為鉸鉸支座，因因此本文文不再列列出固支支時的彎彎矩調(diào)整整系數(shù)。4、金屬拱拱型波紋紋屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計步驟根據(jù)本文推推導(dǎo)簡化化設(shè)計公公式的過過程及思思路，可可總結(jié)按按照上述述方法設(shè)設(shè)計金屬屬拱型波波紋屋蓋蓋結(jié)構(gòu)的的步驟如如下：對結(jié)構(gòu)所受受各類荷荷載進行行組合，確定各各種工況況下各類類荷載的的設(shè)計值值；對于多雪地地區(qū)，須須考慮半半跨非均均布雪荷荷載

27、的作作用。因因此一般般情況下下設(shè)計時時要考慮慮的荷載載組合類類型有：自重類荷載載全跨跨均布雪雪荷載/活荷載載自重類荷載載全跨跨均布雪雪荷載/活荷載載風(fēng)荷荷載自重類荷載載風(fēng)荷荷載自重類荷載載半跨跨三角形形分布雪雪荷載自重類荷載載半跨跨三角形形分布雪雪荷載風(fēng)荷載載（2）按照照文獻3提供的的方法計計算結(jié)構(gòu)構(gòu)單位寬寬度截面面的各等等效彈性性常數(shù)；（3）按照照線彈性性理論計計算出結(jié)結(jié)構(gòu)在各各種設(shè)計計荷載下下的各截截面的彎彎矩和軸軸力。（4）利用用公式（5）求出出各類荷荷載對應(yīng)應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)彈性臨臨界荷載載：（5）利用用公式（4）求出出各類設(shè)設(shè)計荷載載對應(yīng)的的彎矩放放大系數(shù)數(shù)，并進進而利用用公式（2）和公公式

28、（33）求出出特定荷荷載工況況下結(jié)構(gòu)構(gòu)各截面面的一階階軸力及及二階彎彎矩。（6）按照照公式（1）驗算各工況下結(jié)構(gòu)各截面的承載力。5、工程試試設(shè)計本文運用前前面推導(dǎo)導(dǎo)的簡化化設(shè)計公公式，并并根據(jù)上上一節(jié)的的簡化設(shè)設(shè)計步驟驟編制了了金屬拱拱型波紋紋屋蓋設(shè)設(shè)計軟件件（ACCMRSSAP）。該該軟件采采用VBB語言編編程，具具有很好好的用戶戶界面，能能夠自動動進行荷荷載組合合并對各各種荷載載工況下下的結(jié)構(gòu)構(gòu)進行內(nèi)內(nèi)力分析析及承載載力驗算算，可以以圖形顯顯示并從從圖上查查詢各種種計算結(jié)結(jié)果，可可以直接接打印結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力力圖及設(shè)設(shè)計計算算書。本本文運用用此軟件件進行了了大量的的工程試試設(shè)計，均均得到較較滿意

29、結(jié)結(jié)果。下下面將列列舉出其其中三個個工程的的設(shè)計結(jié)結(jié)果。51 工工程一結(jié)構(gòu)參數(shù)：跨度330m，拱拱高6mm，板厚厚1.44mm，板板型MIC-2240，支支座類型型鉸支座座，鋼板板屈服強強度2880MPPa，設(shè)設(shè)計強度度235MMPa荷載標(biāo)準(zhǔn)值值：自重重0.220kNN/m22，基本本雪壓00.755kN/m2，活荷荷載0.30kkN/mm2，基本本風(fēng)壓00.600kN/m2計算結(jié)果：截面最最大應(yīng)力力4200.4MPaa 235MPPa 結(jié)構(gòu)不不安全。該工程為一一實際工工程，工工程地點點在烏魯魯木齊市市。工程程完工于于19999年6月，于于20000年1月在一一場大雪雪后倒塌塌。對事事故現(xiàn)場場的勘測測表明此此工程施施工質(zhì)量量很好。52 工工程二結(jié)構(gòu)參數(shù)：跨度333m，拱拱高6.6m，板板厚1.25mmm，板板型MIC-2240，支支座類型型鉸支座座，板屈屈服強度度2800MPaa，設(shè)計計強度235MMPa荷載標(biāo)準(zhǔn)值值：自重重0.118kNN/m22，基本本雪壓00.400kN/m2，活荷荷載0.30kkN/mm2，基本本風(fēng)壓00.555kN/m2計算結(jié)果：截面最最大應(yīng)力力2911.9MPaa 235MPPa 結(jié)構(gòu)不不安全。此工程也是是一事故故工程，建建于19995年年并于119977年1月在一一場大雪雪后塌落落，工程程地點在在遼寧省省鞍山市市。在事事故現(xiàn)場場的足尺