梭形轻钢屋架失稳事故分析(2)

栩结构工程研究 校形轻钢屋架失稳事故 陈 骥 �西安建筑科技大学 西安 � 的!!∀ 摘 共 对支承在两种不同受力构件上的抽心受压构件的弹性育曲屁曲作了理论分析, 给出了确定两种抽心 受压构件计葬长度系数的计葬公式# 将此分析用于说明几起校形轻栩及架失称事故的原因, 提出了设计 轻们及架有关强度折减系欲和长细比限值的改进意见 # 关扭润 轻们及架 育曲屁曲 计算长度系数 ∃ % & ∋ ( ∋ )∗+,+ − . +∃ ∋ / ,) ,∃ ∗ 0− ) )∋ 1+& −. ),2 % ∃ +∃ & & ) 3 − −. ∃ 3 4 ++& + 5 ,∃ % +% 4 , ,’ , ) & +% ∋ 1& 0加6 78 �9 8:6 46 8;价8<= >? ∋代≅8<# 加贻 Α 介‘≅6 > Β> Χ= � ΔΔ !! ∀ ∋月吕∃ 3 ∋0∃ ∃≅ 8Ε 声,1盯 户限, 6 扭 : 由# 花ΦΓ:Β 朋:Β =Ε 8Ε > ? Φ :Ε 石Η ?ΒΓΙ ϑ # , Κϑ ΓΛ8 86 Χ :加ϑ < 明 :Ι 8:Β Β= Η>Μ Ν郎8;Η Μ 。的卜盯 ΕϑΚΟ Η0 ≅6 Χ >6 翻 曲ΗΠ 川目Μ Κ 比 :6 Φ Χ8;ΗΕ <≅ 。 几而ϑ Β: <> Φ Η<Η 6”,6 Η 由Η 。爪Γ <8 ; > Β翻Χ<≅ ?:Γ <> Π > ? Ε ϑ Η ≅ Γ >川甲6二资,; Η Μ > # 比Π 4 Ε86 Χ <Κ 8Ε :6 目=Ε 8Ε , <≅ Η 代忽扣6 Ε > ?Ε<: Κ8Β8<= Γ > ΒΒ:1 ΕΗ > ?扣,Π ΒΗ Β8Χ≅ < Ε<ΗΗ ΒΠ>> ?切ϑ Ε别 , Θ 8<≅ Ε≅ > << ΒΗ Ε≅娜犯叭 8ΒΒ 理劝Π: <曰 # 仆 # 代沁。 # 口阴泊山山>6 Ε >? Ε<ΗΗ Β翩Χ<≅ 代月ϑΓ <8加触<>Π :6 Φ 触 如 # 自> 6 >? ΕΒΗ6Φ ΗΜ Η++ Π:< ?> >?Φ8 :Χ 加间Ε 86Β 8Χ≅ < Ε<ΗΗ Β,>> ?妞”++ Η+ 价 Ν 限“6 <ΗΦ # Ρ& ∗ 5 − 3 Σ + Β8 Χ≅ <幼ΗΗ ΒΠ>> ?<Π > ΕΕ ?ΒΗΙ ϑΠ目 Κ ϑ ΓΛΒ86Χ Η任比灯;Η ΒΗ6 Χ<≅ ?:Γ <>Π# 几起梭形轻悯屋架失稚事故 图 Β 梭形轻钥且架实例 对于图 所示梭形轻钢屋架 , 上弦受压 构件采用双角钢 , 下弦拉杆和腹杆均采用回 钢 , 腹杆中点用矩形钢箍连系。 组成二片析 架并形成空间结构 。 采用这种结构形式, 设 计者原拟藉矩形钥箍将成对的腹杆连系起 来 , 以提高受压腹杆的稳定性 , 从而减少其 计算长度 。 认为屋架端部两根长短不同的 厂 形腹杆因均受压 , 计算长度系数可采用 Δ # � , 栩结构工程研究 而中部的 犷形腹杆因有一根受压 , 另一根受 拉 , 计算长度系数可采用 Δ# ! # 按照以上规 定 , Τ ΥΔ 年出版的 “轻型钥结构设计资料 · 集” 【# 给出了一个跨长为 加 的梭形轻钥屋 架的设计书 , 辅有几个不同跨度的这种屋架 的施工图。 参照资料集所设计的梭形轻锅屋 架曾多次发生屋盖结构失稳倒塌事故 , 都是 因为受压腹杆弯曲屈曲而引发的 # 有的发生 在屋盖结构施工期间 , 有的发生在使用期 间 , 后果都十分严重。 如 Τ Υς 年 ς 月河北 某三层 ς,6 单跨混合结构车间 , 采用了 Ω 福梭形轻钢屋架 , 在施工刚作完屋面找平层 时 , 屋盖呈现异常信息 , 中部十二根屋架随 即塌落 , 只因人员在此之前撤离得快。 才进 免了伤亡 Ξ 。 辽宁某重型机械厂中一计量楼 的加层会议室 , ς# ςΜ 跨长的屋盖结构采用 了资料集中的梭形轻钥屋架 , 室内经常有二 三百人集会 , 并己使用了 Ξ 年多 , 于 ΤΤΔ 年 Ξ 月 Ω 日 , 当有 ΨΔ! 人开会时 , 屋盖结 构在呈现异常信息的同时立即场落 , 造成死 亡 ςΞ 人 , 轻重伤 �Τ 人 # 图 Ξ 是事故现场 经清理再 Ζ 原后的坠毁屋架 。 同年经事故调 查组组织现场调查分析和足尺寸模型试验 气 仍套用资料集所给出的计算方法复核 , 还邀 请专家组织鉴定, 认为发生失毯事故的主要 原因属施工质量问1Β # 其后于 ΤΤ 年钢结 构稳定与疲劳学术讨论会上发表的一篇 “梭形轻型钥屋架腹杆稳定计算中若干问题 的探讨 ” [’Β 却认为发生失稳事故的主要原因 是设计问题 , 因为此设计和资料集一样, 受 压腹杆错用了计算长度系数 , 该文指出对于 受压腹杆的称定计算应区分平面内与平面外 两种不同失稳形态的弯曲屈曲# 计算时采用 不同的计算长度系数 。 但是该文认为此计算 长度系数应由实验研究确定。 由于没有从理 论分析得到答案 , 使设计人员无所适从 。 因 袭资料集中的计算方法 , ΤΤ � 年西安某游 泳馆的梭形轻钥屋架 , 在施工期间被设计者 发现 # 受压腹杆在平面外有明显的弯曲变 形 , 因加固及时 , 未发生失稳事故。 须知 , 支承在另一根构件上的轴心受压构件 , 其计 算长度系数 , 与相互支承构件的受力、 长度、 截面的形状与尺寸以及失稳时截面的弯曲方 向有关 # 因此 , 需要按照弹性稳定理论导出 适合于不同条件的轴心受压构件计算长度系 数的计算方法 # 并给出普退适用的计算公式 �, Β。 图 Ξ 事故现场经清理后的梭形轻钢屋架 钢结构工程研究 图Ψ 弹性支承上的轴心受压构件和其屈曲荷毅 Ξ 踌中有弹性支承的轴心受压构件 可以用图 Ψ �:∀ 所示两端简支且中点支 承在弹簧支承上的轴心受压构件 , 作为确定 相互支承轴心受压构件计算长度系数的力学 模型 # 构件的长度为 Β, 截面的抗弯刚度为 &, , 支承的弹簧常数为 Γ , 即在构件中点有 单位位移时的弹簧力。 令受压构件的参数 由<Χ �赶 ∴ Ξ∀ 二 Δ , 可以得到(Γ, 之最大值为 ς ( & , 此 时 弹 簧 常 数 的 限 值 为 Γ。 ] Ω ( ⊥ ∴Β 。 如果 Γ _ Γ 。 , ( , 为常量 ς ( & , 构件始终以两个完全半波屈曲 。 当 Λ] �而万 , 用平衡法可以得到图 Ψ �。∀ 中轴心受压构件的屈曲条件为 ] 一竺ΓΒ � ∀ 从了<Χ 赶一Ξ 如果弹赞常数 Γ 为己知值 , 可以由式 �Β∀ 得到屈曲荷载凡 · 引进构件的欧拉荷载 ( ⊥ ] 砂&, ∴Β Ξ 。 可 知 当 阅 时 − ⎯ Γ ⎯ Γ 。 , 则 ( ⊥ ⎯ (Γ# ⎯ ς ( ⊥ , 构件将 以两个非完全半波屈曲# 图 Ψ�Κ ∀画出 ∃ 比值(ΓΠ ∴ ( ⊥ 与 Η ∴ Η。之 间的关系曲线 , 它们之间的关系也可以用下 列近似公式表示 , 如图 Ψ伪∀中的两条直线所 示。 凡 ]] �Βα ΨΓ ∴ Γ 。∀( ⊥ �Ξ ∀ 将屈曲荷载用含有计算长度系数户的通 式表示为 心 ] 护&,�对∀’ �Ψ ∀ 当。∴ 。。‘ #。时 , β ] 晒该而 ⊥ 图 ς 支承在拉杆上的轴心受压构件 ( Γ? ] ( & , 构件将以一个完全半波屈曲, 当Γ ∴ Γ 。 _ # Δ 时 , 声 ] Δ # ! Ψ 支承在受拉构件上的轴心受压构件 图 ς 为轴心受压构件的中心支承在长度 为 ,⊥ , 拉力为(Β 和截面抗弯刚度为 &,Β 的轴 心受拉构稗的中点 # 令 Λ Β ]僵, 可得 , 弹, ” 权八 一鄂贡泣 # 将其“入式 Ξ Ξ �Β∀ 后可得到轴心受压构件的屈曲条件为 赶 χ Λ# ,, # Λ, Β,<少‘—、 # , δ 7‘‘ 一 <≅ δ ‘‘‘二二匕 ] χ 型丘、」‘一奋互 �ςΟ竺 ‘ 拭Β 丛Ξ Ξ 由式 �ς ∀ 可得屈曲荷载凡 , 再由式 到 ,Β一 Δ # � !从,Β�机 ∀ χ 。 ,, , ] ε二δ 曰二二二7 二工二匕 之Δ # ! �!∀产二 、Βδ φ二φ , ⊥ 书二不式一 ‘ 4 · 7 、7 ,∗ Βα ,⊥Β, Β�拼∀ 如果由式 �ς ∀ 或式 �!∀ 得到的尸值小 于 Δ# ! , 说明此受拉构件的弹簧常数Γ _ Γ。 , 这时应用户]Δ ⊥! 当,⊥ ] , 时 , 表 给出了由式 �ς∀ 或 式 �!∀ 两种不同方法得到的产值 # 从表 中之户值可知 , 支承在受拉构件的轴心受压 构件并非都是以两个完全半波屈曲的 , 此时 户之值将大于 Δ# ! , 只有当召司 #! 时构件才 以两个完全半波屈曲# �Ψ∀ 得到轴心受压构件的计算长度系数户 # 为了便于应用 , 拜之值可由下列近似公式得 衰 Β 支承在拉杆上轴心交压构件的声值 洽洽阅哭φφφ Δ # ΩΩΩ Δ# ΔΔΔ Δ #ΔΔΔ Ζ ΞΞΞ # ςςς # ΩΩΩ #ΥΥΥ Ξ #ΔΔΔΔΔΔ ΩΩΩ 式�ς∀∀∀ Δ# !!! Δ# !ςΩΩΩ Δ# ΩΞ ΞΞΞ Δ# Ω�ΞΞΞ Δ# �Δ ΥΥΥ Δ # �Ψ!!! Δ # � , !!! Δ # �� 式式式‘!∀∀∀∀∀ Δ# 侧洲∀∀∀ ε Δ# Ω� Ψ εεεε Δ # � � εεεε Δ# �ς � 一一 Δ# �ΩΤΤΤ Δ #� ΥΥΥΥ Δ# �Τ ΥΥΥΔΔΔ # ΥΥΥ 式�叼叼 Δ #!!! Δ # !!! Δ# !!! ΔΟ ΨΞΞΞ Δ # !�ςςς ε Δ# 晰晰 Δ# 幻 Δ # Ω ! 式式式�!∀∀∀∀∀∀∀∀∀ Δ # !� !!! Δ # Ω !!! Δ# 研ΨΨΨ Δ# 肠ςςς Δ# Ω ΥΔΔΔ # ΔΔΔ �ς 》》 Δ !!! Δ # !!! Δ ΟΟΟ 幼幼 Δ # !!! Δ # !!! Δ #! ΩΩΩ Δ # ! ΨΩΩΩ?????Ε∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀ Δ # ! !!! Δ# !ςΔΔΔ Δ# !印印 # ΞΞΞ �ς∀∀∀ ΔΟΟΟ Δ # !!! Δ !!! Δ # !!! Δ # !!! Δ # !!! Δ !!! Δ !!!�����!∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀ ς 支承在受压构件上的轴心受压构件 对于如图 ! 所示支承在受压构件中点的 轴 心 受 压 构 件 , 可 得 弹 簧 常 数 气人 构件 的计算长度系数为产 和 片 , 如果 户_Β #。, 说明弹簧力的方向与此构件的弯曲 。 ]丛 、人 χ χ 一Ξ φ—气几 气八 , 将其代入式 � ∀ Ξ Ξ 后可得到轴心受压构件的屈曲条件为 Λ, 一Ξ 一 ] , β δ �Ω∀ΡΒ Βδ 7俨一,山一叭‘,口兀一一一 一7洁#一,白一#七一#9州一叽一衬一Ξ<Χ一赶一Ξ 由式 �Ω∀ 和 � Ψ∀ 可分别得到此两受压 图 ! 支承在压杆上的轴心受压构件 方向相一致 , 构件将以一个完全半波屈曲 , 与此同时必然有从 ⎯Β # Δ, 说明弹簧力的方向 钥结构工租研究 正好与构件的弯曲方向相反 , 构件将以两个 非完全半波屈曲。 如果声⎯Β #。, 则从 _Β # Δ # 当拭⊥(, ⊥ 和石], 时 , 则户 ] 片 ] )−, 构 件则将以一个完全半波屈曲 # 为了便于应 用 , 户和从之值可用以下近似公式确定 ⊥ Βχ 解 , α δ δ ‘ # ( # ,“”∀亨‘Δ ‘’ “’ 当人⊥, 时 , 表 Ξ 和表 Ψ 分别给出了用两 种不同方法得到的计算长度系数召或从 之 值 , 它们的差别均极小 # 产 ] 之Δ # ! ��∀ ,一,一δ,一州α一α一」 衰 Ξ 支承在压杆上轴心交压构件的声位 户户闷哭φφφ Δ777 Δ # ςςς Δ # !!! Δ# ‘‘ Δ# ��� Δ名名 Δ #ΥΥΥ # ΔΔΔΔΔΔ #‘‘ 式�Ω∀∀∀ ΒΟ ΤΤΤΤ Ζ # ς! ςςς # Ψ的的 #Ξ, ΨΨΨ Ξς !!! Ζ #ΞΔ��� # ���� ε ,· !ΞΞΞ 式式式��∀∀∀ ΒΟ �!!! Ζ #幻ςςς # Ψς !!! Ζ Ξ ΥΞΞΞ Ζ#刀ΩΩΩ #Ξ阅阅 ε Β· � εεεε Β· ς ��� ΔΔΔ #��� �Ω∀∀∀ Ζ# !ΤΞΞΞ Ζ # ςς ΨΨΨ # Ψς!!! #Ξ���� # ΞΞ ΩΩΩ # Ζ ΥΩΩΩ # ! ςςς # ΞΥΥΥ �����乃乃 # , � # ςΨ # ΨΨ ��� #刀−−− ΞΞ ΔΔΔ # Ζ ΥΞΞΞ Ζ # Ζ ! # Ξ !!!ΔΔΔ ΥΥΥ �Ω∀∀∀ # !ΩΥΥΥ # ς ΩΩΩ Ζ7 ��� 砚Ξ 肠肠 # Ζ科科 # !ΨΨΨ # ΞΔΔΔ #的ΨΨΨ �����乃乃 # !!��� Ζ #明旧旧 ,7 ΒΒΒΒ Ζ7 礴ΞΞΞ # ΤΔΔΔ Ζ # Ζ !ΔΔΔ # ��� #的,,,ΔΔΔ # ΤΤΤ �Ω∀∀∀ # !ΞΥΥΥ Ζ # Ψ� ΩΩΩ # Ξ� ΩΩΩ # ΞΔ !!! # !ΞΞΞ # Ζ ΒΒΒ #Δ���� ε Β·Δ! ΔΔΔ ‘‘‘�∀∀∀ # !Ξ Ζ # Ψ� # Ξ� ΨΨΨ Ζ #加ΞΞΞ # ! ΔΔΔ , # 的的 #Δ� ‘‘ Β以ΥΥΥ #ΔΔΔ �Ω∀∀∀ #ς , ΩΩΩ # ΨΞ ΩΩΩ # 6 ��� # !��� Ζ # Ζ时时 #伪ΞΞΞ #Δ ΞΤΤΤ ⊥ 砚阅目目ΖΖΖΖΖ ��∀∀∀ #刁刀刀 刃#7ΞΨΨΨ #Ξ Ξ ,, Ζ # , !!! # ΖΔΞΞΞ Β,肠王王 Β, ΔΞ ��� #Δ 阴》》 衰 Ψ 支承在压杆上轴心受压构件的产 ⊥ 位 矛矛φ 樱狡φφφ Δ # ΨΨΨ Δ # ςςς Δ # ,, Δ # ΩΩΩ Δ# ��� Δ #ΥΥΥ Δ # ΤΤΤ Ζ #ΔΔΔΔΔΔ # ΩΩΩ 式�Ω∀∀∀ Δ #!乃乃 Δ #!!ΞΞΞ Δ #! � ��� Δ# 的 ### Δ# ΩΞ ΨΨΨ Δ# γ ΥΥΥ Δ# ‘�ΔΔΔ Δ# Ω Τ 式式式�Υ∀∀∀ Δ #! 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Δ # Υ !ΔΔΔ Δ # Υ �ςςς �����Υ∀ εεε# Δ# 胡ΞΞΞ Δ # � ΨΨΨ Δ# � ς ΞΞΞ Δ# �� ΔΔΔ Δ# �Τ ��� Δ # ΥΞ ΨΨΨ Δ# Υς ΥΥΥ Δ # Υ力力ΔΔΔ #ΤΤΤ �Ω∀∀∀ Δ # � !ΨΨΨ Δ # � ΥΨΨΨ Δ #Υ ΞΞΞ Δ# 翻 ΔΔΔ Δ# ΥΩ ��� 。,吕侧侧 Δ# ΤΞ ΔΔΔ Δ# Τς !!! ?????Ε∀∀∀ Δ# �!ΔΔΔ Δ# �ΥΔΔΔ Δ #Υ ΔΔΔ Δ #ΥΨ ΥΥΥ Δ# ΥΩΩΩΩ Δ# ΥΤ ΞΞΞ Δ # Τ ΥΥΥ Δ# Τς ΨΨΨ #ΔΔΔ �Ω∀∀∀ Δ# 即ΥΥΥ Δ# ΥΨ ΤΤΤ Δ# ΥΩ 日日 Δ# ΥΤ ΩΩΩ Δ# ΤΞ ςςς Δ #Τ !ΔΔΔ Δ # Τ �ΩΩΩ Ζ Β兀旧旧 《《《Υ》 εεεε Δ# 州场 ,,,ε Δ# ΥΨ ��� Δ# Υ肠 ,,,ε Δ# 创γγγ Δ# ΤΞΞ εεεε 。叫, ,,, Δ# Τ� !!! #阅目目 ! 梭形轻翎屋架受压胜杆的稚定性。 已经发生失稳事故的梭形轻钢屋架都参 考了 ΤΥ Δ 年 “轻型钢结构设计资料集 ” 中 跨度为 Ξ Μ 的梭形轻钢屋架所给出的计算 方法设计的 。 Τ ΥΥ 年之前设计人员采用了 钢结构设计规范 �∃7 � 一�ς ∀ 中的有关规定 , 尔后 ΤΤ Ω 年第一版和 ΤΤ Τ 年第二版 “轻钢 结构设计手册 ” 侧中有关 Ξ Μ 梭形轻锅屋架 均沿用了资料集所给出的计算方法 , 采用了 钢结构设计规范 �2 / 7, �δ ΥΥ ∀ 中的有关规定 。 为了便于研究梭形轻钢屋架中受压腹杆的稳 定性 , 今利用图 Ω 所示梭形轻钢屋架的计算 简图, η 形腹杆的中点均用矩形钢箍连系 # 它们都是团钢 # 屋架的间距为 ς# ΞΜ , 采用 轻 屋 面 材料 , 全 跨 荷 载 的 设 计 值 为 Ξ# ΥΞς Λ( ΒΜ Ξ , 屋架安装后半跨荷载的设计值 为 Ξ# 伽抖Λ(ιΜϕ 。 图中单片腹杆的 −Φ 的拉力 与 &Φ 的压力属于同一组荷载产生的内力 # 以用于确定相互支承杆 &Φ 的计算长度系数 们结构工程研究 从 ς况 Ε86 Ε 0 ] φ φ φ φ ‘, # # φ φ δ 9 。 当压杆 ΣΓ一7ΒΖ’一,‘��化一。 落!一,玄��尤一一‘矛�一,∀#�� 侧∃�,自 一�化一 弹 簧 常数 为 这样仍可分 时!上无�一产‘%% 尽管诸受压腹杆均采用了圆截面 , 研究 其稳定性时 , 首先应区分杆存在两个方向发 生弯曲屈曲的可能性 , 因此需将空间结构划 分为两福单片析架。 图 & 是单片析架的计算 简图, 图中的 ∋( 杆可能发生绕截面 )一 轴 的弯曲屈曲, 即析架平面内屈曲, 也可能发 生绕截面 ∗+∗ 轴的弯曲屈曲, 即析架平面外 屈曲。 对于空间结构中另一片析架的∋( ‘ 支 承 在 拉杆 。 , 竺过丝 八 −� .� � −� .,+ + ‘ 一 /0 +二‘二1 1 别由式 2 &3 和 2 43 得到这类压杆的屈曲荷 进5 尹 布 , 6 , 巴夕, 二山 丫卜7 89牲 : ,’务小 .闷之口 1 一 1 图 & 梭形轻钢屋架单片腹杆计算简图 杆 , 截面的弯曲轴应是了 一 )’和犷一丫。 如果认为因∋( 杆和∋( , 的内力相同 , 又具 有相同的圈截面 , 草率地将两片析架合二为 一作计算 , 必然会导致只顾及一个弯曲方向 的稳定性 , 而忽视另一个方向的德定性 。 这 样处理的结果 � 很易埋下结构失德的隐患 。 对于相互支承的受压构件∋( 和 %( , 在 确定 %( 杆斌予 ∋( 杆的弹簧力时 , 因所研 究的是理想状态的分岔失德问题 , 故可不计 钢箍压缩变形的影响 , 但考虑到钥箍与杆 %( 存 在 一 夹 角 ; , 其 弹 簧 常 数 应 为 载 , 从而得到计算长度系数 户< 。 表 4 是考 虑了钢箍与被支承腹杆存在夹角 = 和不计此 夹角即 = 为;> 。时所得到的两种计算长度系 数 ? < 。 从表 4 可知 , 计及夹角后的影响很 小 , 故仍可用近似公式 2 ≅ 3 、 2 Α3 或 2 Β3 确定析架平面内的计算长度系数 � 在析架平 面外 , 如图 & 中的剖面 1一1 , 钢箍连系着的 是两根压 力 � 长度和截面均相同的腹杆 , 它 们之间不存在有效的支承作用 � 将以一个完 全半波屈曲 , 故计算长度系数产 , <. �。 侧结构工程研究 衰ς 受压旅杆的计算长度系救从 杆杆杆 ,,, 卜卜 Δ# ΨΥ叨叨 Ξ # !ΤΥΥΥΥ Δ #蛤 Τ !!! Δ #Τ ΥΥΥΥΥ Ζ# ΔΞ ΞΥΥΥ人人人人人人人人人人///ΚΚΚ Δ# 兑ΥΥΥ ςΥ # 【ς ’’ �价价 #ΨΨΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΤΤΤΤΤΤΤΔ ### �Ω、、 #ΨΤΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩ ���������乃乃 ,7ΥΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩ 000ΚΚΚ # ΖΔΞΞΞ ! , # � ’’ �Ω∀∀∀∀∀ Δ# ΥΔ ΞΥΥΥΥΥΥΥΥΥ ΤΤΤΤΤΤΤΔ ### ‘Ω∀∀∀∀∀ Δ# �ΥΞ ςςςςςςςςς ���������乃乃乃 Δ #�Υ ΣΣΣΓΓΓ #的‘,, 的# !Δ ‘‘ �ς ∀∀∀∀∀∀∀ Δ # !!!!!!! ΤΤΤΤΤΤΤΔ ### �ς∀成�!∀∀∀∀∀∀∀ Δ # !!!!!!! &&&ΦΦΦ #吟 ΤΤΤ ΩΨ # ! 口口 �ς∀∀∀∀∀∀∀∀∀ Δ !!!!! ΤΤΤΤΤΤΤΔ ,, �ς∀ 成�!∀∀∀∀∀∀∀∀∀ Δ # !!!!! 臼臼臼 Δ# ΤΞ !� # Ω ’’ �ς∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀ Δ #!!! ΤΤΤΤΤΤΤΔ ### �ς减�!∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀ Δ !!! 在梭形轻钢屋架中受压腹杆都属于主要 受力构件 , 一旦有一根压杆屈曲将导致整个 屋架塌落 , 考虑了构造偏心带来的不利影 响 , 钢材的强度设计值均应乘以折减系数 Δ# Υ! , 而且长细比的限值应为 ! Δ 而非 ΞΔΔ 。 表 ! 给出了按照 2 /7 �δ ΗΗ ΥΥ 的规定图 Ω 所 示的梭形轻钢屋架单片析架中受压腹杆的稳 定 计 算 结 果 , 对 于 κΞΨ! , 户习 # Υ! 9 Ξ !] Υ Ψ( ι6ϑ6 Ξ # 为了便于分析比较 , 在表 !中每一根压杆的计算均考虑 了三种不同情 况 , 第一种是析架未设Ζ 连系钢箍 , 或者钢 箍未与腹杆焊牢 , 或者锅艳因加工弯曲而失 效 ⊥ 第二种是正常条件 , 第三种是上述资料 集和设计手册所采用的计算方法 , 计算时未 区别二个不同方向的弯曲屈曲 , 实际上只计 算了绕截面 Ι 一轴的屈曲 , 端部 η 形腹杆的 计算长度系数 户用了 Δ# � , 其他均为 Δ# ! # 在 表 ! 中对于长细比超过了 Ξ! Δ 的腹杆 , 其稳 定系数仍按照 2 /ΒΒ �δ ΥΥ 所给出的公式计算 , 同时参照美国钢结构设计规范 ∋, +0 Τ ΤΨ 给 的差别不超过 !λ 。 表 ! 中最后一栏的比值 ( 州〔口μ 是按照 ∃7 �一�ς 的规定计算的 , 计 算过程与前一栏的比值 ( 二 χ 一 χ χ— 比我 , 脚小 Β司尹叮# 出的公式尹 ] 万ι& ) ς矛几作比较 , 二者之间 的是 ( 之值来自荷载 , 尹之值略有差 别 , 【口】]Δ #Υ ! 9 �ΔΔ Λ以ΓΜ ι , 但计算结果说 明二者并不存在实质性差别 # 从表 ! 所示计算结果可知 , 资料集和设 计手册中梭形轻钢屋架的受压腹杆都存在设 计错误 , 其中以杆 ΣΓ 最为突出 。 将此设计 用于实际的屋盖结构 , 将导致 ΣΓ 杆先在平 面外屈曲而引发屋盖塌落 # 由于圆钥连接所 产生的构造偏心常常达不到设计要求 , 而且 圆钢 截面 的回 转 半径 与 核心 距 的 比值 “1 , Ξ , 圆铆的初弯曲又不可避免 , 因此几 何缺陷对压杆承载力的影响不可忽视 , 当受 压腹杆中的压力达到其极限荷载 戈 之前 , 构件在析架平面外可能己经产生弯曲 , 一旦 栩结构工程研究 此压力接近 从 值时 , 构件将立即屈曲而一 失稳事故 , 作进一步分析# 发不可收拾 # 下面结合几起梭形轻钥屋架的 衰 ! 单片桥架中受压应杆称定计知产 ΥΨ 附皿勺序序序 杆杆 内力力 黔黔 计算长度ΜΒΒ< ΒΒΒ ###比面面 回转率率 长细比 εεεε 毯定系数数 柑柑 万万 δ乙乙号号号号 出出出出出出出出出出出出出出出出出出出 径 # 翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻 州州 对对 倾叮ΒΒΒ‘‘‘‘‘‘‘ 心心 哟,川川 ν� 俪勺勺 心一8### 孟 ,, 通 ### , 。。 , ,, �栩 # 耐∀∀∀∀∀∀∀ΒΒΒΒΒ ⊥ /ΚΚΚ 名 #! ,, Τ Ψ��� Τ Ψ��� ΤΨ��� ΞΞΞΞ Ψ即即 ! # !!! Β�ΔΔΔ Ζ�ΔΔΔ Δ# ΞΤΤΤΤ Δ# ΞΤΤΤΤ 叨叨 巨巨∀#ςΤ Ξ εεε Δ # ! 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Ψ!ΨΨΨ Ψ!ΨΨΨ Δ# 肠ςςς Δ# 肠ςςς Δ # ς ΨΤΤΤ Ξ# 月加加 εΞ# +,9∀∀∀ ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,ΒΒΒΞΞΞΞΞΞΞΞΞ ‘ 吕吕 ΞΨ ΩΩΩΩΩΩΩΩΩ Ζ���� Ψ , ΨΨΨ Δ #ΞΨ ΞΞΞ Δ# 伪ςςς Δ # ς ΨΤΤΤ Ξ# 喇扣扣 Υ以,, ΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩ ΥΥΥΥΥΥΥΥΥΥΥ Ζ������ Δ# ΞΨ ΞΞΞΞΞ Ξ Δ# ΩΩ ΞΞΞ Δ# ΥΔ ���,,,ΨΨΨ 反反 名 #! ΨΨΨ ΞΨ ΩΩΩ ΞΨ ΩΩΩ ΞΨ ΩΩΩ ,ΩΩΩ ΞΔ ΒΒΒ ς # ΔΔΔ Ψ的的 Ψ的的 Δ# 此ΨΨΨ Δ# ΔΥ ΨΨΨ ! Ξ # �Τ ΞΞΞ ε Ξ # ΞΨ ςςς 盆盆ςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςςΒΒΒ!!!!!!!!! Ω Υ εεεε ΞΨ ΩΩΩΩΩΩΩΩΩ ! !!! Ψ的的 Δ# ΞΤ Δ# 佣ΨΨΨ 引 ,,, Ξ# �Τ ΞΞΞ Ξ # ΞΨ ςςςΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩ ΥΥΥΥΥΥΥΥΥΥΥ ε !!!!!! 。、ΞΤ ΖςΩΩΩ Δ# �Τ ΥΥΥ Δ # ΩΥ !!! 朴朴喇喇严十二忙一# ,,杆杆杆今漏矛令令 图 � Β,Β Μ 梭形轻钢皿架 Ω 几起梭形轻翎屁架失称事故 河北某单跨三层车间的屋盖结构采用了 如图 � 所示跨度为 ςΜ 的梭形轻钢屋架 , 于 ΤΥς 年 ς 月正作屋面找平层时 , 发现屋 架变形异常 , 在人员擞离后屋盖塌落?Ξ, 。 设 计者对于杆 肋 的长细比误用又] ς ! , 实际 应为兄⊥ ] ΞΤ Ξ , 又, ] ΞΔ� ⊥ 。 误用 兄]] !Τ · 可知析架的端部腹杆将首先发生平面外屈 曲 。 在评价这次事故原因时 , 认为制造屋架 时将直径为 Ξ! ΒΒ6 Β的端部腹杆改用 ΞΔ“6 6 所 致 。 对于图 Β 所示辽宁某重型机械厂加层会 议室所采用的梭形轻钢架 , 受力最不利的是 压杆 ΣΓ 二 设计者误用之] ! Δ, 实际为凡 实际为兄⊥ 二 ΥΞ , 兄, 二 Ξ�Ξ ⊥ .Η 和 凡误用 兄] Ψ Ω 实际为兄, ] Ψ Ω# 之⊥ ] Ξ� 。 经计算 二 !Δ 和又⊥ 二 Ψ ΔΔ # 事故发生后作鉴定试验 时也表明 厌 杆首先屈曲 , 但未说明弯曲方 向。 设计者误用重屋面材料代替了轻屋面材 栩结构工程研究 料 , 施工时将 Ξ伪 Ι6 厚的空心板置于屋架 上弦角钢背 , 又将 Ξ伪刘口 厚的找平层作成 !� #Ψ,6Μ # 这三部分组合在一起 , 实际上暂 时共同承受了跨间的相当一部分剪力 , 但是 使用二年多后 , 上述共同作用开始失效 , 受 压腹杆因不堪重负而屈曲, 屋盖结构终于 Τ ΤΔ 年 Ξ 月 Ω 日下午突然场落 # 西安某室内游泳馆采用了 ΕΜ 梭形轻 钢屋架和轻屋面材料 。 全部腹杆的口钥直径 小 Ω6”6 , ΤΤ � 年在施工安装屋面板时发现 端部受压腹杆在平面外有明显的弯曲变形 , 后在诸压杆的平面外加焊了一根与腹杆直径 相同的圆锅 , 压杆的截面积增加了一倍 , 回 转半径 8Ι 仍为 Φ ∴ ς, 但 弓却由 Φ ∴ ς 增加到 Φ石 ς , 避免了屋盖场落 # 前面两例失稳 事故因存在施工质< 问题反而将设计上的问 题掩盖了 , 而后一例则在施工过程中发现了 设计上存在的问魔而被纠正 。 应该注惫到 , 当梭形轻锅屋架的上弦压杆采用如图 Ω 剖面 卜Β 所示单角铆或双角铆时, 构造偏心可能 远离截面的形心和剪心 , 设计时应验算上弦 杆绕截面非对称轴的弯曲屈曲和对称轴的弯 扭屈曲, 以免引发另一种失德事故 # � 结 论 �Β∀ 对于轴心受压构件的弯曲屈曲应 计及两个不同弯曲方向的稚定性 , 对于相互 支承的构件 , 受压构件可能以声之 # Δ 的一 个完全半波屈曲, 也可能以两个非完全半波 屈曲 , 只有当户功 #! 时才以两个完全半波屈 曲, 不能忽视受压构件支承在受拉构件上时 以两个非完全半波屈曲的可能性 , 此时粼 _ Δ # ! 而非户]Δ # ! # �Ξ∀ 梭形轻钢屋架有其取材方便和安 装稳定的优点 , 但是圆钥因其抗弯性能很 差 , 因此最不适宜于受压构件 # 梭形轻钢屋 架只适用于小跨度的轻屋面屋盖结构 。 中点 支撑用矩形钥艳时 , 可在受压相同的两根腹 杆之间增设斜杆 , 如图 Ω 所示剖面 Ξ一Ξ , 增 加杆扩和例面 Ψ一Ψ、 增加杆 Ξ , 使其形成几 何不变体系 , 从而户, 司 ·!# �Ψ∀ 不能误以为轻钥屋架是次要结构 , 因其构造缺陷较突出, 钢材的强度折减系数 应小于 Δ# Υ! , 而受压腹杆长细比的限值建议 与受压弦杆一样 , 都用 ! Δ # , 考 文 橄 Β 中国建筑科学研究院建筑标准设计研究所一铁 道部建厂工程局勘侧设计处 # 轻型翎结构设计资料 集# 中国建筑工业出版社 , ΤΥ Δ Ξ 王赫# 建筑工程质< 事故分析# 第二版 # 建筑 工业出版社 , ΤΤΤ Ψ 罗福午主编 # 建筑结构缺陷事故的分析及防治 # 清华大学出版社 , Τλ ⊥ ΞΩ 一Ξ� ς 王全增等# 梭形轻型钥屋架腹杆称定计算中若 干问月的探讨 # 中国钥结构协会结构称定与疲劳协 会论文集 # 卯 ,⊥ ΞΤ 卜Ξ ΤΤ ! 陈软 # 锅结构称定理论与应用一中国土木工程 师丛书# 科学出版社 , Ξ以犯 Ω 轻型钥结构设计手册编辑委员会 # 轻型锅结构 设计手册 # 第二版 # 北京 ⊥ 中国建筑工业出版社 , ΤΤ Τ