《金屬屋面荷載簡述》課件VIP

金屬屋面荷載簡述金屬屋面因其獨特的結構和材料特性,在建筑工程中扮演著重要的角色。了解金屬屋面的荷載特點對于設計和施工至關重要。本節(jié)將概括介紹金屬屋面的主要荷載種類及其影響因素。課程學習目標掌握金屬屋面基本知識通過本課程學習,學生將了解金屬屋面的特點、應用范圍以及構造要求。掌握金屬屋面荷載計算學生將學習如何計算金屬屋面的靜荷載、雪荷載、風荷載等,并掌握荷載組合原則。掌握金屬屋面結構分析學生將學習如何進行金屬屋面的等效靜荷載分析,并掌握結構承重、局部受荷、支座反力的計算方法。掌握金屬屋面設計要點學生將學習金屬屋面的檁條設計、連接件設計等,并了解施工注意事項。金屬屋面介紹金屬屋面是一種常見的屋面形式,具有輕質(zhì)、耐久、美觀等特點。它廣泛應用于工廠、倉庫、體育場館等建筑物的屋頂建造。金屬屋面由金屬板材、檁條、連接件等組成,通過精密的設計和施工工藝,可以實現(xiàn)屋頂?shù)姆浪?、保溫和美化效果。金屬屋面的特點1輕質(zhì)耐用金屬屋面材料普遍較傳統(tǒng)屋面材料更輕,同時具有出色的抗腐蝕性和耐久性。2安全可靠金屬屋面通常具有良好的防火性能,并能遮蔽外界噪音,為居民提供安全舒適的居住環(huán)境。3施工快捷金屬屋面的安裝過程相對簡單,施工周期短,可大幅縮短整體建造時間。4美觀大方金屬屋面有多種造型設計可選,既能滿足實用性需求,又能增添建筑物的視覺效果。金屬屋面的應用住宅建筑金屬屋面廣泛應用于各類住宅,如別墅、集中式住宅等,提供耐久性、防水性和美觀性。商業(yè)和工業(yè)建筑金屬屋面在倉庫、工廠、商場等商業(yè)和工業(yè)建筑中廣泛使用,滿足各種功能和造型需求。公共設施建筑學校、醫(yī)院、體育場館等公共建筑也常采用金屬屋面,兼具美觀、耐用和安全性。特殊建筑金屬屋面在機場、火車站等大跨度建筑和工業(yè)廠房等特殊建筑中也有廣泛應用。金屬屋面荷載的主要組成永久荷載包括金屬屋面本身的重量、屋面層的重量和其他附加重量等。這些荷載長期存在于建筑物中?；詈奢d包括人員活動、設備擺放、積雪、風等荷載。這些荷載在大小和作用位置上會隨時間變化。自然荷載包括風荷載、雪荷載、地震荷載等由自然環(huán)境引起的荷載。這些荷載具有不確定性和變化性。環(huán)境荷載包括溫度變化引起的荷載、腐蝕等因素引起的荷載。這些荷載會對金屬屋面的穩(wěn)定性和耐久性產(chǎn)生影響。靜荷載自重由金屬板材、檁條、立柱等組成鋼結構構件的自重永久荷載建筑物整個使用期間不會發(fā)生變化的固定荷載,如屋面層、隔墻等預應力由預應力作用引起的永久性壓力荷載靜荷載是一種恒定且不會隨時間變化的荷載,包括構件自重、永久附加荷載以及預應力荷載。這些荷載在建筑物整個使用期間都會持續(xù)存在,必須在設計中考慮。雪荷載120kg/m2最大設計值30cm最大積雪深度5kg/m3雪的密度金屬屋面承受雪荷載是必須考慮的重要因素。雪荷載是由連續(xù)降雪形成的積雪壓力造成的。根據(jù)氣候條件不同,設計值可達120kg/m2,最大積雪深度可達30cm。雪的密度通常取5kg/m3計算。合理的雪荷載計算可確保金屬屋面結構的安全。風荷載金屬屋面結構受到風荷載作用會產(chǎn)生負壓和正壓兩種不同類型的風荷載。其中邊角區(qū)域的正壓荷載往往更大,需要重點考慮。溫度荷載金屬屋面由于材料的熱膨脹特性,在溫度變化時會產(chǎn)生形變,從而產(chǎn)生溫度荷載。金屬屋面需要考慮夏季高溫膨脹、冬季低溫收縮等溫度變化對結構的影響。溫度荷載可能引起結構產(chǎn)生平動、傾斜及翹曲等變形,從而對建筑物的穩(wěn)定性和使用功能產(chǎn)生不利影響。因此,合理設計溫度荷載計算對金屬屋面的安全穩(wěn)定性至關重要。地震荷載地震荷載是指由于地震所引起的慣性力作用在建筑物上產(chǎn)生的荷載。它是一種動荷載,其大小和特性與地震動的幅度、頻率特性以及建筑物的質(zhì)量和剛度有關。地震荷載對建筑物的破壞極為嚴重,因此在建筑物設計中需要特別重視地震荷載的計算和分析。影響因素地震動強度建筑物質(zhì)量和剛度分析方法反應譜法時程分析法其他荷載1次生能源如水、電、蒸汽等次生能源載荷。5機械設備工藝設備、空調(diào)系統(tǒng)等機械設備載荷。0.5裝修載荷墻面裝飾、管線敷設等裝修載荷。除了基本的靜荷載、雪荷載、風荷載和溫度荷載外，金屬屋面還需考慮其他類型的外加載荷。這包括次生能源載荷、機械設備載荷以及裝修載荷等，它們都會對結構造成重要影響。合理考慮這些附加載荷是確保金屬屋面結構安全的關鍵。荷載組合原則設計理念金屬屋面設計需要綜合考慮各類荷載作用,建立合理的荷載組合,確保結構能夠承受各種極端工況,保證建筑物的安全性和使用性能?；驹瓌t荷載組合應滿足承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求,盡量考慮各類荷載的同時發(fā)生概率。主次協(xié)調(diào)主荷載和次荷載應根據(jù)工程特點協(xié)調(diào)分類,合理確定荷載組合系數(shù),避免過度保守。靈活性針對不同工程,荷載組合方案應具有一定靈活性,可根據(jù)實際情況適時調(diào)整。靜載組合1自重金屬屋面結構自身重量2附加裝修屋面上層材料的重量3永久荷載持續(xù)存在的固定荷載靜載組合是結構設計中最基本的荷載組合。其中包括屋面結構自重、附加裝修材料以及其他持續(xù)存在的固定荷載。這些永久性荷載是結構承載能力計算的基礎，對整體結構安全性至關重要。風荷載組合1多種因素疊加風荷載組合需要考慮建筑物本身的形狀、位置、高度等多方面因素,以確保整體結構的安全性。2主風向與風壓分布不同建筑物的主風向可能不同,影響到荷載組合的計算。需要結合實際風壓分布情況進行分析。3建筑物內(nèi)部壓力差建筑物內(nèi)部空間壓力的差異也會產(chǎn)生一定的風荷載,需要在組合計算中考慮進去。雪荷載組合積雪荷載金屬屋面需考慮實際積雪厚度,結合場地氣候環(huán)境、屋面傾斜角度等因素確定合理的積雪荷載。積雪均布荷載積雪荷載應均勻作用于整個屋面,不得忽視局部積雪積累的影響。積雪不均布荷載需考慮建筑物周圍環(huán)境、風向等因素導致的積雪分布不均勻情況,進行針對性驗算。組合荷載雪荷載應與自重、風荷載等進行合理組合,確保整體結構安全。地震荷載組合1地震作用建筑物遭受地震時會產(chǎn)生慣性力2荷載組合需要考慮與地震作用同時發(fā)生的其他荷載3組合原則應采用最不利的荷載工況進行校核在進行金屬屋面設計時,需要考慮地震作用。地震會導致建筑物產(chǎn)生慣性力,因此需要將地震荷載與其他常規(guī)荷載進行組合,以確保在最不利的工況下結構的安全性。等效靜荷載法確定實際荷載根據(jù)具體工程情況,確定各種實際荷載,包括永久荷載、積雪荷載、風荷載等。分析結構特點分析金屬屋面結構的特點,如跨度、傾斜角度、高度等,以確定適當?shù)暮奢d作用模式。計算等效靜荷載利用相關公式和系數(shù),將實際復雜的動荷載轉(zhuǎn)換為等效的靜荷載,便于進行結構計算。進行結構分析以等效靜荷載作為輸入數(shù)據(jù),采用常規(guī)的結構計算方法對金屬屋面進行承載能力分析。等效靜荷載計算步驟1確定荷載組合根據(jù)建筑物結構類型和使用條件,確定需要考慮的各種荷載組合。2計算等效靜荷載值采用等效靜荷載法,按照規(guī)范公式計算出等效靜荷載值。3應用于結構分析將計算得到的等效靜荷載作為輸入數(shù)據(jù),進行結構分析和設計。等效靜荷載公式推導1荷載簡化將復雜的實際荷載轉(zhuǎn)化為等效的靜荷載2公式導出根據(jù)屋面結構和荷載特點推導出等效靜荷載的計算公式3系數(shù)選取合理選取等效靜荷載的系數(shù)以反映真實情況等效靜荷載是將實際的復雜荷載簡化為等效的靜荷載,從而便于結構受力分析和承重計算。通過對屋面結構和各種荷載的深入分析,可以推導出詳細的等效靜荷載公式,并根據(jù)具體情況選取合適的系數(shù),最終得到可靠的等效靜荷載值。等效靜荷載系數(shù)選取不同地區(qū)系數(shù)差異不同地區(qū)的氣候條件和地形特點不同,需要根據(jù)實際情況選取合適的等效靜荷載系數(shù)。承重能力因素選取系數(shù)時還需考慮金屬屋面的承重能力,選擇合適的安全系數(shù)。使用壽命考慮為保證金屬屋面在使用過程中的安全性,還需根據(jù)使用年限選取合理的系數(shù)。金屬屋面承重計算1材料強度確定金屬板材的屈服強度和抗拉強度2荷載分析計算各類荷載大小及作用范圍3截面驗算根據(jù)受力計算確定合適的金屬板厚度4連接設計依據(jù)荷載大小選擇合適的連接方式金屬屋面承重計算是確保屋面安全性的關鍵步驟。首先需要了解金屬材料的力學性能，然后分析各類荷載大小及作用范圍。接下來根據(jù)受力情況驗算合適的金屬板厚度，并設計連接件以確保整體結構的穩(wěn)定性。整個過程需要嚴格的工程計算和結構分析。局部受荷分析1荷載傳遞路徑分析確定荷載從金屬屋面到支撐結構的傳遞路徑,包括屋面板、檁條、墻柱等結構單元。2局部承載分析針對不同受荷部位,開展受力分析,確定關鍵截面受力狀態(tài)。關注大梁、支座等關鍵受力部位。3應力分布評估基于受力分析,預測關鍵部位的應力分布情況,評估局部承載能力的穩(wěn)定性和安全性。支座反力計算1確定荷載根據(jù)前述荷載分析確定各種荷載作用。2建立受力模型對屋面結構建立靜力平衡方程。3計算支座反力通過方程解得屋面各支座的反力值。支座反力計算是屋面結構設計的關鍵步驟之一。它可以確定各支撐點所受的力作用,為下一步的構件設計打下基礎。通過建立受力模型,我們可以綜合考慮不同荷載的影響,準確計算出支座的實際受力情況。檁條設計分析荷載根據(jù)屋面結構的承重情況、材料特性及其他外界作用力，合理確定檁條所承擔的荷載。選擇截面結合檢查計算結果，選擇合適的檁條截面尺寸和材料規(guī)格。確保滿足承載力和剛度要求。確定間距考慮檁條的承載能力、屋面板的跨度等因素，確定合理的檁條安裝間距。受力分析及截面確定1荷載分析對各種荷載進行合理的分配和計算2應力分析確定構件承受的最大應力值3承載能力確定根據(jù)規(guī)范選擇合適的材料截面4局部受力檢查重點關注關鍵部位的受力情況金屬屋面結構的受力分析和截面確定是構件設計的核心內(nèi)容。首先需要根據(jù)各種荷載合理分配和計算,并確定構件承受的最大應力。然后根據(jù)規(guī)范要求選擇合適的材料截面,并對局部受力情況進行重點檢查,確保整個結構具有足夠的承載能力。連接件設計1配合性確保連接件與結構件的完美配合2強度滿足荷載傳遞和變形控制要求3穩(wěn)定性避免連接件出現(xiàn)松動或脫落4可靠性確保連接經(jīng)久耐用、可靠防護金屬屋面連接件設計需兼顧結構配合性、荷載傳遞強度、穩(wěn)定性及可靠性等要求。合理選用連接件類型和尺寸，并嚴格執(zhí)行施工工藝，確保連接點牢固可靠，從而保證整體屋面系統(tǒng)的安全性能。金屬屋面施工注意事項施工準備在開始金屬屋面施工前,應做好充分的準備工作,包括材料、工具及安全設施的準備。嚴格連接施工金屬屋面構件之間的連接是關鍵,需要按照設計要求采用可靠的連接方式,確保整體結構的穩(wěn)定性。做好防水處理金屬屋面易受環(huán)境影響,需要重點關注防水措施的落實,確保屋面的長期耐用。課程小結