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本文通过对河北邢台某砂石料厂的拱形屋顶计算书进行验算,得出下文中的计算公式,并将该计算公式转换为JavaScipt代码,进行实时验算。
通过多次的验算对拱形屋顶计算器进行升级优化,并对比ACSRSAP拱型波纹钢屋盖结构设计的结果,去除恒荷载附加值看结果是否趋近于正确。
拱形屋顶荷载计算公式
通过对某简化计算书中的公式提取,得出拱形屋顶荷载计算公式如下:
常规恒荷载计算方式:(弧长 * 原材料宽度 * 板材厚度 * 7.85) / (实际跨度 / 实用宽度)+ 保温层、喷淋、灯具(~0.15kn/㎡);
拱板自重 = 7.85 * n * t= 7.85 * (弧长 / 跨度) * (原始彩板宽度 / 成型后单元板宽度) * t;
恒荷载 = 拱板自重 + 0.15;
较大活载为风荷载和雪荷载的较大值;
风载计算方式为:1.3 × 恒载 + 1.5 * 活荷载
风载 = 1.5 * 较大活载
H1 = ql2/8f = 荷载组合 × (跨度 × 跨度) / (8 × 拱高)
H2 = q*0.5(f/2) = 风载 / 2 * (拱高 / 2)
水平推力:H = H1 + H2
竖向反力:V = 0.5ql = 0.5 × 荷载组合 × 跨度
拱形屋顶计算器
通过对上述计算公式转JavaScipt得出下面的计算器
通过验算发现,该计算公式中的H1公式有错误,通过优化后得出的结果为:
上述计算器的工况我们设计的是:1.3的恒荷载+1.5的活荷载,实际我们一般选用1.2恒荷载+1.4*活荷载作为常用工况。
同时我们的对两铰拱h2计算公式进行优化,计算20米跨度4米拱高的屋顶得出的结论是:
此时对比我们参考的计算书结果保持一致,最终的水平推力为:10.84kn/㎡,竖向反力为:8.28kn/㎡
对比结构设计软件
首先我们选择拱形波纹钢屋盖的工况,与我们在线计算器保持一致,为:1.2恒荷载+1.4活荷载/雪荷载。
通过验算我们得出的结果图如下:H=8.227kn/㎡,V=6.816kn/㎡。
我们取消拱形屋顶计算器中的保温层、喷淋、灯具取值(0.15),输入的参数是:
得出的计算结果是:水平推力:8.565kn/㎡,竖向反力:6.460kn/㎡
计算结构复核
我们为了保证该结果的准确,故对该结果进行复核,在30米的跨度,6米拱高时,得出的水平推力H为:12.004kn/㎡,竖向反力V为:9.932kn/㎡
通过我们设计的拱形屋顶计算器得出的结果为:水平推力H为:13.729kn/㎡,竖向反力V为:10.395kn/㎡
通过上述运行计算软件的结果来看,水平推力和竖向反力趋近于计算值,这样不通过ACSRSAP拱型波纹钢屋盖结构设计软件,也可以在线简易对拱形屋顶结构的水平推力和竖向反力进行测算了。
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