《金属屋面荷载简述》课件

金属屋面荷载简述金属屋面因其独特的结构和材料特性,在建筑工程中扮演着重要的角色。了解金属屋面的荷载特点对于设计和施工至关重要。本节将概括介绍金属屋面的主要荷载种类及其影响因素。课程学习目标掌握金属屋面基本知识通过本课程学习,学生将了解金属屋面的特点、应用范围以及构造要求。掌握金属屋面荷载计算学生将学习如何计算金属屋面的静荷载、雪荷载、风荷载等,并掌握荷载组合原则。掌握金属屋面结构分析学生将学习如何进行金属屋面的等效静荷载分析,并掌握结构承重、局部受荷、支座反力的计算方法。掌握金属屋面设计要点学生将学习金属屋面的檩条设计、连接件设计等,并了解施工注意事项。金属屋面介绍金属屋面是一种常见的屋面形式,具有轻质、耐久、美观等特点。它广泛应用于工厂、仓库、体育场馆等建筑物的屋顶建造。金属屋面由金属板材、檩条、连接件等组成,通过精密的设计和施工工艺,可以实现屋顶的防水、保温和美化效果。金属屋面的特点1轻质耐用金属屋面材料普遍较传统屋面材料更轻,同时具有出色的抗腐蚀性和耐久性。2安全可靠金属屋面通常具有良好的防火性能,并能遮蔽外界噪音,为居民提供安全舒适的居住环境。3施工快捷金属屋面的安装过程相对简单,施工周期短,可大幅缩短整体建造时间。4美观大方金属屋面有多种造型设计可选,既能满足实用性需求,又能增添建筑物的视觉效果。金属屋面的应用住宅建筑金属屋面广泛应用于各类住宅,如别墅、集中式住宅等,提供耐久性、防水性和美观性。商业和工业建筑金属屋面在仓库、工厂、商场等商业和工业建筑中广泛使用,满足各种功能和造型需求。公共设施建筑学校、医院、体育场馆等公共建筑也常采用金属屋面,兼具美观、耐用和安全性。特殊建筑金属屋面在机场、火车站等大跨度建筑和工业厂房等特殊建筑中也有广泛应用。金属屋面荷载的主要组成永久荷载包括金属屋面本身的重量、屋面层的重量和其他附加重量等。这些荷载长期存在于建筑物中。活荷载包括人员活动、设备摆放、积雪、风等荷载。这些荷载在大小和作用位置上会随时间变化。自然荷载包括风荷载、雪荷载、地震荷载等由自然环境引起的荷载。这些荷载具有不确定性和变化性。环境荷载包括温度变化引起的荷载、腐蚀等因素引起的荷载。这些荷载会对金属屋面的稳定性和耐久性产生影响。静荷载自重由金属板材、檩条、立柱等组成钢结构构件的自重永久荷载建筑物整个使用期间不会发生变化的固定荷载,如屋面层、隔墙等预应力由预应力作用引起的永久性压力荷载静荷载是一种恒定且不会随时间变化的荷载,包括构件自重、永久附加荷载以及预应力荷载。这些荷载在建筑物整个使用期间都会持续存在,必须在设计中考虑。雪荷载120kg/m²最大设计值30cm最大积雪深度5kg/m³雪的密度金属屋面承受雪荷载是必须考虑的重要因素。雪荷载是由连续降雪形成的积雪压力造成的。根据气候条件不同,设计值可达120kg/m²,最大积雪深度可达30cm。雪的密度通常取5kg/m³计算。合理的雪荷载计算可确保金属屋面结构的安全。风荷载金属屋面结构受到风荷载作用会产生负压和正压两种不同类型的风荷载。其中边角区域的正压荷载往往更大,需要重点考虑。温度荷载金属屋面由于材料的热膨胀特性,在温度变化时会产生形变,从而产生温度荷载。金属屋面需要考虑夏季高温膨胀、冬季低温收缩等温度变化对结构的影响。温度荷载可能引起结构产生平动、倾斜及翘曲等变形,从而对建筑物的稳定性和使用功能产生不利影响。因此,合理设计温度荷载计算对金属屋面的安全稳定性至关重要。地震荷载地震荷载是指由于地震所引起的惯性力作用在建筑物上产生的荷载。它是一种动荷载,其大小和特性与地震动的幅度、频率特性以及建筑物的质量和刚度有关。地震荷载对建筑物的破坏极为严重,因此在建筑物设计中需要特别重视地震荷载的计算和分析。影响因素地震动强度建筑物质量和刚度分析方法反应谱法时程分析法其他荷载1次生能源如水、电、蒸汽等次生能源载荷。5机械设备工艺设备、空调系统等机械设备载荷。0.5装修载荷墙面装饰、管线敷设等装修载荷。除了基本的静荷载、雪荷载、风荷载和温度荷载外，金属屋面还需考虑其他类型的外加载荷。这包括次生能源载荷、机械设备载荷以及装修载荷等，它们都会对结构造成重要影响。合理考虑这些附加载荷是确保金属屋面结构安全的关键。荷载组合原则设计理念金属屋面设计需要综合考虑各类荷载作用,建立合理的荷载组合,确保结构能够承受各种极端工况,保证建筑物的安全性和使用性能。基本原则荷载组合应满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求,尽量考虑各类荷载的同时发生概率。主次协调主荷载和次荷载应根据工程特点协调分类,合理确定荷载组合系数,避免过度保守。灵活性针对不同工程,荷载组合方案应具有一定灵活性,可根据实际情况适时调整。静载组合1自重金属屋面结构自身重量2附加装修屋面上层材料的重量3永久荷载持续存在的固定荷载静载组合是结构设计中最基本的荷载组合。其中包括屋面结构自重、附加装修材料以及其他持续存在的固定荷载。这些永久性荷载是结构承载能力计算的基础，对整体结构安全性至关重要。风荷载组合1多种因素叠加风荷载组合需要考虑建筑物本身的形状、位置、高度等多方面因素,以确保整体结构的安全性。2主风向与风压分布不同建筑物的主风向可能不同,影响到荷载组合的计算。需要结合实际风压分布情况进行分析。3建筑物内部压力差建筑物内部空间压力的差异也会产生一定的风荷载,需要在组合计算中考虑进去。雪荷载组合积雪荷载金属屋面需考虑实际积雪厚度,结合场地气候环境、屋面倾斜角度等因素确定合理的积雪荷载。积雪均布荷载积雪荷载应均匀作用于整个屋面,不得忽视局部积雪积累的影响。积雪不均布荷载需考虑建筑物周围环境、风向等因素导致的积雪分布不均匀情况,进行针对性验算。组合荷载雪荷载应与自重、风荷载等进行合理组合,确保整体结构安全。地震荷载组合1地震作用建筑物遭受地震时会产生惯性力2荷载组合需要考虑与地震作用同时发生的其他荷载3组合原则应采用最不利的荷载工况进行校核在进行金属屋面设计时,需要考虑地震作用。地震会导致建筑物产生惯性力,因此需要将地震荷载与其他常规荷载进行组合,以确保在最不利的工况下结构的安全性。等效静荷载法确定实际荷载根据具体工程情况,确定各种实际荷载,包括永久荷载、积雪荷载、风荷载等。分析结构特点分析金属屋面结构的特点,如跨度、倾斜角度、高度等,以确定适当的荷载作用模式。计算等效静荷载利用相关公式和系数,将实际复杂的动荷载转换为等效的静荷载,便于进行结构计算。进行结构分析以等效静荷载作为输入数据,采用常规的结构计算方法对金属屋面进行承载能力分析。等效静荷载计算步骤1确定荷载组合根据建筑物结构类型和使用条件,确定需要考虑的各种荷载组合。2计算等效静荷载值采用等效静荷载法,按照规范公式计算出等效静荷载值。3应用于结构分析将计算得到的等效静荷载作为输入数据,进行结构分析和设计。等效静荷载公式推导1荷载简化将复杂的实际荷载转化为等效的静荷载2公式导出根据屋面结构和荷载特点推导出等效静荷载的计算公式3系数选取合理选取等效静荷载的系数以反映真实情况等效静荷载是将实际的复杂荷载简化为等效的静荷载,从而便于结构受力分析和承重计算。通过对屋面结构和各种荷载的深入分析,可以推导出详细的等效静荷载公式,并根据具体情况选取合适的系数,最终得到可靠的等效静荷载值。等效静荷载系数选取不同地区系数差异不同地区的气候条件和地形特点不同,需要根据实际情况选取合适的等效静荷载系数。承重能力因素选取系数时还需考虑金属屋面的承重能力,选择合适的安全系数。使用寿命考虑为保证金属屋面在使用过程中的安全性,还需根据使用年限选取合理的系数。金属屋面承重计算1材料强度确定金属板材的屈服强度和抗拉强度2荷载分析计算各类荷载大小及作用范围3截面验算根据受力计算确定合适的金属板厚度4连接设计依据荷载大小选择合适的连接方式金属屋面承重计算是确保屋面安全性的关键步骤。首先需要了解金属材料的力学性能，然后分析各类荷载大小及作用范围。接下来根据受力情况验算合适的金属板厚度，并设计连接件以确保整体结构的稳定性。整个过程需要严格的工程计算和结构分析。局部受荷分析1荷载传递路径分析确定荷载从金属屋面到支撑结构的传递路径,包括屋面板、檩条、墙柱等结构单元。2局部承载分析针对不同受荷部位,开展受力分析,确定关键截面受力状态。关注大梁、支座等关键受力部位。3应力分布评估基于受力分析,预测关键部位的应力分布情况,评估局部承载能力的稳定性和安全性。支座反力计算1确定荷载根据前述荷载分析确定各种荷载作用。2建立受力模型对屋面结构建立静力平衡方程。3计算支座反力通过方程解得屋面各支座的反力值。支座反力计算是屋面结构设计的关键步骤之一。它可以确定各支撑点所受的力作用,为下一步的构件设计打下基础。通过建立受力模型,我们可以综合考虑不同荷载的影响,准确计算出支座的实际受力情况。檩条设计分析荷载根据屋面结构的承重情况、材料特性及其他外界作用力，合理确定檩条所承担的荷载。选择截面结合检查计算结果，选择合适的檩条截面尺寸和材料规格。确保满足承载力和刚度要求。确定间距考虑檩条的承载能力、屋面板的跨度等因素，确定合理的檩条安装间距。受力分析及截面确定1荷载分析对各种荷载进行合理的分配和计算2应力分析确定构件承受的最大应力值3承载能力确定根据规范选择合适的材料截面4局部受力检查重点关注关键部位的受力情况金属屋面结构的受力分析和截面确定是构件设计的核心内容。首先需要根据各种荷载合理分配和计算,并确定构件承受的最大应力。然后根据规范要求选择合适的材料截面,并对局部受力情况进行重点检查,确保整个结构具有足够的承载能力。连接件设计1配合性确保连接件与结构件的完美配合2强度满足荷载传递和变形控制要求3稳定性避免连接件出现松动或脱落4可靠性确保连接经久耐用、可靠防护金属屋面连接件设计需兼顾结构配合性、荷载传递强度、稳定性及可靠性等要求。合理选用连接件类型和尺寸，并严格执行施工工艺，确保连接点牢固可靠，从而保证整体屋面系统的安全性能。金属屋面施工注意事项施工准备在开始金属屋面施工前,应做好充分的准备工作,包括材料、工具及安全设施的准备。严格连接施工金属屋面构件之间的连接是关键,需要按照设计要求采用可靠的连接方式,确保整体结构的稳定性。做好防水处理金属屋面易受环境影响,需要重点关注防水措施的落实,确保屋面的长期耐用。课程小结