问题描述:
钢结构屋面的水平支撑(图 1)作为限制钢结构屋面梁面外失稳的重要措施,一般是按照轴心受力构件进行验算。然而,SAP2000 进行钢结构整体分析时,会自动考虑屋面水平支撑自重产生的弯矩(图 2),因此屋面水平支撑验算结果往往考虑了弯矩项的影响。
从结构设计安全性的角度来看,这种计算是偏安全的。但是,有些工程师希望在 SAP2000 进行钢结构整体分析时,屋面水平支撑验算结果不考虑支撑自重弯矩项的影响,仅考虑轴力项的应力比。本文将介绍以上需求的实现方法。
图 1 屋面水平支撑示意图
图 2 恒载(自重)下,屋面水平支撑的弯矩值
解答:
要实现屋面水平支撑不考虑自重下的弯矩,只需在 SAP2000 中完成以下两处设置:
(1)如图 3 所示,选中相应屋面水平支撑,通过命令:【指定>框架>自动剖分选项】,将剖分选项设置为:不进行自动剖分,以保证水平支撑不会被有限元剖分。
图 3 设置框架自动剖分
(2)如图 4 所示,选中相应屋面水平支撑,通过命令:【指定>框架>测站】,将最少测站数量指定为 2,使得程序只会对水平支撑的两端点进行设计校核。
图 4 设置框架测站数量
完成以上设置后,查看框架内力图(图 5),可发现程序把水平支撑的自重集中在杆件两端点,跨中弯矩为零,进而实现屋面水平支撑不考虑弯矩作用。
图 5 完成以上设置后,屋面水平支撑的弯矩图
用户需注意:屋面水平支撑的自重产生的弯矩应该是客观存在的,这种处理方式虽然能忽略屋面水平支撑自重产生的弯矩,但是可能会导致屋面水平支撑计算出的控制应力比偏小,进而导致结构计算偏不安全。