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大跨度胶合木网壳结构安全系数

【摘要】:此安全系数K 的取值不能完全适用于胶合木网壳结构,也不能完全适用于考虑了节点实际刚度的胶合木网壳结构。对于目前工程使用的胶合木结构网壳,国内外针对胶合木结构网壳进行塑性折减系数的研究较少,主要原因是木材是一种各向异性材料,考虑材料弹塑性时还应考虑蠕变等特性。因此,对于胶合木网壳结构按照弹性全过程分析时的安全系数K 的取值有待进一步进行大量算例分析。

按照《空间网格结构技术规程》第4.3.4 条,网壳稳定容许承载力应等于网壳稳定极限承载力除以安全系数K。当按照弹塑性全过程分析时,安全系数K 可取为2.0;当按弹性全过程分析且为单层球面网壳时,安全系数K 可取为4.2。在条文说明中,安全系数K取值的前提为单层球面钢结构网壳且为全刚接节点。此安全系数K 的取值不能完全适用于胶合木网壳结构,也不能完全适用于考虑了节点实际刚度的胶合木网壳结构。

沈世钊在《大跨空间结构理论研究若干新进展》中提出,安全系数K 应考虑下列因素:①荷载等外部作用和结构抗力的不确定性可能带来的不利影响。②计算中未考虑材料弹塑性可能带来的不利影响。③结构工作条件中的其他不利因素。基于概率的分项系数设计方法,网壳稳定性验算公式可写成:

式中 q——作用在网壳上的总静力荷载(p+q)标准值;

R——按弹塑性分析全过程分析求得的稳定性承载力标准值;

γq——荷载分项系数,当恒载、活载共同作用时可取1.35;(www.chuimin.cn)

γ0——调整系数,考虑复杂结构稳定性分析中可能的不确定性和其他不利因素,可取1.2;

γR——结构抗力分项系数,祝恩淳等在《木结构可靠度分析及木材强度设计值的确定方法》中提出对于安全等级为一级,对受压作用为主的胶合木结构杆件可取为1.20。于是,由式(5.1)可换算出按弹塑性全过程分析时,安全系数K的取值:

K=γq×γR×γ0=1.35×1.20×1.20≈2.0

为了考虑材料弹塑性的误差,沈世钊《大跨空间结构理论研究若干新进展》中引入了塑性折减系数Cp,即弹塑性临界荷载与弹性临界荷载之比。沈世钊通过对不同跨度、不同矢跨比、不同截面尺寸、不同荷载分布形式、不同结构形式的网壳算例进行大量对比,得出适用于钢结构网壳的塑性折减系数。对于目前工程使用的胶合木结构网壳,国内外针对胶合木结构网壳进行塑性折减系数的研究较少,主要原因是木材(包括胶合木材料)是一种各向异性材料,考虑材料弹塑性时还应考虑蠕变等特性。因此,对于胶合木网壳结构按照弹性全过程分析时的安全系数K 的取值有待进一步进行大量算例分析。