CN116305468A - 一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑杆件承载力计算方法 - Google Patents

一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑杆件承载力计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116305468A
CN116305468A CN202310266752.1A CN202310266752A CN116305468A CN 116305468 A CN116305468 A CN 116305468A CN 202310266752 A CN202310266752 A CN 202310266752A CN 116305468 A CN116305468 A CN 116305468A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frame
support rod
bearing capacity
water tower
rod piece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310266752.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116305468B (zh
Inventor
郁有升
杨亚辉
王卫国
孔繁哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao University of Technology
Original Assignee
Qingdao University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao University of Technology filed Critical Qingdao University of Technology
Priority to CN202310266752.1A priority Critical patent/CN116305468B/zh
Publication of CN116305468A publication Critical patent/CN116305468A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116305468B publication Critical patent/CN116305468B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/30—Water-towers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/02—Structures made of specified materials
    • E04H12/08—Structures made of specified materials of metal
    • E04H12/10—Truss-like structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/02—Structures made of specified materials
    • E04H12/12—Structures made of specified materials of concrete or other stone-like material, with or without internal or external reinforcements, e.g. with metal coverings, with permanent form elements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H2012/006—Structures with truss-like sections combined with tubular-like sections
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)

Abstract

本发明属于土木工程领域，涉及一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系中的外框架竖向支撑杆件承载力的计算方法；该体系的竖向支撑设置在框架柱之间，竖向支撑通过环向横梁与框架柱相互连接；在框架顶层布置人字形支撑，其余各层布置单斜杆支撑；竖向支撑杆件通过轴向受力提供结构的侧向刚度，撑杆承受轴向压力，通过计算支撑杆件的截面参数，长细比，整体稳定系数和侧移刚度提出了支撑杆件的受压承载力的计算方法；竖向撑杆的设置能提高框架柱整体性，以发挥其协同受力的优势；本发明为一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系中的外框架竖向支撑杆件承载力的计算方法，为外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的设计提供了可靠的分析方法。

Description

一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑杆件承 载力计算方法
技术领域
本发明属于土木工程领域，涉及一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑杆件承载力确定方法。
背景技术
水塔作为一种储水供水的结构，主要应用于非洲国家的工业及民用供水工程，在水塔的施工过程中，通常需要设置支撑体系来满足施工；然而目前常用的脚手架模板支撑体系与悬挑式脚手架支撑体系在水塔的施工过程中受力复杂，存在安全隐患。
针对上述问题可通过采用一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系来解决，该体系中采用全型钢或斜拉型钢作为混凝土模板的支撑骨架，混凝土硬化后，型钢不需要拆除，与倒锥水箱壁的混凝土形成组合受力构件，共同承担荷载，而在该体系设计中，由于与常规框架体系不同，国内并无相关专利对该体系中的竖向支撑进行分析，尚未明确竖向支撑在联合支撑体系中的承载力计算。
发明内容
外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系竖向支撑的特征在于联合支撑体系由水塔内直筒和钢框架两部分组成，框架柱与水塔内直筒通过径向横梁连接，横梁之间设置水平支撑，框架柱之间设置竖向支撑，竖向支撑通过环向横梁与框架柱相互连接。
本发明针对外钢框架与水塔混凝土核心柱筒联合支撑体系提供了一种外钢框架与水塔混凝土核心柱筒联合支撑体系中竖向支撑承载力的计算方法。
本发明通过以下技术方案予以实现：
第一步：初步确定支撑的布置方法和截面面积，并利用公式(1)-(5)计算竖向支撑杆件的长细比，并控制λ≤150；
Figure BDA0004133290180000011
Figure BDA0004133290180000012
Figure BDA0004133290180000013
Figure BDA0004133290180000014
Figure BDA0004133290180000021
式中：A为截面面积；μ为计算长度系数，两端铰接取1，两端刚接取0.5，一端铰接另一端刚接取0.7；I为圆钢管惯性矩；l为圆钢管长度；i为圆钢管的线刚度；d为圆管内径；D为圆管外径。
第二步：根据公式(6)-(8)计算支撑杆件的正则化长细比，整体稳定系数，和强度降低系数；
Figure BDA0004133290180000022
Figure BDA0004133290180000023
Figure BDA0004133290180000024
第三步：根据利用公式(9)、(10)计算支撑的受压承载力；
Figure BDA0004133290180000025
Figure BDA0004133290180000026
其中A支撑斜杆的截面面积；Kbi为i层撑杆的侧移刚度；∑Kbi为所有撑杆的侧移刚度；γ为抗力分项系数，Q235取1.090，Q355～Q390取1.125.；
Figure BDA0004133290180000027
为稳定系数；η为设计强度降低系数；θ为支撑与框架梁的夹角；b为支撑柱子间距；li为第i层支撑斜杆的长度；
附图说明
图1为本发明实例提供的联合支撑体系竖向支撑布置立面图；
图2为本发明实例提供的联合支撑体系结构竖向支撑布置平面图。
图中：1竖向支撑撑杆，2框架柱，3环向钢梁，4径向钢梁，5内直筒。
具体实施方式
通过实例对本发明做进一步说明。
实施例
一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑承载力的确定方法，其特征在于竖向支撑设置在框架柱之间，竖向支撑通过环向横梁与框架柱相互连接，竖向支撑的布置方式见图1；以塞内加尔水塔项目顶部倒锥水箱混凝土浇筑施工平台为例，水塔内直筒高为40.7m，外半径为4.8m，壁厚为0.3m，径向梁长度为7.1m，竖向支撑采用尺寸为φ127×5的圆钢管，框架柱选用尺寸为φ273×9的圆柱，竖向支撑与框架梁的夹角为45°，钢材等级为Q355B，水塔的混凝土等级为C30。
取附图1一榀框架中底层、标准层、顶层进行计算，各层竖向支撑杆长、长细比、正则化长细比、整体稳定系数见下表：
Figure BDA0004133290180000031
经验算长细比λ≤150，符合要求；
按下列公式计算首层竖向支撑的受压承载力：
Figure BDA0004133290180000032
Figure BDA0004133290180000033
Figure BDA0004133290180000034
其余计算见下表：
Figure BDA0004133290180000035
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑杆件承载力的计算方法，其特征在于一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑设置在框架柱之间，竖向支撑通过环向横梁与框架柱相互连接，顶层布置人字形支撑，其他层均布置单斜杆，杆件轴向受力提供侧向刚度；竖向支撑的承载力确定方法及特征包括如下步骤：
第一步：根据公式(1)-(5)验算长细比，并控制长细比λ≤150；
Figure FDA0004133290160000011
Figure FDA0004133290160000012
Figure FDA0004133290160000013
Figure FDA0004133290160000014
Figure FDA0004133290160000015
式中：μ为计算长度系数，两端铰接取1，两端刚接取0.5，一端铰接另一端刚接取0.7；I为圆钢管惯性矩；l为圆钢管长度；i为圆钢管的线刚度；A圆钢管的截面面积；D为圆钢管外直径；d为圆钢管内直径；
第二步：根据公式(6)-(8)计算支撑杆的整体稳定系数
Figure FDA0004133290160000016
和强度降低系数η；
Figure FDA0004133290160000017
Figure FDA0004133290160000018
Figure FDA0004133290160000019
式中：λ0为正则化长细比；fy为抗拉强度设计值；E为弹性模量；
第三步：根据公式(9)、(10)计算撑杆的承载力N；
Figure FDA00041332901600000110
Figure FDA00041332901600000111
式中：Kbi为第i层撑杆的侧移刚度；∑Kbi为所有撑杆的侧移刚度；γ为抗力分项系数；θ为支撑与框架梁的夹角；f为抗压强度设计值；b为支撑柱子间距；li为第i层支撑斜杆的长度。
CN202310266752.1A 2023-03-17 2023-03-17 一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑杆件承载力计算方法 Active CN116305468B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310266752.1A CN116305468B (zh) 2023-03-17 2023-03-17 一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑杆件承载力计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310266752.1A CN116305468B (zh) 2023-03-17 2023-03-17 一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑杆件承载力计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116305468A true CN116305468A (zh) 2023-06-23
CN116305468B CN116305468B (zh) 2024-06-14

Family

ID=86797442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310266752.1A Active CN116305468B (zh) 2023-03-17 2023-03-17 一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑杆件承载力计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116305468B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116305465A (zh) * 2023-03-17 2023-06-23 青岛理工大学 一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的框架柱承载力的确定方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101538936A (zh) * 2009-03-19 2009-09-23 二十三冶建设集团有限公司 水塔的液压滑提施工方法及其液压滑模装置、提升装置和吊杆连接件
US20100313516A1 (en) * 2008-01-24 2010-12-16 Wilhelm Layher Verwaltungs-Gmbh Vertical frame intended for the construction of a frame support, a supporting scaffold and/or a supporting scaffold tower
CN105064527A (zh) * 2015-08-13 2015-11-18 济南大学 一种钢环减震耗能支撑体系及设计方法
US20170036698A1 (en) * 2013-12-27 2017-02-09 Honda Motor Co., Ltd. Sub-frame structure
CN106503400A (zh) * 2016-11-23 2017-03-15 福州大学 考虑内力分项贡献度的框架结构构件重要性系数计算方法
CN111946124A (zh) * 2020-07-28 2020-11-17 中国电建市政建设集团有限公司 用于筒仓的型材组合架及用其制作竖井结构筒仓的方法
WO2021073513A1 (zh) * 2019-10-14 2021-04-22 荆门市佰思机械科技有限公司 现浇筒体结构与装配式框架结构结合的施工方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100313516A1 (en) * 2008-01-24 2010-12-16 Wilhelm Layher Verwaltungs-Gmbh Vertical frame intended for the construction of a frame support, a supporting scaffold and/or a supporting scaffold tower
CN101538936A (zh) * 2009-03-19 2009-09-23 二十三冶建设集团有限公司 水塔的液压滑提施工方法及其液压滑模装置、提升装置和吊杆连接件
US20170036698A1 (en) * 2013-12-27 2017-02-09 Honda Motor Co., Ltd. Sub-frame structure
CN105064527A (zh) * 2015-08-13 2015-11-18 济南大学 一种钢环减震耗能支撑体系及设计方法
CN106503400A (zh) * 2016-11-23 2017-03-15 福州大学 考虑内力分项贡献度的框架结构构件重要性系数计算方法
WO2021073513A1 (zh) * 2019-10-14 2021-04-22 荆门市佰思机械科技有限公司 现浇筒体结构与装配式框架结构结合的施工方法
CN111946124A (zh) * 2020-07-28 2020-11-17 中国电建市政建设集团有限公司 用于筒仓的型材组合架及用其制作竖井结构筒仓的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐岱新 等: "砌体结构", 31 January 2003, 高等教育出版社, pages: 410 *
左勇志 等: "某国外混凝土水塔的检测鉴定与评估分析", 特种结构, no. 01, 15 February 2013 (2013-02-15), pages 116 - 117 *
张磊 等: "人字撑-钢框架弹塑性抗侧性能的精细化研究", 浙江大学学报(工学版), no. 10, 15 October 2013 (2013-10-15) *
白崇平: "钢结构X型中心支撑的抗震设计探讨", 甘肃科技, no. 15, 15 August 2016 (2016-08-15), pages 60 *
郝仕玲 等: "框架支撑类型判别中的若干问题", 工业建筑, no. 05, 20 May 2003 (2003-05-20), pages 14 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116305465A (zh) * 2023-03-17 2023-06-23 青岛理工大学 一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的框架柱承载力的确定方法
CN116305465B (zh) * 2023-03-17 2024-06-04 青岛理工大学 一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的框架柱承载力的确定方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116305468B (zh) 2024-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105064527B (zh) 一种钢环减震耗能支撑体系及设计方法
CN116305468B (zh) 一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑杆件承载力计算方法
CN110670483A (zh) 一种钢管砼组合主塔
CN104372967A (zh) 一种自然通风冷却塔用斜支柱结构及其施工方法
CN105625787A (zh) 预应力钢结构与混凝土组合的浅圆仓结构及其施工方法
CN205382745U (zh) 预应力钢结构与混凝土组合的浅圆仓结构
CN102777050B (zh) 大跨度管桁架屋面梁的组拼胎架
CN112459316B (zh) 一种用于螺旋递升式幕墙支撑的竖向长悬挑桁架结构及应用
CN206396646U (zh) 双塔双索面矮塔斜拉桥桥塔纵向系梁的施工支架
CN204357167U (zh) 一种自然通风冷却塔用斜支柱结构
CN203530961U (zh) 一种加强型钢管桩或钢立柱
CN205822459U (zh) 一种仿古建筑的装配式柱‑梁结构
CN116244960A (zh) 一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的径向梁承载力确定方法
CN207905104U (zh) 一种装配式建筑桁架结构
CN204715539U (zh) 一种圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构
CN204212058U (zh) 用于钢砼组合桁架梁施工中的钢桁梁拼装支架
CN214737303U (zh) 一种桁架式钢管混凝土索塔结构
CN108301560B (zh) 一种内置高强角钢的钢管混凝土柱及其施工方法
CN214090973U (zh) 用于浇筑钢筋砼圆筒仓仓顶混凝土的底模板支撑钢架
CN212295807U (zh) 一种自然通风冷却塔用双交叉斜支柱
CN205205847U (zh) 桩柱承台的框架结构
CN108797350B (zh) 一种塔柱内外劲性骨架装置及其施工方法
CN105297759A (zh) 桩柱承台的框架结构
CN110670805A (zh) 后浇带的立柱结构、受力计算步骤及其布置工艺
CN220889180U (zh) 一种墩柱的钢筋模块化结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant