钢屋架荷载计算方法（钢屋架荷载组合实例分析，）

钢屋架荷载计算是结构工程中的重要环节，涉及对不同荷载类型和组合进行精确分析。本文通过实例分析，展示了如何根据实际工程需求选择合适的荷载组合，并对这些组合下的力学响应进行了详细计算。重点讨论了活载、恒载、风荷载以及地震作用等荷载因素，并采用适当的方法如简化计算或数值模拟来评估其影响。还探讨了荷载组合在实际工程中的实际应用，包括设计规范的遵循和安全系数的设定。文章总结了钢屋架在考虑多种荷载情况下的设计要点和注意事项，为工程设计人员提供了有价值的参考信息。

一、钢屋架荷载的分类及计算方法

永久荷载（恒载）
- 包括屋架自身结构自重、屋面材料重量等。例如压型钢板、檩条等材料的重量。对于檩条，需要先根据其型号查出每米长的质量，然后根据其长度计算重量，将所有组成屋面结构的材料重量相加得到永久荷载。计算时需考虑其在水平投影面上的荷载值。以某钢屋架为例，压型钢板和檩条（每米质量为一定值）的重量叠加得到永久荷载在水平投影面的值。
活荷载
- 确定活荷载系数：不同建筑类型活荷载系数不同。例如对于常见工业厂房，没有起重机天窗时活荷载系数为0.5kN/m2，对于门钢计算钢架时一般为0.3kN/m2（如果雪荷载大于0.3kN/m2，则取雪荷载为活荷载）；在计算檩条时取0.5kN/m2；当刚架或檩条仅有一个可变且受荷面积超过60m2时，对钢框架，活荷载可取0.3kN/m2。如果是其他框架结构可以从结构荷载规范中查到相应系数。
- 计算荷重大小：将活荷载系数乘以屋面的面积得到活荷载的荷重大小（针对均布活荷载情况）。对于集中荷载，活荷载荷重大小 = 集中荷载×荷载系数。
- 确定作用点位置：对于钢屋架结构，活荷载通常作用于屋面的支承点位置，根据支承点位置来计算活荷载的荷重大小。
雪荷载
- 需要按照规范（如《建筑结构荷载规范》GB50009 - 2012）考虑屋面积雪分布系数μr，基本雪压乘以积雪系数便是雪荷载标准值。在设计建筑结构及屋面的承重构件时：
  - 屋面板和檩条按积雪不均匀分布的最不利情况采用；
  - 屋架和拱壳可分别按积雪全跨均匀分布情况、不均匀分布的情况和半跨的均匀分布的情况采用；
  - 框架和柱可按积雪全跨的均匀分布情况采用。
风荷载
- 确定基本风压：基本风压应按荷载规范附录E.4中附表E.5给出的50年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2。
- 确定体型系数：门式刚架的风荷载体型系数，可以按《建筑结构荷载规范》(GB50009 - 2012)取值，也可按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002，2012版)取值，但需注意其适用范围。例如门规仅适用于屋面坡度α≤10，屋面平均高度≤18m，房屋高宽比≤1，且檐口高度≤房屋最小水平尺寸等情况。并且任何情况下，横向刚架两侧墙面体型系数的代数和不宜小于1.2。另外，当柱脚铰接且刚架的l/h小于2.3和柱脚刚接且l/h小于3.0，采用GB50009 - 2012规定的风荷载体型系数进行刚架设计偏于安全，而在其他各种情况用GB50009 - 2012取值，将会导致设计不安全。
- 计算风荷载：根据确定的基本风压、体型系数以及屋面迎风面和背风面的相关情况计算风荷载。例如某轻型钢屋架，屋面迎风面的体型系数为某值，背风面为某值，可据此计算出负风压标准值（垂直于屋面）。
吊车荷载（如有吊车时）
- 桥（梁）式吊车或悬挂吊车的竖向荷载应按吊车的不利位置取值；对手动吊车及电动葫芦可不考虑水平荷载。
地震荷载（抗震设防时）
- 当抗震设防烈度较高并且房屋跨度很大、高度很高，或宽度方向有很多摇摆柱时，可按《建筑抗震设计规范》进行水平地震作用效应下刚架地震左右组合下的验算。计算时，阻尼比可取为0.05。并且地震作用不与风荷载同时考虑，重力荷载代表值应按照《建筑抗震设计规范》(GB50011 - 2010)第5.1.3条计算。

二、荷载组合计算

由可变荷载效应控制基本组合
- 1.2×永久荷载 + 1.4×最大可变荷载
- 1.2×永久荷载 + 0.7×1.4×可变荷载
- 1.0×永久荷载 + 1.4×最大风吸力。
由永久荷载效应控制的基本组合
- 1.35×永久荷载 + 1.4×可变荷载×相应的组合系数。
地震作用组合
- 1.2(或1.0)×(重力荷载代表值效应)+1.3×水平地震作用标准值效应（计算时不考虑风荷载作用）。

三、荷载计算的注意事项

屋面活荷载与雪荷载：屋面活荷载不与雪荷载同时组合，计算时取两者中的较大值作为荷载标准值进行计算。
风荷载与恒载组合：由于风荷载效应与永久荷载效应二者符号相反，当恒载与风载进行组合时，恒载的组合系数应取为1.0，并且不应将屋面悬挂荷载等考虑在恒载中，防止恒载取得过大。
地震与风荷载：地震作用不与风荷载同时考虑。