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1、轻钢结构中的檩条设计工程设计ARCH/TECTURALDEslGNMANAGEMENT轻钢结构中的檩条设计王永亮(秦皇岛市建筑设计院,河北秦皇岛066001)【摘要】近年来随着钢结构特别是门式刚架轻型房屋钢结构的广泛应用,轻钢结构的设计越来越普及,本文将针对轻钢结构中檩条的设计从计算,连接及实际设计中的做法提出自己的观点和建议.【关键词】檩条;拉条;隅撑【中图分类号】TU209【文献标识码】C【文章编号】1673—1093(2005)01—0050—031引言檩条是有檩体系和墙架中的主要构件,由于使用的覆盖面大,用钢量相当可观,故在檩条设计中如能合
2、理选型及布置,将取得很高的经济效益.实腹式檩条的常用形式有冷弯薄壁C型钢,Z型钢,热轧槽钢,高频焊接H型钢,焊接H型钢,蜂窝梁等多种形式.其中Z型钢最适用于屋面及墙面,特别是屋面檩条的最合理形式,但由于材料供应等条件的影响,应用受到一定的限制.后四种檩条形式主要用于大跨度及重型屋面,而冷弯薄壁C型钢檩条在轻钢结构檩条设计中应用最为广泛.一般人认为檩条设计很简单,其实笔者感到轻钢结构中的檩条设计是很复杂的.首先,在《钢结构设计规范》GB50017—2003(以下简称钢规)及《门式刚架轻型房屋钢结构设计规程》CECS102:2002(以下简称门规)都没
3、有明确实用的计算公式用于理论计算;其次,檩条受力复杂,要想精确计算檩条受力性能非常困难,因为檩条首先承担屋面荷载,负责传递给刚架梁,大多数情况下檩条还兼作屋面水平支撑的压杆,同时还会受到屋面的蒙皮效应的影响及隅撑的作用,而且在计算中还必须考虑檩条屈曲后的有效截面问题.这些都使得檩条的计算很复杂.以下笔者主要从檩条的计算,连接等方面谈谈自己的看法.2檩条的设计计算在实际设计中为简化计算通常把檩条设计成以下两种:2.1简支檩条按简支单跨等截面双向弯曲梁计算.由于施工及制作安装较为方便,目前在实际工程中应用较多.特点是计算简单,用钢量大..50.2011
4、5{rl!t3t2.1.1强度计算:将屋面或墙面的荷载折算成沿檩条长度分布的均布线荷载并按檩条形心主轴分解得到沿两个主轴作用的线荷载分量:qyqcosot①檩条在刚度最大主平面(对X轴)由gy引起的弯距:Mx=qyL/8.L为檩条的跨度②檩条在刚度最小主平面(对Y轴)由引起的弯距:(设有拉条时视拉条为檩条的侧向支撑点)檩间无拉条时:跨中弯距为My=qxL2/8一根拉条位于L/2时:跨中负弯距为My=一qxL2/32两根拉条位于L/3时:1/3处的弯距为My:～L/90跨中正弯距为My=qxL/360当屋面能阻止檩条侧向失稳时可不计算檩条的整体稳定,
5、仅按下式计算其强度:Mx/i'xWrtx+My/ryWny≤f式中,r)-为截面;塑性发展系数,对冷弯薄壁C型钢=ry=1.0if为钢材的强度设计值.为精确计算还应进行截面的有效换算,得到有效净截面模量与毛截面模量的关系大约为:Wenx=0.89Wnx,Weny=0.93Wny,可近似取为0.9.2.1.2稳定计算:檩条的稳定计算是由受压翼缘的弯扭引起的.由于屋面板固定在檩条的上翼缘,对檩条有侧向支撑作用,此时不考虑弯扭失稳问题.①当屋面能阻止檩条侧向失稳时可不计算檩条的整体稳定②当屋面不能阻止檩条侧向失稳时应计算檩ARCHITECTURALDES
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7、GNMANAGEMENT工程设计条的整体稳定,可按下式计算其稳定应力::Mx/rbxWex)+My/Wey<~fWexwey对主轴XY的有效截面模量;MxMy当所验算点为压应力时取负号,为拉应力时取正号+bx受弯构件绕强轴的整体稳定系数,按下式计算:bx=4320Ah1~l【(112+垂)+"q1235/(Iy2wxfy)r/:22ea/h=41w/(h.1y)+(Lo/^0.1561t/ly入v檩条在弯距作用平面外的长细比A毛截面面积h截面高度檩条的侧向长度计算系数,Lo:bL,IXb按《钢结构设计手册>(上册)(中国建筑工业出版社
8、)114页表7—1采用.L为檩条的跨度毫1毫2:系数,见上表ea横向荷载作用点到截面弯心的距离,对于偏心压杆或当横向荷载作用在截面弯心时为0,当荷载不作用在截面弯心且荷载方向指向截面弯心时ea为负,而离开弯心时ea为正.Wx对主轴X的受压边缘毛截面模量1w毛截面扇性惯性距Iv对Y轴的毛截面惯性距It扭转惯性距按上式计算的4,bx植大于0.7时,则应以bx'代替66'=1.091—0.274/4,b③当檩条在永久荷载和风吸力作用下下翼缘受压时,因为按照门规附录E计算檩条下翼缘在风吸力作用下的稳定计算公式中没有考虑拉条的侧向支撑作用,受拉翼缘的约束作用
9、没能反映出来.实际上拉条不仅使侧向水平分量产生的侧向弯距降低,而且拉条与屋面板共同组成对檩条下翼缘的弯距约束可显着提高檩条
