论轻钢结构中的连续檩条优化设计.pdf

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1、规划设计论轻钢结构中的连续檩条优化设计朱张军刘磊(1.西安市临潼区交口街道办事处袁陕西西安710000曰2.西安有色冶金设计研究院袁陕西西安710000)摘要院轻钢结构在国内应用范围越来越广泛袁而在轻钢结构中屋面与墙面的檩条是重要的结构构件遥这里结合高质量尧低成本的经济型社会设计要求袁在保证质量的前提下袁讲经济效益袁对连续檩条加以简化的设计方法进行了探讨袁以实现其最优化设计遥关键词院钢结构曰屋面檩条曰优化设计中图分类号院TU392.5文献标识码院A文章编号院1674要3024渊2016冤10要102要01前言失稳袁则拉条的附加扭矩对檩条也是不利的遥当然在风吸力作用下拉条的扭矩与风荷载扭矩

2、相抵消袁则对檩条是有利的遥另一种轻钢结构因施工速度快袁用钢量省的特点在工业领域应用越做法是与图1(c)相反如图1(d)袁则在施工中有利袁在风吸力作用来越广泛袁被越来越多业主普遍认可遥但伴随越来越多施工单位下不利袁将图1(c)尧图1(d)结合起来袁则可有效防止檩条失稳遥如参与工程承包的境况袁竞争越来越激烈遥为了节省成本袁将开销降图1(e)遥考虑到施工方便袁也可采用图1(f)遥到最低袁业主往往在中标前后都会让设计单位做大量修改袁浪费为了对拉条位置进行分析袁我们可以选取一跨加以计算遥通大量人力尧物力及财力袁为了改善这种情况袁在设计阶段就应将简过计算不难看出袁不设置拉条显然位移过大袁首先是整体失

3、稳袁化设计考虑进去袁实现轻钢结构屋面檩条的优化遥那么如何进行拉条在上部1/3处设与在中部设置拉条相比袁Y方向位移减少简化袁确定出一种有效尧实用的方法袁适合具体的工程设计呢钥了41.4%遥Z方向位移减少了39.9%遥而在上部1/3设拉条与下1连续檩条优化设计部1/3设拉条,在Y方向减少47%,这就说明在竖向力作用下在上部1/3设拉条是有利的,而在风吸力作用下,在下部1/3处设拉1.1构造设计条是有利的,所以本文建议,应在上部1/3处及下部1/3同时设拉檩条的稳定问题是由上或下受压翼缘的弯扭引起的袁当仅条,能有效保证檩条的整体稳定遥为檩条上翼缘受压时由于屋面板固定在檩条上袁能阻止檩条的1.2

4、内力分析院檩条搭接区域截面刚度的影响侧向位移袁此时可以不考虑其弯矩失稳问题遥但当檩条下翼缘受从构造上保证其整体稳定袁我们再进行内力分析袁以往的内压时袁屋面为单层板时袁则不能阻止下翼缘的失稳袁这时拉条的力分析采用的方法是支座上搭接的连续梁分析模式袁计算时在合理设置及如何考虑屋面的蒙皮效应是关键遥实际上拉条的作搭接区采用单个截面的抗弯刚度袁但利用双倍的截面模量计算用很大袁拉条不单使侧向水平分量所产生的侧向弯矩降低袁要重强度和稳定袁再考虑檩条搭接的松弛10%遥这种方法存在一个问要的是与屋面板一起形成了对下翼缘的变扭约束袁从而提高了题袁那就是搭接区刚度增大袁内力将重分布袁支座即搭接区承担下翼缘受

5、压时的稳定承载力遥的内力要比按等截面计算的结果大遥为此本文举一六跨连续梁拉条的作用很容易理解袁但拉条的传力方式则往往被忽略袁承受均匀荷载1.2恒+1.4活模式为例袁定量分析其内力分布遥拉条的力一般需要传至刚架上袁这点我们在设计中还是比较清例题分不同的工况计算袁从计算结果看袁考虑连续檩条嵌套楚的袁如在屋脊尧窗洞口处设置斜拉条等袁但对于檩条与拉条的支座弯矩要比按等截面计算大6.45%耀16.12%(边跨)3.3%耀13%(中连接位置袁怎么拉最合理袁研究的少遥屋面檩条在外力作用下袁将跨)若按等截面计算内力且考虑嵌套的松弛按10%袁用折减后的产生扭矩遥内力进行强度尧稳定计算袁偏于不安全遥本文认为

6、嵌套松弛应力与变截面计算增大的应力应同时考虑(示嵌套的长度不同而不同)袁所以在工程实际中袁按截面计算连续檩条的内力(当嵌套<10%时)袁则嵌套松弛系宜取曰边跨支座1%袁中间跨支座5%遥从不同的嵌套长度看袁5%L嵌套长度就可以接近于等截面连续梁的效果袁但搭接连接的承载力不够遥若不考虑檩条嵌套握裹效果袁檩条搭接的抗弯能力为M=2Nv(l1+l2)袁若檩条为Z200伊70伊20伊2袁M12普通螺栓连接袁允许抗剪能力Nv=10.08kN(由檩条孔壁承压强度控制)袁搭接长度l1+l2=10%L(L:跨长)袁从本例看L=6m袁则为0.3+0.3=0.6袁所以M=2伊10.08伊0.6=12.1kN窑

7、m遥这个值接近单檩条的弹性极限抗弯能力袁所以说搭接长度降到5%L袁其承载力很有可能不够袁而搭接长度增加至20%跨长袁支座弯矩增大过多袁反而不经济遥所以我们一般认为搭接10%跨长袁是比较合理的遥2结语图1在轻钢结构檩条设计中袁可以根据具体情况从设置连续檩我们就几种拉条的布置方式加以讨论遥图1(a)中拉条设在檩条尧增加结构构造尧采用合理荷载取值及分布等方面入手来进行条中部遥拉力的力臂为零袁对扭转无抵抗作用袁一般我们认为优化设计遥轻钢结构