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钢结构设计檩条设计本讲稿第一页，共三十页 截面形式实腹式实腹式格构式热轧型热轧型钢钢H H型型钢钢冷弯薄壁型冷弯薄壁型钢钢下撑下撑式式平面桁架平面桁架式式空腹空腹式式1.5.1 1.5.1 檁条的截面形式檁条的截面形式本讲稿第二页，共三十页 实腹式檁条的截面形式实腹式檁条的截面形式热轧型钢热轧型钢H H型钢型钢 冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢 这两种檁条适用于荷载较这两种檁条适用于荷载较大的屋面。大的屋面。适用于压型钢板的轻型屋面本讲稿第三页，共三十页l实腹式冷弯薄壁型钢截面在工程中的应用很普遍。其中，实腹式冷弯薄壁型钢截面在工程中的应用很普遍。其中，卷边槽钢卷边槽钢(亦称亦称C C形钢形钢)檩条适用于屋面坡度檩条适用于屋面坡度i i113 3的情的情况。况。l直边和斜卷边直边和斜卷边z z形檩条适用于屋面坡度形檩条适用于屋面坡度i i113 3的情况。斜的情况。斜卷边卷边Z Z形钢存放时可叠层堆放，占地少。做成连续梁檩条形钢存放时可叠层堆放，占地少。做成连续梁檩条时，构造上也很简单。时，构造上也很简单。本讲稿第四页，共三十页适用于屋面坡度适用于屋面坡度1/31/3适用于屋面坡度适用于屋面坡度1/31/3本讲稿第五页，共三十页用于屋面的用于屋面的C C型檁条型檁条本讲稿第六页，共三十页 l1 122永久荷载永久荷载+1+14max4max屋面均布活荷屋面均布活荷 载，载，雪荷载雪荷载；1.21.2永久荷载永久荷载+1+144施工检修集中荷载换算值。施工检修集中荷载换算值。当需考虑风吸力对屋面压型钢板的受力影响当需考虑风吸力对屋面压型钢板的受力影响 时，时，还应进行下式的荷载组合：还应进行下式的荷载组合：1.01.0永久荷载永久荷载+1+144风吸力荷载。风吸力荷载。1.5.2 1.5.2 檩条的荷载和荷载组合檩条的荷载和荷载组合本讲稿第七页，共三十页 l设置在刚架斜梁上的檩条在垂直于地面的均布荷载设置在刚架斜梁上的檩条在垂直于地面的均布荷载作用下，沿截面两个形心主轴方向都有弯矩作用，作用下，沿截面两个形心主轴方向都有弯矩作用，属于双向受弯构件（与一般受弯构件不同）属于双向受弯构件（与一般受弯构件不同）。l在进行内力分析时，首先要把均布荷载分解为沿截面形心在进行内力分析时，首先要把均布荷载分解为沿截面形心主轴方向的荷载分量主轴方向的荷载分量q qx x 、q qy y。1.5.3 1.5.3 檩条的内力分析檩条的内力分析本讲稿第八页，共三十页 l C C型檩条在荷载作用下计算简图如下：型檩条在荷载作用下计算简图如下：q q表示垂直向下重力荷载；表示垂直向下重力荷载；为屋面坡度为屋面坡度当屋面坡度当屋面坡度i i1/31/3时，时，q qx x值较小，檁值较小，檁条近似为单条近似为单向受弯构件。向受弯构件。qqyqxXXYY本讲稿第九页，共三十页qqyqxYYXX当当=时时 q=qy qx=0当屋面坡度：当屋面坡度：i1/3i1/3 檁条近似为沿檁条近似为沿x x主主轴方向单向受弯。轴方向单向受弯。Y1Y1X1X1nZ Z型檩条在荷载作用下计算简图如下：型檩条在荷载作用下计算简图如下：n为为Z Z 型檁条两个主轴的夹角；型檁条两个主轴的夹角；为屋面坡度。为屋面坡度。本讲稿第十页，共三十页当跨中设置一道拉条时檁条的计算简图及内力当跨中设置一道拉条时檁条的计算简图及内力简支梁的跨中弯矩对简支梁的跨中弯矩对X X轴轴:连续梁的支座及跨间弯矩对连续梁的支座及跨间弯矩对Y Y轴轴：本讲稿第十一页，共三十页 檩檩条（条（墙墙梁）的内力梁）的内力计计算算 表表1-4(1-4(教材教材P80P80表表2-42-4）拉条设置情况由 产生的内力由 产生的内力 无拉条 跨中有一道拉条拉条处负弯矩拉条与支座间正弯矩 三分点处各有一道拉条拉条处负弯矩拉条与支座间正弯矩 本讲稿第十二页，共三十页l强度计算强度计算 按双向受弯构件计算按双向受弯构件计算 当屋面能阻止檩条的失稳和扭转时，可按下列强度公当屋面能阻止檩条的失稳和扭转时，可按下列强度公式验算截面：式验算截面：、对截面对截面x x轴和轴和y y轴的弯距；轴的弯距；、对两个形心主轴的有效净截面模量对两个形心主轴的有效净截面模量1.5.4 1.5.4 檩条的截面验算檩条的截面验算 强度、整体稳定、变形强度、整体稳定、变形本讲稿第十三页，共三十页整体稳定计算整体稳定计算 当屋面不能阻止檩条的侧向失稳和扭转时当屋面不能阻止檩条的侧向失稳和扭转时(如采用扣如采用扣合式屋面板时合式屋面板时)，应按稳定公式验算截面：，应按稳定公式验算截面：、对两个形心主轴的有效截面模量；对两个形心主轴的有效截面模量；梁的整体稳定系数，按规范规定梁的整体稳定系数，按规范规定 计算。计算。本讲稿第十四页，共三十页变形计算变形计算实腹式檩条应验算垂直于屋面方向的挠度实腹式檩条应验算垂直于屋面方向的挠度。对卷边槽形截面的两端简支檩条：对卷边槽形截面的两端简支檩条：对对Z Z 形截面的两端简支檩条形截面的两端简支檩条 ：本讲稿第十五页，共三十页 容许挠度容许挠度 v v 按下表取值按下表取值檩檩条的容条的容许挠许挠度限度限值值仅支承压型钢板屋面（承受活荷载或雪荷载）有吊顶有吊顶且抹灰本讲稿第十六页，共三十页 n当檩条跨度大于当檩条跨度大于4m4m时，应在檩条间跨中位置设置拉条。时，应在檩条间跨中位置设置拉条。当檩条跨度大当檩条跨度大6m6m时，应在檩条时，应在檩条跨度三分点处各设置一跨度三分点处各设置一道拉条道拉条。n拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转并且提供拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转并且提供x x轴轴方向的中间支点。此方向的中间支点。此中间支点的力需要传到刚度较大的中间支点的力需要传到刚度较大的构件为此构件为此，需要在屋脊或檐口处设置斜拉条和，需要在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑刚性撑杆杆。1.5.5 1.5.5 檁条的构造要求檁条的构造要求本讲稿第十七页，共三十页拉条和撑杆的布置拉条和撑杆的布置本讲稿第十八页，共三十页撑杆撑杆斜拉条斜拉条拉条拉条隅撑隅撑屋面横向水平支撑屋面横向水平支撑本讲稿第十九页，共三十页拉条拉条檩条檩条屋面拉条布置屋面拉条布置本讲稿第二十页，共三十页l当风吸力超过屋面永久荷载时，横向力的指向相反。当风吸力超过屋面永久荷载时，横向力的指向相反。此时此时Z Z形钢檀条的斜拉条需要设置在屋脊处，而卷边槽钢形钢檀条的斜拉条需要设置在屋脊处，而卷边槽钢檩条则需设在屋檐处。檩条则需设在屋檐处。l因此，为了兼顾两种情况，在风荷载大的地区或是在屋檐因此，为了兼顾两种情况，在风荷载大的地区或是在屋檐和屋脊处都设置斜拉条，或是把横拉条和斜拉条都做成可和屋脊处都设置斜拉条，或是把横拉条和斜拉条都做成可以既承拉力又承压力的刚性杆。以既承拉力又承压力的刚性杆。qxqx本讲稿第二十一页，共三十页l拉条通常用圆钢做成，圆钢直径不宜小于拉条通常用圆钢做成，圆钢直径不宜小于10mm10mm。圆。圆钢拉条可设在距檩条上翼缘钢拉条可设在距檩条上翼缘1 13 3腹板高度范围内。腹板高度范围内。l当在风吸力作用下檩条下翼缘受压时，屋面宜用自攻螺当在风吸力作用下檩条下翼缘受压时，屋面宜用自攻螺钉直接与檩条连接，拉条宜设在下翼缘附近。钉直接与檩条连接，拉条宜设在下翼缘附近。l为了兼顾无风和有风两种情况，可在上、下翼缘附近交替为了兼顾无风和有风两种情况，可在上、下翼缘附近交替布置。布置。本讲稿第二十二页，共三十页 拉条、撑杆与檩条的连接见图所示，斜拉条可拉条、撑杆与檩条的连接见图所示，斜拉条可弯折，也可不弯折。前一种方法要求弯折的直线弯折，也可不弯折。前一种方法要求弯折的直线长度不超过长度不超过15mm15mm，后一种方法则需要通过斜垫板，后一种方法则需要通过斜垫板或角钢与檩条连接。或角钢与檩条连接。本讲稿第二十三页，共三十页屋架横向水平支撑与刚架梁连接节点构造屋架横向水平支撑与刚架梁连接节点构造连接角钢连接角钢本讲稿第二十四页，共三十页b实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，檩托可用实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，檩托可用角钢和钢板做成，檩条与檩托的连接螺栓不应少于角钢和钢板做成，檩条与檩托的连接螺栓不应少于2 2个，并沿檩条高度方向布置，见下图。设置檩托个，并沿檩条高度方向布置，见下图。设置檩托的目的是为了阻止檩条端部截面的扭转，以增强其的目的是为了阻止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性。整体稳定性。本讲稿第二十五页，共三十页 当采用扣合式屋面板时，拉条的设置根据檩条的稳定当采用扣合式屋面板时，拉条的设置根据檩条的稳定计算确定。计算确定。刚性撑杆可采用钢管、方钢或角钢做刚性撑杆可采用钢管、方钢或角钢做 成，成，通常按压杆的刚度要求选择截面通常按压杆的刚度要求选择截面:200本讲稿第二十六页，共三十页 拉条的计算拉条的计算跨中设一道拉条跨中设一道拉条 L6L6米米跨中设二道拉条跨中设二道拉条 L6L6米米本讲稿第二十七页，共三十页拉条为檩条的平面外支承点，因此拉条所受拉力拉条为檩条的平面外支承点，因此拉条所受拉力即为檩条承受的水平荷载。拉条支承处支座反力即为檩条承受的水平荷载。拉条支承处支座反力为：为：当檩条跨中设当檩条跨中设一道拉条一道拉条时：时：当檩条跨间三分点处设当檩条跨间三分点处设二道拉条二道拉条时：时：本讲稿第二十八页，共三十页拉条所需要的截面面积计算公式：拉条所需要的截面面积计算公式：拉条净截面面积；拉条净截面面积；钢材设计强度。钢材设计强度。本讲稿第二十九页，共三十页 檁条设计小结檁条设计小结1 1、根据受力特点，檁条应按双向受弯构件进行内、根据受力特点，檁条应按双向受弯构件进行内力计算和截面设计。力计算和截面设计。2 2、檁条在进行内力分析时，内力计算与拉条的布、檁条在进行内力分析时，内力计算与拉条的布置有关，当布置一道或两道拉条时，在水平荷载置有关，当布置一道或两道拉条时，在水平荷载q qx x作用下按两跨或三跨连续梁计算。作用下按两跨或三跨连续梁计算。3.3.拉条布置应考虑风荷载影响，按实际受力计算拉条拉条布置应考虑风荷载影响，按实际受力计算拉条截面，并满足构造要求。截面，并满足构造要求。本讲稿第三十页，共三十页