屋面方管主檁條計(jì)算技術(shù)手冊

屋面方管主檁條計(jì)算技術(shù)手冊屋面方管主檁條計(jì)算重要遵照《冷彎薄壁型鋼構(gòu)造技術(shù)規(guī)范》GB50018-及《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-中有關(guān)規(guī)定。屋面主檁條承受次檁條傳來的集中力作用，且集中力間距相似，取最不利排列求最大彎矩。當(dāng)檁條構(gòu)件的壁厚不不小于6mm，且不不不小于1.5mm（主承重構(gòu)件壁厚不不不小于2mm）時，可以按《冷彎薄壁型鋼構(gòu)造技術(shù)規(guī)范》有關(guān)條款計(jì)算，當(dāng)超過6mm時，宜按《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)條款按鋼構(gòu)造構(gòu)件計(jì)算。檁條一般設(shè)計(jì)成單跨簡支構(gòu)件，實(shí)腹式檁條也可設(shè)計(jì)成持續(xù)構(gòu)件。本文按簡支構(gòu)造計(jì)算。主檁條在設(shè)計(jì)過程中，可以考慮次檁條對主檁條提供的側(cè)向支承作用。當(dāng)次檁條直接支承壓型鋼板屋面時，其撓度限值為L/150；當(dāng)尚有吊頂時，其撓度限值為L/240；當(dāng)僅支承的屋面材料為水泥制品瓦材屋面時，其撓度限值為L/200。因此主檁條撓度限值應(yīng)在此基礎(chǔ)上合適提高。方管檁條截面特性計(jì)算：按方管（矩形管）截面計(jì)算構(gòu)件的有關(guān)特性數(shù)據(jù)，參見《方鋼管截面計(jì)算顧客手冊》、《矩形鋼管截面計(jì)算顧客手冊》。冷彎效應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：計(jì)算全截面有效的受拉、受壓或受彎構(gòu)件的強(qiáng)度，可采用考慮冷彎效應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。對經(jīng)退火、焊接和熱鍍鋅等熱處理的冷彎薄壁型鋼構(gòu)件不得采用考慮冷彎效應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。全截面有效時，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值需用考慮冷彎效應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值來替代。注：采用時需滿足幾種條件，即為構(gòu)件為冷彎型鋼；未經(jīng)熱處理；全截面有效。參數(shù)闡明：為成型方式系數(shù)，對于冷彎高頻焊（圓變）方、矩形管，??；對于圓管和其他方式成型的方、矩形管及開口型鋼，取；為鋼材的抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值，對于Q235鋼可取，對于Q345鋼可?。粸樾弯摻孛嫠饨菙?shù)目；為型鋼截面上第個棱角所對應(yīng)的圓周角，以弧度為單位；為型鋼截面中心線的長度，可取型鋼截面積與其厚度的比值。方管檁條強(qiáng)度計(jì)算：方管主檁為受彎構(gòu)件：對于彎矩作用，需考慮構(gòu)件自重、次檁條反力方向性，并加以組合。針對型鋼面外，次檁條可認(rèn)為是側(cè)向支承點(diǎn)。參數(shù)闡明：為構(gòu)件所受繞X軸彎矩作用；為構(gòu)件所受繞Y軸彎矩作用；為對截面主軸X軸的有效凈截面模量；為對截面主軸Y軸的有效凈截面模量；為鋼材抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按下表采用：注：當(dāng)檁條材質(zhì)為其他時，應(yīng)根據(jù)對應(yīng)的材料參數(shù)確定值。當(dāng)構(gòu)件壁厚或成型方式不滿足《冷彎薄壁型鋼構(gòu)造技術(shù)規(guī)范》規(guī)定期，按《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行驗(yàn)算（不考慮冷彎效應(yīng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）：受彎構(gòu)件：計(jì)算措施及參數(shù)含義可參見《受彎構(gòu)件技術(shù)手冊》。方管檁條構(gòu)件中受壓板件有效寬厚比計(jì)算（僅當(dāng)按《冷彎薄壁型鋼構(gòu)造技術(shù)規(guī)范》計(jì)算時如此計(jì)算）：對于方管檁條，構(gòu)件腹板為加勁板件，其支承邊為上下翼緣；構(gòu)件上下翼緣為加勁板件，其支承邊為腹板。板件的受拉部分按所有有效計(jì)。受壓板件有效寬厚比按下列公式計(jì)算：當(dāng)時：當(dāng)時：當(dāng)時：參數(shù)闡明：為板件寬度；為板件厚度；為板件有效寬度；為壓應(yīng)力分布不均勻系數(shù)，：對于壓彎構(gòu)件、受彎構(gòu)件及拉彎構(gòu)件，截面上各板件的壓應(yīng)力分布不均勻系數(shù)應(yīng)由構(gòu)件毛截面按強(qiáng)度計(jì)算，不考慮雙力矩的影響。為受壓板件邊緣的最大壓應(yīng)力，取正值；為受壓板件另一邊緣的應(yīng)力，以壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負(fù)；為計(jì)算系數(shù)，，當(dāng)時，?。粸榘寮軌簠^(qū)寬度，當(dāng)時，；當(dāng)時，；為計(jì)算系數(shù)，，其中按下列規(guī)定確定：對于壓彎構(gòu)件，最大壓應(yīng)力板件的取鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，其他板件的最大壓應(yīng)力按推算。例如在雙向彎矩作用下按毛截面計(jì)算得出上翼緣1點(diǎn)為最大壓應(yīng)力位置，則此點(diǎn)取為，其他的上翼緣的2點(diǎn)和下翼緣的3、4點(diǎn)均按實(shí)際毛截面壓應(yīng)力分布系數(shù)，由1點(diǎn)的推算得出。對于受彎構(gòu)件及拉彎構(gòu)件，板件最大壓應(yīng)力應(yīng)由構(gòu)件毛截面強(qiáng)度計(jì)算得出。為板件受壓穩(wěn)定系數(shù)；為板組約束系數(shù)，若不計(jì)相鄰板件的約束作用，可取。對于方管檁條，計(jì)算毛截面上下翼緣四個角點(diǎn)的強(qiáng)度。由此可求壓應(yīng)力分布不均勻系數(shù)，計(jì)算系數(shù)、板件受壓區(qū)寬度，在其他各參數(shù)已知的狀況下，僅需計(jì)算板件受壓穩(wěn)定系數(shù)和板組約束系數(shù)，即可得到唯一未知的計(jì)算系數(shù)，并深入計(jì)算出受壓板件的有效寬度。受壓板件的穩(wěn)定系數(shù)按下列公式計(jì)算：加勁板件當(dāng)時：當(dāng)時：注：當(dāng)時，計(jì)算的各式準(zhǔn)時的計(jì)算值采用。受壓板件的板組約束系數(shù)按下列公式計(jì)算：當(dāng)時：當(dāng)時：其中：參數(shù)闡明：為計(jì)算板件的寬度；為與計(jì)算板件鄰接的板件（不包括卷邊加勁）的寬度，假如計(jì)算板件兩邊均有鄰接板件時，即計(jì)算板件為加勁板件時，取壓應(yīng)力較大的一邊；為計(jì)算板件的受壓穩(wěn)定系數(shù)；為鄰接板件的受壓穩(wěn)定系數(shù)。當(dāng)時，取，為的上限值。對于加勁板件；對于部分加勁板件。當(dāng)計(jì)算板件只有一邊有鄰接板件，即計(jì)算板件為非加勁板件或部分加勁板件，且鄰接板件受拉時，取。C型檁條構(gòu)件中受壓板件有效寬度位置計(jì)算：當(dāng)受壓板件的寬厚比不小于前文中的有效寬厚比時，受壓板件的有效截面應(yīng)自截面的受壓部分按下圖所示位置扣除其超過部分（圖中不帶斜線部分）來確定，截面的受拉部分所有有效。上圖中的、按下列規(guī)定計(jì)算：對于加勁板件：當(dāng)時：，當(dāng)時：，對于部分加勁板件及非加勁板件：，確定各板件在計(jì)算組合作用下的有效寬度及失效位置后，需根據(jù)實(shí)際截面的有效部分重新計(jì)算截面的截面特性數(shù)據(jù)（中和軸位置變化）。并根據(jù)實(shí)際荷載組合，在該組合作用下重新計(jì)算截面四個角點(diǎn)的強(qiáng)度，并判斷其與否滿足規(guī)定。荷載組合中按1.2恒+1.4活、1.0恒-1.4負(fù)風(fēng)吸、1.2恒+1.4正風(fēng)壓、1.2恒+1.4活+0.84正風(fēng)壓、1.0恒+1.4活-0.84負(fù)風(fēng)吸、1.2恒+0.98活+1.4正風(fēng)壓、1.0恒+0.98活-1.4負(fù)風(fēng)吸、1.2恒+1.4施工考慮，積灰荷載與活載同步考慮；當(dāng)計(jì)算撓度時取最不利的兩種組合，并按原則值考慮。注意檁條自重不可忽視。注：多種組合中先判斷出最不利組合之后進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)所計(jì)算組合的目前狀態(tài)下計(jì)算其對應(yīng)的有效截面。組合不一樣步，有效截面也不一樣。C型檁條穩(wěn)定計(jì)算當(dāng)檁條在受彎作用下，假如構(gòu)件板件出現(xiàn)未被約束的受壓板件，即需計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定性。受彎構(gòu)件：參數(shù)闡明：為構(gòu)件所受繞X軸彎矩作用；為構(gòu)件所受繞Y軸彎矩作用；為對截面主軸X軸的有效截面模量；為對截面主軸Y軸的有效截面模量；為受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，按下文給出的措施計(jì)算；為鋼材抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。為受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，按下文簡介的措施計(jì)算。當(dāng)繞對稱軸X軸彎曲時，其整體穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：參數(shù)闡明：為構(gòu)件毛截面面積；為構(gòu)件截面高度；為構(gòu)件在彎矩作用平面外的長細(xì)比；為構(gòu)件的側(cè)向計(jì)算長度，；為構(gòu)件側(cè)向計(jì)算長度系數(shù)，按下文表格采用；為構(gòu)件的跨度；、為系數(shù)，按下文表格采用；為橫向荷載作用點(diǎn)到彎心的距離：對于偏心壓桿或當(dāng)橫向荷載作用在彎心時；當(dāng)荷載不作用在彎心且荷載方向指向彎心時為負(fù)，而離開彎心時為正；為對X軸的受壓邊緣毛截面模量；為毛截面扇性慣性矩；為對Y軸的毛截面慣性矩；為扭轉(zhuǎn)慣性矩。如按上列公式算得的，則應(yīng)以值替代，值應(yīng)按下式計(jì)算：由穩(wěn)定計(jì)算公式可知，構(gòu)件受壓板件需做有效寬度計(jì)算后取有效截面特性，因此其有效板件的計(jì)算措施可以參照前文中強(qiáng)度計(jì)算中的內(nèi)容，按此措施求解此種情形下構(gòu)件的有效寬度。此部分內(nèi)容不再反復(fù)簡介。當(dāng)構(gòu)件壁厚或成型方式不滿足《冷彎薄壁型鋼構(gòu)造技術(shù)規(guī)范》規(guī)定期，按《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行驗(yàn)算（不考慮冷彎效應(yīng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）：受彎構(gòu)件：規(guī)范僅給出此限值，且此限值較輕易滿足，因此規(guī)范中未給出超過此限值后的穩(wěn)定計(jì)算措施。對于方管截面局部穩(wěn)定需滿足：計(jì)算措施及參數(shù)含義可參見《受彎構(gòu)件技術(shù)手冊》。對于方管檁條，對上下翼緣四個角點(diǎn)分別進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算。確定各板件在計(jì)算組合作用下的有效寬度及失效位置后，需根據(jù)實(shí)際截面的有效部分重新計(jì)算截面的截面特性數(shù)據(jù)（中和軸位置變化）。并根據(jù)實(shí)際荷載組合，在該組合作用下重新計(jì)算截面四個角點(diǎn)的穩(wěn)定，并判斷其與否滿足規(guī)定。荷載組合中按1.2恒+1.4活、1.0恒-1.4負(fù)風(fēng)吸、1.2恒+1.4正風(fēng)壓、1.2恒+1.4活+0.84正風(fēng)壓、1.0恒+1.4活-0.84負(fù)風(fēng)吸、1.2恒+0.98活+1.4正風(fēng)壓、1.0恒+0.98活-1.4負(fù)風(fēng)吸、1.2恒+1.4施工考慮，積灰荷載與活載同步考慮；注：多種組合中先判斷出最不利組合之后進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)所計(jì)算組合的目前狀態(tài)下計(jì)算其對應(yīng)的有效截面。組合不一樣步，有效截面也不一樣。尤其注意上下翼緣分別產(chǎn)生受壓的不一樣組合狀態(tài)，均需進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)受壓翼緣有可靠約束制止其失穩(wěn)時可不計(jì)算穩(wěn)定性；構(gòu)件完全受拉時可不計(jì)算穩(wěn)定。當(dāng)構(gòu)件出現(xiàn)未受約束的受壓板件時即需進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算。方管檁條彎矩、撓度計(jì)算：彎矩根據(jù)集中力的分布按設(shè)計(jì)值計(jì)算。撓度計(jì)算過程中，要考慮不一樣荷載組合及施工荷載組合下等多種組合值，取最大撓度需滿足撓度限值，且按原則值計(jì)算。集中力數(shù)目計(jì)算：受集中力數(shù)目也許為u或u-1（u為正整數(shù)）；假定受集中力數(shù)目為u，運(yùn)用u鑒別最終確定的最大彎矩狀態(tài)下的受力個數(shù)：當(dāng)u為奇數(shù)時：假如，則實(shí)際受力個數(shù)為（奇數(shù)）；假如，則實(shí)際受力個數(shù)為（偶數(shù)）。當(dāng)u為偶數(shù)時：假如，則實(shí)際受力個數(shù)為（偶數(shù)）；假如，則實(shí)際受力個數(shù)為（奇數(shù)）。最終確定的受集中力個數(shù)為個。按近似措施計(jì)算彎矩及撓度：當(dāng)