單層工業(yè)廠房屋蓋結(jié)構(gòu)-鋼檁條設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件?鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的布置、連接與構(gòu)造鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的布置、連接與構(gòu)造1）為使屋架上弦桿不產(chǎn)生彎矩，檁條宜位于屋架上弦節(jié)點(diǎn)處。2）實(shí)腹板式檁條的截面均宜垂直于屋面坡面。對(duì)角鋼、槽鋼和Z形鋼檁條，宜將上翼緣肢尖（或卷邊）朝向屋脊方向，以減小由于屋面荷載偏心引起的扭矩。3）桁架式檁條的上弦桿宜垂直于屋架上弦桿，而腹桿平面宜垂直于底面。

檁條的布置檁條的布置、連接與構(gòu)造1）檁條與屋面應(yīng)可靠連接，以保證屋面能起阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)的作用。2）檁條與屋面的連接，常用的有瓦鉤、穿釘、瓦釘和自攻螺釘?shù)取?/p>

瓦鉤多用于無(wú)木望板的冷攤石棉瓦和水泥波形瓦屋面；

瓦釘

多用于有木望板的石棉瓦屋面；

穿釘多用于預(yù)應(yīng)力槽瓦屋面；

自攻螺釘

多用于檁條與壓型鋼板屋面的連接

檁條與屋面的連接檁條的布置、連接與構(gòu)造

實(shí)腹式和空腹式檁條與屋架的連接宜用檁托，檁條端部與檁托的連接螺栓應(yīng)不少于兩個(gè)，并沿檁條高度方向設(shè)置，如圖1-1(a)。當(dāng)檁條高度較小(小于120mm），排列兩個(gè)螺栓有困難時(shí)，也可改為沿檁條長(zhǎng)度方向設(shè)置，如圖1-1(b)。螺栓直徑根據(jù)檁條的截面大小，可取M12-16。

圖1-1實(shí)腹式檁條端部連接檁條與屋架的連接檁條端部與屋架的連接應(yīng)能阻止檁條端部截面的扭轉(zhuǎn)，以增強(qiáng)其整體穩(wěn)定性。檁條的布置、連接與構(gòu)造

輕型H型鋼檁條，當(dāng)截面高度h≤200mm時(shí)，可直接用螺栓與屋架連接，如圖1-2(b)；當(dāng)截面高度h＞200mm時(shí)，需將下翼緣切去半肢設(shè)檁托與屋架連接，如圖1-2(c)。

圖1-2檁條與屋架的連接當(dāng)屋面坡度與屋面荷載較小時(shí)，也可用鋼板直接焊于屋架上弦作為檁托，如圖1-2(a)檁條與屋架的連接檁條的布置、連接與構(gòu)造1）檁條的拉條設(shè)置與否主要與檁條的側(cè)向剛度有關(guān)

對(duì)于側(cè)向剛度較大的空間桁架式檁條和輕型H型鋼檁條一般可不設(shè)拉條，

對(duì)于側(cè)向剛度較差的實(shí)腹式和平面桁架式檁條。為了減小檁條的安裝和使用階段的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，保證其整體穩(wěn)定性，一般需在檁條間設(shè)置拉條，作為其側(cè)向支承點(diǎn)。

檁條撐桿的作用主要是限制檐檁和天窗缺口處邊檁向上或向下兩個(gè)方向的側(cè)向彎曲。

檁條的拉條和撐桿檁條的布置、連接與構(gòu)造

當(dāng)實(shí)腹式檁條跨度≤4m時(shí)，可按計(jì)算要求確定是否需要設(shè)置拉條，當(dāng)跨度大于4m時(shí)，在檁條受壓翼緣應(yīng)設(shè)置拉條或撐桿，拉條和撐桿的截面按計(jì)算確定。一般當(dāng)檁條跨度4m＜L≤6m時(shí)，宜在檁條跨中位置設(shè)置一道拉條；當(dāng)跨度＞6m時(shí)，宜在檁條跨度三分點(diǎn)處各設(shè)一道拉條；在檐口處應(yīng)同時(shí)設(shè)置拉條和撐桿。檁條的拉條和撐桿檁條的布置、連接與構(gòu)造拉條一般采用圓鋼，其直徑應(yīng)根據(jù)荷載和檁距大小取用，不宜小于10mm。撐桿的長(zhǎng)細(xì)比不得大于200，可采用鋼管、方管或角鋼做成。拉條和撐桿的布置如圖1-3。圖1-3

拉條和撐桿的布置圖檁條的拉條和撐桿檁條的布置、連接與構(gòu)造2）拉條和撐桿與檁條的連接圖1-4

拉條和撐桿與檁條的連接斜拉條與檁條腹板的連接處一般應(yīng)予彎折，彎折的直段長(zhǎng)度不宜過(guò)大，以免受力后發(fā)生局部彎曲。斜拉條彎折點(diǎn)距腹板邊距宜為10-15mm。若條件許可，斜拉條不可彎折，而采用斜墊板或角鋼。檁條的拉條和撐桿檁條的布置、連接與構(gòu)造3）斜拉條與屋架的連接斜拉條與屋架的連接，一般在屋架上焊一短角鋼與斜拉條用螺帽連接如圖1-5(a)當(dāng)屋架跨度較小或屋面荷載較輕時(shí)，也可將斜拉條直接連接于檁條的檁托或端部的預(yù)留孔上（盡量靠檁條底部），如圖(b)、(c)所示。圖1-5

拉條與屋架的連接檁條的拉條和撐桿鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件?鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的計(jì)算1、內(nèi)力計(jì)算1）荷載取值2）荷載計(jì)算3）檁條的彎矩計(jì)算2、檁條的強(qiáng)度計(jì)算3、檁條的穩(wěn)定性計(jì)算4、檁條的剛度計(jì)算鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的計(jì)算檁條的計(jì)算步驟：以實(shí)腹式檁條為例檁條的計(jì)算1）

荷載取值：

永久荷載主要考慮屋面材料重量（包括防水層、保溫層、隔熱層等）、

檁條自重等；

可變荷載包括屋面均布活荷載、雪荷載、積灰荷載、檢修集中荷載和

風(fēng)荷載等，其值可按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》或當(dāng)?shù)刭Y料取用。

鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的計(jì)算1.內(nèi)力計(jì)算以實(shí)腹式檁條為例檁條的計(jì)算荷載組合

①屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，應(yīng)取兩者中較大值；②積灰荷載應(yīng)與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大值同時(shí)考慮；

③對(duì)于檁距小于1m的檁條，當(dāng)雪荷載小于0.5kN/m2時(shí)，尚應(yīng)驗(yàn)算檢修集中荷載作用于跨中時(shí)構(gòu)件的強(qiáng)度；

④施工或檢修集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值取為0.8kN，且此荷載不與屋面材料或檁條自重以外的其他荷載同時(shí)考慮；鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的計(jì)算以實(shí)腹式檁條為例檁條的計(jì)算1.內(nèi)力計(jì)算荷載組合⑤對(duì)于實(shí)腹式檁條，可將檢修集中荷載按2x0.8/aL（kN/m2）換算為等效均布荷載，a為檁條水平投影間距（m），L為檁條跨度（m）。⑥當(dāng)需要考慮地震作用時(shí)，風(fēng)荷載不與地震作用同時(shí)考慮。鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的計(jì)算以實(shí)腹式檁條為例檁條的計(jì)算1.內(nèi)力計(jì)算鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的計(jì)算式中q——檁條豎向荷載設(shè)計(jì)值；

0

——q與主軸y的夾角：對(duì)C形、槽形和工字型截面

0=

，

為屋面坡角；

對(duì)Z形截面，

為主軸x與平行于屋面軸x1的夾角。2）荷載計(jì)算垂直于檁條主軸x-x和y-y的分荷載計(jì)算：以實(shí)腹式檁條為例檁條的計(jì)算1.內(nèi)力計(jì)算圖1-1實(shí)腹式檁條截面主軸和荷載圖鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的計(jì)算3）檁條的彎矩計(jì)算以實(shí)腹式檁條為例檁條的計(jì)算1.內(nèi)力計(jì)算表1-1承受雙向彎曲的單跨簡(jiǎn)支檁條的計(jì)算彎矩鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的計(jì)算式中MX——由qx引起的繞x軸作用的最大彎矩；

My——由qy引起的繞y軸作用的最大彎矩，拉條應(yīng)作為側(cè)向支承點(diǎn)；

Wnx

、Wny——分別對(duì)主軸x、y的凈截面抵抗距；

——截面塑性發(fā)展系數(shù)

f

——鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。當(dāng)屋面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)時(shí)，可不計(jì)算檁條的整體穩(wěn)定性，僅按下式計(jì)算強(qiáng)度：以實(shí)腹式檁條為例檁條的計(jì)算2.檁條強(qiáng)度計(jì)算鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的計(jì)算式中

Wx

、Wy——分別對(duì)主軸x、y的毛截面抵抗距；

——受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)。

當(dāng)檁條之間未設(shè)置拉條且屋面材料剛性較差，屋面不能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)時(shí)，按下式計(jì)算檁條的整體穩(wěn)定性：以實(shí)腹式檁條為例檁條的計(jì)算3.檁條穩(wěn)定性計(jì)算鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的計(jì)算式中

——沿y軸作用的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

——檁條的跨度；

——截面對(duì)主軸x的毛截面慣性矩；

——容許撓度。

為使屋面較平整，實(shí)腹式檁條應(yīng)驗(yàn)算垂直于屋面方向的撓度，兩端簡(jiǎn)支的檁條的撓度驗(yàn)算如下：以實(shí)腹式檁條為例檁條的計(jì)算4.檁條剛度計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件檁條設(shè)計(jì)

鋼檁條一般用于輕型屋面及瓦屋面，是屋蓋結(jié)構(gòu)體系中次要的承重構(gòu)件，它將屋面荷載傳遞到鋼架。

。檁條的形式：宜優(yōu)先采用實(shí)腹式構(gòu)件，也可采用空腹式或格構(gòu)式。檁條一般為單跨簡(jiǎn)支構(gòu)件，實(shí)腹式檁條也可是連續(xù)構(gòu)件?？崭故綑_條：空腹式檁條由角鋼作為上、下弦桿和綴板焊接組成，其主要特點(diǎn)是用鋼量較少，能合理地利用小角鋼和薄鋼板，因綴板間距較密，拼接和焊接的工作量較大，故應(yīng)用較少。檁條設(shè)計(jì)1.檁條的截面形式。格構(gòu)式檁條：格構(gòu)式檁條可采用平面桁架、空間桁架及下?lián)问綑_條檁條設(shè)計(jì)1.檁條的截面形式。1).槽鋼檁條分為普通熱軋槽鋼檁條和輕型槽鋼檁條。普通槽鋼檁條（圖a）；因型材的厚度較厚，強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，用鋼量較大。輕型槽鋼檁條雖比普通槽鋼檁條有所改進(jìn)，但仍不夠理想。

圖1-2實(shí)腹式檁條截面形式檁條設(shè)計(jì)實(shí)腹式檁條。2).高頻焊接輕型H型鋼檁條高頻焊接輕型H型鋼（以下簡(jiǎn)稱“輕型H型鋼）系引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的一種輕型型鋼（圖b）；具有腹板薄、抗彎剛度好、兩主軸方向的慣性矩比較接近，以及翼緣板2直易于連接等優(yōu)點(diǎn)。

圖1-2實(shí)腹式檁條截面形式檁條設(shè)計(jì)實(shí)腹式檁條。3).卷邊槽型冷彎薄壁型鋼檁條卷邊槽型（C形）冷彎薄壁型鋼檁條（圖c）的截面互換性大，應(yīng)用普遍，用鋼量省，制造和安裝方便。

圖1-2實(shí)腹式檁條截面形式檁條設(shè)計(jì)實(shí)腹式檁條。4).卷邊Z形冷彎薄壁型鋼檁條分直卷邊Z形（圖d）和斜卷邊Z形（圖e）。它的主平面x軸的剛度大，用在檁條時(shí)撓度小，用鋼量省，制造和安裝方便。斜卷邊Z形鋼存放時(shí)還可疊層堆放，占地少。當(dāng)屋面坡度較大時(shí)，這種檁條的應(yīng)用較為普遍。

圖1-2實(shí)腹式檁條截面形式檁條設(shè)計(jì)實(shí)腹式檁條。（1）荷載統(tǒng)計(jì)①永久荷載屋面材料重量（包括防水、保溫、隔熱層等）、支撐和檁條自重；②可變荷載屋面均布活荷載、屋面雪荷載、積灰荷載和風(fēng)荷載、施工及檢修荷載。對(duì)輕型屋面，檁條設(shè)計(jì)的風(fēng)荷載要考慮向上的吸力和向下的風(fēng)壓力兩種情況。檁條設(shè)計(jì)2.檁條的設(shè)計(jì)（2）荷載組合原則①屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，應(yīng)取兩者中較大值；②積灰荷載應(yīng)與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大值同時(shí)考慮；③施工或檢修集中荷載不與屋面材料或檁條自重以外的其他荷載同時(shí)考慮；④當(dāng)需要考慮地震作用時(shí)，風(fēng)荷載不與地震作用同時(shí)考慮。檁條設(shè)計(jì)檁條設(shè)計(jì)式中p——檁條豎向荷載設(shè)計(jì)值；

0

——p與主軸y的夾角：對(duì)C形、槽形和工字型截面

0=

，

為屋面坡角；

對(duì)Z形截面，

為主軸x與平行于屋面軸x1的夾角。（3）荷載計(jì)算垂直于檁條主軸x-x和y-y的分荷載計(jì)算：檁條設(shè)計(jì)式中MX——由qx引起的繞x軸作用的最大彎矩；

My——由qy引起的繞y軸作用的最大彎矩，拉條應(yīng)作為側(cè)向支承點(diǎn)；

Wnx

、Wny——分別對(duì)主軸x、y的凈截面抵抗距；

——截面塑性發(fā)展系數(shù)

f

——鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。（4）強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)屋面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)時(shí)，可不計(jì)算檁條的整體穩(wěn)定性，僅按下式計(jì)算強(qiáng)度：檁條設(shè)計(jì)式中

Wx

、Wy——分別對(duì)主軸x、y的毛截面抵抗距；

——受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)。

（5）穩(wěn)定性計(jì)算當(dāng)檁條之間未設(shè)置拉條且屋面材料剛性較差，屋面不能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)時(shí)，按下式計(jì)算檁條的整體穩(wěn)定性：檁條設(shè)計(jì)式中

——沿y軸作用的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

——檁條的跨度；

——截面對(duì)主軸x的毛截面慣性矩；

——容許撓度。

（6）剛度計(jì)算為使屋面較平整，實(shí)腹式檁條應(yīng)驗(yàn)算垂直于屋面方向的撓度，兩端簡(jiǎn)支的檁條的撓度驗(yàn)算如下：鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件?鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的作用及形式鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的作用及形式

檁條

亦稱檁子、桁條，垂直于屋架的水平屋頂梁，一般用于有檁屋蓋體系的輕型屋面及瓦屋面，用以支撐屋面材料。

圖1-1有檁屋蓋體系檁條的作用檁條是橫向受彎(通常是雙向彎曲)構(gòu)件，是屋蓋結(jié)構(gòu)體系中次要的承重構(gòu)件，它將屋面荷載傳遞到鋼屋架。

鋼檁條的用鋼量在屋蓋結(jié)構(gòu)中占有很大的比重，因此在設(shè)計(jì)中綜合考慮結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料供應(yīng)情況和施工條件等因素，合理選擇檁條形式、截面和間距，對(duì)節(jié)約鋼材有重要意義。

檁條的形式：主要有實(shí)腹式檁條、空腹式檁條和桁架式檁條，宜優(yōu)先采用實(shí)腹式。檁條一般為單跨簡(jiǎn)支構(gòu)件，實(shí)腹式檁條也可是連續(xù)構(gòu)件。鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的作用及形式檁條的截面形式1)槽鋼檁條分為普通熱軋槽鋼檁條和輕型槽鋼檁條。普通槽鋼檁條（圖1-2a）；因型材的厚度較厚，強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，用鋼量較大。輕型槽鋼檁條雖比普通槽鋼檁條有所改進(jìn)，但仍不夠理想。

圖1-2實(shí)腹式檁條截面形式實(shí)腹式檁條鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的作用及形式檁條的截面形式2)高頻焊接輕型H型鋼檁條高頻焊接輕型H型鋼（以下簡(jiǎn)稱“輕型H型鋼）系引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的一種輕型型鋼（圖1-2b）；具有腹板薄、抗彎剛度好、兩主軸方向的慣性矩比較接近，以及翼緣板平直易于連接等優(yōu)點(diǎn)。

圖1-2實(shí)腹式檁條截面形式鋼檁條設(shè)計(jì)-檁條的作用及形式實(shí)腹式檁條檁條的截面形式。3)卷邊槽型冷彎薄壁型鋼檁條卷邊槽型（亦稱C形鋼）冷彎薄壁型鋼檁條（圖1-2c）的截面互換性大，應(yīng)用普遍，用