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鋼結構設計中檁條這些參數怎么選?

鋼結構設計中檁條這些參數怎么選?

打印 0條評論來源:土木吧(id:tumubar)

1 鋼結構檁條、墻梁工具箱中“屋面板能阻止檁條上翼緣側向失穩”、“墻板能阻止墻梁外翼緣側向失穩”的選項何時可以勾選?


圖1 參數


首先勾選了“屋面板能阻止檁條上翼緣側向失穩”、“墻板能阻止墻梁外翼緣側向失穩”這個選項之后,程序不會進行檁條、墻梁在上翼緣、外翼緣受壓時的整體穩定驗算。


根據《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》GB50018-2002(以下簡稱薄鋼規)中的要求:只有屋面板材與檁條有牢固的連接,即用自攻螺釘、螺栓、拉鉚釘和射釘等與檁條牢固連接,且屋面板材有足夠的剛度(例如壓型鋼板),才可認為能阻止檁條側向失穩和扭轉,可不驗算其穩定性。此時可以勾選“屋面板能阻止檁條上翼緣側向失穩” “墻板能阻止墻梁外翼緣側向失穩”選項,不驗算該穩定應力。


對塑料瓦材料等剛度較弱的瓦材或屋面板材與模條未牢固連接的情況,例如卡固在檁條支架上的壓型鋼板(扣板),板材在使用狀態下可自由滑動,即屋面板材與檁條未牢固連接,如下圖[2]所示的連接片連接時,連接片是可滑移的,扭轉剛度沒有保證,不能阻止檁條側向失穩和扭轉,應按公式8.1.1-2驗算檁條的穩定性,此時不能勾選該選項。墻板能約束墻梁外翼緣與屋面板的要求類似。


圖2


2 鋼結構檁條工具箱中的“構造保證下翼緣風吸力作用穩定性”何時勾選?


檁條在風吸力作用下處于下翼緣受壓的狀態,此時需要進行風吸力組合下的穩定。


應按照薄鋼規進行驗算,而在勾選了“構造保證下翼緣風吸力作用穩定性”后,程序將不再驗算風吸力作用下的穩定應力。根據門式剛架規范中的9.1.5-3條 “當受壓下翼緣有內襯板約束且能防止檁條扭轉時,整體穩定性可不計算”,也就是說在檁條下翼緣位置布置有內襯板,且內襯板與檁條之間是可靠連接時,可以考慮此項。


同時有人提出當設置下層拉條,且拉力位于距離下翼緣1/3腹板高度范圍內時,也可以認為構造保證下翼緣穩定,事實是不是這樣的呢?筆者認為設置下層拉條后不能保證下翼緣的穩定就不用計算了,此時下翼緣穩定仍然需要進行驗算,門式剛架規范中對于內襯板對于檁條下翼緣的約束已經做出了解釋,在9.1.5條條文說明中提到“當有內襯板固定在檁條下翼緣時,相當于有密集的小拉條在側向約束下翼緣,故無需考慮整體穩定性”??紤]到拉條對于檁條的約束只是在拉條拉結位置的點約束,而拉條又不能布置很密集,一般的拉條間距大約為2m~3m,還遠達不到密集的程度,因此下層拉條對下翼緣的約束還達不到不需要驗算穩定的條件。


3 拉條作用中的約束檁條上翼緣、約束檁條下翼緣、約束檁條上、下翼緣的參數應該如何選擇?設置后會如何影響計算結果?


拉條作為檁條的側向支撐點,主要限制檁條的扭轉和側向變形,對于拉結在距離上翼緣1/3腹板高度范圍內時,可以認為其作為上翼緣扭轉變形的支撐點,此時拉條左右為約束檁條上翼緣,同理對于拉結在距離下翼緣1/3腹板高度范圍內時,可以認為其作為下翼緣扭轉變形的支撐點,此時拉條左右為約束檁條下翼緣,當設置雙層拉條,其上下兩層各分布于距離上下翼緣各1/3腹板高度范圍內時,拉條的作用為約束上下翼緣。


設置拉條作用后程序根據拉條設置的道數和檁條跨度確定出拉條間距,按照此間距確定拉條約束位置,即檁條上下翼緣穩定驗算時的檁條面外計算長度,進而影響對應位置的檁條穩定驗算結果。


4 如下圖:檁條設計工具箱提供了兩本規范選項“薄鋼規范GB50018”“門規GB51022-2015”,兩本規范有何差異?


圖3 工具箱中兩個規范的選擇


《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范》GB51022-2015(以下簡稱門式剛架規范)修訂以來,新門式剛架規范對于檁條計算進行了較為詳細的規定,同時結合薄鋼規對于采用冷彎薄壁截面的檁條,兩本規范的差異主要有以下四點:


1)門式剛架規范9.1.4對于實腹式卷邊檁條的寬厚比不大于13,卷邊寬度與翼緣寬度之比不宜小于0.25,不宜大于0.326進行控制。這一條薄鋼規是沒有要求的。


2)門式剛架規范9.1.5-1條規定還要根據公式9.2.5-2驗算薄壁截面的腹板剪應力,而薄壁型鋼規范沒有相關要求。


3)門式剛架規范9.1.5-1條還規定在驗算檁條強度時,采用平行軸有效截面模量進行驗算,而薄鋼規規范規定強度和穩定驗算始終采用主軸截面模量進行驗算。雖然主軸有效截面模量比平行軸有效截面模量要大,但是對于檁條強度等計算,門式剛架規范按照單向受彎構件或單向壓彎、拉彎構件計算其強度和穩定,薄鋼規則會按照雙向受彎、拉彎或壓彎驗算其強度和穩定,所以在水平向存在彎矩的情況下,薄鋼規的計算結果很可能要比門剛規范的計算結果大。


4)門式剛架規范中對于壓型鋼板屋面的檁條撓度按照1/150控制,薄鋼規對于壓型鋼板屋面的檁條按照1/200控制。


5 鋼結構墻面中的墻梁采用C型截面時,是口朝上有利還是口朝下有利?


首先我們要了解一下C型截面的特性,對于C型截面來說,它是一種單軸對稱截面,其相對X軸是軸對稱的,相對于y軸是非對稱的,因此相對于Y軸其兩側的抵抗矩是不同的,如下圖,截面中位于Y軸左側部分對于Y軸的抵抗矩記為W1,位于Y軸右側部分對于Y軸的抵抗矩記為W2,W1>W2,且一般W1是W2的三倍左右。


圖4 C型截面


C型截面多用于簡支墻梁,下面針對于簡支墻梁從墻梁承受的荷載作用和檁條來去進行分類討論:當墻梁只承擔墻面傳來的墻面風荷載墻板豎向荷載自承重時,口朝上與口朝下對風荷載作用下的強度和穩定沒有影響,豎向荷載只考慮墻梁本身自重,口朝上和口朝下計算結果也是基本一致的。


當墻梁既承擔墻面傳來的墻面風荷載,墻板非自承重,墻梁又要承載豎向荷載時,對于簡支墻梁,其在豎向荷載作用下墻梁截面下部受拉,上部受壓。了解了C型截面的性質,我們接著來分析一下具體截面的應力情況,如果C型截面口朝上放置,其截面Y軸右側部分受壓,計算穩定應力時,W2參與計算,根據上面的截面性質W1>W2,所以口朝上的穩定應力要大于口朝下時的穩定應力,因此對于這種情況下,當截面是穩定應力控制時,其截面口朝下更能充分利用截面剛度和承載力。


6 鋼結構檁條工具箱中的簡支檁條計算結果輸出了“檁條能夠承受的最大軸力設計值為(KN)”,如何理解?


考慮到檁條有時候會兼做屋面的剛性系桿,程序在按照常規檁條的按照受彎構件計算強度和穩定的同時,如果按受彎構件計算的強度和穩定應力都滿足要求的情況下,程序就根據壓彎構件的計算公式,反算出檁條還能夠承擔的最大軸力值,予以輸出。如果在參數中的“軸力設計值”輸入一定的數值,程序則直接按照壓彎或拉彎構件進行檁條驗算。


7 連續檁條工具箱中“邊跨檁條間距減少一半”有何作用?對計算結果有何影響?


由于山墻榀剛架一般要設置抗風柱、有的還要設置墻架柱,造成邊榀的豎向剛度較相鄰中間榀大很多,在豎向荷載作用下,山墻榀與相鄰中間榀之間的豎向變形差較大,可能會引起屋面板局部變形,甚至塌陷,引發漏水等情況,因此有部分鋼結構廠家習慣在檁條邊跨時減小檁條間距,以此增強邊榀與中間榀的連接,減小豎向變形差異,同時一定程度的增大了屋面剛度。如圖:紅色箭頭所示位置會增加簡支檁條。


圖5“邊跨檁條間距減少一半”的效果


增加簡支檁條后,邊跨檁條的導荷面積將減少一半,進而影響強度和穩定應力的計算結果,如下圖所示。


圖6


(編輯:奚雅青)


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[責任編輯:Susan]

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