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【钢结构政策·技术】钢结构檩条计算应知应会

 https://www.lgmi.com    发表日期:2026/5/26 7:52:54  兰格钢铁
    

在钢结构建筑中,檩条作为重要的构件,起着支撑屋面荷载并将其传递给刚架的关键作用。准确合理地计算檩条,对于保证钢结构的安全性、稳定性以及经济性至关重要。因此,了解和掌握钢结构中檩条计算的相关知识是结构设计人员必须具备的技能。

    

一、连续檩条的搭接节点构造设计要点

常用截面形式有实腹式和格构式两种。

实腹式檩条常见的截面形式有卷边槽钢(C形钢)和直边、斜卷边Z形檩条。卷边槽钢适用于屋面坡度小于或等于1/3的情况;直边和斜卷边Z形檩条则适用于屋面坡度大于1/3的情况。斜卷边Z形钢在存放时可叠层堆放,占地面积小,且做成连续梁檩条时构造简单。

连续檩条选用冷弯薄壁Z形型钢可在支座处顺利搭接;C形槽钢檩条很难在支座处实现搭接链接,故C形檩条一般仅做单跨简支檩条。但通过实践改良,我司提出可采取以下方式将C形檩条按连续檩条使用:

当檩条的跨度或荷载相对较大时,设计考虑经济性采用连续檩条。连续檩条在支座处搭接构造做法,国内两本规范构造要求有差异。

A、冷弯型钢结构技术标准GB/T50018-2025第9.3.6条:对以嵌套搭接方式实现连续的实腹檩条,搭接段的长度应满足在中心线的两侧各不小于2倍的檩条高度h加35mm。在搭接段两端,腹板应采用螺栓连接。在搭接段上翼缘应用自攻螺钉将两段连接在一起;自攻螺钉宜靠近搭接起始处,也可由固定屋面板的自攻螺钉代替。

B、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范GB51022-2015对连续檩条的搭接长度要求如下:

9.1.10、檩条与刚架的连接和檩条与拉条的连接应符合下列规定:

1、屋面檩条与刚架斜梁宜采用普通螺栓连接,檩条每端应设两个螺栓 。檩条连接宜采用檩托板,檩条高度较大时,檩托板处宜设加劲板。嵌套搭接方式的Z形连续檩条,当有可靠依据时,可不设檩托,由Z形檩条翼缘用螺栓连于刚架上。

2、连续檩条的搭接长度2a不宜小于10%的檩条跨度,嵌套搭接部分的檩条应采用螺栓连接,按连续檩条支座处弯矩验算螺栓连接强度。

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》条文说明

采用连续檩条有很好的经济效益,连续檩条的刚度随嵌套搭接长度的增加而增加。当嵌套搭接长度趋近10%的檩条跨度时,再增加搭接长度对檩条刚度影响很小;另一方面,嵌套搭接长度取10%(单边为5%)的跨度可满足搭接端头的弯矩值不大于跨中弯矩,由此,跨中截面成为构件验算的控制截面,故规定连续檩条的搭接长度2a宜不小于10%的檩条跨度,但需注意,对于端跨的檩条,为满足搭接端头的弯矩不大于跨中弯矩,需要加大搭接长度50%。

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》连续檩条搭接长度跟檩条跨度有关联,支座一边搭接长度不宜小于檩条跨度的5%;其依据高校的力学试验结果,以满足搭接端头的弯矩值不大于跨中弯矩。

《冷弯型钢结构技术标准》连续檩条搭接长度跟檩条截面高度有关联,支座一边的搭接长度不应小于2倍的檩条高度h再加35mm。

C、了方便施工搭接,冷弯薄壁Z形檩条上下翼缘尺寸不宜一样,比如上翼缘尺寸按计算值+加檩条板厚度,下翼缘尺寸按计算值-减檩条板厚度;也可以一侧翼缘尺寸按计算值+加檩条板厚度两倍,另一侧翼缘尺寸按计算值不变。这样搭接起来严丝合缝,如下图所示:

二、檩条的荷载和檩条组合

荷载主要包括永久荷载和动态荷载,具体计算时需考虑屋面均布活荷载或雪荷载、施工检修集中荷载以及风吸力。常见的荷载组合公式有:

-1.3恒载+1.5(风载(压力)+0.7活载+0.9积灰)组合

-1.0恒载+1.5风载(吸力)组合

-1.3恒载+1.5施工荷载组合

这些荷载组合适用于不同的计算情况。

1、檩条的内力分析

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,属于双向受弯构件。进行内力分析时,需将均布荷载分解为沿截面形心主轴方向的荷载分量(q_x)、(q_y)。

2、 檩条的内力计算与截面验算

檩条强度计算需按照双向受弯构件进行。当屋面能阻止檩条的失稳和扭转时,可按相应强度公式验算截面。

当屋面不能阻止檩条的侧向失稳和扭转时(如采用扣合式屋面板时),应按稳定公式验算截面。

实腹式檩条应验算垂直于屋面方向的挠度,不同截面形式的檩条有相应的挠度计算公式,同时容许挠度([v])有规定的取值。

三、檩条稳定计算这个选项要不要选,新版规范给出了详细规定

在钢结构檩条计算过程中,屋面板对檩条稳定约束问题是大家争论较多的事。什么情况下可以考虑屋面板对于檩条稳定贡献一直未有定论。

对于这一点,以往设计只能参考《钢结构设计手册》第四版中的相关规定:

当屋面压型钢板厚度不小于0.5mm,由自攻钉直接连接在檩条上,且屋面板之间有缝合钉连接成整体蒙皮结构,可以认为能够约束檩条上翼缘的侧移和扭转;当采用咬合式压型钢板,板厚度不小于0.5mm,固定座由二个自攻钉连接在条上,参与咬合的固定座滑移片厚度不小于1.0mm,可认为能够约束条上翼缘的扭转。

新版《冷弯型钢结构技术标准》针对不同构造下屋面对檩条上翼缘的约束能力作出了比较详细的规定:

1)当压型钢板屋面板厚度不小于0.5mm且采用自攻螺钉连接,自攻螺钉间距不超过300mm,屋面板与屋面板侧向板缝有拉铆钉连接时,可认为能够对檩条上翼缘的侧移提供完全约束;

2)当压型钢板屋面板厚度不小于0.5mm且采用暗扣式连接固定于檩条时;可认为能够对檩条上翼缘的侧移提供完全约束;

3)当压型钢板屋面板厚度不小于0.5mm,屋面采用180°以上直立锁缝连接,与固定支座只能滑动而不能相对转动且固定支座与檩条采用两颗以上自攻螺钉连接,滑动片厚度大于1.2mm时,可认为能够对檩条的上翼缘提供扭转约束。

四、檩条的构造要求与拉条、撑杆的布置

1、拉条设置

当檩条跨度大于4m时,应在檩条间跨中位置设置拉条;当檩条跨度大于6m时,应在檩条跨度三分点处各设置一道拉条。拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转,并提供(x)轴方向的中间支点。

2、拉条布置

斜拉条设置在屋脊处,而卷边槽钢檩条的斜拉条设在屋檐处。拉条通常用圆钢做成,直径不宜小于10mm,设置在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内。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。为兼顾不同情况,可在上、下翼缘附近交替布置拉条。

结论:钢结构中檩条的计算是一个系统且复杂的过程,需要综合考虑截面形式、荷载组合、内力分析、截面验算以及构造要求等多个方面。在设计和计算过程中,必须严格遵循相关的规范和标准,以确保钢结构檩条的安全性、稳定性和经济性。只有全面掌握檩条计算的应知应会内容,才能设计出合理可靠的钢结构建筑。

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