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1.5.1 檁条的截面形式1.5.2 檁条的荷载和荷载组合1.5.3 檁条的内力分析1.5.4 檁条的截面选择1.5.5 檁条的构造要求

1.5 — 檩条设计1.5 — 檩条设计

截面形式截面形式

实腹式实腹式

格构式格构式

热轧型钢热轧型钢

H 型钢H 型钢

冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢

下撑式下撑式

平面桁架式平面桁架式

空腹式空腹式

1.5.1 檁条的截面形式

实腹式檁条的截面形式

热轧型钢 H 型钢 冷弯薄壁型钢

这两种檁条适用于荷载较大的屋面。

适用于压型钢板的轻型屋面

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 ( 亦称 C 形钢 ) 檩条适用于屋面坡度 i≤1 ／ 3 的情况。

直边和斜卷边 z 形檩条适用于屋面坡度 i>1 ／ 3 的情况。斜卷边 Z 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。

适用于屋面坡度≤ 1/3

适用于屋面坡度 >1/3

用于屋面的 C 型檁条

1 ． 2× 永久荷载 +1 ． 4×max{ 屋面均布活

荷 载，雪荷载 } ；

1.2× 永久荷载 +1 ． 4× 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 时，还应进行下式的荷载组合：

1.0× 永久荷载 +1 ． 4× 风吸力荷载。

1.5.2 檩条的荷载和荷载组合

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（与一般受弯构件不同）。

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 qx 、 qy 。

1.5.3 檩条的内力分析

C型檩条在荷载作用下计算简图如下：

q表示垂直向下重力荷载；α为屋面坡度

cosqq y

sinqq x当屋面坡度i≤1/3 时，qx 值较小，檁条近似为单向受弯构件。

q

qy

qx

X

X

Y

Yα

q

qy

qx

Y

Y

XX

cosqq y

sinqqx

当 α=θ 时 q = qy

qx = 0

当屋面坡度：

i>1/3

α≈θ

檁条近似为沿 x主轴方向单向受弯。

α

Y1

θ α

θ

Y1

X1

X1

Z 型檩条在荷载作用下计算简图如下：

θ 为 Z 型檁条两个主轴的夹角； α 为屋面坡度。

xq

qycos

8

1

8

1max 22 qllqMx y

当跨中设置一道拉条时檁条的计算简图及内力

sin3232

22 qllqM x

y

sin6464

22 qllqM x

y

简支梁的跨中弯矩对 X轴 :

连续梁的支座及跨间弯矩对 Y轴：

檩条的内力计算 表 1-4

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

maxyM maxxMmaxyV maxxV

xq yq

2

8

1lq y

2

8

1lq y

2

8

1lq y

2

8

1lqx

2

32

1lqx

2

64

1lqx

2

90

1lqx

2

360

1lqx

lqx5.0

lqx625.0

lqx367.0

lqy5.0

lqy5.0

lqy5.0

强度计算 —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

度公式验算截面：

、 ——对截面 x 轴和 y 轴的弯距；

、 ——对两个形心主轴的有效净截面模量

fW

M

W

M

eny

y

enx

x

xM yM

enxWenyW

　　 1.5.4 檩条的截面验算 　　—强度、整体稳定、变形

檩条在最大弯矩 、 作用下引起截面正应力符号如下图所示（正号表示拉应力，负号表示压应力）。

maxxM maxyM

y

y

x x

1 2

3 4(+)

(- )

Mxmax

yq

(+)

(- )y

(+)1 2

xx

3 (+)4yymaxM

qx

(- )

(- )

截面 1.2.3.4 点正应力计算公式如下：

fW

M

W

M

y

y

x

x 1

max

1

max1

fW

M

W

M

y

y

x

x 2

max

2

max2

fW

M

W

M

y

y

x

x 3

max

3

max3

fW

M

W

M

y

y

x

x 4

max

4

max4

（最大压应力）

（最大拉应力）

整体稳定计算 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：

、 —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 计算。

fW

M

W

M

ey

y

exbx

x f

W

M

W

M

ey

y

exbx

x

exW eyW

bx

变形计算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 Z 形截面的两端简支檩条 ：

vEI

lq

x

ky 4

384

5 vEI

lq

x

ky 4

384

5

vEI

lq

x

k 1

4cos

384

5 vEI

lq

x

k 1

4cos

384

5

容许挠度 [v]按下表取值

檩条的容许挠度限值

150

l

240

l

360

l

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

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 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且提供x 轴方向的中间支点。此中间支点的力需要传到刚度较大的构件为此，需要在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑杆。

1.5.5 檁条的构造要求

拉条和撑杆的布置

撑杆

斜拉条

拉条 隅撑

屋面横向水平支撑

拉条

檩条

屋面拉条布置

当风吸力超过屋面永久荷载时，横向力的指向相反。此时 Z 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。

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以既承拉力又承压力的刚性杆。

拉条通常用圆钢做成，圆钢直径不宜小于 10mm 。圆钢拉条可设在距檩条上翼缘 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。

为了兼顾无风和有风两种情况，可在上、下翼缘附近交替布置。

　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长度不超过 15mm ，后一种方法则需要通过斜垫板或角钢与檩条连接。

屋架横向水平支撑与刚架梁连接节点构造

连接角钢

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 2 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，以增强其整体稳定性。

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。

刚性撑杆可采用钢管、方钢或角钢做 成，通常按压杆的刚度要求选择截面 :

[λ]≤200

拉条的计算

跨中设一道拉条

L≤6米

跨中设二道拉条

L>6米

xq xq

拉条斜拉条

θθ

拉条斜拉条

θθ

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为：

当檩条跨中设一道拉条时：

当檩条跨间三分点处设二道拉条时：

lqN xl 625.0 lqN xl 625.0

lqN xl 37.0 lqN xl 37.0

拉条所需要的截面面积计算公式：

— 拉条净截面面积； — 钢材设计强度。

f

NA ln

f

NA ln

nA

f

檁条设计－小结 檁条设计－小结

1 、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。

2 、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 qx 作用下按两跨或三跨连续梁计算。

3. 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。