§8.7 墙架和檩条

一、檩条设计
1.实腹式檩条的截面有哪些型式？
2.如何判断冷弯薄壁型钢檩条全截面有效？
3.檩条和墙梁设置拉条的目的是什么？如何设置？
4.哪些情况下，需要计算檩条的整体稳定性？
5.檩条与屋架、屋面梁如何连接？
一、檩条设计
1. 檩条的截面形式、特点及适用范围
檩条一般用于轻型屋面工程中，截
面形式有实腹式、空腹式和格构式。

⏹实腹式：高度一般为1/35~1/50跨度
槽钢、工字钢、H 型钢。

厚度较厚，强度不能充分发挥，主要用于重型工业厂房。

高频焊接H 型钢。

冷弯薄壁型钢，壁厚不宜小于
1.5mm 。

常用截面形式有Z 形和C 形
两种。

7-14
槽钢、H 型钢檩条
薄壁型钢檩条
✓卷边Z形檩条适用于屋面坡度i＞1/3的情况，这时屋面荷载作用线接近于其截面的弯心（扭心），并可通过叠合形成连续构件。

Z形檩条的主平面x轴的刚度大，挠度小，用钢量省，制造和安装方便，在现场可叠层堆放，占地少，是目前较合理和普遍采用的一种檩条形式。

✓卷边C形檩条适用于屋面坡度i≤1/3的情况，其截面在使用中互换性大，用钢量省。

⏹空腹式：由上、下弦角钢和缀板焊接组成，能合理地利用小角钢和薄钢板，用钢量较少，因缀板间距较密．拼装和焊接的工作员较大．故应用较少。

⏹格构式：高度一般取跨度的1/12~1/20
平面桁架式
✓由角钢和圆钢制成：侧向刚度较差，但取材
方便，受力明确，适用于屋面荷载或根距较
小的屋面。

✓冷弯薄壁制成：全部杆件为冷弯薄壁型钢，
用钢量省，受力明确，平面内外刚度均较大，适用于大檩距的屋面。

或主要部分上弦杆和
端竖压杆采用冷弯薄壁型钢（图a），其余
杆件采用圆钢，多用于1.5m檩距。

空间桁架式：结构合理，受力明确，整体刚度大，不需设置拉条，安装方便，但制造较费工，用钢量较大，适用于跨度、荷载和檩距均较大的情况。

下撑式：立放时平面内刚度大，但侧向刚度差；平放时侧向刚度大，安装方便，但用钢量稍多
格构式檩条的构造和制作相对复杂，侧向刚度较低，但用钢量较少。

当屋面荷载较大或檩条跨度大于9m 时，宜采用格构式檩条，并应验算其上翼缘的稳定性。

⏹本节仅介绍实腹式的设计方法，其它形式檩条的设计内容可参考有关设计手册。

（a）
立撑上弦杆下弦杆
（b）
上弦杆
缀板
下弦杆
（c）
（a）平面桁架式檩条；（b）下撑式檩条；（c）空腹式檩条返回
2. 檩条的荷载
⏹包括屋面材料的自重（如屋面板、保温棉的自重）、屋面均布活荷载、风荷载、雪荷载、积灰荷载等，另外还有檩条自重、施工检修荷载和悬挂荷载等。

计算时需将上述荷载换算为单位长度的线荷载。

⏹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。

在进行受力分析时，首先要把均布荷
载q分解为沿截面形心主轴方向的荷载分量q
x 、q
y
，
α0——竖向均布荷载设计值q和形心主轴y轴的夹角。

sinα
⋅
=q
q
x
cosα
⋅
=q
q
y
§8.7 墙架和檩条
实腹式檩条截面的主轴和荷载
3. 檩条的弯矩
⏹对x 轴，由q y 引起，按单跨简支梁计算。

跨中最大弯
矩：
⏹对y 轴，q x 引起，拉条作为支撑，按多跨连续梁计算
无拉条时
一根拉条位于檩条跨中时
跨中负弯矩：
拉条与支座间正弯矩：
两根拉条位于檩条三分点时三分点处负弯矩：
跨中正弯矩：
对于多跨连续梁，在计算M x 时，不考虑活荷载的不利组合，跨中和支座处弯矩都近似0.1q y l 2。

8/2l q M y x =90/2l q M x y =360/2l q M x y =64/2l q M x y =32/2l q M x y =8/2l q M x y =
4. 檩条的截面设计
⑴确定有效截面的截面特性
檩条为双向受弯构件，对卷边C形和Z形薄壁型钢，
应按有效截面特性计算，其翼缘的正应力非均匀分布。

引起的应力，将檩条上翼缘视作但可近似地忽略由M
y
均匀受压的一边支承、一边卷边板件，将下翼缘视作均匀受拉板件，将腹板视为非均匀受压的两边支承板件，其有效截面按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》进行计算。

依据卷边C 形和Z 形薄壁型钢的简化相关公式及卷边宽度要求。

截面全部有效的范围
当h/b ≤3.0时，当3.0<h/b ≤3.3时，h 、b 、t ——分别为截面高度、翼缘宽度和板件厚度。

超出上式范围以外的截面，应按有效截面进行计算。

f t b 20531≤f
t b 2055.28≤b /t
15202530354045505560a /t 5.4 6.37.28.08.59.09.510.010.511.0注: a ——卷边的高度。

卷边的最小高厚比
⑵承载力计算
①当屋面能阻止檩条失稳和扭转时，可仅按下式计算檩条在风压力效应参与组合时的强度，而整体稳定性可不作计算：M x 、M y ——对截面x 轴和y 轴的弯矩；
W enx 、W eny ——对主轴x 和主轴y 的有效净截面模量。

f
W M W M eny y enx x
≤+
②当屋面不能阻止檩条侧向失稳和扭转时，应按下式计算檩条的稳定性：
W ex 、W ey ——对主轴x 和主轴y 的有效截面模量；
ϕbx ——梁的整体稳定系数，按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50008)规定计算。

若为热轧型钢，则按《钢结构设计规范》规定第5章计算。

f W M W M ey
y ex bx x ≤+ϕ
(GB50008)的ϕbx 。

如按公式算得ϕbx值大于0.7，则应以ϕbx值代。

替ϕ′
bx
③在风吸力作用下，当屋面能阻止上翼缘侧向失稳和扭转时，受压下翼缘的稳定性应按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算；当屋面不能阻止上翼缘侧向失稳和扭转时，受压下翼缘的稳定性应按上式计算；当采取可靠构造措施能防止檩条截面扭转时，可仅计算其强度。

④计算檩条时，不应考虑隅撑作为檩条的支承点。

⑵变形计算
单跨简支实腹式檩条应按验算垂直于屋面坡度的挠度
[]
v EI l q v x ky ≤=14
13845
q ky1——垂直于屋面方向上的线荷载分量标准值；
I x1——截面对平行于屋面的形心轴的惯性矩；
[v]——为檩条挠度容许值，仅支撑压型钢板的屋面（承受活荷载或雪荷载）时，[v]=l/150；尚有吊顶时，[v]=l/240。

5. 檩条的构造要求
⑴檩条体系的布置
檩条一般为单跨简支构件，Z形实腹式檩条也可作连续构件。

当檩条跨度大于4m时，宜在檩条间跨中位置设置拉条或撑杆。

跨度大于6m时，应在檩条跨度三分点处各设一道拉条或撑杆。

在屋脊或檐口处还应设置斜拉条和撑杆。

拉条和撑杆布置图
⑵檩条与刚架、屋架的连接
宜用檩托，以防止檩条在支座处的扭转变形和倾覆，檩条端部与檩托的连接螺栓不应少于2个，沿檩条高度方向设置，螺栓直径可根据檩条截面大小，取M12～M16为宜。

当刚架斜梁的下翼缘受压时，须在受压翼绿两侧布置隅撑作为刚架斜梁的侧向支承，隅撑的另一端与檩条相连。

§8.7 墙架和檩条
⑶檩条与拉条、撑杆的连接
⏹拉条通常采用圆钢，圆钢直径不宜小于10mm，按轴心拉杆计算。

圆钢拉条可设在距檩条上翼缘1/3腹板高度的范围内。

当风吸力作用檩条的下翼缘受压时，拉条宜在檩条上下翼缘附近适当交叉布置。

⏹撑杆主要是限制檐口处檩条的侧向弯曲，按压杆控制，其长细比不大于200，采用钢管、方管或角钢做成。

檩条与拉条连接
⑷檩条与屋面板的连接
⏹屋面板应与檩条牢固连接，从而能阻止檩条的侧向失稳和扭转。

⏹实腹式檩条与钢丝网水泥波瓦常以瓦钩连接；与石棉瓦则常以瓦钩或瓦钉连接；
⏹与压型钢板连接时，如压型钢板波高小于40mm，可用自攻钉固定，如波高较大，可采用镀锌钢支架固定在檩条上，支架钢板尺寸为50×3.5～4.0mm，支架顶部顺板长方向开椭圆孔，采用M8或M10镀锌普通螺栓并附有帽式镀锌钢垫圈和橡胶垫。

二、墙梁设计
1. 墙梁的截面形式与布置
⏹轻型墙体结构的墙梁宜采用卷边槽形或Z形的冷弯薄壁型钢。

通常墙梁的最大刚度平面在水平方向，以承担水平风荷载。

槽口的朝向应视具体情况而定：槽口向上，便于连接，但容易积灰积水，钢材易锈蚀；槽口向下，不易积灰积水，但连接不便。

⏹墙梁主要承受墙体材料的重量及风荷载。

墙梁的两端通常支承于建筑物的承重柱或墙架柱上，墙体荷载通过墙梁传给柱。

当墙梁有一定竖向承载力且墙板落地及与墙板间有可靠连接时，可不设中间柱，并可不考虑自重引起的弯矩和剪力。

当有条形窗或房屋较高且墙梁跨度较大时，墙架柱的数量应由计算确定；当墙梁需承受墙板及自重时，应考虑双向弯曲。

⏹墙梁跨度可为一个柱距的简支梁或二个柱距的连续梁，从墙梁的受力性能、材料的充分利用来看，后者更合理。

但考虑到节点构造、材料供应、运输和安装等方面的因素，通常墙梁都设计成单跨简支梁。

⏹墙梁应尽量等间距布置，在墙面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿均应设置一道墙梁。

墙梁的间距还应考虑墙板的材料强度、尺寸、所受荷载的大小等，如压型钢板较长、强度较高时，墙梁间距可达3m以上；
而瓦楞铁、石棉瓦及塑料板或因规格尺寸所限制，或因材料强度所限，墙梁的间距一般不超过2.5m。

⏹为了减小墙梁在竖向荷载作用下的计算跨度，减小
墙梁的竖向挠度，提高墙梁稳定性，常在墙梁上设
置拉条。

当墙梁跨度为4～6m时，宜在跨中设置一道拉条；当跨度大于6m时，可在跨间三分点处各设一
道拉条。

在最上层墙梁处宜设斜拉条将拉力传至承
重柱或墙架柱，当斜拉条所悬挂的墙梁数超过5个时，宜在中间加设一道斜拉条，这样可将拉力分段传给柱。

当墙板的荷载有可靠途径传至地面或托梁时，
可不设拉条。

⏹为了减少墙板自重对墙梁的偏心影响，单侧挂墙板时，拉条应连接在墙梁挂墙板的一侧1/3处；两侧均
挂有墙板时，拉条宜连接在墙梁重心点处。

⏹墙板材料可视工程情况选用彩色镀锌或镀铝锌压型钢板、夹心压型复合板和玻璃纤维增强水泥外墙板(GRC板)等轻质材料，其厚度不宜小于0.4mm。

墙板宜落地并与基础相连，使墙板的重力直接传给基础。

板与板间也应有可靠连接。

⏹框架柱外侧设有墙架柱时，此墙架柱应与框架相连接并支承于共同的基础上。

中间墙架柱可采用支承式和悬吊式。

⏹支承式墙架柱应将墙面和墙架自重产生的竖向荷载全部传至基础，但不应承受托架、吊车梁辅助桁架传来的竖向荷载。

为了将水平风力传给制动梁或制动桁架以及屋盖纵向水平支撑，墙架柱与这些构件的连接应采用板铰形式。

⏹悬吊式墙架柱是根据具体情况将其吊挂于吊车梁辅助桁架上、托架上或顶部的边梁(边桁架)上。

悬吊式墙架柱下端用板铰或用长因孔螺栓与基础相连，使其不传递竖向力而只传递水平力。

单层吊车厂房的墙架布置
(a)围护墙立面；(b)墙架剖面，墙架柱整根到顶；(c)墙架剖面、墙架柱分上下两段
1－墙架柱；2－辅助桁架；3－托架；4－屋架；5－屋架下弦纵向水平支撑
双层吊车厂房的墙架布置
（a）墙架柱分上下两段；（b）墙架柱分上中下三段
1－墙架柱；2－辅助桁架；3－托架；4－屋架；5－屋架下弦纵向水平支撑
采用墙板或砌体为围护墙体的墙架布置示例
1－墙架柱；2－辅助桁架；3－托架；4－屋架；5－墙板；6－厂房柱；7－
屋架下弦纵向水平支撑
轻型墙的墙架布置
（a）加强横梁及中间墙架柱；（b）墙架柱悬吊或支承式；（c）框架柱处有墙架柱
1－中间墙架柱；2－框架柱处的墙架柱；3－加强横梁；4－拉条；5－窗镶边构件；6－斜拉条
（建议设）
山墙墙架布置
纵墙有门洞时的墙架布置示例
1－墙架柱；2a－门架的竖向桁架；2b－门架的水平桁架；3－厂房柱；4－辅助桁架；
5－托架；6－屋架
山墙有门洞时的墙架布置示例
1－墙架柱；2－角柱；3a－门架的竖向桁架；3b－门架的水平桁架；4－抗风桁架；
5－山墙柱间支撑；6－压杆；7－水平系杆；8－屋架；9－厂房柱
高低跨封墙的墙架布置示例
1－墙架柱；2－辅助桁架；3－托架；4－低跨屋架；
5－低跨屋架下弦纵向水平支撑；6－厂房柱
2. 墙梁的计算
⑴荷载计算
主要有竖向重力荷载和水平风荷载。

竖向重力荷载有墙板和墙梁自重，墙板自重及水平向的风荷载可根据《建筑结构荷载规范》查取，墙梁自重根据实际截面确定，选取截面时可近似地取0.05kN/m 。

⑵内力分析
墙梁系同时承受竖向荷载及水平风荷载作用的双向受弯构件,当荷载未通过截面弯心时，尚应考虑双力矩B 的影响。

①弯矩计算
根据拉条布置方案，M x 、M y 的计算同檩条部分。

②双力矩的计算
当墙梁两侧均挂有墙板，且墙板与墙梁牢固连接时，可认为墙梁受荷时不会发生扭转，此时双力矩B =0；当墙梁单侧挂有墙板时，由于竖向荷载q x 和水平风载q y 均不通过墙梁截面弯心，而单侧挂墙板不能有效阻止墙梁的扭转，此时墙梁内将产生双力矩B ，按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的规定计算。

⑶截面验算
①确定有效截面特性
根据墙梁跨度、荷载和拉条设置情况，求得的各组成板件端点应力及板件支承情况等确定有效截面尺寸，求出墙梁的有效截面特性。

②强度计算
根据墙梁上所受的弯矩(M x 、M y )、剪力(V x 、V y )和双力矩B ，应验算截面的最大（拉、压）正应力、剪应力。

f W B W M W M eny y enx x ≤++=ωσv x x f t h V ≤=0max 23τv
y y f t b V ≤=0max
43τh 0、b 0—墙梁在竖向和水平的计算高度，取型钢板件连接处两圆弧起点之间的距离。

t —墙梁壁厚。

③整体稳定性计算
当墙梁二侧挂有墙板，或单侧挂有墙板承担迎风水平荷载，由于受压竖向板件与墙板有牢固连接，一般认为能保证墙梁的整体稳定性，不需计算；对于单侧挂有墙板的墙作用着背风的水平荷载时，由于墙梁的主要受压竖向板件未与墙板牢固连接，在构造上不能保证墙梁的整体稳定性，尚需按现行《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的规定进行计算。

④刚度计算
计算方法与檩条相同。

3. 墙梁的连接构造
⑴墙板与墙梁的连接
压型钢板作墙板时可通过两种方式与墙梁固定：
⏹在压型钢板波峰处用直径为6mm的勾头螺栓与墙梁固定。

每块墙板在同一水平处应有3个螺栓与墙梁固定，相邻墙梁处的勾头螺栓位置应错开。

⏹采用直径为6mm的自攻丝螺钉在压型钢板的波谷处与墙梁固定。

每块墙板在同一水平处应有3个螺钉固定，相邻墙梁的螺钉应交错设置，在两块墙板搭接处另加设直径5mm的拉铆钉予以固定。

轻型墙面与墙梁的连接(a)自攻螺栓连接；(b)钩头螺连接
§8.7 墙架和檩条
⑵墙梁与柱的连接
⏹墙梁与柱通常采用角钢支托进行连接，角钢支托与柱采用焊接连接，墙梁与角钢支托通过螺栓连接。

⏹端部墙梁在墙角处的连接，当端部墙板突出不大时，通常在墙角处不设墙架柱，可将端部墙梁支承于纵向墙梁上，当端部墙板突出较大时，端部墙梁应支承在加设的墙架柱上。

墙梁与柱的连接
(a)开口向上；(b)开口向下；(c)切半肢；(d)切全肢
端部墙梁在墙角处的连接
(a)不设墙架角柱；(b)设墙架角柱
1-厂房柱；2—墙架角柱；3-山墙墙梁；4-纵墙墙梁
墙架与托架的连接
（a）上下均为水平连接；（b）上部悬吊托架下部水平连接
墙架柱与吊车梁辅助桁架的连接
（a）墙架柱上侧水平和垂直连接，下侧水平连接；（b）墙架柱仅下侧水平连接；（c）墙架柱1支承于辅助桁架，墙架柱2的柱顶与辅助桁架水平连接；（d）与图（c）相反，墙架柱1底部水平连接，墙架柱2顶部悬挂于辅助桁架
墙架柱支承于竖直和水平桁架的连接构造
（a）墙架柱直接支承于竖直桁架顶；（b）墙架柱通至竖直桁架底部
山墙柱间支撑与墙架柱的连接。