钢结构墙梁设计

4 钢结构墙梁设计

4.1 墙梁的选用

4.1.1 钢结构单层工业建筑侧墙墙梁的布置应考虑设置门窗，挑檐遮雨篷等构件和围护材料的要求。

4.1.2 当侧墙采用压型金属板作围护面时，墙梁宜布置在刚架柱的外侧，其间距根据板型和规格确定，但不应大于计算要求的值。

4.1.3 墙梁型式一般采用卷边“C” 或“Z”形，或为轻型薄壁H 型钢，其厚度不应小于1.5mm，宜采用热浸镀锌，镀锌量为250～275g/m2（三点测试值）。

4.1.4 墙梁可设计成简支或连续构件，两端支承在焊接于刚架柱的支托上。支托同第18.4.6条檩条支托，当墙面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，4.2 墙梁荷载

4.2.1 竖向荷载

包括墙体材料重量，玻璃窗重量（0.4～0.5KN/m2）,雨棚上的活荷载（屋面均布活荷载0.5KN/m2或雪荷载，有时还有积灰荷载），以及横梁自重。

4.2.2 水平风荷载

其基本风压、风载体型系数和风压高度变化系数，均按《建筑结构荷载规范GB50009—2012》采用；对墙梁尚应考虑局部风压体型系数和阵风系数。

4.2.3 荷载组合

（1）迎风面：1.2×竖向荷载+1.4×水平风压力荷载；

（2）背风面：1.2×竖向荷载+1.4×水平风吸力荷载。

4.3 墙梁内力计算

墙梁承担双向荷载，为一双向受弯构件。当荷载未通过截面弯曲中心时，尚应考虑因荷载偏心产生的双弯扭力矩B（单侧挂墙板），如图4.3.1所示。

(a) 双侧挂墙板（b）双侧挂墙板（荷载偏心）

4.3.1 墙梁受荷载情况

4.3.1 竖向荷载作用下

在竖向荷载q x作用下，墙梁产生弯矩M y，拉条作为一个支承点，按连续梁计算，构件计算简图及所产生弯矩图如图4.3.2所示。

4.3.2 墙梁受竖向荷载

4.3.2 水平荷载作用下

在水平风荷载q y作用下（迎风或背风），墙梁产生弯矩M x，构件计算简图及所产生弯矩图如图4.3.2所示。

4.3.3 墙梁受水平荷载

4.4 墙梁截面计算

首先根据墙梁跨度、荷载和拉条设置情况，初选墙梁截面，然后对墙梁截面进行验算。

截面验算包括：正应力验算，剪应力验算，整体稳定验算以及刚度验算。

4.4.1 正应力验算

截面正应力验算按照公式（4.4.1-1）进行。

如下式所示：

f W B W M W M efny y efnx x ≤++=

ω

σ (4.4.1-1) efnx W －对主轴x 的有效净截面抵抗矩 efny W －对主轴y 的有效净截面抵抗矩 ωW －截面的毛截面扇性抵抗矩。

4.4.2 剪应力验算

截面剪应力验算按照公式（4.4.2-1）进行。 如下式所示：

v x x f t b V ≤=

0max

43τ；v y y f t

h V ≤=0max 23τ (4.4.2-1) v f －钢材的抗剪设计强度；

max x V ，max y V －墙梁在x 、y 方向承担的剪力最大值； 0b ，0h －墙梁沿x 、y 方向的计算高度；

t －墙梁壁厚。

4.4.3 整体稳定验算

对于单侧挂墙板的墙梁在背风风载时，尚需计算其整体稳定性。 截面整体稳定验算按照公式（4.4.3-1）进行。 如下式所示：

f W B

W M W M efy y efx bx x ≤++ω

ϕ (4.4.3-1)

bx ϕ－ 单向弯矩M x 作用下墙梁的整体稳定系数。

4.4.4 刚度验算

分别验算墙梁在竖向和水平方向的最大挠度均不大于墙梁的容许挠度，即：

[]ωω≤max (4.4.4-1)

[]ω－墙梁的容许挠度，具体数值见GB50017-2003《钢结构设计规范》。

4.5 墙梁的布置、连接与构造 4.

5.1 墙梁的布置原则

（1）考虑到节点构造、材料供应、运输和安装等方面的因素，现有墙梁大都设计成跨度为两个柱跨的单跨简支梁。

（2）轻型墙体的墙梁多采用轻型槽钢或卷边槽钢。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。

（3）墙梁的间距取决于墙板的材料强度、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。

（4）为了减小墙梁在竖向荷载作用下的计算跨度，提高墙梁稳定性，常在墙梁上设置拉条。当墙梁的跨度L=4～6m时，可在跨中设置一道拉条，当L> 6m时，可在跨间三分点处设置两道拉条。拉条作为墙梁的竖向支承，利用斜拉条将拉力传给柱。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。为了减少墙板自重对墙梁的偏心影响，当墙梁单侧挂墙板时，拉条应连接在墙梁挂墙板的一侧1/3处；当墙梁两侧均挂有墙板时，拉条宜连接在墙梁重心点处。

4.5.2 墙梁的连接与构造

（1）墙梁拉条的布置

墙梁拉条的布置如图4.5.1所示：

4.5.1 墙梁、拉条、斜拉条、撑杆布置

（2）外纵墙与墙梁的连接节点

外纵墙与墙梁的连接节点如图4.5.2所示：

4.5.2 外纵墙与墙梁的连接节点（3）端墙与墙梁的连接

端墙与墙梁的连接节点如图4.5.3所示：

4.5.3端墙与墙梁的连接