檩条设计

1 qxl 2 360
0.367 q x l
1 q yl 2 8
0.5q y l
4 4 檩条的截面验算 檩条的截面验算 — 强度、整体稳定、变形 — 强度、整体稳定、变形 1)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：
Mx My f Wenx Weny
3 3 檩条的内力分析 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（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。

C型檩条在荷载作用下计算简图如下：
Y qy X qx X q
M x 、 M y ——对截面x轴和y轴的弯距；
Wenx 、 Weny ——对两个形心主轴的有效净截面模量
檩条在最大弯矩
M y max作用下引起截面 M x max、
正应力符号如下图所示 （正号表示拉应力，负号表示压应力）
qy
1( - ) x 3( + )
y
2( - ) x
1( - ) x
y 2( + )
qx x
y 4( + ) M xmax
3( - ) y 4( + ) M ymax
截面1.2.3.4点正应力计算公式如下： 截面1.2.3.4点正应力计算公式如下：
M x max M y max 1 f Wx 1 W y 1
（最大压应力）
M x max M y max 2 f Wx 2 W y 2
qx
连续梁支座及跨间弯矩对Y轴：
q x l 2 ql 2 sin 支座：M y 32 32
q x l 2 ql 2 跨中：M y 64 64 sin
檩条内力计算 檩条内力计算
拉条设置 情况 无拉条
由 q x 产生的内力 由
q y 产生的内力
Vx max
0.5q y l
M y max
6 6 拉条的计算 拉条的计算
拉条 斜拉条
θ θ
拉条 斜拉条
θ θ
qx
qx
跨中设一道拉条 L≤6米
跨中设二道拉条 L>6米
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：
N l 0.625q x l
当檩条跨间三分点处设二道拉条时： N l 0.37q x l 拉条所需要的截面面积计算公式：
均不大于墙梁的容许挠度，即：
max
—墙梁的容许挠度。
实腹式檁条的截面形式 实腹式檁条的截面形式
热轧型钢
H型钢
冷弯薄壁型钢
适用于荷载较大的屋面
适用于压型钢板的轻型屋面
桁架式檩条 桁架式檩条
适用于屋面坡度>1/3 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
2 2 荷载和荷载组合 荷载和荷载组合
1）1．2×永久荷载 + 1．4×max{屋面均布活荷载，雪荷载}； 2）1.0×永久荷载+1．4×风吸力荷载。 3）1.2×永久荷载+1．4×施工检修集中荷载换算值。 情况1）和情况2）为使用工况，情况3）为施工工况。
M x max M y max 3 f Wx 3 W y 3
M x max M y max 4 f Wx 4 W y 4
（最大拉应力）
2)整体稳定计算 当屋面不能阻止檩条侧向失稳和扭转时(如采用 扣合式屋面板时)，应按稳定公式验算截面：
My Mx f bxWex Wey
q x q sin
q y q cos
α
Y
当屋面坡度 i≤1/3时，qx 较小，檁条近 似为单向受弯 构件。
q表示垂直向下重力荷载；α为屋面坡度
Z型檩条在荷载作用下计算简图如下：
Y1 Y qy θ X X1 α qx θ X1 X q
q y q cos
q x q sin
1.竖向荷载—墙板自重和墙梁自重 2.水平荷载－风荷载
荷载组合
1.竖向荷载＋水平风荷载（迎风） 2.竖向荷载＋水平风荷载（背风）
墙梁内力计算 墙梁内力计算
1)在竖向荷载 qx 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，如下图所示。 2)在水平风荷载 q y 作用下（迎风或背风），墙梁 产生弯矩的计算简图：
檩条间距
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。
连接角钢
屋架横向水平支撑与刚架梁连接节点构造 屋架横向水平支撑与刚架梁连接节点构造
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扭转， 以增强其整体稳定性。
拉条可设在距檩条上翼缘1／3腹板高度范围内。
在风吸力作用下檩条下翼缘受压时，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。
圆钢
圆钢
（a）直拉条
（b）斜拉条
檩条 檩条间距 1/3h 拉条 圆管 圆钢
h
1/3h
（c）剪刀拉条
（d）撑杆
檩条间距
V y max
M x max
1 2 qxl 8
拉条处负弯矩
1 qxl 2 32
0.5q x l
1 2 q yl 8
1 q yl 2 8
跨中 有一道拉条
拉条与支座间正弯矩 1 qxl 2 64
1 qxl 2 拉条处负弯矩 90
0.625q x l
0.5q y l
三分点处 各有一道拉条
拉条与支座间பைடு நூலகம்弯矩
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，所以需要在屋脊或檐口处设置 斜拉条和刚性撑杆。
拉条和撑杆的布置 拉条和撑杆的布置
斜拉条 隅撑 拉条
屋面横向水平支撑
撑杆
檩条
拉条
屋面拉条布置 屋面拉条布置
拉条通常用圆钢做成，圆钢直径不宜小于10mm。
檩条设计
1、截面形式 2、荷载和荷载组合 3、内力分析 4、截面选择 5、构造要求 6、拉条设计
檩 托 檩 条 檩 托
檩 条
屋 架 上 弦
简支檩条 简支檩条
连续檩条 连续檩条
1 1 檁条的截面形式 檁条的截面形式
热轧型钢 实腹式 实腹式 截面 截面 形式 形式 格构式 格构式 H型钢 冷弯薄壁型钢 下撑式 平面桁架式 空腹式
Wefnx
－对主轴x的有效净截面抵抗矩
Wefny －对主轴y的有效净截面抵抗矩
W －截面的毛截面扇性抵抗矩。
2、剪应力验算
3V x max x fv 4b0 t
y
3V y max 2h0 t
fv
fv --钢材的抗剪设计强度；
V x max V y max --墙梁在x、y方向承担的剪力最大值；
Nl An f
An — 拉条净截面面积；
f — 钢材设计强度。
7 墙梁设计
通常墙梁的最大刚度平面在水平方向（槽口 方向向下），墙梁主要承担水平风荷载。
双侧挂板 风荷载 单侧挂板 风荷载
x A qx
qy
qx
A
x o y
y
o x (a)双侧挂墙板
y
y
qy
x (b)单侧挂墙板
墙梁荷载 墙梁荷载
荷载
当α=θ时 q = qy， qx = 0
当屋面坡度i>1/3时 α≈θ 檁条近似为沿x主轴 方向单向受弯。
α
Y
Y1
θ为Z型檁条两个主轴的夹角；α为屋面坡度。
当跨中设置一道拉条时檁条的计算简图及内力 当跨中设置一道拉条时檁条的计算简图及内力
qy
简支梁跨中弯矩对X轴:
1 1 2 2 Mx max q y l ql cos 8 8
Wex 、 Wey—对两个形心主轴的有效截面模量；
bx —梁的整体稳定系数，按规范规定计算。
同时还需按门规附录 E 验算檩条在风吸力作用下稳定性 同时还需按门规附录 E 验算檩条在风吸力作用下稳定性
3）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：
4 q l 5 ky v 384 EI x
qx
qy
3）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）。 跨中最大双弯扭力矩为：
Bmax 0.01ml
其中： — B的计算系数；
2
m — 计算截面双向荷载对弯曲中心的合扭矩，
以绕弯曲中心逆时针方向为正； l — 墙梁跨度。
、M y 、B作用下，截面各点应力符号 Mx 在 Mx 、 如下图所示。“－”表示拉应力，“＋”表示压应力。
b0 h0 --墙梁沿x、y方向的计算高度；
t
--墙梁壁厚。
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。
My Mx B f bxWefx Wefy W
bx — 单向弯矩 M x 作用下墙梁的整体稳定系数。
4、刚度验算
分别验算墙梁在竖向和水平方向的最大挠度
3(+) qy 4(+) x 1(-) y x Mx x qx 2(-)
y
y
3(-) q'y 4(-)
3(+) y 4(-)
x
1(+) y
3(-) y 4(+)
1(-) y
x M 'x x
2(+)
m 1(-) y
x My
2(+)
x B
2(+)
墙梁截面验算 墙梁截面验算
1、正应力验算
My Mx B f Wefnx Wefny W
对Z形截面的两端简支檩条 ：
5 qk cosl 4 v 384 EI x1
檩条的容许挠度限值 檩条的容许挠度限值 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
l 150
l 240
l 360
5 5 檁条的构造要求 檁条的构造要求
跨度小于4m时，可不设拉条；
跨度4～6m时，应在檩条跨中设置一道拉条； 跨度6～9m时，应在檩条三分点处各设一道拉条。