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屋面檩条的构造和计算(上)

2014-09-25 08:40:42  厦门华峰辊压机械厂-彩钢机械_彩钢设备_C型钢设备_彩钢瓦机_压瓦机  字号:T | T
   

  一、布置和构造
  轻型门式刚架的檩条构件可以采用C型冷弯卷边槽钢和Z型带斜卷边或直卷边的冷弯薄壁型钢。构件的高度一般为140-250mm,厚度1.4-2.5mm。冷弯薄壁型钢构件一般采用Q235或Q345,大多数檩条表面涂层采用防锈底漆,也有采用镀铝或镀锌的防腐措施。
  1、檩条间距和跨度的布置
  檩条的设计首先应考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、及檩条供货规格的影响,以确定檩条间距,并根据主刚架的间距确定檩条的跨度。确定最优的檩条跨度和间距是一个复杂的问题。随着跨度的增大,主刚架及檩条的用量势必加大。但主刚架榀数的减少可以降低用钢量,檩条间距的加大也可以减少檩条的用量。厚度更大的檩条也可以降低单位用钢量的价格。但是檩条跨度的加大,支撑用量也相应增多。所有这些因素需要综合考虑。我国这方面内容的研究相对较少,英国对90米长的建筑作过系统的研究,结果显示,对于跨度超过20米的框架,7.5米的框架间距是最优的;对于跨度小于20米的框架,4.5米的框架是最优的。这个结果在我国只能参考使用。
  2、简支檩条和连续檩条的构造
  檩条构件可以设计为简支构件,也可以设计为连续构件。简支檩条和连续檩条一般通过搭接方式的不同来实现。简支檩条不需要搭接长度,图1是Z型檩条的简支搭接方式,其搭接长度很小,对于C型檩条可以分别连接在檩托上。采用连续构件可以承受更大的荷载和变形,因此比较经济。檩条的连续化构造也比较简单,可以通过搭接和拧紧来实现。带斜卷边的Z型檩条可采用叠置搭接,卷边槽型檩条可采用不同型号的卷边槽型冷弯型钢套来搭接,图2显示了连续檩条的搭接方法。注意在端跨檩条的搭接与中间跨的搭接稍有不同,主要是因为端跨框架要跟山墙墙架连接。设计成连续构件的檩条搭接长度有一定的要求,连续檩条的工作性能是通过耗费构件的搭接长度来获得的,所以连续檩条一般跨度大于6米,否则并不一定能达到经济的目的。
  图1檩条布置(中间跨,简支搭接方式)
   

图2檩条布置(连续檩条,连续搭接) 
   

3、侧向支撑的设置 
  在外荷载作用下檩条产生弯曲和扭转的共同作用。冷弯薄壁型钢本身板件宽厚比大,抗扭刚度不足;荷载通常位于上翼缘的中心,荷载中心线与剪力中心相距较大;因为坡屋面的影响,檩条腹板倾斜,扭转问题将更加突出。所有这些说明,侧向支撑是保证冷弯薄壁型钢檩条稳定性的重要保障。
  (1)屋面板的支撑作用
  首先,可以将屋面视为一大构件,承受平行于屋面方向的荷载(如风、地震作用等),称之为屋面的蒙皮效应。考虑蒙皮效应的屋面板必须具有合适的板型,厚度及连接性能,主要是一些用自攻螺丝连接的屋面板,可以作为檩条的侧向支撑,使檩条的稳定性大大提高。扣合式或咬合式的屋面板不能对檩条提供很好的侧向支撑。
  (2)拉条和支撑
  提高檩条稳定性的重要构造措施是采用拉条或撑杆从檐口一端通长连接到另一端,连接每一根檩条。檩条的侧向支撑不宜太少,根据檩条跨度的不同,可以在檩条中央设一道或者在檩条中央及四等分点处各设一道共三道拉条。一般情况下檩条上翼缘受压,所以拉条设置在檩条上翼缘1/3高的腹板范围内。
  由于需要考虑檩条在风吸力作用下的翼缘受压,需要把拉条设置在下翼缘附近。考虑到蒙皮效应,可以考虑上翼缘的侧向稳定性由自攻螺丝连接的屋面板提供,而只在下翼缘附近设置拉条;但对于非自攻螺丝连接的屋面板,则需要在檩条上下翼缘附近设置双拉条。对于带卷边的C型截面檩条,因在风吸力作用下自由翼缘将向屋脊变形,因此宜采用角钢截面或方管截面作撑杆。研究表明,风吸力引起侧向无支撑檩条和墙梁内翼缘失稳,是造成檩条和墙梁破坏的主要原因。所以,设置合理的支撑布置形式是非常重要的。
  采用拉条应在檐口处设置斜拉条,牢固地与檐口檩条在刚架处的节点连接。图3(a)给出了一般结构拉条设置的方法。屋脊处的支撑起着将两侧的支撑联系起来的作用,以防止所有檩条向一个方向失稳,所以屋脊连接处多采用比较牢固的连接。图3(b)给出了采用槽钢支撑的屋脊连接。
  (3)檩托
  在简支檩条的端部或连续檩条的搭接处,考虑设置檩托是比较妥善的防止檩条在支座处倾覆或扭转的方法。檩托常采用角钢,高度达到檩条高度的3/4,且与檩条以螺栓连接。图3(c)示意了檩托的设置方法。檩条构件之所以要离开主梁一段距离,主要是防止薄壁型钢构件在支座处的腹板压曲,如图3中虚线所示。
   

  (4)、檩条和撑杆的布置
  拉条和撑杆的布置应根据檩条的跨度、间距、截面形式、和屋面坡度、屋面形式等因素来选择,参考下列建议采用:
  1)当檩条跨度L≤4m时,通常可不设拉条或撑杆;当4m6m时,宜在檩条跨间三分点处设置两道拉条,檐口檩条间应设置撑杆和斜拉条(图4b);
  2)屋面有天窗时,宜在天窗两侧檩条间设置撑杆和斜拉条(图4c、d); 

   

   

   

  1-刚架; 2-檩条; 3-拉条; 4-斜拉条; 5-撑杆; 6-承重天沟或墙顶梁;
  图4 檩间拉条(撑杆)布置示意图
  3) 当檩距较密时(s/l<0.2),可根据檩条跨度大小参照图5a设置拉条及撑杆,以使斜拉条和檩条的交角不致过小,确保斜拉条拉紧;
  4) 对称的双坡屋面,可仅在脊檩间设置撑杆(图5b),不设斜拉条,但在设计脊檩时应计入一侧所有拉条的竖向分力。
   

   

  1-刚架; 2-檩条; 3-拉条; 4-斜拉条; 5-撑杆; 6-承重天沟或墙顶梁;
  图5 檩间拉条(撑杆)布置示意图(s/L<0.2及双坡对称屋面)。