屋面方管主檁條計(jì)算技術(shù)手冊(cè)

1、屋面方管主檁條計(jì)算技術(shù)手冊(cè)屋面方管主檁條計(jì)算主要遵循冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB50018-2002及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003中相關(guān)規(guī)定。屋面主檁條承受次檁條傳來(lái)的集中力作用，且集中力間距相同，取最不利排列求最大彎矩。當(dāng)檁條構(gòu)件的壁厚不大于 6mm ，且不小于 1.5mm （主承重構(gòu)件壁厚不小于 2mm ）時(shí)，可以按冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范相關(guān)條款計(jì)算，當(dāng)超過(guò) 6mm 時(shí)，宜按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)條款按鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算。檁條一般設(shè)計(jì)成單跨簡(jiǎn)支構(gòu)件， 實(shí)腹式檁條也可設(shè)計(jì)成連續(xù)構(gòu)件。本文按簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)計(jì)算。主檁條在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以考慮次檁條對(duì)主檁條提供的側(cè)向支承作用。當(dāng)次檁條直接支承壓型鋼板

2、屋面時(shí)，其撓度限值為L(zhǎng)/150 ；當(dāng)尚有吊頂時(shí)，其撓度限值為 L/240 ；當(dāng)僅支承的屋面材料為水泥制品瓦材屋面時(shí)，其撓度限值為 L/200 。因此主檁條撓度限值應(yīng)在此基礎(chǔ)上適當(dāng)提高。方管檁條截面特性計(jì)算：按方管（矩形管）截面計(jì)算構(gòu)件的相關(guān)特征數(shù)據(jù)，參見(jiàn)方鋼管截面計(jì)算用戶(hù)手冊(cè)、矩形鋼管截面計(jì)算用戶(hù)手冊(cè)。冷彎效應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：計(jì)算全截面有效的受拉、受壓或受彎構(gòu)件的強(qiáng)度，可采用考慮冷彎效應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 對(duì)經(jīng)退火、焊接和熱鍍鋅等熱處理的冷彎薄壁型鋼構(gòu)件不得采用考慮冷彎效應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。全截面有效時(shí)，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 需用考慮冷彎效應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值來(lái)代替。注：采用 時(shí)需滿(mǎn)足幾個(gè)條件，即為構(gòu)件為冷彎型鋼；未經(jīng)

3、熱處理；全截面有效。參數(shù)說(shuō)明：為成型方式系數(shù)，對(duì)于冷彎高頻焊（圓變）方、矩形管，??；對(duì)于圓管和其他方式成型的方、矩形管及開(kāi)口型鋼，??；為鋼材的抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值，對(duì)于Q235鋼可取，對(duì)于 Q345 鋼可?。粸樾弯摻孛嫠饨菙?shù)目；為型鋼截面上第個(gè)棱角所對(duì)應(yīng)的圓周角，以弧度為單位；為型鋼截面中心線(xiàn)的長(zhǎng)度，可取型鋼截面積與其厚度的比值。方管檁條強(qiáng)度計(jì)算：方管主檁為受彎構(gòu)件：對(duì)于彎矩作用，需考慮構(gòu)件自重、次檁條反力方向性，并加以組合。針對(duì)型鋼面外，次檁條可認(rèn)為是側(cè)向支承點(diǎn)。參數(shù)說(shuō)明：為構(gòu)件所受繞 X 軸彎矩作用；為構(gòu)件所受繞 Y 軸彎矩作用；為對(duì)截面主軸 X 軸的有效凈截面模量；為對(duì)截面主軸

4、Y 軸的有效凈截面模量；為鋼材抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按下表采用：注：當(dāng)檁條材質(zhì)為其他時(shí)，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的材料參數(shù)確定值。當(dāng)構(gòu)件壁厚或成型方式不滿(mǎn)足冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范要求時(shí)，按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算（不考慮冷彎效應(yīng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值） ：受彎構(gòu)件：計(jì)算方法及參數(shù)含義可參見(jiàn)受彎構(gòu)件技術(shù)手冊(cè)。方管檁條構(gòu)件中受壓板件有效寬厚比計(jì)算（僅當(dāng)按冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范計(jì)算時(shí)如此計(jì)算）：對(duì)于方管檁條，構(gòu)件腹板為加勁板件，其支承邊為上下翼緣；構(gòu)件上下翼緣為加勁板件，其支承邊為腹板。板件的受拉部分按全部有效計(jì)。受壓板件有效寬厚比按下列公式計(jì)算：當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：參數(shù)說(shuō)明：為板件寬度；為板件厚度；為板件有效寬度；為

5、壓應(yīng)力分布不均勻系數(shù)，：對(duì)于壓彎構(gòu)件、受彎構(gòu)件及拉彎構(gòu)件，截面上各板件的壓應(yīng)力分布不均勻系數(shù)應(yīng)由構(gòu)件毛截面按強(qiáng)度計(jì)算，不考慮雙力矩的影響。為受壓板件邊緣的最大壓應(yīng)力，取正值；為受壓板件另一邊緣的應(yīng)力，以壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負(fù)；為計(jì)算系數(shù)，當(dāng)時(shí)，?。粸榘寮軌簠^(qū)寬度，當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；為計(jì)算系數(shù)，其中按下列要求確定：對(duì)于壓彎構(gòu)件，最大壓應(yīng)力板件的取鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，其余板件的最大壓應(yīng)力按推算。例如在雙向彎矩作用下按毛截面計(jì)算得出上翼緣 1 點(diǎn)為最大壓應(yīng)力位置， 則此點(diǎn)取為，其余的上翼緣的2 點(diǎn)和下翼緣的 3 、4 點(diǎn)均按實(shí)際毛截面壓應(yīng)力分布系數(shù)，由 1 點(diǎn)的推算得出。對(duì)于受彎構(gòu)件及拉彎構(gòu)件，板件最

6、大壓應(yīng)力應(yīng)由構(gòu)件毛截面強(qiáng)度計(jì)算得出。為板件受壓穩(wěn)定系數(shù)；為板組約束系數(shù)，若不計(jì)相鄰板件的約束作用，可取。對(duì)于方管檁條，計(jì)算毛截面上下翼緣四個(gè)角點(diǎn)的強(qiáng)度。由此可求壓應(yīng)力分布不均勻系數(shù)，計(jì)算系數(shù)、板件受壓區(qū)寬度，在其他各參數(shù)已知的情況下，僅需計(jì)算板件受壓穩(wěn)定系數(shù) 和板組約束系數(shù) ，即可得到唯一未知的計(jì)算系數(shù) ，并進(jìn)一步計(jì)算出受壓板件的有效寬度 。受壓板件的穩(wěn)定系數(shù)按下列公式計(jì)算：加勁板件當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：注：當(dāng)時(shí)，計(jì)算的各式按時(shí)的計(jì)算值采用。受壓板件的板組約束系數(shù)按下列公式計(jì)算：當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：其中：參數(shù)說(shuō)明：為計(jì)算板件的寬度；為與計(jì)算板件鄰接的板件 （不包含卷邊加勁） 的寬度，如果計(jì)算板件兩邊均有鄰接板件

7、時(shí)， 即計(jì)算板件為加勁板件時(shí)， 取壓應(yīng)力較大的一邊；為計(jì)算板件的受壓穩(wěn)定系數(shù)；為鄰接板件的受壓穩(wěn)定系數(shù)。當(dāng)時(shí)，取，為的上限值。對(duì)于加勁板件；對(duì)于部分加勁板件。當(dāng)計(jì)算板件只有一邊有鄰接板件，即計(jì)算板件為非加勁板件或部分加勁板件，且鄰接板件受拉時(shí)，取。C 型檁條構(gòu)件中受壓板件有效寬度位置計(jì)算：當(dāng)受壓板件的寬厚比大于前文中的有效寬厚比時(shí)，受壓板件的有效截面應(yīng)自截面的受壓部分按下圖所示位置扣除其超出部分（圖中不帶斜線(xiàn)部分）來(lái)確定，截面的受拉部分全部有效。上圖中的、按下列規(guī)定計(jì)算：對(duì)于加勁板件：當(dāng)時(shí)：，當(dāng)時(shí)：，對(duì)于部分加勁板件及非加勁板件：，確定各板件在計(jì)算組合作用下的有效寬度及失效位置后，需根據(jù)實(shí)際截

8、面的有效部分重新計(jì)算截面的截面特性數(shù)據(jù)（中和軸位置改變）。并根據(jù)實(shí)際荷載組合，在該組合作用下重新計(jì)算截面四個(gè)角點(diǎn)的強(qiáng)度，并判斷其是否滿(mǎn)足要求。荷載組合中按 1.2 恒+1.4 活、 1.0 恒-1.4 負(fù)風(fēng)吸、 1.2 恒+1.4 正風(fēng)壓、 1.2 恒+1.4 活+0.84 正風(fēng)壓、 1.0 恒+1.4 活-0.84 負(fù)風(fēng)吸、 1. 2 恒+0.98 活+1.4 正風(fēng)壓、 1.0 恒+0.98 活-1.4 負(fù)風(fēng)吸、 1.2 恒+1.4 施工考慮，積灰荷載與活載同時(shí)考慮；當(dāng)計(jì)算撓度時(shí)取最不利的兩種組合，并按標(biāo)準(zhǔn)值考慮。注意檁條自重不可忽略。注：各種組合中先判斷出最不利組合之后進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)所計(jì)

9、算組合的當(dāng)前狀態(tài)下計(jì)算其對(duì)應(yīng)的有效截面。組合不同時(shí)，有效截面也不同。C 型檁條穩(wěn)定計(jì)算當(dāng)檁條在受彎作用下，如果構(gòu)件板件出現(xiàn)未被約束的受壓板件，即需計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定性。受彎構(gòu)件：參數(shù)說(shuō)明：為構(gòu)件所受繞 X 軸彎矩作用；為構(gòu)件所受繞 Y 軸彎矩作用；為對(duì)截面主軸 X 軸的有效截面模量；為對(duì)截面主軸 Y 軸的有效截面模量；為受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，按下文給出的方法計(jì)算；為鋼材抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。為受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，按下文介紹的方法計(jì)算。當(dāng)繞對(duì)稱(chēng)軸 X 軸彎曲時(shí)，其整體穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：參數(shù)說(shuō)明：為構(gòu)件毛截面面積；為構(gòu)件截面高度；為構(gòu)件在彎矩作用平面外的長(zhǎng)細(xì)比；為構(gòu)件的側(cè)向計(jì)算長(zhǎng)度，；

10、為構(gòu)件側(cè)向計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，按下文表格采用；為構(gòu)件的跨度；、為系數(shù)，按下文表格采用；為橫向荷載作用點(diǎn)到彎心的距離：對(duì)于偏心壓桿或當(dāng)橫向荷載作用在彎心時(shí) ；當(dāng)荷載不作用在彎心且荷載方向指向彎心時(shí)為負(fù)，而離開(kāi)彎心時(shí) 為正；為對(duì) X 軸的受壓邊緣毛截面模量；為毛截面扇性慣性矩；為對(duì) Y 軸的毛截面慣性矩；為扭轉(zhuǎn)慣性矩。如按上列公式算得的，則應(yīng)以值代替，值應(yīng)按下式計(jì)算：由穩(wěn)定計(jì)算公式可知，構(gòu)件受壓板件需做有效寬度計(jì)算后取有效截面特性，所以其有效板件的計(jì)算方法可以參考前文中強(qiáng)度計(jì)算中的內(nèi)容，按此方法求解此種情形下構(gòu)件的有效寬度。 此部分內(nèi)容不再重復(fù)介紹。當(dāng)構(gòu)件壁厚或成型方式不滿(mǎn)足冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范要求

11、時(shí)，按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算（不考慮冷彎效應(yīng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值） ：受彎構(gòu)件：規(guī)范僅給出此限值，且此限值較容易滿(mǎn)足，所以規(guī)范中未給出超出此限值后的穩(wěn)定計(jì)算方法。對(duì)于方管截面局部穩(wěn)定需滿(mǎn)足：計(jì)算方法及參數(shù)含義可參見(jiàn)受彎構(gòu)件技術(shù)手冊(cè)。對(duì)于方管檁條，對(duì)上下翼緣四個(gè)角點(diǎn)分別進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算。確定各板件在計(jì)算組合作用下的有效寬度及失效位置后，需根據(jù)實(shí)際截面的有效部分重新計(jì)算截面的截面特性數(shù)據(jù)（中和軸位置改變）。并根據(jù)實(shí)際荷載組合， 在該組合作用下重新計(jì)算截面四個(gè)角點(diǎn)的穩(wěn)定，并判斷其是否滿(mǎn)足要求。荷載組合中按 1.2 恒+1.4 活、 1.0 恒-1.4 負(fù)風(fēng)吸、 1.2 恒+1.4 正風(fēng)壓、 1.2 恒+1.4 活

12、+0.84 正風(fēng)壓、 1.0 恒+1.4 活-0.84 負(fù)風(fēng)吸、 1.2 恒+0.98活+1.4 正風(fēng)壓、 1.0 恒+0.98活-1.4 負(fù)風(fēng)吸、 1.2 恒+1.4 施工考慮，積灰荷載與活載同時(shí)考慮；注：各種組合中先判斷出最不利組合之后進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)所計(jì)算組合的當(dāng)前狀態(tài)下計(jì)算其對(duì)應(yīng)的有效截面。組合不同時(shí)，有效截面也不同。特別注意上下翼緣分別產(chǎn)生受壓的不同組合狀態(tài)，均需進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)受壓翼緣有可靠約束阻止其失穩(wěn)時(shí)可不計(jì)算穩(wěn)定性；構(gòu)件完全受拉時(shí)可不計(jì)算穩(wěn)定。 當(dāng)構(gòu)件出現(xiàn)未受約束的受壓板件時(shí)即需進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算。方管檁條彎矩、撓度計(jì)算：彎矩根據(jù)集中力的分布按設(shè)計(jì)值計(jì)算。撓度計(jì)算過(guò)程中，要考慮不同荷載組合及施工荷載組合下等各種組合值，取最大撓度需滿(mǎn)足撓度限值，且按標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算。集中力數(shù)目計(jì)算：受集中力數(shù)目可能為u 或 u-1 （u 為正整數(shù)）；假定受集中力數(shù)目為 u ，利用 u 判別最終確定的最大彎矩狀態(tài)下的受力個(gè)數(shù)：當(dāng) u 為奇數(shù)時(shí)：如果，則實(shí)際受力個(gè)數(shù)為（奇數(shù)）；如果，則實(shí)際受力個(gè)數(shù)為（偶數(shù)）。當(dāng) u 為偶數(shù)時(shí)：如果，則實(shí)際受力個(gè)數(shù)為（偶數(shù)）；如果，則實(shí)際受力個(gè)數(shù)為（奇數(shù)）。最終確定的受集中力個(gè)數(shù)為個(gè)。按近似方法計(jì)算彎矩及撓度：當(dāng)時(shí)最大彎矩：當(dāng) n 為奇數(shù)時(shí)當(dāng) n