论文部分内容阅读
摘 要：根据多年设计经验，对屋面檩条的设计从荷栽取值、拉条设置、防锈等方面进行了探讨。
关键词：屋面檩条；荷载；拉条
中图分类号： TU318 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）11-0096-01
1 屋面檩条的设计
1.1 荷载取值
1.1.1 恒荷载
屋面檩条所承受的恒载包括屋面自重以及檩条上悬挂的管道、吊顶等重量。有些面积较大建筑为了满足使用要求，大跨度并且使用上不要求小分割单元，为了满足建筑防火设计和通风要求，需设置自动喷淋设施和通风设施。通常情况下这些设施就将檩条作为支撑构件，以集中荷载的方式即点荷载加在檩条上。
在PKPM CAD（STS）软件中檩条的荷载是按均布荷载设计的。在应用软件计算时需将点荷载倒算成面荷载。吊挂荷载较大时如何正确倒算，才能使构件既经济又安全。
重型屋盖屋面自重的取值往往是越大结构计算越安全。但对于轻型屋面而言在风荷载起控制作用的时候，屋面恒载取值大有时却反而不安全。表1是一组檩条用STS计算的结果，从中可以看出在重力作用下截面强度随着屋面恒载的加大而有所增加，但增加的幅度不是很大。但在风吸力作用下的下翼缘稳定性应力随着屋面恒载的减小而加大许多。因此在设计时一定根据屋面建筑做法合理取值，避免因取值不当致使实际工程檩条在风吸力作用下，下翼缘整体扭曲失稳。
1.1.2 风荷载
竖向荷载通常是设计的控制荷载，但当风荷载较大房屋较高或轻型屋面坡度小时，特别是部分封闭建筑，不应忽视风荷载的作用。屋面檩条应验算在风吸力作用下檩条下翼缘的受压稳定性，避免下翼缘因受压而失稳。檩条的风荷载体型系数，应按《门规》表A. 0.2-2 的规定采用；房屋角部风荷载大，因此《门规》规定角部、边缘带体型系数比中间跨大。处于角部、边缘带区域的檩条应该按该区域的风荷载体型系数进行设计。
中间区域由于受荷面积大从而使得竖向荷载大，设计有时就觉得取中间区域计算设计会安全。其实不然，在风荷载作用下角部或边缘带可能会出现屋面竖向荷载小，风吸力作用大于屋面竖向荷载情况，角部或边缘带会处于设计不利状况，因此在设计时应对中间区域和角部区域分别计算，取不利组合作为截面设计依据；
《门规》只给出了屋面坡度不大于10°的风载体型系数。有些建筑从建筑造型上要求屋面坡度设计的很大且>10°，在檩条设计时，屋面坡度若不符合《门规》的要求，应该按实际的风载体型系数计算风载。
1.1.3 屋面雪荷载
根据荷载规范第7.2.2条规定，檩条应按积雪不均匀分布的最不利情况采用。根据《建筑结构荷载规范GB 50009》强制性条文及其条文说明，对于雪荷载较大的地区，考虑到雪荷载有时会远远超过轻型屋盖自重，因此设计时应根据工程当地气象质料，将基本雪压适当提高。对于带女儿墙的坡屋面，雪压的分布不均匀系数，是设计中容易忽略的一个问题。对于有雪地区，檩条应按积雪不均匀分布的最不利情况，根据《建筑结构荷载规范GB 50009》中第6章的规定，采用正确的积雪分布系数。此外，对于位于天窗遮挡两侧及多跨双坡内天沟处的檩条，设计时应给予适当加强。
1.1.4 屋面活荷载
根据荷载规范的规定，不上人屋面采用0.5kN/㎡。设计有时就按荷载规范执行。但当雪荷载大于0.50kN/㎡时，檩条若按此计算选取就不安全。因此，根据荷载规范要求结合当地的气象质料，屋面活荷载应取活荷载与雪荷载中的较大值进行设计。
1.2 檩条强度计算时注意的问题
檩条是冷弯薄壁构件，拉条、撑杆是连接檩条用来加强檩条之间的刚度。在檩条设计时应将拉条、撑杆等在檩条上所开孔洞面积扣除采用有效净截面验算其截面强度。由于孔洞面积小一般不大于Φ14mm，设计时往往很容易忽略其对截面造成的削弱。
2 拉条的设计
拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转且提供X轴方向的中间支点。与檩条和撑杆一起组成几何不变体系。拉条的布置应考虑风荷载影响，按实际受力计算拉条截面并应满足构造要求。
拉条设置的位置对檩条的设计有很大影响。以简支檩条为例，无拉条、设1道拉条、设2道拉条（3分点处），檩条内力M分别为1/8qz（跨中）、1/32 qz（跨中）、1/90qz（三分点处）和1/360qz（跨中）。通常在恒载、活载及风吸力较小的情况下，檩条上翼缘受压，拉条可仅设置在檩条上翼缘1/3腹板高度处。在风吸力较大状况下（风压较大地区，半封闭结构），恒荷与风吸力组合，檩条下翼缘受压，拉条应分别设置在檩条上下翼缘1/3腹板高度处，较为安全合理，且有时加设拉条比加大檩条高度或厚度显得更为经济。
拉条截面小强度弱，不能起到它的作用，因此《门式钢架规范》6.3.5条规定采用圆钢时直径不宜小于10mm。
3 檩条的防腐
檩条一般采用的是冷弯薄壁构件，壁厚一般不超过3mm，在自然环境下易锈蚀。锈蚀后的檩条截面削弱较大，在使用过程中存在一定的安全隐患。因此，需做好檩条防腐涂装工作。根据屋面板的安装，檩条有外露式和暗藏式。外露式檩条置于屋面板之下，容易维护。暗藏式檩条置于两层屋面板之间，通常看不见不易维护。鉴于薄壁檩条的特点，采用热浸镀锌防腐檩条较为合适。
因为镀锌有电镀和热浸镀锌两种方法，电镀上锌量很少，遇到潮湿环境很容易生锈；热镀锌的优点在于他的防腐能力强，镀锌层的附着力和硬度较好。因此，在设计说明中采用镀锌檩条时一定要提出镀锌方法及镀锌量。单面镀锌量一般为250～275g/㎡较为合适。
4 结语
薄壁型钢屋面檩条的设计，应从各方面综合考虑，根据工程实际情况认真分析、合理选取，这样可保证檩条使用安全的前提下创造最大的综合经济效益。
参考文献
[1] 中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会，中国建筑标准设计研究所.CECS102：2012 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].中国计划出版社，2012.
[2] 中国建筑科学研究院.GB50009-2012 建筑结构荷载规范[S].中国建筑工业出版社，2012.
关键词：屋面檩条；荷载；拉条
中图分类号： TU318 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）11-0096-01
1 屋面檩条的设计
1.1 荷载取值
1.1.1 恒荷载
屋面檩条所承受的恒载包括屋面自重以及檩条上悬挂的管道、吊顶等重量。有些面积较大建筑为了满足使用要求，大跨度并且使用上不要求小分割单元，为了满足建筑防火设计和通风要求，需设置自动喷淋设施和通风设施。通常情况下这些设施就将檩条作为支撑构件，以集中荷载的方式即点荷载加在檩条上。
在PKPM CAD（STS）软件中檩条的荷载是按均布荷载设计的。在应用软件计算时需将点荷载倒算成面荷载。吊挂荷载较大时如何正确倒算，才能使构件既经济又安全。
重型屋盖屋面自重的取值往往是越大结构计算越安全。但对于轻型屋面而言在风荷载起控制作用的时候，屋面恒载取值大有时却反而不安全。表1是一组檩条用STS计算的结果，从中可以看出在重力作用下截面强度随着屋面恒载的加大而有所增加，但增加的幅度不是很大。但在风吸力作用下的下翼缘稳定性应力随着屋面恒载的减小而加大许多。因此在设计时一定根据屋面建筑做法合理取值，避免因取值不当致使实际工程檩条在风吸力作用下，下翼缘整体扭曲失稳。
1.1.2 风荷载
竖向荷载通常是设计的控制荷载，但当风荷载较大房屋较高或轻型屋面坡度小时，特别是部分封闭建筑，不应忽视风荷载的作用。屋面檩条应验算在风吸力作用下檩条下翼缘的受压稳定性，避免下翼缘因受压而失稳。檩条的风荷载体型系数，应按《门规》表A. 0.2-2 的规定采用；房屋角部风荷载大，因此《门规》规定角部、边缘带体型系数比中间跨大。处于角部、边缘带区域的檩条应该按该区域的风荷载体型系数进行设计。
中间区域由于受荷面积大从而使得竖向荷载大，设计有时就觉得取中间区域计算设计会安全。其实不然，在风荷载作用下角部或边缘带可能会出现屋面竖向荷载小，风吸力作用大于屋面竖向荷载情况，角部或边缘带会处于设计不利状况，因此在设计时应对中间区域和角部区域分别计算，取不利组合作为截面设计依据；
《门规》只给出了屋面坡度不大于10°的风载体型系数。有些建筑从建筑造型上要求屋面坡度设计的很大且>10°，在檩条设计时，屋面坡度若不符合《门规》的要求，应该按实际的风载体型系数计算风载。
1.1.3 屋面雪荷载
根据荷载规范第7.2.2条规定，檩条应按积雪不均匀分布的最不利情况采用。根据《建筑结构荷载规范GB 50009》强制性条文及其条文说明，对于雪荷载较大的地区，考虑到雪荷载有时会远远超过轻型屋盖自重，因此设计时应根据工程当地气象质料，将基本雪压适当提高。对于带女儿墙的坡屋面，雪压的分布不均匀系数，是设计中容易忽略的一个问题。对于有雪地区，檩条应按积雪不均匀分布的最不利情况，根据《建筑结构荷载规范GB 50009》中第6章的规定，采用正确的积雪分布系数。此外，对于位于天窗遮挡两侧及多跨双坡内天沟处的檩条，设计时应给予适当加强。
1.1.4 屋面活荷载
根据荷载规范的规定，不上人屋面采用0.5kN/㎡。设计有时就按荷载规范执行。但当雪荷载大于0.50kN/㎡时，檩条若按此计算选取就不安全。因此，根据荷载规范要求结合当地的气象质料，屋面活荷载应取活荷载与雪荷载中的较大值进行设计。
1.2 檩条强度计算时注意的问题
檩条是冷弯薄壁构件，拉条、撑杆是连接檩条用来加强檩条之间的刚度。在檩条设计时应将拉条、撑杆等在檩条上所开孔洞面积扣除采用有效净截面验算其截面强度。由于孔洞面积小一般不大于Φ14mm，设计时往往很容易忽略其对截面造成的削弱。
2 拉条的设计
拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转且提供X轴方向的中间支点。与檩条和撑杆一起组成几何不变体系。拉条的布置应考虑风荷载影响，按实际受力计算拉条截面并应满足构造要求。
拉条设置的位置对檩条的设计有很大影响。以简支檩条为例，无拉条、设1道拉条、设2道拉条（3分点处），檩条内力M分别为1/8qz（跨中）、1/32 qz（跨中）、1/90qz（三分点处）和1/360qz（跨中）。通常在恒载、活载及风吸力较小的情况下，檩条上翼缘受压，拉条可仅设置在檩条上翼缘1/3腹板高度处。在风吸力较大状况下（风压较大地区，半封闭结构），恒荷与风吸力组合，檩条下翼缘受压，拉条应分别设置在檩条上下翼缘1/3腹板高度处，较为安全合理，且有时加设拉条比加大檩条高度或厚度显得更为经济。
拉条截面小强度弱，不能起到它的作用，因此《门式钢架规范》6.3.5条规定采用圆钢时直径不宜小于10mm。
3 檩条的防腐
檩条一般采用的是冷弯薄壁构件，壁厚一般不超过3mm，在自然环境下易锈蚀。锈蚀后的檩条截面削弱较大，在使用过程中存在一定的安全隐患。因此，需做好檩条防腐涂装工作。根据屋面板的安装，檩条有外露式和暗藏式。外露式檩条置于屋面板之下，容易维护。暗藏式檩条置于两层屋面板之间，通常看不见不易维护。鉴于薄壁檩条的特点，采用热浸镀锌防腐檩条较为合适。
因为镀锌有电镀和热浸镀锌两种方法，电镀上锌量很少，遇到潮湿环境很容易生锈；热镀锌的优点在于他的防腐能力强，镀锌层的附着力和硬度较好。因此，在设计说明中采用镀锌檩条时一定要提出镀锌方法及镀锌量。单面镀锌量一般为250～275g/㎡较为合适。
4 结语
薄壁型钢屋面檩条的设计，应从各方面综合考虑，根据工程实际情况认真分析、合理选取，这样可保证檩条使用安全的前提下创造最大的综合经济效益。
参考文献
[1] 中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会，中国建筑标准设计研究所.CECS102：2012 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].中国计划出版社，2012.
[2] 中国建筑科学研究院.GB50009-2012 建筑结构荷载规范[S].中国建筑工业出版社，2012.