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二十四橋明月夜
正文
2021-03-01 09:23:58 | 分类:默认分类 | 标签:

门式刚架因其自重轻,使用空间大,施工方便,建设周期短及较强的抗震性能被广泛地应用于工业厂房设计中。门式刚架屋面围护系统采用轻型彩钢板屋面,其中屋檩的设计较复杂,涉及到屋面板的约束问题,拉条设置问题,角区、边区和中间区风荷载系数取值问题,屋面积雪分布系数取值问题,高低屋面及相邻房屋有高低差时较低屋面的雪堆积和漂移取值问题。在长期的施工图设计工作中,上述问题经常考虑不周到,大多数屋檩设计图纸都有问题。因此,对屋面檩条设计工作中遇到的问题进行分析总结,避免重大结构安全隐患。

1 檩条计算公式

屋面檩条应优先选用连续斜Z型檩条,且所选檩条应满足<门规>9.1.4条构造要求。

对于实腹式檩条计算,《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015(简称门刚规范)第9.1.5条规定应符合下列要求:

(1)门刚规范第9.1.5条第1款规定:当屋面能阻止檩条侧向位移和扭转时,实腹式檩条可仅做强度计算,不做整体稳定计算。

(2)门刚规范第9.1.5条第2款规定:当屋面不能阻止檩条侧向位移和扭转时,应计算檩条的稳定性。

(3)门刚规范第9.1.5条第3款规定:在风吸力作用下,受压下翼缘的稳定性应按现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018的规定计算;当受压下翼缘有内衬板约束且能防止檩条截面扭转时,整体稳定性可不做计算。

2 檩条计算的荷载组合

一般情况下檩条设计采用下面两种(最不利)荷载组合:

第1种荷载组合(压力):p1=1.3恒载+1.5(活载+0.6风载(压力)+0.9积灰)。

第2种荷载组合(吸力):p2=1.0恒载+1.5风载(吸力)。

3 程序中“屋面板能阻止檩条上翼缘侧向失稳”的选项问题

由于檩条设计的第1种荷载组合是檩条上翼缘受压,用程序计算檩条时,计算书中有“屋面板能阻止檩条上翼缘侧向失稳”的选项,勾选时为满足门刚规范第9.1.5条第1款“屋面能阻止檩条侧向位移和扭转”,仅需按门刚规范第9.1.5条第1款做强度计算;不勾选时为门刚规范第9.1.5条第2款“屋面不能阻止檩条侧向位移和扭转”,进行檩条整体稳定性计算,为满足抗弯承载力,需要的檩条截面比勾选时大。

屋面板与檩条的连接方式有三种,国家标准图集15G108-6第54页有三种做法:直立缝锁边连接(图3.1)、扣合式连接(图3.2))和螺钉连接(图3.3)。图集第11.1.6条规定:“当采用直立缝锁边连接或扣合式连接时,屋面板不应作为檩条的侧向支撑;当屋面板采用螺钉连接时,屋面板可作为檩条的侧向支撑。”因此,只有在屋面板与檩条采用螺钉连接时,才能勾选“屋面板能阻止檩条上翼缘侧向失稳”。实际施工时,屋面板与檩条连接有可能采用直立缝锁边连接或扣合式连接,即使图纸中注明“屋面板与檩条采用螺钉连接”,施工单位也有可能没注意这个要求,而采用直立缝锁边连接或扣合式连接施工。因此,建议用程序计算时,不勾选“屋面板能阻止檩条上翼缘侧向失稳”。如果一定要勾选,则务必在图纸中注明“屋面板与檩条采用螺钉连接”,并且在图纸会审时,强调这个问题,在主体验收时对此进行核查。

图3.1 直立缝锁边连接

 

图3.2 扣合式连接

图3.3 螺钉连接

4 程序中“构造保证下翼缘风吸力作用稳定性”选项问题

由于檩条设计的第2种荷载组合是檩条下翼缘受压,用程序设计屋面檩条时,计算书中有“构造保证下翼缘风吸力作用稳定性”选项,勾选时为满足门刚规范第9.1.5条第3款“受压下翼缘有内衬板约束且能防止檩条截面扭转”,檩条可仅做强度计算,不做整体稳定性计算;不勾选时为门刚规范第9.1.5条第3款受压下翼缘无内衬板约束,不能防止檩条截面扭转,檩条需做整体稳定性计算,为满足抗弯承载力,需要的檩条截面比勾选时大。

程序计算时,要搞懂什么情况下勾选“构造保证下翼缘风吸力作用稳定性”,必须了解屋面构造及其与檩条连接方法。如果屋面不设保温层,则屋面只有一层压型钢板与檩条上翼缘连接(图3),下翼缘没有压型钢板连接,此时不应勾选“构造保证下翼缘风吸力作用稳定性”。如果房屋需做保温层,则按照国家标准图集01J925-1),有两种形式:

4.1 压型钢板复合保温屋面

压型钢板复合保温屋面与檩条连接方法有两种,第1种为顶板、底板分别固定在檩条上翼缘和下翼缘(底板与檩条下翼缘必须采用螺钉连接),见图4.1,详见图集01J925-1第49页大样;第2种为顶板、底板均固定在檩条上翼缘(底板与檩条上翼缘必须采用螺钉连接),见图4.2,详见图集01J925-1第50页大样。只有双层压型钢板复合保温屋面且为第1种连接方法时,才能勾选“构造能保证下翼缘风吸力作用稳定性”。檩条计算时,如果不确定屋面与檩条的连接方法,就偏安全地不勾选“构造保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性”。

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图4.1 顶板、底板分别固定在檩条上翼缘和下翼缘

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图4.2 顶板、底板均固定在檩条上翼缘

4.2 夹芯板屋面

夹芯板屋面是将彩色涂层钢板面板及底板与保温芯材通过粘结剂(或发泡)复合而成的保温复合围护板材,必须通过螺钉与檩条上翼缘连接。因此,这种屋面不能勾选“构造保证下翼缘风吸力作用稳定性”。

5 风荷载系数分区选择问题

屋面檩条计算时应分别选择角区、边区和中间区进行计算,或偏于安全地均按角区计算。当檩条设计由第1种荷载组合控制时,与风吸力无关,计算选择角区、边区和中间区对计算结果无影响。这种情况主要出现在基本风压较小、设置了下层拉条或勾选“构造能保证下翼缘风吸力作用稳定性”的情况下。檩条计算时风压调整系数β应取1.5。

6 雪荷载屋面积雪分布系数取值及雪堆载和漂移问题

6.1  一般情况下,第1种荷载组合中的活载取0.5KN/m2和按门刚规范第4.3.1条求出的雪荷载标准值Sk中的较大值;其中S0为100年重现期的基本雪压,KN/m2;μr为屋面积雪分布系数,屋面积雪分布系数μr按门刚规范第4.3.2条取值。门刚规范第4.3.5条第1款规定:“檩条按积雪不均匀分布的最不利情况采用”。

6.2  对于高低屋面及相邻房屋屋面有高差时(包括屋面有长度大于4.5m的突出物,如女儿墙),较低屋面应按门刚规范第4.3.3条计算雪堆积(漂移),然后第1种荷载组合中“活载”取0.5KN/m2和雪堆积(漂移)中的较大值。

7 屋面檩条间的拉条设置

7.1 檩条拉条数量

门刚规范第9.3.1条规定:檩条跨度大于4米但不大于6米时,在檩条间跨中位置设一道;跨度大于6米但不大于9米时,在檩条跨度三分点各设一道;跨度大于9米但不大于12米时,在檩条跨度四分点各设一道。

7.2 檩条拉条位置

门刚规范第9.3.2条规定:圆钢拉条可设在距檩条翼缘1/3腹板高度范围内。当采用门刚规范第9.1.10条图9.1.10-3(a)的连接方式(即每根拉条一端靠近较低檩条的上翼缘,另一端靠近较高檩条的下翼缘)时,门刚规范第9.1.10条条文说明指出:“如拉条采用两端分别靠近上、下翼缘的连接方式(图9.1.10-3(a))),则要求屋面板能约束檩条上翼缘的侧向位移。”即屋面板与檩条上翼缘采用螺钉连接。否则,这种连接方式既不能约束檩条上翼缘,也不能约束檩条下翼缘。

7.3 檩条上层拉条

当屋面板与檩条采用直立缝锁边连接或扣合式连接时,必须设置上层拉条,否则不经济。当设计明确要求屋面板与檩条上翼缘采用螺钉连接时,理论上可不设上层拉条,但考虑到施工可能出现错误,采用直立缝锁边连接或扣合式连接;因此建议任何情况下,均设上层拉条。

7.4 檩条下层拉条

如果下翼缘有压型钢板相连,则不需设下层拉条。除此之外,是否需设下层拉条,原则上取决于檩条计算是否由第2种荷载组合控制。

7.5 计算檩条时“拉条作用”勾选问题

用程序计算檩条时,有“拉条作用”选项,设置上层或下层拉条时,勾选“约束檩条上翼缘”或“约束檩条下翼缘”;同时设置上、下层拉条,勾选“约束檩条上、下翼缘”。但如果上翼缘或下翼缘有压型钢板采用螺钉相连,计算时勾选了“屋面板能阻止檩条上翼缘侧向失稳”或勾选了“构造能保证下翼缘风吸力作用稳定性”,就不再进行上翼缘或下翼缘受压的整体稳定计算,“拉条作用”是否勾选“约束墙梁上翼缘”或“约束墙梁下翼缘”对计算结果无影响。



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