2.4 檩条设计
轻型房屋屋面檩条设计
轻型房屋屋面檩条设计摘要：轻型房盖系统，檩条设计是最基本也是最重要的环节，本文对檩条设计涉及的各方面进行了全面、细致阐述，旨对设计人员在檩条设计方面有所帮助。
关键词：门式刚架；檩条；拉条；荷载引言门式刚架轻型房屋，因其自重轻、跨度大、造价低、施工快捷等优点被广泛运用于工业厂房、仓库等大跨度大空间建筑，与之配套的屋面系统一般为彩钢板轻型钢屋面，屋面承重构件为檩条。
檩条主要承受屋面荷载并同时传导荷载至刚架梁。
檩条设计应合理，应正确选用截面尺寸、壁厚、材质、受力模型、荷载等。
一、檩条设计依据轻型房盖房屋的相关现行规范、规程主要有《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB 51022-2015）（以下简称《门规》）、《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）（以下简称《荷规》）、《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018-2002）、《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）（2018版）等，设计人员应对这些主要规范的涉及檩条相关各项条款进行解读并掌握。
二、檩条设计原则及计算限值檩条作为门式刚架轻型房屋的次要构件，其设计使用年限与主体结构一致。
一般常规建筑物设计使用年限为50年，也可根据使用需要按规范要求另行确定。
檩条的受拉强度应按净截面计算，受压强度应按有效净截面计算，稳定性应按有效截面计算，变形和各种稳定系数均可按毛截面计算。
檩条竖向挠度与跨度（L）比限值：对仅支承压型钢板屋面的为L/150，对有吊顶的为L/240。
三、檩条截面选取门式刚架轻型房屋纵向经济柱网间距一般为6m~9m，檩条的跨度即柱的纵向柱距，檩条的经济跨度一般为5m~8m。
常规彩钢板屋面的檩条可设计成单跨简支构件，多选用实腹式直卷边C形冷弯薄壁型钢、斜卷边Z形冷弯薄壁型钢；当荷载重、跨度大、挠度变形限制严格等时，可采用高频焊接H型钢或桁架形式，也可设计成多跨连续构件。
钢结构檩条设计PPT课件
• 引言 • 钢结构檩条的基本知识 • 檩条设计的基本原则 • 檩条设计的步骤与流程 • 檩条设计案例分析 • 檩条设计的未来发展与挑战
01
引言
目的和背景
01
介绍钢结构檩条设计的课程目的 ，包括掌握基本概念、原理和方 法，以及培养实际应用能力。
02
介绍钢结构檩条在建筑和工程领 域的应用背景，强调其在现代建 筑中的重要地位和作用。
案例三：大跨度结构的檩条设计
总结词
技术难度高、创新性强
详细描述
大跨度结构的檩条设计需要解决的技术难题较多，如结构形式、支撑体系等，需要采用更为先进的技 术手段和创新性的设计思路，以确保结构的稳定性和安全性。
06
檩条设计的未来发展与挑战
新材料的应用
0高强度钢材的研发和 应用，檩条设计将更加注 重轻量化，提高结构承载 能力。
工性和经济性。
截面设计
根据强度计算结果，设计合理的 截面形状和尺寸，以提高檩条的
承载能力和稳定性。
稳定性设计
稳定性分析
长细比控制
对钢结构檩条进行稳定性分析，确保 檩条在各种工况下都能够保持稳定， 防止因失稳而发生变形或破坏。
控制檩条的长度和截面尺寸比例，以 减小长细比过大引起的失稳风险。
支撑体系设计
合理设计檩条的支撑体系，包括拉杆、 支撑架等，以提高檩条的整体稳定性 和承载能力。
连接设计
连接方式选择
根据檩条的布置和连接要求，选 择合适的连接方式，如焊接、螺
栓连接等。
连接节点设计
对连接节点进行详细设计，确保节 点具有足够的承载能力和稳定性， 防止因节点破坏而导致整体结构的 失稳。
连接材料选择
根据连接方式和要求，选择合适的 连接材料，如焊条、螺栓等，以确 保连接的可靠性和耐久性。
钢结构檩条设计
钢结构檩条设计
钢檩条(purlins)是一种结构钢，它们被用于支撑钢结构，以形成天花板，墙和屋顶系统。
它们可以是单根形式，也可以是复合形式，二者的构造原理都是一样的。
钢檩条是一种像梁、柱一样的结构元素，它由热轧钢板冲压而成，安装在屋顶或墙上，有助于支撑钢结构。
钢檩条设计一般考虑以下几个方面：
1、钢材质量和强度：钢檩条设计中，一般可以采用不同的钢材质量和强度，以确定钢檩条的设计要求。
通常，根据使用环境和荷载条件，采用不同的钢材质量和强度。
例如，Q345钢最常用于框架结构，根据结构设计要求，可以使用Q390或Q420钢制成檩条。
2、檩条的横截面形状：为了满足结构设计要求，一般采用的檩条的横截面有C型槽、膨大槽和U型槽三种形状，可根据荷载要求选择不同的横截面形状。
例如，C型槽的檩条通常用于支撑弯曲荷载，U型槽的檩条通常用于支撑弯曲和压缩荷载。
3、檩条尺寸：檩条的尺寸和横截面形状相关，因为不同的尺寸和横截面形状都会产生不同的载荷和受力情况。
根据结构的设计要求，可以确定檩条的尺寸，以及其承受的静载荷和动态载荷。
檩条、墙梁设计与构造分析
檩条、墙梁设计与构造分析摘要：在应用广泛的门式刚架轻型房屋钢结构设计中, 最为困难的是对檩条的设计计算。
困难来自于两方面:首先,在设计规范或规程中无简单实用的计算公式供设计人员采用; 其次,为节省钢材,轻钢结构中的檩条除用于承担梁的功能外往往兼作支撑体系中的压杆,同时还通过隅撑对门式刚架的梁和柱提供侧向支承。
如果考虑门式刚架轻钢房屋中的蒙皮效应,则檩条的构造和受力计算更为复杂。
檩条通常由薄钢板冷弯成型,计算中还需考虑屈曲后的有效截面等问题,因此,精确计算檩条的承载能力非常困难。
关键词：檩条墙梁设计构造分析1檩条计算1.1檩条计算公式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[1]（简称门刚规范）第9.1.5条规定应符合下列要求（由于檩条计算不由抗剪强度控制，因此，以下均不涉及檩条抗剪强度问题）：（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。
抗弯强度可按下列公式计算：Mx’/Wenx’≤f （1）式中：Mx’为腹板平面内的弯矩设计值，N.mm;Wenx’为按腹板平面内计算的有效净截面模量（对冷弯薄壁型钢）或净截面模量（对热轧型钢），mm3；f为钢材抗弯强度设计值，N/mm2。
（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，应按下式计算檩条的稳定性：Mx/（ψbyWenx）+My/Weny≤f （2）式中：Mx、My分别为对截面主轴x、y轴的弯矩设计值，N.mm;Wenx、Weny分别为对截面主轴x、y轴的有效净截面模量（对冷弯薄壁型钢）或净截面模量（对热轧型钢），mm3;ψby为梁的整体稳定性系数，冷弯薄壁型钢构件按现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018，热轧型钢构件按现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017的规定计算。
（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。
檩条墙梁设计指南
墙梁檩条设计指南（Version 1.0 2010-5-5）第一部分计算参数的选取一、檩条部分1、屋面一般采用斜卷边Z形连续檩条。
当柱距≥12米，且屋面荷载较大时，可采用格构式檩条或高频焊接H型钢。
2、注意不是所有的屋面檩条都是5连跨，下列情况就需要考虑檩条的实际跨度：（1）屋顶通气器和屋顶天窗在端跨一般不设置（有时候第二跨也不设置），此时檩条为单跨简支（或两跨连续）；（2）屋面有横向采光通风天窗或顺坡通气器时，檩条可能会被打断，檩条应根据实际情况确定跨数；（3）檩条本身的跨数就少于5跨。
3、屋面材料选择时，若有吊顶，须选取“有吊顶”选项。
檩条仅支承压型钢板屋面时，挠度控制为l/200；有吊顶时，挠度控制为l/240。
4、屋面倾角：建筑图所标的是坡度，需要换算成角度。
有弧形屋面梁时，须考虑檩条倾角的不断变化。
5、拉条道数的设置：当檩条跨度≤4米时，一般不设置拉条；当檩条跨度>4米、≤6米时，一般在檩条跨中设置一道拉条；当檩条跨度>6米、≤9米时，一般设置两道拉条（三分点处）；当檩条跨度为12米时，一般设置三道拉条。
拉条均为双层拉条，同时约束檩条上、下翼缘。
6、檩条间距：檩条的间距一般控制在1.0~1.5米之间，常用的间距有1.2、1.4、1.5米。
檩条间距不得超过1.5米；对于屋面荷载较大的部位（例如高低垮处），局部檩条间距可以小于1米。
7、檩条搭接长度的取值：檩条搭接长度取跨长的10%（两边各5%）。
9米跨度一般取500mm，12米跨度一般取600mm。
8、截面选择：设计时尽量选择标准截面，常用的标准截面高度有：200、220、250mm，常用的标准截面厚度有2.0、2.2、2.5mm，若需选择非标准截面，可通过“檩条库”选项增加截面参数。
（标准截面详见《钢结构设计手册》和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》）注意：（1）非标准截面的截面厚度不得大于3.0mm；（2）非标准截面的截面高度不宜大于280mm，若高度大于280mm，须采用加强措施，避免檩条侧向失稳。
檩条设计
檩条计算书一. 设计资料檩条采用中卷边C160x60x20x2.0截面，材料为Q235B；檩条跨度为5，檩条间距为1.5；跨度中央布置一道拉条；屋面的坡度角为5度；檩条按简支构件模型计算；屋面板与檩条连接的自攻螺丝直径为8mm；屋面板能阻止檩条的侧向失稳；二. 截面参数A(cm2)=6.07 e0(cm)=4.52I x(cm4)=236.59 i x(cm)=6.24W x(cm3)=29.57I y(cm4)=29.99 i y(cm)=2.22W y1(cm3)=16.19 W y2(cm3)=7.23I t(cm4)=0.0809 I w(cm6)=1596.28三. 荷载标准值恒载：面板自重: 0.3kN/m2檩条自重: 0.0892kN/m活载：屋面活载: 0.5kN/m2风载：基本风压: 0.35kN/m2体型系数-1.15，风压高度变化系数1风振系数为1；风压综合调整系数1.05；风载标准值：-1.15×1×1×1.05×0.35=-0.4226kN/m2；四. 强度校核恒载：q d=0.3×1.5+0.0892=0.5392kN/mM dx=0.125×0.5392×cos(0.08727)×5×5=1.679kN·mM dy=-0.125×0.5392×sin(0.08727)×(5/(1+1))2=-0.03671kN·m 活载：q l=0.5×1.5=0.75kN/mM lx=0.125×0.75×cos(0.08727)×5×5=2.335kN·mM ly=-0.125×0.75×sin(0.08727)×(5/(1+1))2=-0.05107kN·m 风载：q w=-0.4226×1.5=-0.6339kN/mM w=0.125×-0.6339×5×5=-1.981kN·mM x=1.2×1.679+1.4×2.335=5.283kN·mM y=1.2×-0.03671+1.4×-0.05107=-0.1156kN·m计算有效截面：B t=60/2=30H t=160/2=80计算上翼缘有效宽厚比：σ1=5.283/29.57×1e+3+(0.1156)/16.19×1e+3=185.8N/mm2（支承边）σ2=5.283/29.57×1e+3-(0.1156)/7.23×1e+3=162.681N/mm2（卷边边）α=(185.8-(162.681))/185.8=0.1244查表得：ξ=17∵B t≤100×(ξ/σmax)0.5=30.248，∴翼缘全截面有效！计算下翼缘有效宽厚比：σ1=-5.283/29.57×1e+3+(0.1156)/16.19×1e+3=-171.526N/mm2（支承边）σ2=-5.283/29.57×1e+3-(0.1156)/7.23×1e+3=-194.645N/mm2（卷边边）σ1≤0同时σ2≤0，翼缘受拉，全截面有效！计算腹板有效宽厚比：σ1=5.283/29.57×1e+3+(0.1156)/16.19×1e+3=185.8N/mm2σ2=-5.283/29.57×1e+3+(0.1156)/16.19×1e+3=-171.526N/mm2α=(185.8-(-171.526))/185.8=1.923查表可知腹板全截面有效！计算有效截面惯性模量计算可知：W ex=29.57cm3W ey1=16.19cm3W ey2=7.23cm3A e=6.07cm2截面考虑开洞影响，计算可知：W enx=29.249cm3W eny1=15.86cm3W eny2=7.083cm3A en=5.91cm2σ1=5.283/29.249×103+(0.1156)/15.86×103=187.91N/mm2σ2=5.283/29.249×103-(0.1156)/7.083×103=164.31N/mm2σ3=-5.283/29.249×103+(0.1156)/15.86×103=-173.339N/mm2σ4=-5.283/29.249×103-(0.1156)/7.083×103=-196.938N/mm2196.938<205，强度合格！五. 屋面板不能够阻止檩条的侧向失稳时的整稳验算屋面板能够阻止檩条的侧向失稳，可不予验算！六. 风吸力作用下受压下翼缘的整稳验算1 抗扭刚度C t计算C100=1700 Nm/m/radC t11=1700×(60/100)×(60/100)=612Nm/m/radC t12=130×3=390Nm/m/rad取C t1=C t11=612Nm/m/radC t2=4×206000×200000/1.5/1000/1000=109866.667Nm/m/radC t=1/(1/612+1/109866.667)=608.61Nm/m/rad2 考虑自由翼缘约束影响的修正系数η计算K=1/(4×(1-0.3×0.3)×160×160×(160+56.676)/206000/2/2/2+160×160/608.61)=0.01841x0=29.99/16.19×10=18.524mmI a=(160×2/3)×2×2×2/12+(160×2/3)×2×18.524×18.524=73272.263mm4I fly=(299899.998-73272.263)/2=113313.867mm4R=0.01841×2500×2500×2500×2500/3.142/3.142/3.142/3.142/206000/113313.867=0.3163 η=(1+0.0314×0.3163)/(1+0.396×0.3163)=0.89753 对主轴y－y的弯矩计算q=(-1.4×-0.4226×1.5-0.5392)=0.3483KN/mk=56.676/160=0.3542M x=0.3483×5×5×0.125×1000000=1088476.549NmmM y'=0.3483×0.3542×2.5×2.5×0.8975/8×1000000=86513.094Nmm4 W fly计算d1=29.99/16.19*10=18.524mmd2=29.99/7.23*10=41.48mmW fly1=113313.867/18.524=6117.211mm3W fly2=113313.867/41.48=2731.775mm3i fly=(113313.867/2/(160/6+20+60))0.5=23.047mm5 χ计算R0=0.01841*5000*5000*5000*5000/3.142/3.142/3.142/3.142/206000/113313.867=5.061 l fly=0.7*5000*(1+13.1*5.0611.6-0.125=1833.403mmλ1=3.142×(206000/235)0.5=93.014λfly=1833.403/23.047=79.551λn=79.551/93.014=0.8553φ=0.5×(1+0.21×(0.8553-0.2)+0.8553×0.8553)=0.9345χ=1/(0.9345+(0.9345×0.9345-0.8553×0.8553)0.5=0.76276 应力计算计算有效截面：B t=60/2=30H t=160/2=80计算上翼缘有效宽厚比：σ1=1.088/29.57×1e+3+(0.08651)/16.19×1e+3=42.154N/mm2（支承边）σ2=1.088/29.57×1e+3-(0.08651)/7.23×1e+3=24.844N/mm2（卷边边）α=(42.154-(24.844))/42.154=0.4106查表得：ξ=35.01∵B t≤100×(ξ/σmax)0.5=91.133，∴翼缘全截面有效！计算下翼缘有效宽厚比：σ1=-1.088/29.57×1e+3+(0.08651)/16.19×1e+3=-31.467N/mm2（支承边）σ2=-1.088/29.57×1e+3-(0.08651)/7.23×1e+3=-48.776N/mm2（卷边边）σ1≤0同时σ2≤0，翼缘受拉，全截面有效！计算腹板有效宽厚比：σ1=1.088/29.57×1e+3+(0.08651)/16.19×1e+3=42.154N/mm2σ2=-1.088/29.57×1e+3+(0.08651)/16.19×1e+3=-31.467N/mm2α=(42.154-(-31.467))/42.154=1.746查表可知腹板全截面有效！计算有效截面惯性模量计算可知：W ex=29.57cm3W ey1=16.19cm3W ey2=7.23cm3A e=6.07cm2W fly1=113313.867/18.524=6117.211mm3W fly2=113313.867/41.48=2731.775mm3σ1=1088476.549/0.7627/29570+86513.094/6117.211=62.409N/mm262.409<205，合格！七. 挠度q x=0.5392+0.75=1.289kN/mv=(5/384)×1.289×54×cos(0.08727)/20600/236.59×10000000=21.445mm21.445<33.333，合格！八. 长细比λx=5/6.24×100=80.12880.128<200，合格！λy=5/2.22/2×100=112.613112.613<200，合格！。
简述檩条设计计算方法
简述檩条设计计算方法一、概述冷弯冷弯薄壁型钢的生产和应用迄今已有一百多余年的历史，随着社会的进步和科学的发展，冷弯型钢结构在各个工业领域都得到了广泛应用，尤其是在建筑行业。
压型钢板及冷弯薄壁型钢檩条组成的轻质维护体系在轻钢结构中已经得到了广泛应用。
在轻钢结构屋面体系中檩条是其重要的组成部分。
檩条的用钢量在整个屋盖系统中占55%左右，因此檩条对于整个钢结构屋面系统具有重要的影响[1]。
檩条的受力工况十分复杂对于冷弯薄壁型钢檩条设计，最为复杂的计算就是与檩条稳定有关的计算[2]。
近年来我国东北、华北和南方等地区多次发生强降雪大风天气，钢结构建筑倒塌的现象时有发生。
这些事故能够发生很重要的一部分原因是因为檩条本身受力的复杂性与现有檩条的设计计算方法存在着一定的不足[3]。
二、檩条的设计计算方法分析（一）重力荷载下的檩条计算方法规范GB 50018对檩条并不计算畸变屈曲，而是用直接叠加翘曲应力的办法解决该问题。
翘曲应力是由扭矩引起的，对于工程常见的C型和Z型构件，外荷载不可能通过其弯心，因此必定有偏心扭矩，也就必定计算这个翘曲应力[4]。
实际工程设计中极少有人去计算翘区应力。
规范中这条规范是有问题的，它的问题在于对屋面板的蒙皮效应认识不足。
我国规范对檩条的稳定承载力计算只是简单区分屋面材料能够阻止檩条侧向失稳及扭转和不能够阻止侧向失稳和扭转两种极端情况。
实际的檩条工作状况是处于二者之间的，按上述两种情况验算，所得结果或者是偏于不安全，或者是偏于过于保守[5]。
实际上，现在轻钢结构中广泛使用的一种可以随温度变化而自由伸缩的咬合式屋面板，它可以约束檩条的扭转，但不能约束其侧向位移，严格地说是允许檩条在一定范围内侧向位移，这种模式在重力荷载下如何考虑檩条的稳定计算，无论是相对完善的欧盟规范EC3-1-3、澳大利亚规范AS/NZS 4600、美国规范AISI都无法找到计算依据。
（二）积雪荷载下的檩条计算方法规范对雪荷载下的檩条的计算同样存在着不足。
檩条设计计算书
檩条设计计算书-----------------------------------------------------------------------------| 冷弯薄壁型钢檩条设计输出文件| | 输入数据文件: LT | | 输出结果文件: LT.OUT | | 设计时间: 4/ 4/2019 | -----------------------------------------------------------------------------===== 设计依据======建筑结构荷载规范(GB 50009--2012)冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB 50018-2002)门式刚架轻型房屋钢结构技术规范(GB51022-2015)===== 设计数据======屋面坡度(度): 5.711檩条跨度(m): 5.000檩条间距(m): 1.050设计规范: 门式刚架规范GB51022-2015风吸力下翼缘受压稳定验算：按式(9.1.5-3)验算:檩条形式: 卷边槽形冷弯型钢C180X70X20X2.2钢材钢号：Q235钢拉条设置: 设置一道拉条拉条作用: 约束檩条上翼缘净截面系数: 1.000檩条仅支承压型钢板屋面(承受活荷载或雪荷载),挠度限值为1/150屋面板能阻止檩条侧向失稳构造不能保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性建筑类型: 封闭式建筑分区: 中间区基本风压: 0.450风压调整系数: 1.500风荷载高度变化系数: 1.000风荷载系数(风吸力): -1.280风荷载系数(风压力): 0.410风荷载标准值(风吸力)(kN/m2): -0.864风荷载标准值(风压力)(kN/m2): 0.277屋面自重标准值(kN/m2): 0.250活荷载标准值(kN/m2): 0.500雪荷载标准值(kN/m2): 0.300积灰荷载标准值(kN/m2): 0.000检修荷载标准值(kN): 1.000===== 截面及材料特性======檩条形式: 卷边槽形冷弯型钢C180X70X20X2.2b = 70.000 h = 180.000c = 20.000 t = 2.200A = 0.7520E-03 Ix = 0.3749E-05 Iy = 0.4897E-06It = 0.1213E-08 Iw = 0.3166E-08Wx1 = 0.4166E-04 Wx2 = 0.4166E-04 Wy1 = 0.2319E-04 Wy2 = 0.1002E-04卷边的宽厚比C/T = 9.091 <= 13.000 卷边宽度与翼缘宽度之比C/T = 0.286 >= 0.250钢材钢号：Q235钢屈服强度fy= 235.000强度设计值f= 215.000-----------------------------------------------------------------------------===== 截面验算======-----------------------------------------------| 1.2恒载+1.4(活载+0.6风载(压力)+0.9积灰)组合|-----------------------------------------------主轴:弯矩设计值(kN.m): Mx = 4.248弯矩设计值(kN.m): My = 0.087平行轴:弯矩设计值(kN.m): Mx' = 4.248剪力设计值(kN.m): Vy' = 3.954===== 计算结束====== 有效截面计算结果:Ae = 0.7409E-03 Iex = 0.3664E-05 Iey = 0.4888E-06Wex1 = 0.4013E-04 Wex2 = 0.4013E-04 Wex3 = 0.4130E-04 Wex4 = 0.4130E-04Wey1 = 0.2326E-04 Wey2 = 0.9979E-05 Wey3 = 0.2326E-04 Wey4 = 0.9979E-05截面强度(N/mm2) : σmax = 105.848 <= 215.000截面强度(N/mm2) : τmax = 15.352 <= 125.000-----------------------------| 1.0恒载+1.4风载(吸力)组合|-----------------------------主轴:弯矩设计值(kN.m): Mx = -2.969弯矩设计值(kN.m): My = 0.025平行轴:弯矩设计值(kN.m): Mx' = -2.969剪力设计值(kN.m): Vyw' = -4.751有效截面计算结果:全截面有效。