轻型钢结构房屋檩条的合理设计
檩条参数设计
-------------------------------| 连续檩条设计|| || 构件：CLT1 || 日期：2010/12/21 || 时间：09:05:18 |------------------------------------ 设计信息-----钢材：Q235檩条间距(m)：1.500连续檩条跨数：5 跨及以上边跨跨度(m)：6.000中间跨跨度(m)：6.000设置拉条数：1【一般设置2道】拉条作用：约束上翼缘【约束位置取在何处？当采取门规附录F时，“约束下翼缘”无效，计算长度取全长。
】屋面倾角(度)：5.711【可以根据建筑图自己去计算】屋面材料：压型钢板屋面(无吊顶)【铝板怎么选取？按铝的重度乘以铝板的厚度，一般铝板厚度很薄才几毫米。
】验算规范：《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)风吸力作用下翼缘受压稳定验算方法：按附录E验算解析：方法一（按门规CECS102:2002计算[风吸力作用按附录E计算]）适用于仅在靠近檩条的上翼缘侧（或墙梁的外翼缘侧）单侧设置拉条情况；方法二（按冷弯薄壁型钢规范GB50018-2002计算）方法三（按门规CECS102:2002计算[风吸力作用按式（6.3.7-2）计算]）方法二、三：拉条设置在靠近檩条的下翼缘侧（或墙梁的内翼缘侧），或者两侧均设置拉条，方法二与方法三之间的差别主要在薄钢规范与门规在挠度的控制限制不一样。
屋面板惯性矩(mm4)：200000.000【如何取截面计算？】屋面板跨数：双跨或多跨容许挠度限值[υ]: l/150边跨挠度限值: 40.000 (mm)中跨挠度限值: 40.000 (mm)屋面板能否阻止檩条上翼缘受压侧向失稳：能【应该是看屋面材料的吧？比如压型钢板的刚度大可以阻止，而铝板能阻止侧向失稳吗？】是否采用构造保证檩条风吸力下翼缘受压侧向失稳：不采用【什么情况下采用？】计算檩条截面自重作用：计算活荷作用方式: 考虑最不利布置【对于连续跨才有不利布置，单跨是不存在的】强度计算净截面系数：1.000【如何取值？依据？】建议保留该值搭接双檩刚度折减系数：0.500【如何取值？依据？】建议保留该值支座负弯矩调幅系数：0.900【同混凝土结构0.8~0.9吗？】有关资料建议可以考虑释放支座弯矩的10%即调幅系数为0.9。
钢结构基础5.4 钢檩条设计
2、强度计算
My Mx f xWnx y Wny
My Mx f bW x y W y
3、稳定性计算
4、刚度计算
y
5q ky l 4 384EI x
• 钢结构基础
2、檩条与屋架的连接 檩条端部与屋架的连接应能阻止檩条端部截面的扭转， 以增强其整体稳定性。 实腹式和空腹式檩条与屋架的连接宜用檩托，檩条端部 与檩托的连接螺栓应不少于两个，并沿檩条高度方向设置， 见图5.16（a）。当檩条高度较小（小于120㎜），排列两 个螺栓有困难时，也可改为沿檩条长度方向设置，见图 5.16(b)。螺栓直径根据檩条的截面大小，可取M12 ～M16。
(a) (b) (c条的拉条和撑杆 （1） 拉条和撑杆的设置 设置、作用
(a) (b) 图 5.18 拉条和撑杆的布置图
• 钢结构基础
（2）拉条和撑杆与檩条的连接
（3）斜拉条与屋架的连接
• 钢结构基础 5.4.3檩条的计算 实腹式檩条的内力分析、强度、稳定性及刚度计算。 在屋面荷载作用下，实腹式檩条应按在两个主轴平面内 受弯的构件（双向弯曲梁）进行计算。其步骤为： 1 内力计算 （1） 荷载取值 永久荷载主要考虑屋面材料重量（包括防水层、保温层、 隔热层等）、檩条自重等。 可变荷载有屋面均布活荷载、雪荷载、积灰荷载、检修集 中荷载和风荷载等，其值可按《建筑结构荷载规范》或当 地资料取用。
（a） (b) 图 5.16 实腹式檩条端部连接
• 钢结构基础
当屋面坡度与屋面荷载较小时，也可用钢板直接焊于 屋架上弦作为檩托，见图5.17（a）。 轻型H型钢檩条，当截面高度h≤200㎜时，可直接用 螺栓与屋架连接，见图5.17(b)；当截面高度h>200㎜时， 需将下翼缘切去半肢设檩托与屋架连接，见图5.17(c)。
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。
5.2 20米跨门式刚架 檩条及系杆的设计
5.1. 檩条和系杆的设计一、檩条的选择和布置实腹式檩条的截面高度h，一般为跨度的1/35～1/50，故初步选用檩条为卷边槽形冷弯薄壁型钢C180×70×20×2.5。
实腹式檩条的截面均垂直于屋面坡面，且卷边C型槽钢的上翼缘肢尖（即卷边）朝向屋脊方向（以减小屋面荷载偏心而引起的扭矩）。
屋脊檩条的布置采取双檩方案，双脊檩之间的间距为0.2m，双脊檩与跨中线等距（0.1m），且此双檩条由圆钢相连，其余檩条水平间距为1.5m，跨度6m，于1/2跨度处设一道拉条，在檐口处还设有撑杆和斜拉条。
屋面为压型钢板，屋面坡度i=1/10（α=5.71°），为限制檐缺口处边檩向上或向下两个方向的侧向弯曲所设的撑杆的要求为长细比λ≤200，选用外径Φ20㎜，壁厚3㎜的钢管。
二、荷载计算（1）荷载标准值（对水平投影面）①永久荷载压型钢板（二层含80㎜厚的保温层）0.15KN/㎡檩条（包括拉条）0.05KN/㎡0.20KN/㎡②可变荷载KN/㎡。
(k P =(1.2P =x P P =⨯y P P =⨯x y 22yx 320.0986320.11kN /mM P l MP l===⨯=② 永久荷载与风荷载吸力组合风荷载高度变化系数取µZ=1.0（高度小于10m ，B 类地面粗糙度），按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）表A-2,风荷载体型系数取边缘带 1.4s μ=-（吸），则垂直屋面的风荷载标准值：()21.40 1.0 1.050.30.44kN/mk s z o W μμω=⨯⨯=-⨯⨯⨯=-檩条线荷载()1.20.2 1.40.44 1.50.564kN/m P =⨯-⨯⨯=-（向上）x y sin 5.710.056kN /m ()cos 5.710.561kN /m ()P P P P =⨯==⨯=向上向上弯矩设计值222xy 222yx 80.56168 2.53kN /m ()320.0566320.063kN /m ()M P l MP l==⨯===⨯=向上向上由以上计算可知内力设计值由永久荷载与屋面活荷载组合控制，因屋面对上翼缘的约束为有利因素，故可将公式中屋面自重在y 方向的分量忽略，即认为在y 方向产生的弯矩全部由受拉翼缘承受。
轻型钢结构厂房中檩条的设计与构造
槽钢或 Ｚ 型钢翼缘肢尖（或卷 边）应朝向屋 脊方向， 以减小屋面荷载偏心引起的扭矩。
４）对于侧向钢度较差的檩条， 需在檩间设置拉 条， 作为侧向支撑点。当檩条跨度 ４ｍ＜Ｌ≤６ｍ，且屋 面坡度稍大时， 对荷载或檩距较小的檩条可设置一 道拉条； 对荷载或檩距较大的檩条可设置二道拉 条。拉条一般采用直径为 φ８ｍｍ￣１２ ｍｍ 的圆钢。压 型钢板屋面与檩条有可靠连接， 并有措施可以保证 安装过程中檩条的侧向稳定性时， 也可不设拉条。
３．结束语
（上接 ６１ 页） ②当檩条兼做支承（刚性系杆）时，其长 细比不超过 ２００， 计算长细比时檩间拉条可视为截 面弱轴的支撑点．
③ 薄壁型钢受弯构件支座处的腹板，应按压杆 验算平面外稳定性，此时压杆宽度与檩条端支撑长 度 Ｌ０Ｘ 取梁截面的高度．
４ 檩条的连接
１）檩条与屋面 板材应牢固 连接，如压型 钢板与 冷弯型钢檩条宜采用自攻螺栓连接，以保证屋面能 可靠的阻止檩条侧向失稳并起到蒙皮效应．当达到 上述要求时，实腹式檩条一般可不验算整体稳定性．
２）檩条的端部 与屋架的连 接宜采用檩 托，已防 止檩条在支座处扭转变形和倾覆，与檩托用两个螺
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钢结构厂房屋面檩条系统的设计分析
钢结构厂房屋面檩条系统的设计分析摘要：目前钢结构工业厂房普遍应用于有色金属加工制造行业的各种车间厂房，在工程的实际应用中，钢结构厂房以其跨度大、自重轻、易安装、施工周期短、抗震性能良好等综合优势，迅速取代了钢筋混凝土结构厂房。
因此，本文通过对钢结构工业厂房屋面檩条设计过程中荷载参数取值的分析，阐述檩条设计荷载参数在不同工程条件下应如何取值，探讨屋面檩条设计过程中易忽略的问题，为以后的设计工作提供一些可供参考的经验。
关键词：钢结构；工业厂房；屋面檩条；荷载参数1 屋面檩条截面形式分类及特点檩条是有檩屋盖体系结构中的主要构件，因其使用覆盖面积较大，用钢量也很大，因此，在设计中应注意合理选型与布置，屋面檩条的常用截面形式有实腹式和桁架式两种。
1.1 实腹式檩条实腹式檩条包括普通型钢和冷弯薄壁型钢两种。
截面形式包括以下几种。
1.1.1 热轧工字钢、槽钢檩条。
1.1.2 高频焊接轻型H型钢檩条1.1.3 冷弯薄壁卷边槽钢（C形）檩条1.1.4 冷弯薄壁卷边Z形钢檩条1.2 桁架式檩条桁架式檩条分为平面桁架式及空间桁架式两大类。
1.2.1平面桁架式檩条1.2.2空间桁架式檩条2 檩条荷载2.1 恒荷载屋面围护材料自重、支撑自重，檩条自重。
2.2 活荷载屋面均布活荷载一般取0.5KN/m2，雪荷载和积灰荷载及风荷载按《建筑结构荷载规范》（2006年版）中规定或者当地资料取用。
檩距小于1m的檩条，当雪荷载（或活荷载）小于0.5KN/m2时，尚应验算有F=1.0KN集中活荷载作用于檩条跨中时的构件强度，此时不再考虑均布活荷载（或雪载），对实腹式檩条，可将集中荷载按2X1.0al（KN/m2）换算为等效均布荷载，a为檩条水平投影间距（m），L为檩条跨度（m）。
2.3荷载组合荷载组合按恒荷载+活荷载（取雪荷载和屋面均布活荷载两者中较大值）考虑，风荷载较大时，应验算在风吸力作用下，恒荷载+风荷载组合下檩条下翼缘受弯失稳情况，此时恒荷载的分项系数取1.0。
钢结构 1.5-檩条设计
yq qy
qx
x
檩托
α
y
q x q sin 产生 My qy q cos 产生 Mx
x
qx总是指向下方
钢梁上表面
q 表示垂直向下重力荷载；α为屋面坡度
《钢结构设计》—— 第1章 轻型门式刚架结构
卷边Z型钢檩条在荷载作用下计算简图
y y1
q
qy θ
α
x
qx
x1
qy q cos qx q sin
连续檩条（一般采用斜卷边Z型钢）
《钢结构设计》—— 第1章 轻型门式刚架结构
绕y轴：刚架交点及拉条交点为侧向约束点
斜拉条
撑杆
直拉条 隅撑
檩条 屋面横向水平支撑
拉条：减小檩条侧向计算长度，图中设置了一道拉条
《钢结构设计》—— 第1章 轻型门式刚架结构
檩条
屋面板及保温材料
两道直拉条 两道拉条
《钢结构设计》—— 第1章 轻型门式刚架结构
《钢结构设计》—— 第1章 轻型门式刚架结构
1.5 檩条设计
1.5.1 檩条的截面形式
实腹式：檩条跨度9m以下。 格构式：荷载较大或跨度大于9m时。
本书只讲实腹式
适用于屋面坡度≤1/3
适用于屋面坡度>1/3
《钢结构设计》—— 第1章 轻型门式刚架结构 常见冷弯薄壁型钢构件
《钢结构设计》—— 第1章 轻型门式刚架结构 轻型格构式檩条
合式屋面板时)，应按稳定公式验算截面：
Mx My f
W bx ex Wey
Wex 、Wey —— 对两个形心主轴的有效截面模量；
bx —— 梁的整体稳定系数，按GB50018规范规定计算
(见教材1-91式)。
轻型钢结构屋面构件中檩条的形式
轻型钢结构屋面构件中檩条的形式1. 引言轻型钢结构在建筑行业中得到了广泛的应用，其优点包括重量轻、施工周期短、环保等。
其中，檩条作为重要的屋面构件之一，起着承载屋面荷载、传递荷载到主梁上的关键作用。
本文将对轻型钢结构屋面构件中檩条的形式进行探讨，包括传统的冷弯檩条和新型的轻钢龙骨，并对其特点、优缺点进行分析。
同时，还将介绍檩条的构造要求和安装方法，以及相关的设计标准。
2. 传统冷弯檩条2.1 概述传统冷弯檩条是一种常见的屋面构件，它由冷弯薄钢板经过机械弯曲成型制造而成。
其形状一般为矩形或槽形，常用材料有镀锌钢板和彩涂钢板。
传统冷弯檩条在轻型钢结构屋面系统中应用广泛，具有一定的优点和局限性。
2.2 优点•建筑材料易于获得：冷弯檩条使用的钢板材料易于购买和加工。
•承载能力强：经过冷弯成型的檩条具有较高的强度和刚度，能够承受较大的屋面荷载。
•安装方便：冷弯檩条的连接方式多样，安装简便，适用于各种施工条件。
2.3 缺点•用料浪费：冷弯檩条的加工过程需要考虑到余量，因此存在一定的材料浪费问题。
•防腐要求较高：冷弯檩条在使用过程中需要进行防腐处理，否则容易受到腐蚀影响。
•工作性能受温度影响：冷弯檩条的工作性能容易受到环境温度的影响，需要注意在极端温度条件下的使用。
3. 新型轻钢龙骨3.1 概述新型轻钢龙骨是一种相对较新的屋面构件形式，它是通过轻钢骨架配合轻质夹芯板制成。
相比传统的冷弯檩条，新型轻钢龙骨在设计和应用上具有一些新的特点。
3.2 优点•重量轻：新型轻钢龙骨采用轻质夹芯板作为檩条，整体重量较轻，减轻了屋面结构自重，减少了对主梁的荷载。
•保温隔热性能好：轻质夹芯板具有较好的保温隔热性能，减少了能耗，提高了屋面的舒适性。
•施工速度快：新型轻钢龙骨预制程度高，加工制造方便，安装速度快，可缩短工期。
3.3 缺点•施工要求高：新型轻钢龙骨在施工过程中需要严格控制尺寸和连接方式，施工要求较高。
•成本较高：相比传统的冷弯檩条，新型轻钢龙骨的成本较高，可能在一些经济条件较差的项目中难以推广。
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轻型钢结构房屋檩条的合理设计
摘要:本文就轻型钢结构房屋檩条的选材、布置、计算等方面探讨其经济性、合理性。
关键词: 轻型钢结构房檩条设计
引言
90年初，轻型钢结构房屋开始得到应用。
其中以门式刚架为代表的轻钢结构应用最为广泛，这种结构主要由主刚架体系、檩条和支撑体系、围护体系三大体系构成。
在这三大体系中屋面檩条体系、围护体系都要大量使用檩条，用钢量占到工程总用钢量30~40%，所以檩条设计的合理，可以有效的降低工程造价，节约成本。
1.选材
简支、小跨度的檩条宜选用Q235 等级的钢材；连续或大跨度的檩条宜选用Q345 等级的钢材。
一般情况下,当由强度控制设计时宜用Q345 级钢材，充分利用其屈服强度高的优势。
当由刚度控制设计时宜用Q235 级钢材，在同等用钢量的情况下利用其价格优势。
当由稳定控制设计时，可根据具体情况选择Q345 或Q235 级钢材。
2.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。
3.选型
檩条和墙梁主要选用Z型或C型冷弯薄壁型钢，一般情况下除兼作窗框门框因建筑需要采用C型墙梁外，其余情况宜优先考虑采用Z型构件，将此两种型式构件作比较可得出如下结论:
C型构件的剪心与形心有偏心,而Z型构件的剪心与形心重合(如图a示)因此在重力荷载作用下Z型构件的倾覆力矩要大于C型构件;
这两种规格檁条在用钢量一样的情况下，绕平行于屋面的轴，Z型檩条截面特性略大于C型檁条；绕垂直于屋面的轴，在不利一侧Z型檩条截面特性也略大于C型檁条。
而檩条是按平行于屋面和垂直于屋面进行验算，因而Z型檩条受力性能稍好一些。
对于Z型檩条θ在20°左右时，绕x-x轴、y-y轴的截面特性与绕x1-x1轴、y1-y1轴的截面特性比较接近，所以Z型檩条适用于屋面坡度比较大的情况。
在屋面坡度较小时，C型檁条自重产生偏心较小，在屋面坡度较大时，Z型檁条自重产生偏心较小。
Z型构件易于搭接构成连续檩条型式;
C型构件外形宜于作有窗设置的墙面檩条，此时C型墙梁兼作窗框。
檩条承受双向弯矩和扭矩作用,受力较为复杂,同时考虑到便于运输和安装,冷弯薄壁C 型钢与Z型钢檩条截面的高度不宜大于300mm。
4.侧向支撑的设置
4.1屋面板的支撑作用
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。
4.2拉条作用
作为檩条侧向支承点,增加檩条的整体稳定性;
有利于减少檩条在平行于屋面坡度的跨度,降低檩条侧向弯矩。
4.3拉条布置及做法
檩条跨度大于4m时,应在檩条间跨中位置设置拉条。
檩条跨度大于6m时,应在檩条跨度三分点处各设一道拉条。
在屋脊处可利用两边对称重力平衡不设斜拉条。
屋面不对称或有天窗时，在屋脊处或天窗侧应设置斜拉条和撑杆；在檐口应设斜拉条以抵抗风吸力作用下的反向弯矩。
拉条可采用圆钢或冷弯薄壁角型钢、槽型钢。
采用圆钢作拉条时,圆钢直径宜不小于φ10,以使檩条上的开孔孔径与支座处孔径一致。
5.连续檩条设计
将檩条设计成Z型嵌套式搭接(图b)构成连续梁模式，比简支梁檩条刚度大（挠度小），内力小，可大大节省用钢量。
因此连续檩条适用于屋面荷载较大、跨度较大的情况。
为了便于嵌套搭接设计成上下翼缘不等宽，为使嵌套搭接具有连续梁效果，其搭接区长度不宜小于跨度的10%。
由于嵌套搭接存在有较大间隙，在支座处约有10%的弯矩释放，此释放量将加到在跨中去。
6.多跨静定檩条设计
实腹式多跨静定檩条宜采用高频H型钢,适用于柱距大或屋面荷载很大的情况。
多跨静定檩条的静力铰设置位置宜使支座弯矩与跨中弯矩大致相等,通常可设在与支座的距离为邻跨跨度的1/6处(图c)。
同时需考虑铰节点处的抗扭措施，可采用设拉条等方式。
7.檩条的稳定性设计
檩条的稳定性应考虑围护板的布置和固定方式并通过构造方法来解决。
如屋面板为双层且与檩条上、下翼缘均有可靠连接时，稳定可不计算，仅计算强度。
如屋面板为单层且与檩条上翼缘有可靠连接时，宜在靠檩条下翼缘处设单排圆钢拉条，保证下翼缘受压时不失稳。
如屋面板为单层且为咬合或暗扣式板，宜在靠檩条上、下翼缘处设双排圆钢拉条或采用C型截面拉条，以保证上翼缘或下翼缘受压时不失稳。
8.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。
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。
9.墙面檩条的设计计算
冷弯薄壁型钢的墙檩与檩条的设计方法相似，但也有不同点。
墙檩承受的荷载与其布置有关。
一般与墙檩连接的墙面板都做成自承重体系，墙檩只承受少量自身重量和风荷载，当开有门窗时，门窗以上的墙面板荷载由墙檩承受，那么它的受荷要大一些。
墙檩的设计根据其与墙面板的连接方式不同而有所变化。
当单侧与墙面板连接时，若墙面板是自承重体系，则可以按单向受风荷载考虑墙檩的强度和稳定问题；若墙面板的重量由墙檩支撑，则应该按双向弯曲考虑其稳定和强度。
在风吸力下，墙面板单面连接的墙檩的自由翼缘的稳定问题需要象考虑屋面檩条风吸力下作用一样考虑，也可以采用构造的近自由翼缘的支撑来防止其扭转和失稳。
当墙檩的双侧都有墙面板连接时，则侧向稳定可由墙面板来防止，墙檩只需作强度
的验算。
另外，墙檩的刚度验算也必须进行，根据墙面板的连接方式，也分为水平及竖向的挠度控制。
通过以上叙述我们可以做出如下小结：
根据强度或刚度控制等选择钢材牌号。
根据建筑尺寸、框架跨度、柱距优选檩条间距。
优选卷边Z型钢檩条，尤其坡度较大的屋面（>=1/3），这时屋面荷载作用线与截面主轴方向相当接近,较为经济。
连续檩条较之简支檩条刚度大（挠度小）、内力小，可节省用钢量。
参考文献
1.中国工程建设标准化协会标准，门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CESC102：2002 。
2.陈绍蕃钢结构设计原理，科学出版社，2001。
3浙江大学杭萧钢结构研究中心，弯斜卷边Z型连续檩条的抗弯性能试验及设计方法研究，2001.11。