屋面方管主檁條計算技術手冊

屋面方管主檁條計算技術手冊屋面方管主檁條計算重要遵照《冷彎薄壁型鋼構造技術規(guī)范》GB50018-及《鋼構造設計規(guī)范》GB50017-中有關規(guī)定。屋面主檁條承受次檁條傳來的集中力作用，且集中力間距相似，取最不利排列求最大彎矩。當檁條構件的壁厚不不小于6mm，且不不不小于1.5mm（主承重構件壁厚不不不小于2mm）時，可以按《冷彎薄壁型鋼構造技術規(guī)范》有關條款計算，當超過6mm時，宜按《鋼構造設計規(guī)范》有關條款按鋼構造構件計算。檁條一般設計成單跨簡支構件，實腹式檁條也可設計成持續(xù)構件。本文按簡支構造計算。主檁條在設計過程中，可以考慮次檁條對主檁條提供的側向支承作用。當次檁條直接支承壓型鋼板屋面時，其撓度限值為L/150；當尚有吊頂時，其撓度限值為L/240；當僅支承的屋面材料為水泥制品瓦材屋面時，其撓度限值為L/200。因此主檁條撓度限值應在此基礎上合適提高。方管檁條截面特性計算：按方管（矩形管）截面計算構件的有關特性數據，參見《方鋼管截面計算顧客手冊》、《矩形鋼管截面計算顧客手冊》。冷彎效應的強度設計值：計算全截面有效的受拉、受壓或受彎構件的強度，可采用考慮冷彎效應的強度設計值。對經退火、焊接和熱鍍鋅等熱處理的冷彎薄壁型鋼構件不得采用考慮冷彎效應的強度設計值。全截面有效時，強度設計值需用考慮冷彎效應的強度設計值來替代。注：采用時需滿足幾種條件，即為構件為冷彎型鋼；未經熱處理；全截面有效。參數闡明：為成型方式系數，對于冷彎高頻焊（圓變）方、矩形管，??；對于圓管和其他方式成型的方、矩形管及開口型鋼，??；為鋼材的抗拉強度與屈服強度的比值，對于Q235鋼可取，對于Q345鋼可取；為型鋼截面所含棱角數目；為型鋼截面上第個棱角所對應的圓周角，以弧度為單位；為型鋼截面中心線的長度，可取型鋼截面積與其厚度的比值。方管檁條強度計算：方管主檁為受彎構件：對于彎矩作用，需考慮構件自重、次檁條反力方向性，并加以組合。針對型鋼面外，次檁條可認為是側向支承點。參數闡明：為構件所受繞X軸彎矩作用；為構件所受繞Y軸彎矩作用；為對截面主軸X軸的有效凈截面模量；為對截面主軸Y軸的有效凈截面模量；為鋼材抗拉、抗壓、抗彎強度設計值，按下表采用：注：當檁條材質為其他時，應根據對應的材料參數確定值。當構件壁厚或成型方式不滿足《冷彎薄壁型鋼構造技術規(guī)范》規(guī)定期，按《鋼構造設計規(guī)范》進行驗算（不考慮冷彎效應強度設計值）：受彎構件：計算措施及參數含義可參見《受彎構件技術手冊》。方管檁條構件中受壓板件有效寬厚比計算（僅當按《冷彎薄壁型鋼構造技術規(guī)范》計算時如此計算）：對于方管檁條，構件腹板為加勁板件，其支承邊為上下翼緣；構件上下翼緣為加勁板件，其支承邊為腹板。板件的受拉部分按所有有效計。受壓板件有效寬厚比按下列公式計算：當時：當時：當時：參數闡明：為板件寬度；為板件厚度；為板件有效寬度；為壓應力分布不均勻系數，：對于壓彎構件、受彎構件及拉彎構件，截面上各板件的壓應力分布不均勻系數應由構件毛截面按強度計算，不考慮雙力矩的影響。為受壓板件邊緣的最大壓應力，取正值；為受壓板件另一邊緣的應力，以壓應力為正，拉應力為負；為計算系數，，當時，??；為板件受壓區(qū)寬度，當時，；當時，；為計算系數，，其中按下列規(guī)定確定：對于壓彎構件，最大壓應力板件的取鋼材的強度設計值，其他板件的最大壓應力按推算。例如在雙向彎矩作用下按毛截面計算得出上翼緣1點為最大壓應力位置，則此點取為，其他的上翼緣的2點和下翼緣的3、4點均按實際毛截面壓應力分布系數，由1點的推算得出。對于受彎構件及拉彎構件，板件最大壓應力應由構件毛截面強度計算得出。為板件受壓穩(wěn)定系數；為板組約束系數，若不計相鄰板件的約束作用，可取。對于方管檁條，計算毛截面上下翼緣四個角點的強度。由此可求壓應力分布不均勻系數，計算系數、板件受壓區(qū)寬度，在其他各參數已知的狀況下，僅需計算板件受壓穩(wěn)定系數和板組約束系數，即可得到唯一未知的計算系數，并深入計算出受壓板件的有效寬度。受壓板件的穩(wěn)定系數按下列公式計算：加勁板件當時：當時：注：當時，計算的各式準時的計算值采用。受壓板件的板組約束系數按下列公式計算：當時：當時：其中：參數闡明：為計算板件的寬度；為與計算板件鄰接的板件（不包括卷邊加勁）的寬度，假如計算板件兩邊均有鄰接板件時，即計算板件為加勁板件時，取壓應力較大的一邊；為計算板件的受壓穩(wěn)定系數；為鄰接板件的受壓穩(wěn)定系數。當時，取，為的上限值。對于加勁板件；對于部分加勁板件。當計算板件只有一邊有鄰接板件，即計算板件為非加勁板件或部分加勁板件，且鄰接板件受拉時，取。C型檁條構件中受壓板件有效寬度位置計算：當受壓板件的寬厚比不小于前文中的有效寬厚比時，受壓板件的有效截面應自截面的受壓部分按下圖所示位置扣除其超過部分（圖中不帶斜線部分）來確定，截面的受拉部分所有有效。上圖中的、按下列規(guī)定計算：對于加勁板件：當時：，當時：，對于部分加勁板件及非加勁板件：，確定各板件在計算組合作用下的有效寬度及失效位置后，需根據實際截面的有效部分重新計算截面的截面特性數據（中和軸位置變化）。并根據實際荷載組合，在該組合作用下重新計算截面四個角點的強度，并判斷其與否滿足規(guī)定。荷載組合中按1.2恒+1.4活、1.0恒-1.4負風吸、1.2恒+1.4正風壓、1.2恒+1.4活+0.84正風壓、1.0恒+1.4活-0.84負風吸、1.2恒+0.98活+1.4正風壓、1.0恒+0.98活-1.4負風吸、1.2恒+1.4施工考慮，積灰荷載與活載同步考慮；當計算撓度時取最不利的兩種組合，并按原則值考慮。注意檁條自重不可忽視。注：多種組合中先判斷出最不利組合之后進行計算，并根據所計算組合的目前狀態(tài)下計算其對應的有效截面。組合不一樣步，有效截面也不一樣。C型檁條穩(wěn)定計算當檁條在受彎作用下，假如構件板件出現未被約束的受壓板件，即需計算構件的穩(wěn)定性。受彎構件：參數闡明：為構件所受繞X軸彎矩作用；為構件所受繞Y軸彎矩作用；為對截面主軸X軸的有效截面模量；為對截面主軸Y軸的有效截面模量；為受彎構件的整體穩(wěn)定系數，按下文給出的措施計算；為鋼材抗拉、抗壓、抗彎強度設計值。為受彎構件的整體穩(wěn)定系數，按下文簡介的措施計算。當繞對稱軸X軸彎曲時，其整體穩(wěn)定系數應按下式計算：參數闡明：為構件毛截面面積；為構件截面高度；為構件在彎矩作用平面外的長細比；為構件的側向計算長度，；為構件側向計算長度系數，按下文表格采用；為構件的跨度；、為系數，按下文表格采用；為橫向荷載作用點到彎心的距離：對于偏心壓桿或當橫向荷載作用在彎心時；當荷載不作用在彎心且荷載方向指向彎心時為負，而離開彎心時為正；為對X軸的受壓邊緣毛截面模量；為毛截面扇性慣性矩；為對Y軸的毛截面慣性矩；為扭轉慣性矩。如按上列公式算得的，則應以值替代，值應按下式計算：由穩(wěn)定計算公式可知，構件受壓板件需做有效寬度計算后取有效截面特性，因此其有效板件的計算措施可以參照前文中強度計算中的內容，按此措施求解此種情形下構件的有效寬度。此部分內容不再反復簡介。當構件壁厚或成型方式不滿足《冷彎薄壁型鋼構造技術規(guī)范》規(guī)定期，按《鋼構造設計規(guī)范》進行驗算（不考慮冷彎效應強度設計值）：受彎構件：規(guī)范僅給出此限值，且此限值較輕易滿足，因此規(guī)范中未給出超過此限值后的穩(wěn)定計算措施。對于方管截面局部穩(wěn)定需滿足：計算措施及參數含義可參見《受彎構件技術手冊》。對于方管檁條，對上下翼緣四個角點分別進行穩(wěn)定驗算。確定各板件在計算組合作用下的有效寬度及失效位置后，需根據實際截面的有效部分重新計算截面的截面特性數據（中和軸位置變化）。并根據實際荷載組合，在該組合作用下重新計算截面四個角點的穩(wěn)定，并判斷其與否滿足規(guī)定。荷載組合中按1.2恒+1.4活、1.0恒-1.4負風吸、1.2恒+1.4正風壓、1.2恒+1.4活+0.84正風壓、1.0恒+1.4活-0.84負風吸、1.2恒+0.98活+1.4正風壓、1.0恒+0.98活-1.4負風吸、1.2恒+1.4施工考慮，積灰荷載與活載同步考慮；注：多種組合中先判斷出最不利組合之后進行計算，并根據所計算組合的目前狀態(tài)下計算其對應的有效截面。組合不一樣步，有效截面也不一樣。尤其注意上下翼緣分別產生受壓的不一樣組合狀態(tài)，均需進行驗算。當受壓翼緣有可靠約束制止其失穩(wěn)時可不計算穩(wěn)定性；構件完全受拉時可不計算穩(wěn)定。當構件出現未受約束的受壓板件時即需進行穩(wěn)定驗算。方管檁條彎矩、撓度計算：彎矩根據集中力的分布按設計值計算。撓度計算過程中，要考慮不一樣荷載組合及施工荷載組合下等多種組合值，取最大撓度需滿足撓度限值，且按原則值計算。集中力數目計算：受集中力數目也許為u或u-1（u為正整數）；假定受集中力數目為u，運用u鑒別最終確定的最大彎矩狀態(tài)下的受力個數：當u為奇數時：假如，則實際受力個數為（奇數）；假如，則實際受力個數為（偶數）。當u為偶數時：假如，則實際受力個數為（偶數）；假如，則實際受力個數為（奇數）。最終確定的受集中力個數為個。按近似措施計算彎矩及撓度：當