淺談屋面檁條及連接構件的設計

摘 要：根據(jù)多年設計經(jīng)驗，對屋面檁條的設計從荷栽取值、拉條設置、防銹等方面進行了探討。

關鍵詞：屋面檁條；荷載；拉條

中圖分類號： TU318 文獻標識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）11-0096-01

1 屋面檁條的設計

1.1 荷載取值

1.1.1 恒荷載

屋面檁條所承受的恒載包括屋面自重以及檁條上懸掛的管道、吊頂?shù)戎亓俊Ｓ行┟娣e較大建筑為了滿足使用要求，大跨度并且使用上不要求小分割單元，為了滿足建筑防火設計和通風要求，需設置自動噴淋設施和通風設施。通常情況下這些設施就將檁條作為支撐構件，以集中荷載的方式即點荷載加在檁條上。

在PKPM CAD（STS）軟件中檁條的荷載是按均布荷載設計的。在應用軟件計算時需將點荷載倒算成面荷載。吊掛荷載較大時如何正確倒算，才能使構件既經(jīng)濟又安全。

重型屋蓋屋面自重的取值往往是越大結構計算越安全。但對于輕型屋面而言在風荷載起控制作用的時候，屋面恒載取值大有時卻反而不安全。表1是一組檁條用STS計算的結果，從中可以看出在重力作用下截面強度隨著屋面恒載的加大而有所增加，但增加的幅度不是很大。但在風吸力作用下的下翼緣穩(wěn)定性應力隨著屋面恒載的減小而加大許多。因此在設計時一定根據(jù)屋面建筑做法合理取值，避免因取值不當致使實際工程檁條在風吸力作用下，下翼緣整體扭曲失穩(wěn)。

1.1.2 風荷載

豎向荷載通常是設計的控制荷載，但當風荷載較大房屋較高或輕型屋面坡度小時，特別是部分封閉建筑，不應忽視風荷載的作用。屋面檁條應驗算在風吸力作用下檁條下翼緣的受壓穩(wěn)定性，避免下翼緣因受壓而失穩(wěn)。檁條的風荷載體型系數(shù)，應按《門規(guī)》表A. 0.2-2 的規(guī)定采用；房屋角部風荷載大，因此《門規(guī)》規(guī)定角部、邊緣帶體型系數(shù)比中間跨大。處于角部、邊緣帶區(qū)域的檁條應該按該區(qū)域的風荷載體型系數(shù)進行設計。

中間區(qū)域由于受荷面積大從而使得豎向荷載大，設計有時就覺得取中間區(qū)域計算設計會安全。其實不然，在風荷載作用下角部或邊緣帶可能會出現(xiàn)屋面豎向荷載小，風吸力作用大于屋面豎向荷載情況，角部或邊緣帶會處于設計不利狀況，因此在設計時應對中間區(qū)域和角部區(qū)域分別計算，取不利組合作為截面設計依據(jù)；

《門規(guī)》只給出了屋面坡度不大于10°的風載體型系數(shù)。有些建筑從建筑造型上要求屋面坡度設計的很大且>10°，在檁條設計時，屋面坡度若不符合《門規(guī)》的要求，應該按實際的風載體型系數(shù)計算風載。

1.1.3 屋面雪荷載

根據(jù)荷載規(guī)范第7.2.2條規(guī)定，檁條應按積雪不均勻分布的最不利情況采用。根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范GB 50009》強制性條文及其條文說明，對于雪荷載較大的地區(qū)，考慮到雪荷載有時會遠遠超過輕型屋蓋自重，因此設計時應根據(jù)工程當?shù)貧庀筚|(zhì)料，將基本雪壓適當提高。對于帶女兒墻的坡屋面，雪壓的分布不均勻系數(shù)，是設計中容易忽略的一個問題。對于有雪地區(qū)，檁條應按積雪不均勻分布的最不利情況，根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范GB 50009》中第6章的規(guī)定，采用正確的積雪分布系數(shù)。此外，對于位于天窗遮擋兩側及多跨雙坡內(nèi)天溝處的檁條，設計時應給予適當加強。

1.1.4 屋面活荷載

根據(jù)荷載規(guī)范的規(guī)定，不上人屋面采用0.5kN/㎡。設計有時就按荷載規(guī)范執(zhí)行。但當雪荷載大于0.50kN/㎡時，檁條若按此計算選取就不安全。因此，根據(jù)荷載規(guī)范要求結合當?shù)氐臍庀筚|(zhì)料，屋面活荷載應取活荷載與雪荷載中的較大值進行設計。

1.2 檁條強度計算時注意的問題

檁條是冷彎薄壁構件，拉條、撐桿是連接檁條用來加強檁條之間的剛度。在檁條設計時應將拉條、撐桿等在檁條上所開孔洞面積扣除采用有效凈截面驗算其截面強度。由于孔洞面積小一般不大于Φ14mm，設計時往往很容易忽略其對截面造成的削弱。

2 拉條的設計

拉條的作用是防止檁條側向變形和扭轉且提供X軸方向的中間支點。與檁條和撐桿一起組成幾何不變體系。拉條的布置應考慮風荷載影響，按實際受力計算拉條截面并應滿足構造要求。

拉條設置的位置對檁條的設計有很大影響。以簡支檁條為例，無拉條、設1道拉條、設2道拉條（3分點處），檁條內(nèi)力M分別為1/8qz（跨中）、1/32 qz（跨中）、1/90qz（三分點處）和1/360qz（跨中）。通常在恒載、活載及風吸力較小的情況下，檁條上翼緣受壓，拉條可僅設置在檁條上翼緣1/3腹板高度處。在風吸力較大狀況下（風壓較大地區(qū)，半封閉結構），恒荷與風吸力組合，檁條下翼緣受壓，拉條應分別設置在檁條上下翼緣1/3腹板高度處，較為安全合理，且有時加設拉條比加大檁條高度或厚度顯得更為經(jīng)濟。

拉條截面小強度弱，不能起到它的作用，因此《門式鋼架規(guī)范》6.3.5條規(guī)定采用圓鋼時直徑不宜小于10mm。

3 檁條的防腐

檁條一般采用的是冷彎薄壁構件，壁厚一般不超過3mm，在自然環(huán)境下易銹蝕。銹蝕后的檁條截面削弱較大，在使用過程中存在一定的安全隱患。因此，需做好檁條防腐涂裝工作。根據(jù)屋面板的安裝，檁條有外露式和暗藏式。外露式檁條置于屋面板之下，容易維護。暗藏式檁條置于兩層屋面板之間，通?？床灰姴灰拙S護。鑒于薄壁檁條的特點，采用熱浸鍍鋅防腐檁條較為合適。

因為鍍鋅有電鍍和熱浸鍍鋅兩種方法，電鍍上鋅量很少，遇到潮濕環(huán)境很容易生銹；熱鍍鋅的優(yōu)點在于他的防腐能力強，鍍鋅層的附著力和硬度較好。因此，在設計說明中采用鍍鋅檁條時一定要提出鍍鋅方法及鍍鋅量。單面鍍鋅量一般為250～275g/㎡較為合適。

4 結語

薄壁型鋼屋面檁條的設計，應從各方面綜合考慮，根據(jù)工程實際情況認真分析、合理選取，這樣可保證檁條使用安全的前提下創(chuàng)造最大的綜合經(jīng)濟效益。

參考文獻

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[2] 中國建筑科學研究院.GB50009-2012 建筑結構荷載規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社，2012.