初探冷弯薄壁型钢檩条.docx

初探冷弯薄壁型钢/禀条1,前言：据统计,在有榭体系的单层厂房中,屋面系统的造价约占土建总造价的35%左右,而其中楝条的钢材用量占整个屋面系统钢材用量的50%60%°因此要降低屋面系统的用钢量,应首先从楝条着手.因此,本文选择一个工程实例,擦条采纳三种常用截面形式分别计算,着重介绍冷弯薄壁型钢梯条设计的计算过程,并提出设计中应留意的一些问题.2,设计资料:擦条钢材采纳Q235-BF,焊条采纳E4313型.2.2 屋面材料为压型钢板.坡度1=1/3.硬条踏度为6m.于跨中设一道拉条.槐条间距S=1.56m.3,一般型钢槐条:3.1荷载n21.2m21.2n21.422nF,无积灰荷载.标准值分项系数设计值220.70KNm2mm2.3 冲算筒图见图-1,楔条截面图见图-2.S230001.3000S32.4 内力计算tana=1/3a=18°26'Sina=O.3162cosa榭条在刚度最大平面内的弯矩：q1.zcosa1.566*×0.9487M=6.66ANm88楝条在刚度最小平面内的弯矩：,.q/'sina1.56×6,×0.3162.M、=O.55Nn'32323.4 假面选择及强度计算选用12.6,A2KM,6660x10'+105x61.7x10,550x10'1.2×103×1.（=103+44=141N/>ntn2<f=205Ni而3.5 挠度计算3.6 （取标准值）V5x1.11x6000'I,1I384E1384X206×i1X388.5×IO42562一般型钢模条为刚度限制截面.3.7 拉条计算q1.=1.56x0.3162=OSkNimR11=1.25<y1=1.25X0.5×3=1.88VS1=7×zj=7×1.88=I3.2N斜拉条内力：tana=4黑=0.52tf1.=27028'sma1.=0.4614CSJ213.2.vS-=I4.3A/V*Sina1.2x0.4614按一般钢构造檄条一般拉条采纳小12。每根拉条承载力：,=3cm2r=1.13O221.5f/nm2=2A3kN>14.3AM满足要求）4,冷弯薄壁Z型榭条:4.1荷我标准值分项系数设计值20.70KNm2m21.2m21.2m21.44.2 冲算筒图见图-1,裸条截面图见图-3.4.3 截面选择选用Z,An=7.98cm2,Ix1=319.13Cm4,WX1.=52.35Cm3,Wx1=38.23cm3,Wy1.=IO.53cm3,WyI=IO.86Cm3,。=23°46'sin(-)=O.0929,cos(-内力计算2榭条在刚度最大平面内的弯矩:Mx=1.47x61×07=°酌KN,梯条在刚度最小平面内的弯矩:My必E("=!：»史。然=0.154KM，3232强度计算.不考虑开孔的影响，采纳毛截面反抗矩。/,M,6590x10,154×01=:-=125.9-14.6=111.3jVmm'九八WH1.052,351.031.0×10.53×10,</=205Vm6590×1.0,154x10'=+旦=,y,2W2v,VV,2I.O×38.23×IO'1.0×10.861.0,172.4+14.2=186.8N/，/</=IiASNImmz(1)上翼缘有效截面的校核:上翼缘为小匀称受压的一边支撑,一边卷边.=S1加二弘：61出=0.4186.6由第一章表158,查得看=16允许宽厚比200层=WO寇r29.3事实上翼缘采纳27()=28<29.32.5故上翼缘承载力计算可以(即全截面有效)：下翼缘受拉亦为板材全截面有效。(2)腹板有效截面的校核：腹板为依匀称受压两边支承板件。=-1=-111.3V/zvn2(½)a=m1.°ms=2.0°mux腹板高厚比2=锣=64t2.5查表1-63腹板全截面有效。挠度计算(刚度最大平面的挠度)。q1.cos=0.7×1.56×0.9957=1.()87kN/mF=须8生=M1.×600=_<_刚度满意要I384%384×2O6×1O'×319.13×104215200求(4)长细比计算。Z160×70X20×2.5檄条，t=6.85c/n.i=2.0ctn.人=A=烈=88<20()G6.85儿=Z=网=149V200ij2.01选用冷弯薄壁Z型钢檄条可干脆用作屋架上弦平面支撑横杆或刚性系杆。(5)拉条计算。计算简图见图313°q、=qsina=1.47×0.3162=0.465kN/mRf1.=.25<1.,1.=1.25.465×3=1.74*,VS1=7=7×1.74=12.2VS2=-=13.2AN-2sin2x0.4614拉条可按一般槽钢模条计算，仍取用412：与冷弯薄壁型钢榭条连接拉条宜选用四"。，假设拉条选用e10，A=O.785Cm2。每根拉条承载力/V=0.785×IO2X可以5.冷弯薄壁C型槐条匚与Z型檄条一样荷载条件，檄条采纳薄壁C形钢。选用截面160X60X20X3,见图3-15。A1=8.895czr/,=339.955on4Wa=42.494ch,W；.,=10.I09<7MWa=42.494cm3W1.t=22.139cn'ix =6.182cm=2.172cm（1）荷载及内力计算。均布荷载4=1.47QV。梯条在最大刚度平面内弯矩：,qFcosa1.47×62×0.9487,“Mk=6.28&Nmx 88棚条在最小刚度平面内矩度：”sin1.47×6*×03162M,=0.52Nm'3232（2）强度计算及有效截面确定。I）上翼缘有效截面。非匀称受压，一边支承、一边卷边。未考虑开孔的影响，采纳毛截面反抗矩。=147.8+51.4=1.99.2rz三1(EE)M1M,6280x10'520x1。'W7W742.494x10,IO.1O9×1O'MxMV6280XIOj520×IO5147.8-22.9=124.9,w2(Jk)吃-Q-42.49x10322.739X1.tftm2-1249199.2=0.36按表159查得4=14.4.故允许：=10026.9（CM在卷边M）实%=*2。<26%全截面有如由于上翼缘板件全截面有效，上述强度计算可知q=I99.2N/"/</=205'/，”/可以.下翼绿受拉板亦全部有效。2)腹板有效截面计算。=一4-=T147.8+22.9）=-170.7NmW（松W*1.Wy1.b160=;3=53.3腹板按非匀称受压、两边支承板材。“_仆,.一5“”J249+1M7Cc124.92.4>0.2（按2.0查表）查衣1-63得全截面有效，故强度计算亦可。(3)挠度计算。qi=0.7.56×0.9487=1.OuN/，”（取标准值）5x1.mx«XX）7-384X206XIO,×339.955XIO4金<志挠度满足要求6,得出几点体会：第一点,由以上计算结果分析,一样荷载条件下,实腹椽条选用冷弯薄壁型钢更合理且经济.薄壁Z型钢比选用热轧槽钢节约钢材约49%;薄壁C形钢比热轧槽钢节约钢材约43%.其次点,薄壁型钢构造构件与一般钢构造构件设计的最主要差异是在受压构件或板件中,引进了有效截而的概念.设计薄壁型钢受压构件时,当板件宽厚比超过肯定数值,其轴心受压构件的承载强度即应取构件的有效净截面计算,稳定性计算那么用杆件毛截面所确定的稳定系数及有效截面计算:其受弯构件的强度计算应依据毛截面确定杆件各板件属于受拉和受压范围,从而确定受压板件有效截而后再进展强度验算,稳定计算中的稳定系数由构件毛截面计算而得,受弯构件的变形应按毛截面计算.第三点,冷弯薄壁Z型钢榭条的截面见图-5,其形心轴并非传统的腹板轴线及垂直腹板轴线,（即图-5的YI-Y1.轴和X1.-X1.轴）,而是和上述轴线有一夹角。的Y-Y轴和X-XIfho因而屋面竖向力应按Y-Y轴和X-X轴分解为两个分力分别作用在樵条的平面内和平面外,分解时涉及到的夹角为0和屋面坡角，分解方法在相应标准中都有具体说明，此处不再重复。须要提请留意的是：Z型钢模条的竖向力分解方法与C型钢楝条完全不同,在设计中切勿混淆.7,一些观点：本人在十一年的构造设计中接触到很屡次冷弯薄壁型钢作为钢构造房屋槐条.依据设计计算,查阅相应的规程标准,并参考国内外有关的文献资料,总结了一些观点,希望对以后的冷弯薄壁型钢模条的设计有所帮助.7.1 蒙皮作用在实际构造中,冷弯薄壁型钢椽条与屋面材料之间是通过各种连接件连接的.屋面材料所具有的面内抗剪实力及截面的抗弯实力可以为擦条供应肯定的侧向支撑作用和扭转约束.此时的槐条即可称为蒙皮支撑构件.国外有许多学者对蒙皮支择的构件性能做了大量的探讨,并将一些探讨成果用于制订相应的设计标准.我国在这方面所做的探讨工作不多，设计标准中尚未考虑蒙皮对构件支撑的有利作用.如在冷弯薄壁型钢构造设计标准GBJ18-87中,榇条的计算只是简洁区分屋面材料能够阻挡楝条侧向失稳及扭转和不能阻挡楝条侧向失稳及扭转两种极端状况,在前一种状况下,擦条可以只进展强度验算,而在后一种状况下那么须要进展稳定验弊.实际的楝条工作状况是处于二者之间的,按上述两种状况验算,所得结果或者是偏于不平安,或者是过于保守.7.2 屋面风吸力作用对于自重较轻的屋盖,在风荷载较大地区,应留意在吸风状况下橄条在永久荷载与风荷载组合下截面应力反号的影响.由于此时永久荷毂对构造有利,故永久荷载分项系数应取当屋面能阻挡上翼缘侧向失稳和扭转时,在负压力作用下即向上荷载作用下,实腹式檄条的稳定性可由以下三种方法之一解决：(1) 可按公式。=MX/Wex+MyWey=f计算橡条的稳定性.(2)设置拉杆或撑杆防止下翼缘扭转和侧向失稔,设置位置宜在离榭条下翼缘1/3腹板高度处.(3)可按门式刚架轻型房屋钢构造技术规程中附录E,楝条在风吸力作用下的稳定计算的规定计算.7.3 拉杆或撑杆的设置楝条拉条和撑杆将屋面连成一个整体,可以加强屋面刚度.在设计中，拉条和撑杆的设置数量和位置取决于槐条的侧向计算长度.拉条和撑杆越多四条的侧向计第长度越短根条的侧向受力越好.因而拉条和撑杆的设置须要通过榭条的平面外计算来确定.屋面楝条选择运用拉条,还是运用撑杆,从受力上讲并没