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引 言

門式剛架輕型房屋鋼結構(簡稱門式剛架)是指承重結構採用變截面或等截面實腹剛架,圍護系統採用輕型鋼屋面和輕型外牆的單層房屋,在廠房建築中應用非常廣泛。其中檁條和牆梁的設計較複雜,涉及到屋面板和牆板的約束問題,拉條設置問題,角區、邊區和中間區風荷載係數取值問題,屋面積雪分佈係數取值問題,高低屋面及相鄰房屋有高低差時較低屋面的雪堆積和漂移取值問題,牆梁是否承擔牆板自重問題,抗風柱與鋼樑下翼緣相連時在山牆風荷載作用下端開間檁條產生附加拉力問題,等等。筆者在長期的施工圖審查工作中,發現絕大多數檁條和牆梁設計圖紙都有錯誤。因此,對這些問題進行分析總結有現實意義。

1 檁條計算

1.1 檁條計算公式

對於實腹式檁條計算,《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規範》GB51022-2015[1](簡稱門剛規範)第9.1.5條規定應符合下列要求(由於檁條計算不由抗剪強度控制,因此,以下均不涉及檁條抗剪強度問題):

(1)門剛規範第9.1.5條第1款規定:當屋面能阻止檁條側向位移和扭轉時,實腹式檁條可僅做強度計算,不做整體穩定計算。抗彎強度可按下列公式計算:

Mx’/Wenx’≤f (1)

式中:Mx’為腹板平面內的彎矩設計值,N.mm;Wenx’為按腹板平面內計算的有效淨截面模量(對冷彎薄壁型鋼)或淨截面模量(對熱軋型鋼),mm3;f為鋼材抗彎強度設計值,N/mm2。

(2)門剛規範第9.1.5條第2款規定:當屋面不能阻止檁條側向位移和扭轉時,應按下式計算檁條的穩定性:

Mx/(ψbyWenx)+My/Weny≤f (2)

式中:Mx、My分別為對截面主軸x、y軸的彎矩設計值,N.mm;Wenx、Weny分別為對截面主軸x、y軸的有效淨截面模量(對冷彎薄壁型鋼)或淨截面模量(對熱軋型鋼),mm3;ψby為梁的整體穩定性係數,冷彎薄壁型鋼構件按現行國家標準《冷彎薄壁型鋼結構技術規範》GB50018,熱軋型鋼構件按現行國家標準《鋼結構設計標準》GB50017的規定計算。

(3)門剛規範第9.1.5條第3款規定:在風吸力作用下,受壓下翼緣的穩定性應按現行國家標準《冷彎薄壁型鋼結構技術規範》GB50018的規定計算;當受壓下翼緣有內襯板約束且能防止檁條截面扭轉時,整體穩定性可不做計算。

1.2 檁條計算的荷載組合

一般情況下檁條設計採用下面兩種(最不利)荷載組合:

第1種荷載組合(向下):p1=1.2恆載+1.4(活載+0.6風載(壓力)+0.9積灰)。

第2種荷載組合(向上):p2=1.0恆載+1.4風載(吸力)。

1.3 計算書中“屋面板能阻止檁條上翼緣側向失穩”的選項問題

用程序計算檁條時,計算書中有“屋面板能阻止檁條上翼緣側向失穩”的選項,勾選時為滿足門剛規範第9.1.5條第1款“屋面能阻止檁條側向位移和扭轉”;不勾選時為門剛規範第9.1.5條第2款“屋面不能阻止檁條側向位移和扭轉”。

由於檁條設計的第1種荷載組合是檁條上翼緣受壓,計算書中“屋面板能阻止檁條上翼緣側向失穩”選項非常重要,勾選時,僅需按門剛規範第9.1.5條第1款做強度計算;不勾選時,需按門剛規範第9.1.5條第2款進行檁條整體穩定性計算,為滿足抗彎承載力,需要的檁條截面比勾選時大。

筆者在圖紙審查時發現,幾乎所有設計都勾選“屋面板能阻止檁條上翼緣側向失穩”,實際上不一定正確。屋面板與檁條的連接方式有三種,圖1為國家標準圖集15G108-6[2]第54頁三種做法:直立縫鎖邊連接(圖1(a))、扣合式連接(圖1(b))和螺釘連接(圖1(c))。門剛規範第

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(a)直立縫鎖邊連接

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(b)扣合式連接

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(c)螺釘連接

圖1屋面板與檁條的連接方式

11.1.6條規定:“當採用直立縫鎖邊連接或扣合式連接時,屋面板不能作為檁條的側向支撐;當屋面板採用螺釘連接時,屋面板可作為檁條的側向支撐。”因此,只有在屋面板與檁條採用螺釘連接時,才能勾選“屋面板能阻止檁條上翼緣側向失穩”。由於實際施工時,屋面板與檁條連接有可能採用直立縫鎖邊連接或扣合式連接,即使圖紙中註明“屋面板與檁條採用螺釘連接”,施工單位也有可能沒注意這個要求,而採用直立縫鎖邊連接或扣合式連接,將出現重大安全隱患。因此,建議計算時,不勾選“屋面板能阻止檁條上翼緣側向失穩”。如果一定要勾選,則務必在圖紙中註明“屋面板與檁條採用螺釘連接”,並且在圖紙會審時,強調這個問題,在主體驗收時對此進行核查。

1.4 計算書中“構造保證下翼緣風吸力作用穩定性”選項問題

用程序設計檁條時,計算書中有“構造保證下翼緣風吸力作用穩定性”選項,勾選時為滿足門剛規範第9.1.5條第3款“受壓下翼緣有內襯板約束且能防止檁條截面扭轉”;不勾選時為門剛規範第9.1.5條第3款受壓下翼緣無內襯板約束,不能防止檁條截面扭轉。

由於檁條設計的第2種荷載組合是檁條下翼緣受壓,“構造保證下翼緣風吸力作用穩定性”選項非常重要,按門剛規範第9.1.5條第3款規定,勾選時,檁條可僅做強度計算,不做整體穩定性計算;不勾選時,檁條需做整體穩定性計算,為滿足抗彎承載力,需要的檁條截面比勾選時大。

為弄清什麼情況下勾選“構造保證下翼緣風吸力作用穩定性”,必須瞭解屋面構造及其與檁條連接方法。如果屋面不設保溫層,則屋面只有一層壓型鋼板與檁條上翼緣連接(圖1),下翼緣沒有壓型鋼板連接,此時不應勾選“構造保證下翼緣風吸力作用穩定性”。如果房屋需做保溫層,則按照國家標準圖集01J925-1[3](簡稱01J925-1),有兩種形式:

1.4.1 壓型鋼板複合保溫屋面

壓型鋼板複合保溫屋面是以檁條作為支撐及固定骨架,骨架頂板為單層壓型鋼板,骨架底板為裝飾板;頂板、底板之間設保溫及隔熱層。根據使用要求,屋面裝飾底板可採用單層壓型鋼板、鋼絲網、強力聚丙烯膜或強力玻纖布等。當底板為壓型鋼板時,為雙層壓型鋼板複合保溫屋面;當底板不是壓型鋼板時,為單層壓型鋼板複合保溫屋面。

壓型鋼板複合保溫屋面與檁條連接方法有兩種,第1種為頂板、底板分別固定在鋼樑上翼緣和下翼緣(底板與檁條下翼緣必須採用螺釘連接),見圖2(a),即01J925-1第49頁大樣;第2種為頂板、底板均固定在鋼樑上翼緣(底板與檁條上翼緣必須採用螺釘連接),見圖2(b),即01J925-1第50頁大樣。只有雙層壓型鋼板複合保溫屋面且為第1種連接方法時,才能勾選“構造能保證下翼緣風吸力作用穩定性”。檁條計算時,如果不確定屋面與檁條的連接方法,就偏於安全地不勾選“構造保證風吸力作用下翼緣受壓的穩定性”。

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1.4.2 夾芯板屋面

夾芯板屋面是將彩色塗層鋼板面板及底板與保溫芯材通過粘結劑(或發泡)複合而成的保溫複合圍護板材,必須通過螺釘與檁條上翼緣連接。因此,這種屋面不能勾選“構造保證下翼緣風吸力作用穩定性”。

1.5 風荷載係數分區選擇問題

從門剛規範第4.2.2條第4款可以看出,對於風壓力,整個屋面風荷載係數是一樣的;對於風吸力來說,角區、邊區和中間區風荷載係數不一樣(當檁條受荷面積不小於10m2時,雙坡屋面角區和邊區風荷載係數一樣),角區風荷載係數絕對值最大,即風吸力最大,中間區風荷載係數絕對值最小,即風吸力最小。因此,計算時應分別選擇角區、邊區和中間區進行計算,或偏於安全地均按角區計算。當然,當檁條設計由第1種荷載組合控制時,與風吸力無關,計算選擇角區、邊區和中間區對計算結果無影響。這種情況主要出現在基本風壓較小、設置了下層拉條或勾選“構造能保證下翼緣風吸力作用穩定性”的情況下。

1.6 雪荷載屋面積雪分佈係數取值及雪堆載和漂移問題

(1)一般情況下,第1種荷載組合中“活載”

取0.5KN/m2和按門剛規範第4.3.1條求出的雪荷載標準值Sk中的較大值。按門剛規範第4.3.1條,Sk=μrS0,其中S0為100年重現期的基本雪壓,KN/m2;μr為屋面積雪分佈係數。門剛規範第4.3.5條第1款規定:“檁條按積雪不均勻分佈的最不利情況採用”。屋面積雪分佈係數μr按門剛規範第4.3.2條取值:對於單跨單坡屋面,整個屋面均取1.0;對於單跨雙坡屋面,整個屋面取1.25;雙跨雙坡(即雙跨且每跨均為雙坡)屋面,兩個屋脊以外取1.0,兩個屋脊之間按如下方法取值:兩個屋脊處取1.0,正中間(即兩跨相連處)為2.0,兩個屋脊之間屋面按插入法求得,且不得小於1.4;當屋面坡度≤1/20時,整個雙跨雙坡屋面均可取1.0;多跨雙坡(即多跨且每跨均為雙坡)屋面積雪分佈係數取值與雙跨雙坡屋面取值相同。另外,筆者建議,對於雙跨且每跨均為單坡的屋面,參照單跨雙坡屋面取值。

需要說明的是,按照《建築結構荷載規範》GB50009-2012[4](簡稱荷載規範)第7.2.1條,對於單跨單坡屋面,坡度≤25o時,屋面積雪分佈係數取1.0;按照荷載規範第7.2.1條“注:1”,對於單跨雙坡屋面,僅當屋面坡度在20o~30o之間時,屋面積雪分佈係數取1.25,其他情況下均取1.0;按照荷載規範第7.2.1“注:3”,對於雙跨雙坡屋面,當屋面坡度≤25o時,屋面積雪分佈係數取1.0;按照荷載規範第7.2.1“注:4”,多跨屋面積雪分佈係數,可參照雙跨雙坡屋面規定採用。由於按照門剛規範第5.2.3條規定,門式剛架屋面坡度一般為1/8~1/20,即屋面坡度角θ為7.13o~2.86o,因此,按荷載規範,門式剛架的單跨單坡屋面、單跨雙坡屋面、雙跨雙坡屋面和多跨屋面積雪分佈係數均可取1.0。

由此可以看出,門剛規範規定的屋面積雪分佈係數取值比荷載規範規定的取值大。筆者曾就此問題諮詢過童根樹老師,他回答說這些規定是套用美國規範的。筆者認為,美國規範制定時可能是考慮到門式剛架對雪荷載敏感的特殊性而提高了要求。

(2)對於高低屋面及相鄰房屋屋面有高差時(包括屋面有長度大於4.5m的突出物,如女兒牆),較低屋面應按門剛規範第4.3.3條計算雪堆積(漂移),然後第1種荷載組合中“活載”取0.5KN/m2和雪堆積(漂移)中的較大值。這裡需要提醒的是,低於屋面的雨篷也應參照高低屋面的雪堆積取值。

1.7 端開間檁條在山牆風荷載作用下產生附加拉力問題

當抗風柱與鋼樑下翼緣相連時,抗風柱位置的鋼樑加勁肋相當於槓桿,剛性系杆為不動鉸支座,抗風柱在風荷載作用下,上端將水平力傳給鋼樑下翼緣,鋼樑下翼緣向內移動,鋼樑上翼緣向外移動。由於鋼樑有一定的抗扭剛度,將帶動端開間所有檁條向外移動,從而端開間檁條產生附加拉力。下面分析檁條在該附加拉力作用下,是否需加大截面。

檁條設計採用最不利荷載組合,按門剛規範第4.2.1條式(4.2.1),風荷載標準值ωk=βμwμzω0,其中,μz為風壓高度變化係數;ω0為50年重現期的基本風壓;β為係數,對於檁條取1.5;μw為風荷載係數。因此,檁條設計採用最不利荷載組合也就是採用絕對值最大的風荷載係數μw。而抗風柱承受最大風荷載時,風力作用方向垂直於山牆,此時屋面檁條風荷載係數不是絕對值最大的風荷載係數,當其與絕對值最大的風荷載係數相差較多時,便有荷載富餘,就可利用它彌補檁條的附加拉力。檁條正常設計時,風荷載係數按門剛規範第4.2.2條第4款取值, 抗風柱承受最大風荷載時,屋面檁條風荷載係數按門剛規範第4.2.2條第2款取值。通過對比可知,雙坡屋面及單坡屋面的低區被縱向邊緣帶寬度a覆蓋的端開間檁條,當受荷面積A>=10m2時荷載富餘較少,需加大截面,在受荷面積比10m2小的較多時荷載富餘較多,一般不需加大截面;其餘位置端開間檁條荷載富餘均較多,均不需加大截面。對於需加大截面的檁條,準確計算其附加拉力很困難(越靠近抗風柱檁條附加拉力越大,越往中間,檁條附加拉力越小),因此,準確計算檁條截面加大量也很困難。為此,筆者建議,在正常設計時,端開間被縱向邊緣帶寬度a覆蓋的檁條保留不少於20%的強度富餘,以彌補設計未考慮附加壓力的不足。

2 檁條拉條設置

2.1 檁條拉條數量

門剛規範第9.3.1條規定:跨度大於4米但不大於6米時,在跨度中點設一道;跨度大於6米但不大於9米時,在檁條跨度三分點各設一道;跨度大於9米但不大於12米時,在檁條跨度四分點各設一道。

2.2 檁條拉條位置

門剛規範第9.3.2條規定:拉條可設在距檁條翼緣1/3腹板高度範圍內。當採用門剛規範第9.1.10條圖9.1.10-3(a)的連接方式(即每根拉條一端靠近較低檁條的上翼緣,另一端靠近較高檁條的下翼緣)時,門剛規範第9.1.10條條文說明指出:“如拉條採用兩端分別靠近上、下翼緣的連接方式(圖9.1.10-3(a))),則要求屋面板能約束檁條上翼緣的側向位移。”即屋面板與檁條上翼緣採用螺釘連接。否則,這種連接方式既不能約束檁條上翼緣,也不能約束檁條下翼緣。由於拉條只能受拉不能受壓,因此,即使屋面板與檁條採用螺釘連接,也只能約束檁條上翼緣,不能約束檁條下翼緣。

2.3 檁條上層拉條

在討論上層拉條設置問題之前,我們先了解下面三種情況對計算結果的影響:第1種情況:上翼緣有壓型鋼板用螺釘連接;第2種情況:上翼緣無壓型鋼板用螺釘連接但設置了上層拉條;第3種情況:上翼緣無壓型鋼板用螺釘連接且未設上層拉條。

前面已經談到,第1種情況檁條只需按式(1)做強度計算;第2種情況檁條需按式(2)進行整體穩定性計算,式(2)與式(1)相比,不僅多了第二項“My/Weny”,而且第一項分母中有梁的整體穩定性係數ψby(小於1.0);第3種情況檁條計算方法與第2種情況相同,但梁的整體穩定性係數ψby大小不同。按現行國家標準《冷彎薄壁型鋼結構技術規範》GB50018或《鋼結構設計標準》GB50017的規定計算梁的整體穩定性係數ψby時,ψby計算公式中有關參數取值與“跨中無側向支承”、“跨度中點有一個側向支承點”或“跨中有不少於兩個等距離側向支承點”有關。第2種情況下,ψby計算公式中有關參數按“跨度中點有一個側向支承點”(跨度不大於6m,設一根拉條)或“跨中有不少於兩個等距離側向支承點”(跨度大於6m,設兩根或三根拉條)取值;第3種情況下,ψby計算公式中有關參數按“跨中無側向支承”取值,比第2種情況計算出的ψby小。因此,可以得出如下結論:在彎矩大小相同的情況下,第1種情況需要的檁條截面最小,第3種情況需要的檁條截面最大,第2種情況需要的檁條截面居中(該結論同樣適合於檁條下翼緣、牆梁內翼緣設置拉條的情況)。

因此,當屋面板與檁條採用直立縫鎖邊連接或扣合式連接時,必須設置上層拉條,否則不經濟。當設計明確要求屋面板與檁條上翼緣採用螺釘連接時,理論上可不設上層拉條,但考慮到施工可能出現錯誤,採用直立縫鎖邊連接或扣合式連接,如果此時又未設上層拉條,那就相當於按上述第1種情況設計、按第3種情況受力,檁條抗彎承載力將大大減小,出現重大安全隱患,因此,建議此時仍設上層拉條。總之,建議任何情況下,均設上層拉條。

2.4 檁條下層拉條

如果下翼緣有壓型鋼板相連(圖2(a)),則不需設下層拉條。除此之外,是否需設下層拉條,原則上取決於檁條計算是否由第2種荷載組合控制。具體設計時,可先按不設下層拉條計算,檢查是否由第2種荷載組合控制,如由第2種荷載組合控制,則設下層拉條,重新計算,以減小檁條截面;如不由第2種荷載組合控制,可不設下層拉條。

2.5 計算檁條時“拉條作用”勾選問題

用程序計算檁條時,計算書中有“拉條作用”選項,設置上層或下層拉條時,勾選“約束檁條上翼緣”或“約束檁條下翼緣”;同時設置上、下層拉條,勾選“約束檁條上、下翼緣”。但如果上翼緣或下翼緣有壓型鋼板採用螺釘相連,計算時勾選了“屋面板能阻止檁條上翼緣側向失穩”或勾選了“構造能保證下翼緣風吸力作用穩定性”,就不再進行上翼緣或下翼緣受壓的整體穩定計算,“拉條作用”是否勾選“約束牆樑上翼緣”或“約束牆梁下翼緣”對計算結果無影響。

3 牆梁計算

3.1 牆梁計算公式

對於單側掛牆板的牆梁計算,門剛規範規定強度和穩定計算應符合下列要求(由於牆梁計算不由抗剪強度控制,因此,以下均不涉及牆梁抗剪強度問題):

(1)門剛規範第9.4.4條第1款規定:在承受朝向面板的風壓時,牆梁的抗彎強度可按下列公式計算:

Mx’/Wenx’+My’/Weny’≤f (3)

式中:Mx’、My’分別為水平荷載和豎向荷載產生的彎矩,N.mm,當牆體(牆板)底部端頭自承重時,My’=0;Wenx’、Weny’分別為繞豎向軸x’和水平軸y’的有效淨截面模量(對冷彎薄壁型鋼)或淨截面模量(對熱軋型鋼),mm3。

(2)門剛規範第9.4.4條第2款規定:僅外側設有壓型鋼板的牆梁在風吸力作用下的穩定性,可按現行國家標準《冷彎薄壁型鋼結構技術規範》GB50018的規定計算。

(3)門剛規範第9.4.5條規定:雙側掛牆板的牆梁,應按應門剛規範第9.4.4條計算朝向面板的風壓力和風吸力作用下的強度;當有一側牆板底板端頭自承重時,My’和Vx’,max均可取0。其中,Vx’,max為豎向荷載產生的剪力。

3 .2 牆梁計算的荷載組合

一般情況下牆梁設計採用下面三種荷載組合:

第1種荷載組合:p1=1.2恆載+1.4風壓力。

第2種荷載組合:p2=1.2恆載+1.4風吸力。

第3種荷載組合:p2=1.35恆載。

3.3 牆梁計算書中“牆板能阻止牆梁外翼緣側向失穩”選項問題

牆梁計算書中有“牆板能阻止牆梁外翼緣側向失穩”選項,從國家標準圖集01J925-1、01J925-2[5]、01J925-3[6]可以看出,無論採用何種牆板(標準圖集稱“牆板”為“牆體”),至少外層壓型鋼板必須與牆梁外翼緣通過螺釘連接,因此,應勾選“牆板能阻止牆梁外翼緣側向失穩”。

3.4牆梁計算書中“構造保證風吸力內翼緣側向穩定性”選項問題

計算書中有“構造保證風吸力內翼緣側向穩定性”選項,勾選時為“構造保證風吸力內翼緣側向穩定性”;不勾選時為門剛規範第9.4.4條第2款中牆梁“僅外側設有壓型鋼板”的情況。

由於檁條設計的第2種荷載組合是牆梁內翼緣受壓,“構造保證風吸力內翼緣側向穩定性”選項非常重要。按門剛規範第9.4.4條第2款規定,“僅外側設有壓型鋼板”的牆梁應計算風吸力作用下的穩定性。

同檁條情況一樣,為弄清什麼情況下勾選“構造保證風吸力內翼緣側向穩定性”,必須瞭解牆板構造及其與牆梁連接方法。如果牆板不設保溫層,則牆板只有一層壓型鋼板,且與牆梁外翼緣採用螺釘連接,此時不應勾選“構造保證風吸力內翼緣側向穩定性”。如果牆板需做保溫層,按照01J925-1,有兩種形式:

(1)壓型鋼板複合保溫牆板

壓型鋼板複合保溫牆板是以牆梁作為支撐及固定骨架,骨架外板為單層壓型鋼板,骨架內板為裝飾板;外板、內板之間設保溫及隔熱層。根據使用要求,裝飾內板可採用單層壓型鋼板、紙面石膏板及水泥加壓板等。當內板為壓型鋼板時,叫作雙層壓型鋼板複合保溫牆板;當內板不是壓型鋼板時,叫作單層壓型鋼板複合保溫牆板。

單層壓型鋼板複合保溫牆板的外板(壓型鋼板)必須用螺釘與牆梁外翼緣連接,雙層壓型鋼板複合保溫牆板外板(壓型鋼板)和內板(壓型鋼板)必須分別用螺釘與牆梁外翼緣和內翼緣連接。因此,只有雙層壓型鋼板複合保溫牆板才能勾選“構造保證風吸力內翼緣側向穩定性”。牆梁計算時,如果不確定內翼緣是否有壓型鋼板相連,就偏於安全地不勾選“構造保證風吸力內翼緣側向穩定性”。

(2)同夾芯板屋面一樣,夾芯板牆板是將彩色塗層鋼板面板及底板與保溫芯材通過粘結劑(或發泡)複合而成的保溫複合圍護板材,必須通過螺釘與牆梁外翼緣連接。因此,這種牆體不應勾選“構造保證風吸力內翼緣側向穩定性”。

3.5 風荷載係數分區選擇問題

從門剛規範第4.2.2條第3款可以看出,對於風壓力,所有牆面風荷載係數是一樣的;對於風吸力來說,角區和中間區風荷載係數不一樣,角區風荷載係數絕對值大些,即風吸力大些。因此,計算時應分別選擇角區和中間區進行計算,或偏於安全地均按角區計算。

3.6 是否需考慮牆板自重

由於壓型鋼板牆板能夠自承重,而且從01J925-1~3可以看出,壓型鋼板牆板下端落在砌塊牆體上,因此,按照門剛規範第9.4.4條和第9.4.5條,不需考慮牆梁承擔壓型鋼板牆板自重。當牆板為壓型鋼板複合保溫牆板且內板不是壓型鋼板時,則應瞭解內板能否自承重,如不能自承重(如紙面石膏板),則應考慮牆梁承擔內板自重。但筆者從施工單位瞭解到,由於工期等原因,施工時有可能先安裝上部壓型鋼板牆板,後施工下部砌塊牆體,此時牆梁需承擔上部壓型鋼板牆板自重。因此,應在圖中註明外牆應先施工下部砌塊牆體,後施工上部壓型鋼板牆板,上部壓型鋼板牆板支承在下部的砌塊牆體上,不能由牆梁承擔上部壓型鋼板牆板自重。如果必須先施工上部壓型鋼板牆板,則建設單位應在牆梁製作前與設計人員聯繫,設計人員重新按牆梁承擔壓型鋼板自重修改設計。

4 牆梁拉條設置

4.1 牆梁拉條數量

門剛規範第9.4.3條規定:跨度大於4米但不大於6米時,在跨度中點設一道;跨度大於6米時,在檁條跨度三分點各設一道。

4.2 牆梁拉條位置

約束受壓翼緣的拉條可設在距牆梁翼緣1/3腹板高度範圍內;僅承擔牆板自重的拉條可設在腹板高度中點位置。

4.3 牆梁外層拉條

由於牆體至少有一層外板(壓型鋼板)與牆梁外翼緣連接,能阻止牆梁外翼緣側向失穩,因此,可不設外層拉條。

4.4 牆梁內層拉條

內層拉條在牆體為雙層壓型鋼板複合保溫牆板時可以不設,其他情況下均應設內層拉條,否則不經濟。如果設計時不確定是雙層壓型鋼板複合保溫牆板,就偏於安全地設內層拉條。

4.5 承擔牆板自重的拉條

當需要拉條承擔牆板自重或牆梁自重時,可在腹板高度中點位置設拉條;如果需設拉條約束牆梁內翼緣,則內翼緣拉條可兼做承重拉條,不需再在腹板高度中點位置設承重拉條。拉條能減小牆板自重作用下彎矩計算跨度,從而減小牆梁截面,節約造價。

4.6 計算牆梁時“拉條作用”勾選問題

用程序計算牆梁時,計算書中有“拉條作用”選項,設置內層拉條後,計算時“拉條作用”就可勾選“約束牆梁內翼緣”,但如果內翼緣有壓型鋼板採用螺釘連接,計算時勾選“構造保證風吸力內翼緣側向穩定性”,就不再進行內翼緣受壓的整體穩定計算,“拉條作用”是否勾選“約束牆梁內翼緣”對計算結果無影響;外層拉條本來可不設,如果設了,由於計算時勾選“牆板能阻止牆梁外翼緣側向失穩”,不再進行外翼緣受壓的整體穩定計算,“拉條作用”是否勾選“約束牆梁外翼緣”對計算結果也無影響。

5 結論

(1)檁條計算時,應注意以下問題:

1)“屋面板能阻止檁條上翼緣側向失穩”的選項不得隨意勾選,只有在屋面板與檁條採用螺釘連接時(圖1(c))才能勾選;當屋面板與檁條採用直立縫鎖邊連接(圖1(a))或扣合式連接(圖1(b))時不能勾選。如果不確定屋面板與檁條採用何種連接方式,則應偏於安全地不勾選。

2)“構造保證下翼緣風吸力作用穩定性”選項不得隨意勾選,只有在屋面板為雙層壓型鋼板複合保溫屋面且下層壓型鋼板與檁條下翼緣連接(圖2(a))時才能勾選;其他情況下,均不能勾選。如果不確定採用何種屋面及其與檁條的連接方式,則應偏於安全地不勾選。

3)由於屋面角區、邊區和中間區風荷載係數(吸力)不一樣(角區風荷載係數絕對值最大,中間區風荷載係數絕對值最小),因此,檁條應分別選擇角區、邊區和中間區進行計算,或偏於安全地均按角區計算。

4)一般情況下,檁條設計第1種荷載組合中“活載”取0.5KN/m2和按門剛規範第4.3.1條求出的雪荷載標準值Sk中的較大值;對於高低屋面及相鄰房屋屋面有高差時(包括屋面有長度大於4.5m的突出物,如女兒牆),較低屋面應按門剛規範第4.3.3條計算雪堆載(漂移),然後第1種荷載組合中“活載”取0.5KN/m2和雪堆載(漂移)中的較大值;低於屋面的雨篷也應參照高低屋面的雪堆載取值。

5)當抗風柱與鋼樑下翼緣相連,抗風柱承受風壓時,端開間檁條有附加拉力,正常設計時,端開間被縱向邊緣帶寬度a覆蓋的檁條應保留一定的強度富餘(建議為20%),以彌補設計未考慮附加壓力的不足。

(2)檁條拉條設置應注意以下問題:

1)採用門剛規範第9.1.10條圖9.1.10-3(a)的連接方式(即每根拉條一端靠近較低檁條的上翼緣,另一端靠近較高檁條的下翼緣)時,屋面板與檁條應採用螺釘連接,否則,拉條既不能約束檁條上翼緣,也不能約束檁條下翼緣。

2)當屋面板與檁條採用直立縫鎖邊連接(圖1(a))或扣合式連接(圖1(b))時,應設上層拉條,否則,不經濟;當設計明確要求屋面板與檁條上翼緣採用螺釘連接(圖1(c))時,理論上可不設上層拉條,但考慮到施工可能出現錯誤,採用直立縫鎖邊連接或扣合式連接,如果此時又未設上層拉條,檁條抗彎承載力將大大減小,出現重大安全隱患,因此,建議此時仍設上層拉條。總之,建議任何情況下均設上層拉條。

3)滿足下列兩種情況之一時可不設下層拉條,其他情況下,為了經濟合理,均應設下層設拉條:

①有壓型鋼板與檁條下翼緣採用螺釘連接(圖2(a))時;

②基本風壓較小,檁條計算由第1種荷載組合控制時。

(3)牆梁計算時,應注意以下問題:

1)始終可以勾選“牆板能阻止牆梁外翼緣側向失穩”選項,因為牆板必須通過螺釘與牆梁外翼緣連接。

2)“構造保證風吸力內翼緣側向穩定性”選項不得隨意勾選,只有在牆板為雙層壓型鋼板複合保溫牆板時才能勾選。如果不能確定牆板為雙層壓型鋼板複合保溫牆板,則應偏於安全地不勾選。

3)由於角區和中間區風荷載係數(吸力)不一樣(角區風荷載係數絕對值較大),因此,牆梁應分別選擇角區和中間區進行計算,或偏於安全地均按角區計算。

4)牆梁計算可不考慮壓型鋼板牆板自重,但應在圖中註明外牆應先施工下部砌塊牆體,後施工上部壓型鋼板牆板,上部牆板支承在下部砌塊牆體上,不能由牆梁承擔上部牆板自重。當牆板為壓型鋼板複合保溫牆板且內板不是壓型鋼板時,如內板不能自承重(如紙面石膏板),則應考慮牆梁承擔內板自重。

(4)牆梁拉條設置應注意以下問題:

1)因為牆板必須通過螺釘與牆梁外翼緣連接,因此,可不設外層拉條。

2)在牆板為雙層壓型鋼板複合保溫牆板時,可不設內層拉條;其他情況下,均應設內層拉條,否則,不經濟。

3)僅承擔牆板自重或牆梁自重的拉條可設在腹板高度中點位置;約束牆梁內翼緣的拉條可兼做承重拉條。

參考文獻

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本文來源於土木吧,作者李國勝,僅作分享學習交流,如有侵權,請聯繫小編刪除。


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