輕鋼結構檁條間連接設計探討
1輕鋼結構的特點 (1)自重輕 輕鋼結構構件多為薄壁型鋼，自重很輕，特別是圍護系統(tǒng)，壓型鋼板加保溫層等圍護系統(tǒng)重量僅為鋼筋混凝土結構的8％左右，結構本身負荷少，地震作用小，可以減少地基和基礎費用，特別適合舊房加層，幾乎不增加荷載。 (2)力學性能好 強度高，力學性能好，特別適合大跨度結構。從梁高跨比來看，鋼筋混凝土結構一般為1：12，鋼結構為1：24，差一倍，對輕鋼結構就來說差距就更明顯了，鋼筋混凝土結構要做到30米以上跨度就比較困難，也不經(jīng)濟，而采用輕鋼結構就相對簡單的多。 (3)制作和施工周期短，質(zhì)量易控制 輕鋼結構構件工廠加工制作，建筑材料是成品或半成品，現(xiàn)場組裝。工廠制作全天候作業(yè)，現(xiàn)場施工，施工機械簡單機械化程度高，不必支模拆模，構件工廠批量生產(chǎn)，縮短了制作和施工周期。另外，工廠加工精度高，尺寸誤差小，現(xiàn)場多為螺栓連接，質(zhì)量容易控制。 (4)造價低，綜合指標好 輕鋼結構能快速發(fā)展的一個重要原因就是用材省，成本低，與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結構相比，工效提高1/4～1/3,加上后期圍護費用，也比鋼筋混凝土結構有經(jīng)濟優(yōu)勢。 (5)綠色環(huán)保 鋼材是綠色環(huán)保材料，施工中可避免混凝土濕作業(yè)造成的環(huán)境噪聲污染，有害氣體排放減少，而且可以拆卸回收再利用，符合節(jié)能環(huán)保的要求。 輕鋼結構圍護系統(tǒng)的承重構件一般由C型檁條、Z型檁條承擔，檁條設計的合理與否直接影響圍護系統(tǒng)的造價。 2輕鋼結構圍護系統(tǒng)設計 2.1屋面檁條設計 2.1.1設計原則 屋面檁條計算和拉條的設置有關，如果屋面板采用自攻螺釘與檁條固定，保證屋面板與檁條可靠連接，能阻止檁條上翼緣側向位移和扭轉(zhuǎn)，此時只需計算檁條強度，但這種板型因溫度變形能力和防水能力較差，現(xiàn)在已經(jīng)較少采用。 目前采用較多的是暗扣式板型，這種連接方式在溫度變化較大時屋面板能產(chǎn)生滑動，不宜將它假定為能阻止檁條上翼緣側向位移和扭轉(zhuǎn)，除了計算檁條強度，還需計算其穩(wěn)定性。 在恒載、活載及風壓力作用下，檁條上翼緣受壓，拉條應設置在檁條上翼緣1/3處，如圖1所示。在風吸力作用下使檁條下翼緣受壓，拉條不能保證檁條下翼緣的側向位移和扭轉(zhuǎn)，如果計算時要考慮拉條能約束檁條下翼緣，此時應在檁條下翼緣1/3處同樣設置拉條，如圖2兩種形式。 2.1.2設計方法 檁條計算時應和工程實際情況相對應，采用哪種公式要根據(jù)屋面板板型和拉條的設置情況來確定，特別是現(xiàn)在普遍采用計算機軟件來設計，一個選項或參數(shù)設錯，就直接影響計算結果。 當屋面板能阻止檁條側向位移和扭轉(zhuǎn)時，可不做檁條穩(wěn)定性驗算，采用CECS102-2002中6.3.7-1計算；當屋面板不能阻止檁條側向位移和扭轉(zhuǎn)時，按CECS102-2002中6.3.7-2計算。對于屋面采用單層彩鋼板的結構，構造不能保證檁條下翼緣的穩(wěn)定性，且按習慣做法拉條設置在檁條上翼緣，此時下翼緣在風吸力作用下的穩(wěn)定計算考慮兩種情況：(1)僅在上翼緣設拉條，(2)設雙層拉條 通過具體實例進行對比拉條的設置情況對檁條計算的影響： 某輕鋼廠房柱距6m，邊緣帶檁距1.5m，鋼材Q235，基本風壓0.55KN/m2，風壓高度變化系數(shù)1.14，屋面坡度1/20，恒載0.2KN/?設兩道拉條，經(jīng)計算，截面由風吸力控制，檁條下翼緣計算結果表1所示：（采用中國建筑科學研究院PKPMSTS2008版計算） 由此可見：當風吸力起主要控制作用時，設置雙層拉條比增大檁條截面更經(jīng)濟。 需要指出的是，此處如果屋面板能阻止檁條上翼緣側向失穩(wěn)，可僅在檁條下翼緣設置拉條，計算結果與設雙層拉條是一樣的。 2.2墻梁設計 2.2.1設計原則 墻梁設計與屋面檁條設計類似，同樣要考慮墻板、拉條的約束作用。不同的是墻板有自承重和非自承重兩種，要根據(jù)具體情況具體分析。另外，墻梁設計時根據(jù)構造條件的不同要考慮雙彎矩B的影響。 2.1.2設計方法 根據(jù)《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》8.3.1條及其條文說明，兩側掛墻板的墻梁和一側掛墻板、另一側設有可阻止其扭轉(zhuǎn)變形的拉桿的墻梁，可不計彎扭雙力矩的影響（即可取B=0），此時可僅進行墻梁的強度計算。因此對于非自承重的墻板，應在檁條內(nèi)外設置雙側拉條，對于自承重墻板，可僅在內(nèi)側設置拉條。 對于風吸力作用下內(nèi)翼緣的穩(wěn)定性計算，與屋面檁條類似，墻板一般采用自攻螺釘與檁條固定，可認為墻板能阻止墻梁外翼緣側向失穩(wěn)。 同樣舉例，某輕鋼廠房柱距6m，邊緣帶檁距1.5m，鋼材Q235，基本風壓0.55KN/m2，風壓高度變化系數(shù)1.14，設兩道拉條，經(jīng)計算，截面由風吸力控制，檁條下翼緣計算結果表2所示：（采用中國建筑科學研究院PKPMSTS2008版計算） 由此可見：拉條設置在墻梁內(nèi)側比增大檁條截面更經(jīng)濟。 而對于非自承重墻板，宜在墻梁內(nèi)外設雙側拉條，外側拉條可以作為墻板在自重作用下墻梁的豎向支點。在墻板頂部和窗戶下的墻梁處應同時設置斜拉條和直撐桿，將拉力傳至剛架柱或墻架柱，底部墻梁一般固定在墻垛或矮墻上，整體穩(wěn)定有保證，故底部墻梁處可不設斜拉條和直撐桿。 3結論 輕鋼結構圍護系統(tǒng)設計時，要重視構造措施對提高結構穩(wěn)定性的作用，應根據(jù)彩鋼板板型及連接方式選擇合理的構造設計措施；構件計算時若是穩(wěn)定起控制作用，應**通過構造手段解決構件穩(wěn)定性，而不是盲目加大構件截面或提高鋼材等級等手段，從而降低造價以求得更好的經(jīng)濟效益。
