钢结构厂房中C/Z型钢和高频焊H型钢檩条得选择

内容提要:檩条是有檩体系和墙架中的主要构件,由于使用的覆盖面大,用钢量相当可观,故在檩条设计中如能根据工程实际情况合理选型及布置,将取得很高的经济效益。实腹式檩条的常用形式有冷弯薄壁C型钢,艺型钢,热轧槽钢,高频焊接H型钢,焊接H型钢,蜂窝梁等多种形式。

在本文中,笔者将结合自己的工作实践经验,分别对c型、2型和高频焊接H型檩条的特点以及适用范围作一个浅要的分析对比关键词:C型;z型;H型:高频焊接:檩条:冷弯薄壁般人认为檩条设计很简单,其实笔者感到轻钢结构中的檩条设计是很复杂的。首先,在《钢结构设计规范》GB50017-2003及《门式刚架轻型房屋钢结构设计规程》cEcs102002都没有明确实用的计算公式用于理论计算,其次,檩条受力复杂,要想精确计算模条受力性能非常困难,因为檩条首先承担屋面荷载,负责传递给刚架梁,大多数情况下檩条还兼还必须考虑檩条屈曲后的有效截面问题。这些都使得檩条的计算很复杂。因此本文结合笔者所设计的重钢2700mm中板厂轧机搬迁工程,主要从力学性能、构造以及成本三方面浅要的对C型檩条、z型檩条与高频焊接H型檩条作一个概念性的对比,并总结在一般情况下檩条的选用原则笔者设计的重钢2700mm中板厂轧机搬迁工程主厂房概况:该工程主厂房采用全钢排架结构,跨度为12m36m。基本柱距为12m,15m,1am柱距。局部抽柱形成24m,27m36m大柱距抽柱处设置托架支承屋架。屋面采用平行弦屋架,铰接于柱顶或托架顶,柱脚刚接于基础顶面。柱顶标高约为155m~2am。屋面系统采用“屋架十联系梁十檩条十支撑十隅"体系:;墙面系统采用墙架柱+支撢+檩条桁架十檩条+拉条+隅撢”体系。由于屋架跨度大(最小跨度12m最大跨度达到了1am),屋面檩条采用了高频焊接H型檩条:墙面檩条跨度最大为75m,主要采用z型檩条。

通过设计该工程,笔者总结了C型、z型与高频焊接H型檩条各自的特点如下:高频焊接轻型H型钢的技术特点是:(1)截面尺寸精度高:(2)截面性能优良(3)截面尺寸可按用户要求定制的特点。适用于大跨度(>10米)钢结构轻钢屋面。(4)节约用钢量,与热轧型钢相比,节约用钢量10-30%。社会效益十分显著。￠型、Z型檩条的技术特点:均为冷弯薄壁钢檩条经热卷板冷弯加工而成,壁薄自重轻,截面性能优良,强度高,材质为Q195~Q345主要用于轻型小跨度(≤10米墙屋面。其中Z型钢最适用于小跨度屋面及墙面,但由于材料供应等条件的影响,现阶段应用受到一定的限制。而冷弯薄壁C型钢檀条在现阶段轻钢结构檩条设计中应用最为广泛下面主要针对Z型钢檩条和C型钢檩条从力学性能、构造以及成本三方面概念性的分述如下

1、力学性能方面

(1)共同点:由于钢檩条通常与薄壁压型钢板配合使用,而薄壁压型钢板的自重很轻(一般为4~kgm2),所以钢檩条主要用于承受风荷载的作用:并将风荷载传递给刚架

(2)差异性

a、设计墙面檩条时,因C型檩条的搭接节点过于复杂,并且考虑运输条件的限制(一般檩条的运输长度≤13m),逦常把型檩条按简支梁的计算模型进行设计:而由于z型檩条可以方便进行搭接,因此一般可把z型檩条按连续梁的计模型进行设计在相同截面惯性矩的情况下,根据结构力学的知识可知,连续梁的受力性能要优于简支梁,很明显优先选用Z型檩条

b、设计屋面檩条时,C型钢机一般适宜于坡度小于14的平缓的屋面适宜于坡度大于1/4的屋面。z型檩条因为弱轴方向的惯性距比同类的C型檩条大,所以它的整体性比C型檩条要好。所以一般屋面荷载较大、C型檩条计算困难或算出的结果需选用超大的C型檩条时,考虑用Z型檩条。有较大的基本风压的地区,檩条计算此时常常由风吸力控制,此时若用C型檩条计算困难时也可选用z型檩条

2、构造方面

由于建筑不可避免的要在屋面、墙面开孔洞而C型檩条一边齐平,此时一般需要用C型檩条对孔洞进行封边,这是Z型檩条无法做到的

3、成本方面

C型檩条与Z型檩条的成本方面的区别主要有两点

(1)运输的成本。Z型檩条可以重叠放置,因此运输相同重量的檩条时,z型檩条的成本要大大低于￠型檩条。并且z型檩条重叠堆放可以节省大量施工场地面积

(2)通过前面力学性能的简单对比,在承受相同荷载工况下,根据结构力学基本知识,设计成连续梁的z型檩条截面尺寸要小于设计成简支梁的C型檩条,优先选用z型檩条对降低成本有很大的影响综上所述,可以得出下面两点实际工程设计经验:1、当屋面檩条跨度大于10米时应选用高频焊接轻型H型钢:2、当屋面及墙面跨度小于10米时,￠型檩条与z型檩条各有其优缺点,z型檩条的使用范围更广,受力性能更优异,应优先选用。但是平缓屋面以及局部构造处理需采用￠型檩条。因此,在设计采用钢檩条的建筑时,根据工程实际情况,应优先使用z型檩条,并配置少量的C型檩条,尽量使设计安全、经济、合理