钢结构轻钢屋面檩问支撑体系探讨

门式刚架轻型 钢结构房屋南于具有自重轻、用钢省、可跨越较大跨度、抗震性能好、制作简单等优点，这几年获得了很大发展。屋面檩条通常采用冷弯薄壁型钢，截面形式大多为C型、Z型或高频焊接 H型钢。同时轻型 钢结构采用各种防水性能优良的屋盖板体系，使得屋盖坡度叮做得较小，具有良好的经济效益。通常屋盖坡度远小于z型檩条截面的主轴倾角，冈此在重力作用下。Z型檩条具有向屋脊方向倾覆的趋势；对于C型檩条，因重力作用远偏离剪心而具有向屋脊方向倾覆的趋势，如图l所示。
　　
　　由于檩条本身抗扭能力及弱轴承载力很弱，不能抵抗此倾覆力。为了不让檩条倾覆，必须设置外部构件传递此倾覆力。檩间支撑是采用最为广泛的措施之一，它能有效地将檩条倾覆力传递给刚架，起到提高檩条侧向稳定与屋面整体刚度的作用。
　　
　　 2檩间支撑布置原则及形式
　　
　　2．1檩间支撑布置原则
　　
　　檩问支撑没置与否主要与檩条的侧向刚度有关，对于侧向刚度较大的轻型H型钢和空间桁架式檩条有时不设檩间支撑。对于侧向刚度较差的实腹式和平面桁架式檩条，为了减少檩条在安装和使用阶段的侧向变形和扭转，保证其整体稳定性，一般需在檩条问设置支撑，作为其侧向支承点。
　　
　　CECS102：2c)()2《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程≥(以下简称“规程”)规定：当檩条跨度大于4m时，宜在檩条间跨中位置没置拉条或撑杆。当檩条跨度大于6Ⅲ时，应在檩条跨度三分点处各设一道拉条或撑杆。当采用圆钢做拉条时，网钢直径不宜小于10mm。圆钢拉条可设在距檩条上翼缘1j3腹板高度的范围内。当存风吸力作用下．檩条下翼缘受压时，拉条宜在檩条上、下翼缘附近适当布置。
　　
　　檩条上部的檩问支撑由重力荷载、檩条高度、檩条跨度、檩条是否连续和屋面外板的类型决定。即使屋面板为打钉板，能作为檩条在重力作用下的侧向支撑，但是因为安装的需要仍然需要上部檩条支撑。檩条下部的檩问支撑由重力荷载、风升力、檩条高度、檩条跨度、檩条是否连续和屋面内衬板的类型决定。上、下翼缘可以使用不同规格的檩问支撑。
　　
　　2．2檩间吏撑形式
　　
　　檩条承受的线荷载可分解为坡度方向的分量和垂直于坡度方向的分量，垂直于坡度方向的分量由檩条承担，坡度方向的分量由拉条承担。在檐口和屋脊处设斜拉条和直撑杆，将檩条倾覆力传至刚架。
　　
　　目前檩问直拉条大都按以下2种形式设置：
　　
　　1)在靠近檩条的上、下翼缘处各设置一层拉条，见图2a所示。当上翼缘有屋盖板通过白攻螺钉直接相连时，屋盖板即足以约束上翼缘的侧向位移和扭转，冈此，原则可以取消上层拉条，但是因为安装的需要仍然需要上部檩条支撑；当下翼缘有屋面内衬板通过自攻螺钉直接相连时，屋面内衬板足以约束下翼缘的侧向位移和扭转，因此可取消下层拉条。
　　
　　2)拉条采用斜撑杆连接方式，见图2b所示。
　　
　　屋面板与檩条牢固连接，与斜撑杆组成稳定的三角形，可以对檩条上、下翼缘起到侧向支撑作用。当屋面板通过滑移连接片与檩条上翼缘相连时，由于屋面板与屋面结构有相对滑移，檩条在受衙过程中会
　　
　　发生倾斜。此种形式的拉条对檩条的侧向支撑效果明显没有在檩条上、下翼缘各设一层拉条时好。
　　
　　檩问支撑通过不同的结构体系，可以让直拉条处于轴拉或轴压受力状态。本文将直拉条受拉力的檩问支撑体系称为檩问支撑体系1，将直拉条受压力的檩问支撑体系称为檩问支撑体系2。二者的支撑布置形式分别如同3所示。
　　
　　 3不同檩间支撑体系分析及比较
　　
　　3．1檩间支撑体系1(直拉条受拉)
　　
　　该体系檩间支撑大都采用圆钢，圆钢两端有螺纹，与檩条腹板相连。当檩条在荷载作用下有向屋面檐口倾覆的倾向时。在屋脊处的斜拉条受拉力，檩问卣拉条受拉力；当檩条在倚载作用下有向屋面屋脊倾覆的倾向时，在檐口处的斜拉条受拉力，檩间直拉条同样也受拉力。此种体系的檩问支撑充分利用圆钢的受拉强度，可以很好地阻止檩条滑移和扭转：且檩条腹板预先打孔，安装方便。但是由于懔条腹板较薄，檩条腹板开孔大多为菱形孔，因此在较大的直拉条可能会被拉出来，而此时的拉条内力并没有达到 钢材的抗拉强度。这种破坏形式在有较大积雪朱晓丈：轻铜屋面樟间支撑体系探讨荷载或有台风作用时极易山现，应引起足够的重视。
　　
　　这种体系的檩问支撑可以采用加大、加厚拉条的螺栓垫片等方法进行改进。
　　
　　3．2檩间支撑体系2(直拉条受压)
　　
　　该体系檩『白J支撑直拉条(虽然是受乐杆件，但仍然按习惯称为拉条)的布置同檩问支撑体系l，而檐口和屋脊处的斜拉条与檩问支撑体系l的设置方向相反，详见罔3。斜拉条选用圆钢或扁钢，由于刚度弱，仅能承受拉力。当檩条在荷载作用下有向屋面檐口倾覆的倾向时，在檐口处的斜拉条承受该倾覆力，直拉条的内力为压力；当檩条在荷载作用下有向屋面屋脊倾覆的倾向时，在屋脊处的斜拉条受拉力，檩问直拉条同样也受压力。由于直拉条为受压杆件，对其有长细比要求，【工j此通常采用角钢构件。角钢两端局部切肢，分别伸人檩条腹板的孔内，然后现场将角钢肢弯折90。固定，详见图2。这种体系的檩问支撑通过改变斜拉条的方向，使直拉条受压，避免了檩条腹板孑L可能被拉坏的隐患，而且安装方便。
　　
　　需要注意的是，体系2的檩问支撑斜拉条必须按图3没置，否则会使直拉条受拉。由于角钢支撑端部仅弯折同定，在受拉情况下角钢弯折的肢有被拉直的倾向。此时其耐檩条平面外的支撑作用会大大降低。
　　
　　因此，在北方雪荷载较大或南方易出现台风气候的区域应尽鼙采用支撑体系2。但是支撑体系2的角钢直拉条是工人存高空用榔头敲弯的， 施工质量难以保证；而且角钢拉条相对较重，经济性不是很好。故考虑采用其他形式的构件(如c型钢)代替角钢直拉条，以达到节省 材料和提高安装效率的目的。