某工程C型檩条与Z型檩条的经济型分析

张 杨

（黄冈职业技术学院建筑学院 黄冈湖北 438002）

某工程C型檩条与Z型檩条的经济型分析

张 杨

（黄冈职业技术学院建筑学院 黄冈湖北 438002）

本文针对某钢结构工程屋面檩条的选用过程进行分析，探讨了C型檩条与Z型檩条各自的优点与缺点，并初步总结了C型檩条与Z型檩条经济型和合理性。

钢结构；檩条；经济型

轻钢结构由于其跨度大、质量轻，在工程建设中收到了广泛的青睐。近年来轻钢结构得到了广泛的应用和长足的发展，众多设计单位在如何降低轻钢结构的含钢量上也动了不少脑筋，但笔者发展，大部分关于轻钢结构关于经济型分析的文章都围绕主体结构展开，少有从檩条角度展开经济型讨论的论文。以30米跨度以内的简易门式刚架结构厂房为例，其主体结构的含钢量大约在11kg/㎡～15kg/㎡之间，而檩条的含钢量大约在4kg/㎡～8kg/㎡之间，由此可见，檩条的含钢量虽然小，但其波动范围与主体结构相差无几，所以从檩条选用的角度出发来研究轻钢结构的经济型是有必要的。本文以某工程实例为载体，初步探讨檩条的优化选择对轻钢结构用钢量的影响。

1 工程概况

某单层门式刚架结构厂房工程，跨度30m，厂房长度220m，柱距8.8m，檐口高度8米，厂房全封闭，无吊车无天窗无夹层。位于基本烈度6度区，地震加速度0.05g，第一组，基本风压按50年取值为0.35kN/㎡，基本雪压按100年取值为0.45kN/㎡，屋面活荷载按《建筑结构荷载规范》和《钢结构设计规范》取值为0.3kN/㎡，场地类别Ⅱ类，地面粗糙度B类，拟建场地位于较广阔平地。

本工程采用中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所出品的PKPM结构设计软件进行计算，根据本论题的要求，分别按简支C型檩条和连续Z型檩条进行计算，为便于比较，檩条间距一律取1.5m，并根据结果比较其用钢量的差别，优选出最经济合理的檩条布置方案。

2 C型钢檩条设计方案

简支C型檩条的计算参数输入见图1，主要计算结果如下：

1） 1.2恒载+1.4(活载+0.9积灰)组合： 截面强度(N/mm2) : σmax = 194.741 ＜= 205.000；

2）1.0恒载+1.4风载(吸力)组合：截面强度(N/mm2) : σmaxw = 55.508 ＜= 215.749，檩条的稳定性(N/mm2): fstabw = 63.678 ＜= 205.000；

3）荷载标准值作用下：垂直于屋面的挠度(mm) : v = 36.725 ＜= 58.667

综上所述，采用C280×70×20×2.5简支檩条时，可以满足设计要求，其应力比约为194.741÷205.000=0.95，在C型檩条截面库中，该檩条截面达到最优截面。

3 Z型钢檩条设计方案

连续Z型檩条的计算参数输入见图1，因本工程长度较大，边跨檩条数量较少，对造价的影响较小，故主要比较中跨檩条。

1） 跨中支座搭接部位双檩强度验算： 强度计算最大应力(N/mm2)：108.631 ＜f=205.000；

2）中间跨跨中单檩强度、稳定验算：强度计算最大应力(N/mm2)：194.311 ＜f=205.000，檩条的稳定性(N/mm2): fstabw =63.678 ＜=205.000；

3）中间跨风吸力作用跨中下翼缘受压稳定验算控制内力(kN.m)：下翼缘受压稳定计算最大应力(N/mm2)：75.466 ＜ f=205.000

4）荷载标准值作用下：中间跨最大挠度(mm): 29.600 (L/297)＜ 容许挠度: 58.667

综上所述，采用Z220×75×20×2.0连续檩条时，可以满足设计要求，其应力比约为194.311÷205.000=0.95，在C型檩条截面库中，该檩条截面达到最优截面。

4 两种方案比较

根据以上计算结果进行设计，可以得出以下结论：

1）两种檩条方案均到达最优截面，

2）C型檩条C280×70×20×2.5每根重量约为8.83kg/m×8.8m=77.70kg；Z型檩条Z220×75×20×2.0每根重量约为6.274kg/m×（8.8m+0.3m×2）=58.98kg；

3）因篇幅所限，假定边跨和第二跨也采用相同规格的檩条，则本工程每平方米采用Z型檩条用钢量约为77.7kg/（8.8m×1.5m）=5.89kg㎡,采用Z型檩条用钢量约为58.98kg/（8.8m×1.5m）=4.47kg㎡,

很显然，在本工程中采用Z型檩条进行设计时，用钢量明显减少，每平方米节约钢材1.4kg，整个工程仅屋面节约钢材近1吨，当墙面也采用Z型檩条时，也可节约近1吨钢材。

5 结语

显然，在本工程中，Z型檩条比C型檩条更加经济。在大力建设节约型社会的我国，从技术层面降低能源和资源的消耗，是结构设计人员的主要责任之一。除了上述方案之外，本工程也可以从弯矩图出发，通过增加Z型檩条的长度来减小Z型檩条的截面尺寸，此处不再赘述。

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TU413.6

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1007-6344（2016）07-0180-01

张杨（1980.9-），男，汉族，湖北省黄冈市人。讲师、工程师、国家一级注册结构工程师

课题：校级课题名称：门式刚架结构优化设计研究 编号：2014C2022127