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钢结构_受弯构件示范例题2—檩条

一、1.檩条的基本概念

(1)檩条在钢结构体系中扮演着重要的角色，它是屋面结构的主要承重构件之一。通常由钢材制成，具有截面小、跨度大、自重轻、安装方便等优点。在建筑结构中，檩条主要承受屋面荷载，并将其传递到屋架或屋面梁上。檩条的合理设计对于保证整个屋面结构的稳定性和安全性至关重要。

(2)檩条的结构形式多样，常见的有普通型檩条、空腹型檩条和组合型檩条等。普通型檩条截面简单，制作方便，适用于一般中小跨度建筑。空腹型檩条通过在檩条内部开孔，减轻了檩条的自重，提高了其刚度，适用于大跨度或高荷载的建筑。组合型檩条则是将普通型檩条和空腹型檩条结合使用，以充分发挥各自的优势。檩条的截面设计通常采用工字形、T形或槽形等，这些截面形式具有较好的抗弯和抗剪性能。

(3)檩条的设计计算涉及多个方面，包括材料选择、截面设计、强度和刚度验算等。在材料选择上，应考虑檩条的承载能力和耐久性，通常采用Q235、Q345等高强度钢材。截面设计需要根据荷载大小、檩条间距、屋面坡度等因素来确定，以确保檩条具有足够的承载能力和刚度。强度验算主要针对檩条的抗弯、抗剪和抗压性能，需确保檩条在这些性能指标上满足规范要求。刚度验算则是为了确保檩条在荷载作用下不会产生过大的变形，影响屋面结构的整体性能。

二、2.檩条的设计计算

(1)檩条的设计计算首先需确定屋面荷载，这包括屋面材料自重、积雪荷载、风荷载等。以某地区为例，屋面材料自重约为0.8kN/m2，积雪荷载按50年一遇设计，取0.4kN/m2，风荷载按100年一遇设计，取0.5kN/m2。计算得屋面总荷载为1.7kN/m2。在计算檩条荷载时，还需考虑檩条间距、屋面坡度等因素，如檩条间距为1m，屋面坡度为15°，则檩条实际荷载需乘以荷载系数1.2。

(2)以一檩条长度为6m，跨度为3m的工程为例，设计檩条时需考虑檩条的强度和刚度。根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003），檩条的最小截面尺寸需满足抗弯强度要求，即檩条的弯曲应力不应超过钢材屈服强度的1/3。计算得檩条所需截面模量Wx≥2.7×10??m3。选取Q235钢材，屈服强度为235MPa，则檩条截面高度h≥150mm，截面宽度b≥120mm。为提高檩条刚度，实际设计截面高度取180mm，宽度取150mm。

(3)在檩条设计计算中，还需考虑檩条与屋面系统的连接强度。以某工程为例，檩条与屋面板的连接采用螺栓连接，螺栓直径为M16，预紧力为80kN。根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003），螺栓抗剪强度计算公式为τ=0.6στbFv，其中στb为螺栓抗剪强度设计值，Fv为螺栓受剪面面积。计算得螺栓抗剪强度设计值τb≥0.3MPa。考虑安全系数，实际螺栓抗剪强度设计值取τb=0.35MPa。檩条与屋面板的连接节点设计应确保檩条在荷载作用下不会发生松动或破坏。

三、3.檩条的应用实例

(1)在一个大型体育场馆的设计中，钢结构屋面系统采用了檩条作为主要承重构件。该场馆屋面面积达2.5万平方米，檩条长度最长达到30米，跨度最大达到10米。为了满足大跨度和轻质屋面的需求，设计团队选用了高强度钢材，并采用了空腹型檩条以减轻自重。在施工过程中，檩条通过螺栓与屋面梁和支撑系统牢固连接，确保了整个屋面结构的稳定性和安全性。

(2)另一个案例是一栋高层住宅建筑，其屋面设计采用了檩条作为屋面系统的主体结构。考虑到建筑的美观和功能性，檩条设计采用了组合型檩条，结合了普通型檩条和空腹型檩条的特点。在檩条长度和跨度的选择上，设计团队根据屋面荷载和建筑风格进行了优化，使得檩条既满足承载要求，又具有较好的视觉效果。施工过程中，檩条安装精确，与屋面系统其他构件的连接牢固可靠。

(3)在一个农业温室项目中，檩条的应用同样发挥了重要作用。温室跨度达12米，檩条长度为6米，设计团队选择了槽形截面檩条以增加抗弯性能。檩条与温室骨架的连接采用了焊接方式，确保了檩条在承受风荷载和积雪荷载时的稳定性。此外，檩条还与温室内部的水管、电线等设施进行了综合考虑，确保了温室的整体功能性和实用性。该温室项目在檩条的设计与施工中，充分体现了结构优化和功能整合的理念。