某工程C型檁條與Z型檁條的經濟型分析

張 楊

（黃岡職業技術學院建筑學院 黃岡湖北 438002）

某工程C型檁條與Z型檁條的經濟型分析

張 楊

（黃岡職業技術學院建筑學院 黃岡湖北 438002）

本文針對某鋼結構工程屋面檁條的選用過程進行分析，探討了C型檁條與Z型檁條各自的優點與缺點，并初步總結了C型檁條與Z型檁條經濟型和合理性。

鋼結構；檁條；經濟型

輕鋼結構由于其跨度大、質量輕，在工程建設中收到了廣泛的青睞。近年來輕鋼結構得到了廣泛的應用和長足的發展，眾多設計單位在如何降低輕鋼結構的含鋼量上也動了不少腦筋，但筆者發展，大部分關于輕鋼結構關于經濟型分析的文章都圍繞主體結構展開，少有從檁條角度展開經濟型討論的論文。以30米跨度以內的簡易門式剛架結構廠房為例，其主體結構的含鋼量大約在11kg/㎡～15kg/㎡之間，而檁條的含鋼量大約在4kg/㎡～8kg/㎡之間，由此可見，檁條的含鋼量雖然小，但其波動范圍與主體結構相差無幾，所以從檁條選用的角度出發來研究輕鋼結構的經濟型是有必要的。本文以某工程實例為載體，初步探討檁條的優化選擇對輕鋼結構用鋼量的影響。

1 工程概況

某單層門式剛架結構廠房工程，跨度30m，廠房長度220m，柱距8.8m，檐口高度8米，廠房全封閉，無吊車無天窗無夾層。位于基本烈度6度區，地震加速度0.05g，第一組，基本風壓按50年取值為0.35kN/㎡，基本雪壓按100年取值為0.45kN/㎡，屋面活荷載按《建筑結構荷載規范》和《鋼結構設計規范》取值為0.3kN/㎡，場地類別Ⅱ類，地面粗糙度B類，擬建場地位于較廣闊平地。

本工程采用中國建筑科學研究院建筑工程軟件研究所出品的PKPM結構設計軟件進行計算，根據本論題的要求，分別按簡支C型檁條和連續Z型檁條進行計算，為便于比較，檁條間距一律取1.5m，并根據結果比較其用鋼量的差別，優選出最經濟合理的檁條布置方案。

2 C型鋼檁條設計方案

簡支C型檁條的計算參數輸入見圖1，主要計算結果如下：

1） 1.2恒載+1.4(活載+0.9積灰)組合： 截面強度(N/mm2) : σmax = 194.741 ＜= 205.000；

2）1.0恒載+1.4風載(吸力)組合：截面強度(N/mm2) : σmaxw = 55.508 ＜= 215.749，檁條的穩定性(N/mm2): fstabw = 63.678 ＜= 205.000；

3）荷載標準值作用下：垂直于屋面的撓度(mm) : v = 36.725 ＜= 58.667

綜上所述，采用C280×70×20×2.5簡支檁條時，可以滿足設計要求，其應力比約為194.741÷205.000=0.95，在C型檁條截面庫中，該檁條截面達到最優截面。

3 Z型鋼檁條設計方案

連續Z型檁條的計算參數輸入見圖1，因本工程長度較大，邊跨檁條數量較少，對造價的影響較小，故主要比較中跨檁條。

1） 跨中支座搭接部位雙檁強度驗算： 強度計算最大應力(N/mm2)：108.631 ＜f=205.000；

2）中間跨跨中單檁強度、穩定驗算：強度計算最大應力(N/mm2)：194.311 ＜f=205.000，檁條的穩定性(N/mm2): fstabw =63.678 ＜=205.000；

3）中間跨風吸力作用跨中下翼緣受壓穩定驗算控制內力(kN.m)：下翼緣受壓穩定計算最大應力(N/mm2)：75.466 ＜ f=205.000

4）荷載標準值作用下：中間跨最大撓度(mm): 29.600 (L/297)＜ 容許撓度: 58.667

綜上所述，采用Z220×75×20×2.0連續檁條時，可以滿足設計要求，其應力比約為194.311÷205.000=0.95，在C型檁條截面庫中，該檁條截面達到最優截面。

4 兩種方案比較

根據以上計算結果進行設計，可以得出以下結論：

1）兩種檁條方案均到達最優截面，

2）C型檁條C280×70×20×2.5每根重量約為8.83kg/m×8.8m=77.70kg；Z型檁條Z220×75×20×2.0每根重量約為6.274kg/m×（8.8m+0.3m×2）=58.98kg；

3）因篇幅所限，假定邊跨和第二跨也采用相同規格的檁條，則本工程每平方米采用Z型檁條用鋼量約為77.7kg/（8.8m×1.5m）=5.89kg㎡,采用Z型檁條用鋼量約為58.98kg/（8.8m×1.5m）=4.47kg㎡,

很顯然，在本工程中采用Z型檁條進行設計時，用鋼量明顯減少，每平方米節約鋼材1.4kg，整個工程僅屋面節約鋼材近1噸，當墻面也采用Z型檁條時，也可節約近1噸鋼材。

5 結語

顯然，在本工程中，Z型檁條比C型檁條更加經濟。在大力建設節約型社會的我國，從技術層面降低能源和資源的消耗，是結構設計人員的主要責任之一。除了上述方案之外，本工程也可以從彎矩圖出發，通過增加Z型檁條的長度來減小Z型檁條的截面尺寸，此處不再贅述。

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[4]陳紹蕃.鋼結構設計原理（第二版）[M].北京:科學出版社，2001.

TU413.6

B

1007-6344（2016）07-0180-01

張楊（1980.9-），男，漢族，湖北省黃岡市人。講師、工程師、國家一級注冊結構工程師

課題：校級課題名稱：門式剛架結構優化設計研究 編號：2014C2022127