第三节 檩条设计

钢檩条一般采用单跨简支，有实腹式和桁架式两大类。

一、实腹式檩条

实腹式檩条：构造简单，制造及安装方便，常用于3～6m的跨度。截面形式：普通工字钢（因较重、不易安装，用的不多）、角钢（用于荷载跨度小的屋盖）、槽钢（常用）和Z形（为冷弯薄壁型钢、省钢）（图3－9）。檩条的截面高度取决于跨度、檩距和荷载大小等因素，一般取檩条跨度的1／35～1／50。

图3－9 实腹式檩条截面形式

实腹式檩条通过檩托与屋架上弦连接，檩托用短角钢做成，先焊在屋架上弦，屋架吊装就位后用螺栓或焊缝与檩条连接（图3－10）。

图3－10 实腹式檩条与屋架上弦的连接

简支檩条：受力均匀，便于安装。

多跨静定梁或连续梁：使跨中弯矩≈支座弯矩，可减少跨中弯矩。

图3－10-1 檩条铰点布置及铰的构造

垂直于屋架坡度放置的檩条，在竖向荷载作用下，两个主轴方向分别受到qx和qy作用（图3－11）。按简支梁计算，两个方向弯矩为

式中 q——檩条承受的屋面荷载（包括自重）设计值，qy=qcosα，qx=qsinα；

——檩条跨度；

α——屋面倾斜角度。

檩条受弯曲的强度验算公式：

（3－3）

式中 Wnx，Wny——分别为对x－x轴和y－y轴的净截面模量；

γx，γy——截面塑性发展系数。

图3－11 实腹式檩条计算简图

按弹性方法验算挠度。当有拉条时，可只验算垂直于屋面坡度的挠度，当无拉条时，应验算竖向总挠度。有拉条时挠度验算公式为

（3－4）

式中 I x——截面对x－x轴的惯性矩；

［ω］——容许挠度，对无积灰的瓦楞铁、石棉瓦等屋面为l /150；对压型钢板、积灰的瓦楞铁、石棉瓦等屋面为l／200；对其他屋面为l／200；

——檩条所承担的屋面荷载标准值。

一般情况下，檩条截面的Wy比Wx小得多，因此My即使很小产生的截面应力很大，为减小My，应沿屋面对檩条设置拉杆以减少檩条在最小刚度平面内的计算跨度。若屋面的连系有足够的保证，檩条的整体稳定不必验算。

二、格构檩条

当檩条的跨度较大（＞6 m）时，应考虑格构檩条。格构檩条三种：平面檩条、T形檩条和空间檩条（图3－12）。

图3－12 格构檩条的形式

1．平面格构檩条

平面格构檩条的上弦采用小角钢或槽钢，下弦用小角钢或圆钢，腹杆用圆钢组成。这种檩条受力明确，用料省。

下弦为抛物式檩条，中间节间必须设置斜杆，以防止檩条上弦在不对称荷载作用下产生过大的局部拱曲。

平面格构檩条侧向刚度较差，必须设置拉条以减少侧向弯矩。

图3－12-1 平面格构檩条

2．T形格构檩条

T形格构檩条：

侧向刚度较大，屋盖可不设拉条。

T形格构檩条由于上弦杆和腹杆不在同一平面，整体性较差，应沿跨度全长设置几道钢箍，跨度为3～4m时设3道，跨度为4～6m时设4道。钢箍直径d≥10 mm的圆钢。为固定腹杆平面与上弦平面，在上弦平面应设置缀板或斜缀条。

图3－12-2 T形格构檩条

3．空间格构檩条

空间格构檩条（图3－12c）是由三个平面桁架组成的空间结构，檩条横截面为三角形。这种檩条侧向刚度好，不必设置拉条，安装方便，但费工费时，适用于跨度较大和荷载较大的情况。

格构檩条的节间划分可根据计算确定，一般取 40～60 cm，檩条的高度一般为跨度的1／12～1／18，T形格构檩条和空间格构檩条上弦宽度为截面高度的1／l．5～1／2．0。腹杆与弦杆交角为40º~60º，45º最好。

图3－12-3空间格构檩条

4．格构檩条的计算

平面格构檩条可按静定的平面桁架计算，各节点均假定为铰接。计算时，将上弦的均布荷载换算成节点荷载，结构力学方法计算杆件轴力，一般只需计算最大内力，即跨中上、下弦杆内力和支座处的腹杆内力。

上弦节间还应计算由节间均布荷载引起的局部弯矩：

在檩条平面内简化计算：

（3－5）

式中，a为上弦节间长度。

在檩条平面外，当有拉条时，拉条处的弯矩为

（3－6）

式中， 为拉条间距。

中部节间设置斜杆的下撑式檩条中，上弦轴向力为：

（3－6-1）

式中，h——格构檩条高度。

下曲弦中的内力为：

（3－6-2）

式中，β——曲弦端部的倾角。

平面格构檩条的竖杆和斜杆的内力一般很小，可按允许长细比选择截面。

T形格构檩条近似地将上弦两个角钢集中到腹杆平面内后按平面格构计算内力。

空间格构檩条将空间桁架分解为高度等于h1和h2的两榀平面桁架进行计算，两榀桁架的荷载分别为q1和q2，其值可根据总荷载按刚度进行分配（图3－13）：

（3－7）

（3－8）

图3－13 空间格构檩条的计算简图

上弦单肢角钢的弯矩近似计算为

式中，a为上弦节间长度。

下弦内力等于两榀平面桁架算得的下弦内力之和。

上弦按双向压弯验算其强度，同时按双向压弯构件公式验算其整体稳定。下弦按轴心受拉验算其强度。

三、檩条的拉条

檩条侧向刚度小，为了给檩条提供侧向中间支承，减小檩条沿屋面坡度方向的跨度，减少檩条在施工和使用阶段的侧向变形和扭转，除了侧向刚度较大的空间桁架式檩条和T形桁架式檩条以外，在实腹式檩条和平面格构檩条之间需设置拉条。

拉条的布置原则：

（l）檩条跨度为 4～6 m时，至少在跨中布置一道拉条（图 3－14），跨度大于6 m时宜布置两道拉条（图3－15）。

图3－14 拉条的布置

图3－15 斜拉条和直撑杆的布置

（2）当檩条间距较密时，斜拉条角度偏小，不能保证紧张作用，可改斜拉条为桁架；

（3）当屋盖有天窗时，应在天窗两侧檩条之间设置斜拉条和直撑杆（图3－15）。

（4）角钢檩条在天窗两侧用斜拉条固定于屋架上，在屋檐处要设置斜拉条，以防角钢檩条向上倾覆。

拉条一般采用圆钢，其直径视荷载和檩距大小取8～12 mm，用双螺帽直接固定在腹板上，斜拉条有连接角钢过渡。撑杆的作用是限制檐檩的侧向弯曲，撑杆可采用角钢和钢管，其长细比按压杆要求的长细比选取截面。

拉条和檩条、撑杆和檩条的连接构造如图3－16所示。

图3－16 拉条和檩条、撑杆和檩条的连接构造