圆钢重量计算公式(矩形钢管常用规格)

频道：科普故事日期：2023-06-16 浏览：1231

1、引言

在应用广泛的门式刚架结构中，檩条的用钢量在总用钢量中往往占有较大的比重，在实际工作中，由于檩条的破坏导致整个门式刚架结构发生整体破坏的情况屡有发生，因此，檩条的设计一直受到业界的关注。檩条形式主要有实腹式、空腹式和桁架式三种，对于常见的实腹式檩条，其设计看似简单，实则复杂，主要表现在(1)檩条受力复杂。屋面檩条除承受屋面传来的荷载外，通常还兼作支撑体系中的压杆，同时还通过隅撑对刚架梁提供平面外的侧向支承，若再考虑屋面板、拉条、撑杆对檩条的支撑作用，檩条的受力非常复杂，普通钢结构构件的理想化模型远不能满足其计算分析的需要。(2)檩条翘曲应力计算麻烦。对于冷弯薄壁C型或Z型截面檩条，外荷载作用偏离截面剪切中心，因此有扭矩产生，会产生不可忽略的翘曲应力，其计算非常麻烦。(3)精确计算檩条的承载力较困难。由于不能对檩条的受力进行准确分析，且计算时对实腹式冷弯薄壁型钢檩条还需考虑屈曲后强度的问题，再加上屋面蒙皮效应的影响等，要准确计算檩条的承载力较困难。实腹式檩条的破坏大多是失稳破坏，因此，檩条稳定承载力的计算就成为我们关注的重点。

2、影响实腹式檩条稳定承载力的主要因素实腹式檩条的稳定问题主要是由受压翼缘的弯扭引起的。影响檩条稳定承载力的因素，除其自身截面特性外，最重要的是屋面压型钢板对檩条的约束作用和拉条、撑杆对檩条的侧向支承作用。若屋面板与檩条牢固连接，且屋面板材有足够的刚度(例如压型钢板)，则有较强的蒙皮刚度帮助檩条抵抗倾覆力矩，但如果是采用非直接固定的具有温度自由伸缩的屋面板，一般是通过设置拉条系统来解决檩条的抗倾覆问题。屋面板与檩条牢固连接，通常指的是用自攻螺钉、螺栓、拉铆钉和射钉等与檩条牢固连接。但在实际工程中，为了更好地防雨水，常采用扣合式或咬合式的连接，在这种情况下，拉条的设置就成为解决檩条抗倾覆问题的关键。

3、现行规范关于拉条的相关规定及实际工程中拉条的设置形式

拉条的设置是影响实腹式檩条稳定承载力的关键因素之一。《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)对拉条的数量、截面及设置位置作出了明确的规定:当檩条跨度大于4m时，宜在檩条跨中设置拉条或撑杆;当檩条跨度大于6m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，圆钢直径不宜小于10mm;圆钢拉条可设在距檩条上翼缘1/3腹板高度的范围内;当在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。规范对拉条与檩条连接的其他一些构造细节没有作出明确的规定，比如拉条的设置形式。实际工程中的拉条设置形式多种多样，总的可归纳为三大类:①仅约束受压翼缘(上翼缘或下翼缘);②同时约束上、下翼缘③拉条设在腹板高度中部，。

当屋面荷载作用下使檩条上翼缘受压、风吸力作用下使檩条下翼缘受压时，拉条采用同时约束檩条上、下翼缘的设置形式;当屋面板能阻止檩条上翼缘的扭转和失稳，拉条仅约束其下翼缘，但需采取措施防止檩条安装时倾覆;当屋盖有内衬板，且能阻止檩条下翼缘的扭转和失稳，拉条仅约束檩条上翼缘;拉条设在檩条腹板高度中部的情况，是部分施工单位为图构件加工制作和施工方便，计算时虽按拉条约束檩条受压翼缘考虑，但实际施工时却将拉条设在檩条腹板高度中部。

4、拉条设置形式对实腹式檩条稳定承载力的影响研究

4．1现行规范关于檩条稳定承载力的计算规定及存在问题关于檩条稳定承载力的计算，现行规范的相关规定可总结为:当屋面板材与檩条受压翼缘有牢固的连接，且屋面板材有足够的刚度时，认为屋面能阻止檩条的侧向失稳和扭转，可不验算其稳定性;当檩条受压翼缘无屋面板材与其牢固连接时，即屋面不能阻止檩条侧向位移和扭转时，当屋面不能阻止檩条侧向失稳和扭转时，在受压翼缘附近设置拉条，檩条的稳定承载力将得到提高，这种提高仅和拉条设置数量(几道)有关。若按规范公式计算，当屋面不能阻止檩条侧向失稳和扭转、且屋面荷载作用下檩条上翼缘受压时，只要拉条设置数量一样，除图1(f)以外其他5种不同拉条设置形式下檩条的稳定承载力均相同。问题是:不同拉条设置形式下，檩条的稳定承载力是否相同?

4．2实验结果分析按规范公式计算，除图1(f)以外其他5种不同拉条设置形式下檩条的稳定承载力应相同，但试验结果表明:不同拉条设置形式下檩条的稳定承载力不完全相同，且檩条破坏时所产生的侧向挠度差异较大。笔者认为其主要原因是:不同的拉条设置形式下，拉条受力不同，因而对檩条的稳定承载力产生不同的影响。拉条的主要作用是防止檩条产生侧移和扭转，在作用于檩条的屋面竖向荷载作用下，拉条受力主要由两部分产生:①屋面荷载坡向分力qx，在此力作用下，越靠近屋脊，拉条所承受的拉力越大，因为上部的拉条将承受来自其下部檩条的所有的力;②由于屋面荷载作用线偏离檩条截面剪切中心而产生的扭矩T，使檩条有倾覆的趋势，设置拉条的主要目的是阻止檩条的侧倾，故拉条中还承受由扭矩所产生的力，并最终通过斜拉条将檩条的倾覆力传给刚架。以C型截面檩条为例，T使其有向屋脊方向倾覆的趋势，因此，越靠近檐口，拉条所承受的由T产生的拉力越大。以图1(a)所示拉条设置形式为例，在qx，T作用下拉条受力如图3所示。作用于檩条上的荷载使拉条受力，拉条受的力又反作用于檩条，不同拉条设置形式下，拉条受力不同，对檩条稳定承载力的影响作用也不同，试验结果也证明了这一点。

5、设计建议

(1)不同的拉条设置形式，对檩条的稳定承载力和侧移有较大的影响。现行规范中仅以受压翼缘设置拉条数量进行简单的区分来计算檩条的稳定承载力是安全的，但在某些情况下，比如当拉条交叉设置时，如图1(b)所示，计算结果过于保守，不经济。(2)在计算时按拉条约束檩条受压翼缘考虑，但施工时为图方便仅将拉条设在檩条腹板高度中部，如图1(f)所示，这样的做法存在安全隐患，不建议采用。(3)图1(c)，(d)，(e)所示拉条设置形式下，檩条稳定承载力同图1(a)，但檩条侧向位移却是图1(a)的1．53～3．33倍，建议设计时慎用。(4)对于目前常用的扣合式或咬合式屋面连接，拉条的设置需同时约束檩条的上、下翼缘。根据试验结果，采用图1(b)所示拉条设置形式可获得较高的檩条稳定承载力，但施工麻烦，并且檩条的腹板较薄，拉条和檩条连接处腹板容易产生变形，从而影响拉条力的传递，因此笔者提出一种新的拉条连接形式(图4):通过在拉条两端设置帽形支座，实现仅在檩条腹板高度中部设置拉条却能同时约束檩条上、下翼缘的效果，便于施工的同时，帽形支座的使用增大了拉条与檩条连接处的受力面，有利于提高檩条的稳定承载力。试验结果表明，在同等条件下，图4所示檩条最大承载力实测值为0．51kN/m，最大侧移实测值13mm，分别为图1(a)的1．34倍和0．87倍。