2019-04-10
[摘要]：通过实例对⽐，说明不同规范在风吸⼒下檩条下翼缘稳定性的不同验算⽅法，并对计算结果的作了分析。 [关键词]：门规薄壁钢规风吸⼒檩条下翼缘稳定
[abstract] : through the examples comparison, explain different standard, in the wind under continuous span purlin suction flange of stability under different checking methods, and the calculated results are analyzed.
[key words] : door thin-walled steel rules the wind gauge under continuous span purlin suction flange stability
中图分类号：TU74⽂献标识码：A ⽂章编号：
1、概述
门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS 102：2002（以下简称：门规）和冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002（以下简称：薄壁钢规）都对风吸⼒作⽤下檩条的下翼缘稳定计算作了规定，但两者求解⽅式⼤相径庭。
众所周知，檩条下翼缘位置没有侧向⽀撑时，在风吸⼒作⽤下受压侧极易失稳，除了计算檩条强度外还应验算檩条下翼缘在风吸下的稳定性。 门规参考了欧洲规范的计算⽅法，假设⼀个由截⾯扭转引起作⽤于⾃由翼缘的侧向荷载qx’，这个假想荷载对⾃由翼缘产⽣弯矩，同时引⼊承载⼒降低系数见门规附录E：当屋⾯能阻⽌檩条上翼缘侧向位移和扭转时，在风吸⼒作⽤下檩条下翼缘的受压稳定性按下列公式验算：
（E.0.1-1）
薄壁钢规采取⽤折减系数降低其计算的承载⼒⽅式，即引⼊整体稳定系数 b , 薄壁钢规8.1檩条的计算中规定：当屋⾯不能阻⽌翼缘侧向位移和扭转的实腹式檩条的稳定性下列公式计算：（此处“翼缘”本⽂只针对下翼缘在风吸⼒下失稳时的情况）
(8.1.1-2)
以下通过实例来分析两个规程的区别。
某房屋⾼8m，双坡单跨，跨度为24m，檩条跨度 =6m，檩距s=1.5m，屋⾯坡度1：10(屋⾯倾⾓α=5.711°），雪荷载
0.4kN/m2，地⾯粗糙度为B类，基本风压0.45kN/m2，屋⾯恒荷载为SGk =0.2kN/m2 ，单板0.7厚YX-35-125-750型，每波⼀钉(故屋⾯能阻⽌檩条上翼缘侧向位移和扭转)，檩条跨中设⼀道斜拉拉条，从第⼀根檩条的下翼缘连接⾄第⼆根檩条的上翼缘，初步选定屋⾯檩条为：冷弯薄壁型钢C160×60×20×2.5（材质Q345B），屈服强度fy=345N/mm2 ，强度设计值
f=300N/mm2，其截⾯特性为：
⾼度：h=16cm 宽度：b=6cm
厚度：t=0.25cm⾯积：A=7.48cm2
x轴⽑截⾯惯性距：Ix=288.13cm4
y轴⽑截⾯惯性距：Iy=35.96cm4
x轴⽑截⾯截⾯模量：Wx=36.02cm3
y轴⽑截⾯截⾯模量：Iymax=19.47cm3
y轴⽑截⾯截⾯模量：Iymin=8.66cm3
发光标识
y轴回转半径：iy=2.19cm
中和轴到腹板距离：x0=1.85cm
弯⼼到中和轴距离：e0=4.45cm
轮胎胶粉技术⽑截⾯抗扭惯性矩：It=0.1559cm4
⽑截⾯惯性距：Iω=1887.71cm6
2、求x轴、y轴线荷载qx、qy
根据建筑结构荷载规范，在风吸⼒下荷载组合为：1.0恒载+1.4风吸⼒荷载，x轴⽅向仅有恒载在x轴的分⼒，y轴⽅向是恒载在y轴的分⼒和风吸⼒荷载的组合，并且两者⽅向相反，故qx=γGSGks×sinα=1×0.2×1.5×sin5.711=0.03kN/m
qy=γQµzµsω0s+γGSGks×cosα
=1.4×1.0×(-1.47)×0.45×1.05×1.5+1.0×0.2×1.5× cos5.711= －1.160kN/m上式中，风载按门规取，风
载体型系数按有效受荷⾯积A=6×1.5=9m2，边缘区取µs=+1.5log A－2.9=1.5log 9－2.9=－1.47
3、求x轴、y轴弯矩Mx、My(见图1)
风吸⼒下檩条下翼缘受压，由于拉条斜拉，故My按有侧向⽀撑计：
Mx= qyl2/8=1.160×62/8= 5.220kN•m
My= qxl2/32=0.030×62/32= 0.034kN•m
4、按薄壁钢规求风吸下翼缘稳定应⼒
按薄壁钢规5.6可求得全截⾯有效，则：
烷基叔丁基醚
Wex=WxWey=Wy
按薄壁钢规A.2：按下翼跨中有⼀道侧向⽀承(拉条)选得系数ξ1=1.35，ξ2=0.14
荷载作⽤点到弯⼼距：(指向弯⼼取负值)
ea=e0-x0+b/2=－(4.45-1.85+6/2)=－5.6cm
则η=2ξ2ea / h=2×0.14×(－5.6)/16=－0.098
檩条计算长度
3g无线摄像机
系数
=1.058
y轴长细⽐：λy= 0/iy=300/2.19=136.99cm
稳定系数为：
=0.658
=222N/mm2 ≤ f =300-------------式1
5、按门规求风吸下翼缘稳定应⼒
1）、求垂直荷载引起的檩条⾃由翼缘(下翼缘)的侧向弯矩My’
名称代号公式计算式数值
⾯板与檩条连接的抗扭刚度 Ct1 Max｛C100(b/100)2，130n｝ 2600×(60/100)2=936
130×8=1040（注1） 1040Nm/m/rad
与⾯板抗弯刚度
对应的抗扭刚度 Ct2 Ct2=kEI1/s 4×2.06×105×2×105/1500 1.1×105Nm/m/rad
檩条抗扭弹簧刚度 Ct
1030Nm/m/rad
荷载的偏⼼距 e e=e0-x0+b/2 44.5-18.5+60/2 56mm
提前放电避雷针檩条侧向弹簧刚度 K
0.0321
参数 R
0.9249
筛板塔⾃由翼缘弹性约束的修正系数η
0.7532
假想侧向荷载 qx’ qx’=kqy 56/160×1.160 0.406kN/m
忽略弹性约束⾃由翼缘侧向弯矩 My0’
－0.406×30002/8 －0.4568×106Nmm
垂直荷载引起的下翼缘侧向弯矩 My’
0.7532×(－0.4568×106) －0.344×106Nmm
注1：门规说明采⽤公式Ct1=130n应符合条件：⾯板的基板厚度不得⼩于0.66mm。
2）、求檩条下翼缘压弯屈曲时承载⼒降低系数χ
檩条C160×60×20×2.5⾃由翼缘加1/6腹板⾼度的截⾯参数为：
⾯积：Afl=2.4067cm2
y轴⽑截⾯惯性距：Ifly=14.006cm4
y轴⽑截⾯截⾯模量：
Wfly= Ifly /x0=14.006 / 1.85=7.571cm3
y轴回转半径： =2.4124cm
名称代号公式计算式数值
参数 R
14.798
⾃由翼缘计算长度
0.7×6000(1+13.1×14.7981.6)-0.125 1776.2mm
⾃由翼缘绕y轴长细⽐
1776.2/24.124 73.628
长细⽐1
82.323
⾃由翼缘相对长细⽐
73.628 / 82.323 0.8944
参数
0.5[1+0.21(0.8944-0.2)
+0.89442] 0.9729
承载⼒降低系数χ
0.7376
=242N/mm2≤f=300-------------式2
6、对⽐
式1式2对⽐可以看出：门规附录E求得的应⼒⼤于薄壁钢规的，究其原因，两者都是通过⼀个系数降低承载⼒，本例C型檩条仅设⼀道拉条(上下翼缘均受拉条约束)时这个系数⽐较接近，但门规中⽆法体现檩条下翼受约束这⼀有利因素，⽽由假想侧向
荷载产⽣的⾃由翼缘侧向弯矩较⼤，这⾥虽然考虑了忽略弹性约束条件，但⾃由翼缘由侧向弯矩⽣成的应⼒还是较⼤。
按相同⽅法可求得檩条设两道斜拉拉条(上下翼缘均受拉条约束)时稳定应⼒，同样，门规附录E求得的应⼒远⼤于薄壁钢规的，但与本例相反的是，门规的承载⼒降低系数χ⽐按薄壁钢规计算的受弯构件整体稳定系数⼩许多，⽽门规中⾃由翼缘由假想荷载的⽣成的应⼒和薄壁钢规的⽔平荷载⽣成的应⼒接近。
7、结论
当檩条上下翼缘均受拉条约束时，门规附录E⽐薄壁钢规结果偏⼤，由于门规附录E没有反应出下翼缘的约束。因此这种情况时验算风吸⼒下檩条下翼缘的稳定还是按薄壁钢规⽐较合理；
当檩条仅上翼缘受拉条约束时，按薄壁钢规计算时，由于下翼缘⽆侧向⽀承，计算长度为檩条长度（简⽀时），这就导致檩条跨度越⼤，整体稳定系数越⼩，稳定应⼒越⼤，⽽门规计算长度为拉条距离，相对合理些，故此时还是按门规验算好。
参考⽂献
[1] CECS 102：2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程
[2 ]GB 50018-2002冷弯薄壁型钢结构技术规范
[3] 钢结构设计⼿册（上册）第三版北京：中国建筑⼯业出版社，2003
[4 ]轻型钢结构设计指南（实例与图集）第⼆版北京：中国建筑⼯业出版社，2000
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