01 背景
檩条是围护系统的承重和支撑部件。它们是围护结构的骨架。它们可以将荷载传递到屋架或梁上,对屋顶结构的完整性和稳定性起着重要作用。檩条的破坏不仅对生产生活造成严重影响,有的甚至威胁人民生命财产安全。
例如:2022年7月,广东省广州市某公司干煤棚东南区部分屋顶受强风破坏,屋顶檩条、彩钢板部分受损。
某体育场馆在9级大风作用下,屋面系统遭到破坏,观察檩条及檩条支撑节点的破坏情况。
大雨导致一厂房轻钢屋顶局部倒塌。
02檩条型
檩条是屋顶结构的重要组成部分。具体来说,檩条是水平屋顶梁,垂直于屋顶桁架或椽子延伸以支撑椽子或屋顶材料。它是横向弯曲(通常是双向弯曲)构件,其主要作用是将屋面荷载传递到屋架上。
檩条的种类很多,按其断面形式和材质可分为多种类型。例如按截面形式分类:
1、固腹式
槽钢檩条、角钢檩条、H钢檩条、卷边槽钢型冷弯薄壁型钢、卷边Z型冷弯薄壁型钢、组合型钢等;
2. 禁食
通常由角钢(上下弦)和补板焊接组成,目前很少使用。
3.桁架式
分为平面桁架式檩条和空间桁架式檩条,受力明确,整体刚度较高,但制造较劳动密集,用钢量较大。
目前,工业建筑的檩条多采用实心腹式。
03 注意檩条承载力计算
有些工程围护结构没有进行计算分析,仅根据相关图集进行敷设,导致围护结构承载力不足,还可能引起风升力。
檩条通常作为双向受弯构件进行计算,主要对檩条的强度、稳定性、挠度等进行计算分析。另外,根据檩条的受力模型,还可分为连续檩条和简支檩条。简支檩条是指两个相邻的檩条不在支撑处连接在一起。简支檩条端部无弯矩,最大弯矩在跨中,结构为超静定;连续檩条是在支撑处连接在一起的两个相邻檩条。超静定结构可以调节跨中弯矩的幅值,减小截面尺寸,更加经济。
檩条计算可按《冷弯薄壁钢结构技术规范》GB50018-2002第8.1节的规定和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》第9.1节的规定进行计算“GB51022-2015。计算时请注意以下事项:
1.“屋面板可以防止檩条上翼缘的横向不稳定。”注意,这仅适用于屋顶板和檩条之间使用自攻螺钉的连接。一些新的和改进的直立锁定或卡扣类型不能完全确保。
2、“该结构可以保证下法兰吸风的稳定性”。例如根据结构要求在檩条下翼缘高度1/3附近设置支撑或檩条下翼缘用自攻钉与衬板连接等措施。
3、角度设置与檩条的力学性能有关钢结构衬板,也是选择檩条类型的关键因素之一。特别是大跨度空间结构屋顶,有多种不同的角度。错误的角度设置会严重影响檩条的强度和稳定性。
4、风荷载计算,对于大跨空间结构屋面,现有的檩条计算软件无法计算风载体类型系数。需要手动计算和设置输入,或者使用风洞试验的结果。
5、檩条是间接承受风荷载的围护构件,应根据所属面积减少局部形系数。
6、支撑的数量和安装位置直接关系到檩条稳定性的计算结果。
04 常见损坏和缺陷
在结构施工过程中,更多地关注主体结构的施工质量,有时对围护结构的施工重视不够,导致围护结构的连接出现问题,容易发生事故如抗风提升:如斜撑的设置、檩条的设置、檩条的设置。连接方法存在缺陷。
下面列出了一些常见的檩条损坏和缺陷,可归纳为三个方面:设计缺陷、施工缺陷、维护不足。
1.檩条生锈、锈蚀/锈损
2、连接螺栓缺失或松动
3、檩条及檩条支撑直接焊接在翼缘处,缺少连接板。
4、檩条间拉杆缺失或拉杆脱落。
5、自攻螺钉脱落或未安装。
6、檩条尺寸错误(断面尺寸)
7、实际安装距离比设计距离大
8、变形和弯曲
9、檩条与檩条支架连接板脱落或变形,或檩条支架焊缝开裂。
10、檩条端部连接断开
11. 檩条被切断或缺失
12、檩条及檩条支撑、主次檩条连接不符合设计。
例如:螺栓连接改为现场焊接等。
13、檩条与檩条支撑、主次檩条的连接仅采用法兰连接钢结构衬板,未采取防止端部扭转和倾翻的措施。
14、檩条反方向安装
15.檩条设计错误
例如:设计时对计算参数考虑不够,导致檩条尺寸偏小、设计间距过大;节点设计不合理,易损坏;未充分考虑当地环境,导致易腐蚀、损坏等。
06 结论
檩条的安全直接影响围护系统的安全,而围护系统的安全又直接影响结构的安全、生产使用的安全和人员的安全。檩条设计应充分重视,考虑极端气候条件下的荷载要求和当地气候特点,严格选择材料,优化节点设计。施工过程中,必须加强施工过程的质量控制和监督,确保现场檩条材料、安装工艺及验收符合现行国家标准和施工图要求。使用单位必须制定详细的管理规定,对轻钢围护结构进行检查和维护,及时发现檩条腐蚀、变形、节点断开等问题并及时处理。必要时聘请专业机构对围护结构进行检查和评估。
作家 |周家杰
常年招聘检验鉴定、加固设计工程师、实习生!