浅谈C型\Z型和高频焊接H型檩条的对比选用方法
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内容提要: 檩条是有檩体系和墙架中的主要构件，由于使用的覆盖面大，用钢量相当可观，故在檩条设计中如能根据工程实际情况合理选型及布置，将取得很高的经济效益。实腹式檩条的常用形式有冷弯薄壁C型钢，Z型钢，热轧槽钢，高频焊接H型钢，焊接H型钢，蜂窝梁等多种形式。在本文中，笔者将结合自己的工作实践经验，分别对C型、Z型和高频焊接H型檩条的特点以及适用范围作一个浅要的分析对比。
关键词：C型；Z型；H型；高频焊接；檩条；冷弯薄壁
一般人认为檩条设计很简单，其实笔者感到轻钢结构中的檩条设计是很复杂的。首先，在《钢结构设计规范》GB50017一2003及《门式刚架轻型房屋钢结构设计规程》CECS 102: 2002都没有明确实用的计算公式用于理论计算;其次，檩条受力复杂，要想精确计算模条受力性能非常困难，因为檩条首先承担屋面荷载，负责传递给刚架梁，大多数情况下檩条还兼作屋面水平支撑的压杆，同时还会受到屋面的蒙皮效应的影响及隅撑的作用，而且在计算中还必须考虑檩条屈曲后的有效截面问题。这些都使得檩条的计算很复杂。因此本文结合笔者所设计的重钢2700mm中板厂轧机搬迁工程，主要从力学性能、构造以及成本三方面浅要的对C型檩条、Z型檩条与高频焊接H型檩条作一个概念性的对比，并总结在一般情况下檩条的选用原则。
笔者设计的重钢2700mm中板厂轧机搬迁工程主厂房概况：该工程主厂房采用全钢排架结构，跨度为12m~36m。基本柱距为12m，15m，18m柱距。局部抽柱形成24m，27m，36m大柱距,抽柱处设置托架支承屋架。屋面采用平行弦屋架，铰接于柱顶或托架顶，柱脚刚接于基础顶面。柱顶标高约为15.5m~22.8m。屋面系统采用“屋架＋联系梁＋檩条＋支撑＋隅撑”体系；墙面系统采用“墙架柱+支撑+檩条桁架＋檩条＋拉条＋隅撑”体系。由于屋架跨度大（最小跨度12m,最大跨度达到了18m）,屋面檩条采用了高频焊接H型檩条；墙面檩条跨度最大为7.5m,主要采用Z型檩条。通过设计该工程，笔者总结了C型、Z型与高频焊接H型檩条各自的特点如下：
一、高频焊接轻型Ｈ型钢的技术特点是：（１）截面尺寸精度高；（２）截面性能优良；（３）截面尺寸可按用户要求定制的特点。 适用于大跨度（＞10米）钢结构轻钢屋面。（4）、节约用钢量，与热轧型钢相比，节约用钢量１０－３０％。社会效益十分显著。 二、C型、Z型檩条的技术特点：均为冷弯薄壁钢檩条经热卷板冷弯加工而成，壁薄自重轻，截面性能优良，强度高，材质为Q195～Q345。主要用于轻型小跨度（≤10米）墙屋面。其中Z型钢最适用于小跨度屋面及墙面，但由于材料供应等条件的影响，现阶段应用受到一定的限制。而冷弯薄壁C型钢檀条在现阶段轻钢结构檩条设计中应用最为广泛。
下面主要针对Z型钢檩条和C型钢檩条从力学性能、构造以及成本三方面概念性的分述如下：
力学性能方面：
（1）共同点：由于钢檩条通常与薄壁压型钢板配合使用，而薄壁压型钢板的自重很轻（一般为4~8kg/m2），所以钢檩条主要用于承受风荷载的作用；并将风荷载传递给刚架和柱。
（2）差异性：
设计墙面檩条时，因C型檩条的搭接节点过于复杂，并且考虑运输条件的限制（一般檩条的运输长度≤12m），通常把C型檩条按简支梁的计算模型进行设计；而由于Z型檩条可以方便进行搭接，因此一般可把Z型檩条按连续梁的计算模型进行设计;在相同截面惯性矩的情况下，根据结构力学的知识可知，连续梁的受力性能要优于简支梁，很明显优先选用Z型檩条。
设计屋面檩条时，C型钢机一般适宜于坡度小于1/4的平缓的屋面；而Z型钢适宜于坡度大于1/4的屋面。Z型檩条因为弱轴方向的惯性距比同类的C型檩条大，所以它的整体性比C型檩条要好。所以一般屋面荷载较大、C型檩条计算困难或算出的结果需选用超大的C型檩条时，考虑用Z型檩条。有较大的基本风压的地区，檩条计算此时常常由风吸力控制，此时若用C型檩条计算困难时也可选用Z型檩条。
构造方面：
由于建筑不可避免的要在屋面、墙面开孔洞，如门窗洞口，排气孔，管道孔等等，而C型檩条一边齐平，此时一般需要用C型檩条对孔洞进行封边，这是Z型檩条无法做到的。
成本方面：
C型檩条与Z型檩条的成本方面的区别主要有两点：
（1）运输的成本。Z型檩条可以重叠放置，因此运输相同重量的檩条时，Z型檩条的成本要大大低于C型檩条。并且Z型檩条重叠堆放可以节省大量施工场地面积。
（2）通过前面力学性能的简单对比，在承受相同荷载工况下，根据结构力学基本知识，设计成连续梁的Z型檩条截面尺寸要小于设计成简支梁的C型檩条，优先选用Z型檩条对降低成本有很大的影响。
综上所述，可以得出下面两点实际工程设计经验：1、当屋面檩条跨度大于10米时应选用高频焊接轻型Ｈ型钢；2、当屋面及墙面跨度小于10米时，C型檩条与Z型檩条各有其优缺点，Z型檩条的使用范围更广，受力性能更优异，应优先选用。但是平缓屋面以及局部构造处理需采用C型檩条。因此，在设计采用钢檩条的建筑时，根据工程实际情况，应优先使用Z型檩条，并配置少量的C型檩条，尽量使设计安全、经济、合理。
参考文献:
[1] 汪一骏 钢结构设计手册（第三版上册）。中国建筑工业出版社，2003
[2] CECS 102: 2002《门式刚架轻型房屋钢结构设计规程》中国计划出版社 2002
[3]GB50017-2003钢结构设计规范。北京：中国计划出版社，2003
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