鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章輕鋼結(jié)構(gòu)第四節(jié)

1、1.4 1.4 壓型鋼板設(shè)計壓型鋼板設(shè)計 v1.4.1 1.4.1 壓型鋼板的材料和截面形式壓型鋼板的材料和截面形式 v1.4.2 1.4.2 壓型鋼板的截面幾何特性壓型鋼板的截面幾何特性 v1.4.3 1.4.3 壓型鋼板荷載和荷載組合壓型鋼板荷載和荷載組合 v1.4.4 1.4.4 薄壁構(gòu)件的板件有效寬度薄壁構(gòu)件的板件有效寬度 v1.4.5 1.4.5 壓型鋼板強度和撓度計算壓型鋼板強度和撓度計算 v1.4.5 1.4.5 壓型鋼板的構(gòu)造規(guī)定壓型鋼板的構(gòu)造規(guī)定 壓型鋼板特點：壓型鋼板特點： 自重輕、強度高、剛度較大、抗震性能較好、施工自重輕、強度高、剛度較大、抗震性能較好、施工 安裝方便，

2、易于維護更新，便于商品化、工業(yè)化生安裝方便，易于維護更新，便于商品化、工業(yè)化生 產(chǎn)的特點。產(chǎn)的特點。 具有簡潔、美觀的外觀，豐富多彩的色調(diào)以及靈活具有簡潔、美觀的外觀，豐富多彩的色調(diào)以及靈活 的組合方式，是一種較為理想圍護結(jié)構(gòu)用材。的組合方式，是一種較為理想圍護結(jié)構(gòu)用材。 1.4.1 1.4.1 壓型鋼板的材料和截面形式壓型鋼板的材料和截面形式 壓型鋼板的定義壓型鋼板的定義： 壓型鋼板是將薄鋼板壓型鋼板是將薄鋼板( (彩色薄鋼板）經(jīng)輥壓冷彩色薄鋼板）經(jīng)輥壓冷 彎成彎成V V型、型、U U型、型、W W型等類似形狀，用于建筑屋型等類似形狀，用于建筑屋 面、墻面和樓板的建筑材料。面、墻面和樓板的建

3、筑材料。 壓型鋼板按波高分高波板、中波板和低波板三壓型鋼板按波高分高波板、中波板和低波板三 種板型。屋面宜采用波高和波距較大的壓型鋼種板型。屋面宜采用波高和波距較大的壓型鋼 板，墻角宜選用波高和波距較小的壓型鋼板。板，墻角宜選用波高和波距較小的壓型鋼板。 彩色鋼卷板彩色鋼卷板 彩鋼板外墻面彩鋼板外墻面 應(yīng)用在組合樓板的應(yīng)用在組合樓板的 鍍鋅壓型鋼板鍍鋅壓型鋼板 壓型鋼板的應(yīng)用：壓型鋼板的應(yīng)用： 廣泛用于工業(yè)建筑、公共建筑物的屋面、墻面等圍廣泛用于工業(yè)建筑、公共建筑物的屋面、墻面等圍 護結(jié)構(gòu)及建筑物內(nèi)部的隔斷；護結(jié)構(gòu)及建筑物內(nèi)部的隔斷； 還大量用作組合樓板或混凝土樓板，并作為承載構(gòu)還大量用作組合

4、樓板或混凝土樓板，并作為承載構(gòu) 件或永久性模板使用；件或永久性模板使用； 在大中型工業(yè)廠房、倉庫以及體育館、影劇院、展在大中型工業(yè)廠房、倉庫以及體育館、影劇院、展 覽館、住宅、別墅、高層建筑、活動房屋等工業(yè)與覽館、住宅、別墅、高層建筑、活動房屋等工業(yè)與 民用建筑中，壓型鋼板的使用正日趨廣泛。民用建筑中，壓型鋼板的使用正日趨廣泛。 彩色壓型鋼板的構(gòu)成：彩色壓型鋼板的構(gòu)成： 由基材、鍍層和涂層三部分組成由基材、鍍層和涂層三部分組成 基材：由板厚度為基材：由板厚度為0.5mm0.5mm2.0mm2.0mm的薄鋼板經(jīng)冷的薄鋼板經(jīng)冷 軋或沖壓成型。軋或沖壓成型。 鍍層：熱鍍鋅、熱鍍鋅鋁合金、熱鍍鋁和熱鍍

5、鍍層：熱鍍鋅、熱鍍鋅鋁合金、熱鍍鋁和熱鍍 鋅等。鋅等。 涂層：聚脂涂料、有機硅改性聚脂涂料等。涂層：聚脂涂料、有機硅改性聚脂涂料等。 壓型鋼板的使用壽命：壓型鋼板的使用壽命： 壓型鋼板的使用壽命涉及鋼板質(zhì)量、成品保護、壓型鋼板的使用壽命涉及鋼板質(zhì)量、成品保護、 建筑物使用環(huán)境等多種因素。建筑物使用環(huán)境等多種因素。 一般壓型鋼板使用期限在一般壓型鋼板使用期限在8-158-15年左右。我國使年左右。我國使 用進口彩鋼板的建筑工程，至今已有用進口彩鋼板的建筑工程，至今已有2020年的歷年的歷 史。史。 壓型鋼板截面及涂層示意圖壓型鋼板截面及涂層示意圖 鋼板基材鋼板基材 鍍鋅層鍍鋅層 初涂層初涂層 精

6、涂層精涂層 壓型鋼板的選用原則壓型鋼板的選用原則: 優(yōu)先選用帶有彩色涂層和鍍鋅、鋁的鋼卷板。優(yōu)先選用帶有彩色涂層和鍍鋅、鋁的鋼卷板。 優(yōu)先采用壓型鋼板定型產(chǎn)品。優(yōu)先采用壓型鋼板定型產(chǎn)品。 應(yīng)在滿足建筑功能、承載要求和方便施工的前應(yīng)在滿足建筑功能、承載要求和方便施工的前 提下，注意節(jié)約材料，提高壓型鋼板的覆蓋率提下，注意節(jié)約材料，提高壓型鋼板的覆蓋率 和使用壽命。和使用壽命。 壓型鋼板通常不適用于受有強烈侵蝕作用的場壓型鋼板通常不適用于受有強烈侵蝕作用的場 合。對處于有較強侵蝕作用環(huán)境的壓型鋼板，合。對處于有較強侵蝕作用環(huán)境的壓型鋼板， 應(yīng)進行有針對性的特殊防腐處理。應(yīng)進行有針對性的特殊防腐處理

7、。 壓型鋼板的類型及應(yīng)用：壓型鋼板的類型及應(yīng)用： 按表面處按表面處 理方法分理方法分 鍍鋅鋼板鍍鋅鋼板 彩色鍍鋅鋼板彩色鍍鋅鋼板 彩色鍍鋁鋅鋼板彩色鍍鋁鋅鋼板 僅適用于僅適用于 組合樓板組合樓板 適用于屋適用于屋 面和墻面面和墻面 壓型鋼板的截面形式壓型鋼板的截面形式 ：壓型鋼板的截面形式：壓型鋼板的截面形式 （板型）較多，國內(nèi)生產(chǎn)的軋機已能生產(chǎn)幾（板型）較多，國內(nèi)生產(chǎn)的軋機已能生產(chǎn)幾 十種板型，但真正在工程中應(yīng)用較多的板型十種板型，但真正在工程中應(yīng)用較多的板型 也就十幾種。下圖給出了幾種壓型鋼板的截也就十幾種。下圖給出了幾種壓型鋼板的截 面形式。面形式。 （a） （b） （c） （d） （e

8、） （f） 壓型鋼板的截面形式壓型鋼板的截面形式 上圖（上圖（a a）、（）、（b b）是早期的壓型鋼板板型，截面）是早期的壓型鋼板板型，截面 形式較為簡單，板和檁條、墻梁的固定采用鉤頭形式較為簡單，板和檁條、墻梁的固定采用鉤頭 螺栓和自攻螺釘、拉鉚釘。當作屋面板時，因板螺栓和自攻螺釘、拉鉚釘。當作屋面板時，因板 需開孔，所以防水問題難以解決，目前已不在屋需開孔，所以防水問題難以解決，目前已不在屋 面上采用。面上采用。 （c c）、（）、（d d）是屬于帶加勁的板型，增加了壓型）是屬于帶加勁的板型，增加了壓型 鋼板的截面剛度，用作墻板時加勁產(chǎn)生的豎向線鋼板的截面剛度，用作墻板時加勁產(chǎn)生的豎向線

9、 條還可增加墻板的美感。條還可增加墻板的美感。 (e)(e)、(f)(f)是近年來用在屋面上的板型，其特點是是近年來用在屋面上的板型，其特點是 板和板、板與檁條的連接通過支架咬合在一起，板和板、板與檁條的連接通過支架咬合在一起， 板上無需開孔，屋面上沒有明釘，從而有效地解板上無需開孔，屋面上沒有明釘，從而有效地解 決了防水、滲漏問題。決了防水、滲漏問題。 壓型鋼板的表示方法：壓型鋼板的表示方法： 壓型鋼板板型的表示方法壓型鋼板板型的表示方法 為：為：YXYX波高波距有效波高波距有效 覆蓋寬度。覆蓋寬度。 如如YX15-380-760YX15-380-760即表示：即表示： 波高為波高為15mm

10、15mm、波距為、波距為380mm380mm、 板的有效覆蓋寬度為板的有效覆蓋寬度為760mm760mm 的板型；的板型； 壓型鋼板的厚度需另外注壓型鋼板的厚度需另外注 明。明。 YX15-380-760XYX15-380-760X型型 壓型鋼板根據(jù)波高的不同，一般分為低波板壓型鋼板根據(jù)波高的不同，一般分為低波板 ( (波高波高30ram)70mm)70mm)。波高越高，截面的抗彎。波高越高，截面的抗彎 剛度就越大，承受的荷載也就越大。剛度就越大，承受的荷載也就越大。 屋面板一般選用中波板和高波板，中波在實際屋面板一般選用中波板和高波板，中波在實際 采用的最多。墻板常采用低波板弘因高波板、采用

11、的最多。墻板常采用低波板弘因高波板、 中波板的裝飾效果較差，一般不在墻板中采用。中波板的裝飾效果較差，一般不在墻板中采用。 計算單元計算單元:采用單槽口作為計算單元采用單槽口作為計算單元 1.4.21.4.2壓型鋼板截面幾何特性壓型鋼板截面幾何特性 線性元件算法線性元件算法: : 壓型鋼板的厚度較薄且各板段厚度相等，因此可壓型鋼板的厚度較薄且各板段厚度相等，因此可 用其板厚的中線來計算截面特性。這種計算法稱用其板厚的中線來計算截面特性。這種計算法稱 為線性元件算法為線性元件算法 以此算得的截面特性以此算得的截面特性A A、I I，乘以板厚，乘以板厚t t，便是單槽，便是單槽 截面的各幾何特性值

12、。截面的各幾何特性值。 用用b b代表單槽口中線總長則：代表單槽口中線總長則： b=b1+b2+2b3b=b1+b2+2b3 這樣，形心軸這樣，形心軸x x與受壓翼緣與受壓翼緣b1b1中線之間的距離中線之間的距離 是：是： b bbh c 32 單槽口對于上翼緣邊和下翼緣邊的截面模量單槽口對于上翼緣邊和下翼緣邊的截面模量 抵抗矩分別為：抵抗矩分別為： 32 2 3321 3 2 bb bbbbbth c I W x s x 31 2 3321 3 2 bb bbbbbth ch I W x x x 上翼緣：上翼緣： 下翼緣下翼緣: 線性元件法計算是按折線截面原則進行的，略去線性元件法計算是按折

13、線截面原則進行的，略去 了各轉(zhuǎn)折處圓弧過渡的影響。了各轉(zhuǎn)折處圓弧過渡的影響。 精確計算表明，其影響在精確計算表明，其影響在0.50.5- 4.5- 4.5，可以略，可以略 去不計。去不計。 當板件的受壓部分為部分有效時，應(yīng)采用有效寬當板件的受壓部分為部分有效時，應(yīng)采用有效寬 度代替它的實際寬度。度代替它的實際寬度。 l壓型鋼板用作屋面板的荷載：壓型鋼板用作屋面板的荷載： 永久荷載永久荷載壓型鋼板自重，采用保溫板尚需考慮壓型鋼板自重，采用保溫板尚需考慮 保溫層和防水層等自重；保溫層和防水層等自重； 可變荷載可變荷載雪荷載、屋面均布活荷載、屋面檢修雪荷載、屋面均布活荷載、屋面檢修 集中荷載、積灰荷

14、載、風荷載等；集中荷載、積灰荷載、風荷載等； 偶然荷載偶然荷載地震作用、爆炸或其他意外荷載。地震作用、爆炸或其他意外荷載。 1.4.3 1.4.3 壓型鋼板的荷載和荷載組合壓型鋼板的荷載和荷載組合 當屋面板為單層壓型鋼板構(gòu)造時，永久荷載僅當屋面板為單層壓型鋼板構(gòu)造時，永久荷載僅 為壓型鋼板的自重；為壓型鋼板的自重； 當屋面板為雙層板構(gòu)造時當屋面板為雙層板構(gòu)造時( (中間設(shè)置玻璃棉保中間設(shè)置玻璃棉保 溫層溫層) )，作用在底板，作用在底板( (下層壓型鋼板下層壓型鋼板) )上的永久上的永久 荷載除其自重外，還需考慮保溫材料和龍骨的荷載除其自重外，還需考慮保溫材料和龍骨的 重量。重量。 設(shè)計或選用

15、屋面壓型鋼板時，應(yīng)考慮風吸力引起設(shè)計或選用屋面壓型鋼板時，應(yīng)考慮風吸力引起 截面應(yīng)力反號的影響，此時，不計入風吸力外所截面應(yīng)力反號的影響，此時，不計入風吸力外所 有可變荷載效應(yīng)的影響，構(gòu)件自重的荷載分項系有可變荷載效應(yīng)的影響，構(gòu)件自重的荷載分項系 數(shù)取作數(shù)取作1.01.0。 壓型鋼板通常僅限于用于不上人屋面，此類屋面壓型鋼板通常僅限于用于不上人屋面，此類屋面 活荷載標準值可取活荷載標準值可取0.3KN/m0.3KN/m2 2 。屋面檢修集中荷載。屋面檢修集中荷載 標準值取標準值取0.5KN0.5KN，作用于壓型鋼板跨中。，作用于壓型鋼板跨中。 可變荷載：可變荷載： 在計算屋面壓型鋼板的可變荷載

16、時，與剛架荷載在計算屋面壓型鋼板的可變荷載時，與剛架荷載 計算類似，需要考慮屋面均布活荷載、雪荷載和計算類似，需要考慮屋面均布活荷載、雪荷載和 積灰荷載，積灰荷載， 施工檢修集中荷載一般取情況下取施工檢修集中荷載一般取情況下取1.0kN1.0kN，當施工，當施工 檢修集中荷載大于檢修集中荷載大于1.0kN1.0kN時，應(yīng)按實際情況取用。時，應(yīng)按實際情況取用。 當按單槽口截面受當按單槽口截面受 彎構(gòu)件設(shè)計屋面板彎構(gòu)件設(shè)計屋面板 時，需要將作用在時，需要將作用在 一個波距上的集中一個波距上的集中 荷載折算成板寬度荷載折算成板寬度 方向上的線荷載：方向上的線荷載： pi re b F q 折算系數(shù)取

17、折算系數(shù)取0.50.5 進行上述換算，主要是考慮到相鄰槽口的共同進行上述換算，主要是考慮到相鄰槽口的共同 工作作用提高了板承受集中荷載的能力。折算工作作用提高了板承受集中荷載的能力。折算 系數(shù)取系數(shù)取=0.50.5，相當于在單槽口的連續(xù)梁上，相當于在單槽口的連續(xù)梁上， 作用了一個作用了一個0.5F0.5F的集中荷載。的集中荷載。 屋面板和墻板的風荷載體型系數(shù)不同于剛架計屋面板和墻板的風荷載體型系數(shù)不同于剛架計 算，應(yīng)按算，應(yīng)按門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 CECS102-2002CECS102-2002取用。取用。 l壓型鋼板的荷載組合壓型鋼板的荷載組合: :

18、計算內(nèi)力時，應(yīng)主要考慮以下兩種荷載組合：計算內(nèi)力時，應(yīng)主要考慮以下兩種荷載組合： 1.21.2永久荷載永久荷載+1.4+1.4maxmax屋面均布活荷載，雪屋面均布活荷載，雪 荷載荷載 ； 1.21.2永久荷載永久荷載+1.4+1.4施工檢修集中荷載換算值。施工檢修集中荷載換算值。 當需考慮風吸力對屋面壓型鋼板的受力影響時，當需考慮風吸力對屋面壓型鋼板的受力影響時， 還應(yīng)進行下式的荷載組合：還應(yīng)進行下式的荷載組合： 1.01.0永久荷載永久荷載+1.4+1.4風吸力荷載。風吸力荷載。 l 允許板件受壓屈曲：允許板件受壓屈曲： 壓型鋼板和用于檁條、墻梁的卷邊槽鋼和壓型鋼板和用于檁條、墻梁的卷邊槽

19、鋼和Z Z形鋼都形鋼都 屬于冷彎薄壁構(gòu)件，這類構(gòu)件允許板件受壓屈曲屬于冷彎薄壁構(gòu)件，這類構(gòu)件允許板件受壓屈曲 并利用其屈曲后強度。并利用其屈曲后強度。 在其強度和穩(wěn)定性計算公式中截面特性一般以有在其強度和穩(wěn)定性計算公式中截面特性一般以有 效截面為準。效截面為準。 但對于對于翼緣寬厚比較大的壓型鋼板，設(shè)置尺但對于對于翼緣寬厚比較大的壓型鋼板，設(shè)置尺 寸適當?shù)闹虚g縱向加勁肋，就可以保證翼緣受壓寸適當?shù)闹虚g縱向加勁肋，就可以保證翼緣受壓 時全部有效。時全部有效。 1.4.4 1.4.4 薄壁構(gòu)件的板件有效寬度薄壁構(gòu)件的板件有效寬度 l加勁肋尺寸包括兩方面要求：加勁肋尺寸包括兩方面要求： 要求要求1

20、1：中間加勁肋應(yīng)符合以下公式要求：中間加勁肋應(yīng)符合以下公式要求： is I y s is ft b tI 27100 66.3 2 4 4 18tI is b Iis:Iis:中間加勁肋截面對平行于被加勁肋之重心軸的慣性矩；中間加勁肋截面對平行于被加勁肋之重心軸的慣性矩； bsbs：子板件的寬度；：子板件的寬度；b b：板件的厚度：板件的厚度 對邊緣加勁肋：對邊緣加勁肋： 其慣性矩其慣性矩 IesIes要求不小于中間加勁肋的一半，計算要求不小于中間加勁肋的一半，計算 時在以上公式中用時在以上公式中用b b代替代替bs bs 要求要求2 2：中間加勁肋的間距不能過大，即滿足：中間加勁肋的間距不能

21、過大，即滿足： 1 /20536 t bs 對于設(shè)置邊加勁肋的受壓翼緣寬厚比應(yīng)滿足下式：對于設(shè)置邊加勁肋的受壓翼緣寬厚比應(yīng)滿足下式： 1 /20518 t b 計算原則：壓型鋼板的強度和撓度取單槽口的計算原則：壓型鋼板的強度和撓度取單槽口的 有效截面，按受彎構(gòu)件計算。內(nèi)力分析時把檁有效截面，按受彎構(gòu)件計算。內(nèi)力分析時把檁 條視為壓型鋼板的支座，考慮不同荷載組合，條視為壓型鋼板的支座，考慮不同荷載組合， 按多跨連續(xù)梁進行計算。按多跨連續(xù)梁進行計算。 l壓型鋼板腹板的剪應(yīng)力計算：壓型鋼板腹板的剪應(yīng)力計算： 100 t h 當當時時 th cr / 8550 v f 當當時時 100 t h 2/

22、855000 th cr 1.4.5 1.4.5 壓型鋼板的強度和撓度計算壓型鋼板的強度和撓度計算 l壓型鋼板支座處腹板的局部受壓承載力計算壓型鋼板支座處腹板的局部受壓承載力計算 l壓型鋼板同時承受彎矩壓型鋼板同時承受彎矩M M和支座反力和支座反力R R的截面，應(yīng)的截面，應(yīng) 滿足下列要求：滿足下列要求： l壓型鋼板同時承受彎矩和剪力的截面，應(yīng)滿足下壓型鋼板同時承受彎矩和剪力的截面，應(yīng)滿足下 列要求：列要求： 2 2 90 4.2/02.05.0 tlfEtR cw 0.1/ u MM0.1/ w RR 25.1/ wu RRMM w RR 0.1 22 uu V V M M l壓型鋼板的撓度限

23、值壓型鋼板的撓度限值 壓型鋼板的撓度與跨度之比不應(yīng)超過下列限值：壓型鋼板的撓度與跨度之比不應(yīng)超過下列限值： 屋面板：屋面板： 墻面板：墻面板： 屋面坡度 1/20時 1/250 屋面坡度 1/20時 1/200 1/150 腹板與翼緣水平面之間的夾角不宜小于腹板與翼緣水平面之間的夾角不宜小于4545。 宜采用長尺寸板材，以減少板長度方向的搭接。宜采用長尺寸板材，以減少板長度方向的搭接。 長度方向的搭接端必須與支撐構(gòu)件長度方向的搭接端必須與支撐構(gòu)件( (如檁條、墻梁等如檁條、墻梁等) )有可靠有可靠 的連接部位應(yīng)設(shè)置防水密封膠帶。的連接部位應(yīng)設(shè)置防水密封膠帶。 壓型鋼板的搭接長度不宜小于下列限值：壓型鋼板的搭接長度不宜小于下列限值： 高波（波高高波（波高 70mm70mm70mm）壓型鋼板：）壓型鋼板：375mm375mm 屋面坡度屋面坡度 1/10 1/10 1/10時：時：200mm200mm 墻面：墻面： 壓型鋼板：壓型鋼板：120mm120mm 屋面：屋面： 1.4.6 1.4.6 壓型鋼板的構(gòu)造規(guī)定壓型鋼板的構(gòu)造規(guī)定 搭接式搭接式 扣和式扣和式 咬合式咬合式 l壓型鋼板的搭接方式：壓型鋼板的搭接方式： 墻面壓型鋼板之間的側(cè)向連接：一般采用搭接連墻面壓型鋼板之間的側(cè)向連接：一般采用搭接連 接，搭接寬度通常為半波。接，搭接寬度通常為半波。