用PKPM工具箱计算檩条常见错误纠正.doc

用PKPM工具箱计算檩条常见错误纠正第一部分：檩条计算-用PKPM工具箱计算檩条我们在进行车间和库房设计时，经常要计算檩条，由于手算比较繁杂，很多人用PKPM工具箱来计算檩条。但是在使用PKPM工具箱计算时，由于不能正确的选用参数，所以提供的计算书往往错误很多，当然也就不能准确计算出所需檩条的规格。实际上，PKPM工具箱檩条的计算版面格式是为门规库房量身定做的，并且风荷载的计算参数设置是完全按照门规要求来的，即没有按照荷规设置阵风系数等参数。那么什么样的结构是符合门规的结构？门规附录A.0.1条文说明指出：当柱脚铰接且刚架的L/h大于2.3和柱脚刚接且L/h大于3的低矮房屋计算风荷载时应该按照门规取值，而不应按照荷规来取值。所以我们平时进行檩条计算时，就应该分为两种：符合门规的结构按照门规来计算、不符合门规的结构要按照荷规来计算。实质上，就是两种风荷载计算方法不同而已，而风荷载参数的正确选用对檩条的影响是至关重要的，下面就总结一些利用PKPM工具箱计算檩条时参数选取的注意点。一，参数选取1， 檩条形式：此项提供12种截面形式供选择，一般常用“C形檩条”及“Z形檩条”。,跨度大于9m时檩条宜采用格构式构件（门规6.3.1条）。,坡度较大时（i13）宜用直边和斜卷边Z形檩条，这是因为当屋面坡度增大，Z型檩条对称于竖直方向的抗弯截面模量利用率增大。,连续檩条宜采用Z形檩条，因其搭接方便可通过可靠搭接实现刚接，从而可按连续梁计算。2， 截面名称：与檩条形式相对应。从节约用钢量的角度，选取的原则是“偏大不偏厚”。比如C180X70X20X2.5与C220X75X20X2.0各初始设计条件相同时，计算结果中强度、挠度、稳定性均相差无几，二者的单重却差别较大，在用量大的情况下可以节约不少用钢。同理，C180X70X20X2.2也可用C200X70X20X2.0代替，节约钢材用量。设计时选择最优的截面规格要通过计算比较确定。檩条规格单位重量檩条规格单位重量C180X70X20X2.05.39kg/mC200X70X20X2.05.71kg/mC180X70X20X2.25.90kg/mC200X70X20X2.26.25kg/mC180X70X20X2.56.66kg/mC200X70X20X2.57.05kg/mC220X75X20X2.06.18kg/mC220X75X20X2.26.77kg/mC220X75X20X2.57.64kg/m3， 钢材型号：默认为Q235钢，市场上檩条Q345钢不常用。4， 屋面材料：默认为压型钢板，其他选项有吊顶、钢骨膨石板。压型钢板屋面又可分为单层压型钢板屋面、压型钢板复合保温屋面、夹芯板等。我们常用的是前两种。压型钢板构造参见（01J925-1、06J925-2、08J925-3）压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造图集。5， 屋面倾角：默认为5.711为10%的屋面坡度，根据实际情况修改。6， 檩条间距：默认为1.5米。常用屋面檩条间距取值为1.21.5米。7， 檩条跨度：根据门刚间距填写。8， 净截面系数：一般考虑檩条开孔取0.95.9， 屋面荷载：A,屋面自重（不含檩条自重）（KN/m2）: 默认为0.3 KN/m2.用到的如果是单层压型钢板，其自重一般不超过0.1KN/m2，应如实计算填写；如果屋面采用夹芯板或复合保温屋面，可根据建筑材料具体规格查荷规如实填写，一般都不超过0.3 KN/m2。此值对檩条计算风吸力时有很大影响，所以要按实际填写，不能偏大。B,屋面活载（KN/m2）:取值0.5（门规3.2.2条、荷规5.3.1条），不能误取0.3，因为檩条是屋面构件，只有计算刚架构件时才能按3.2.2条注考虑取0.3（门规3.2.2条文说明）C,雪荷载（KN/m2）：据荷规表E.5取值。D,积灰荷载（KN/m2）: 据荷规5.4取值,我们饲料厂设计一般用不着。E,施工荷载（作用在跨中）（KN）：取值不应小于1（荷规5.5.1.1条）10，屋面板能阻止檩条上翼缘侧向失稳：当屋面板为压型钢板等有一定刚度的板材（这里指夹芯板或基板厚度大于0.66mm的压型钢板），且屋面板与檩条有可靠连接时，可以选择“屋面板能阻止檩条上翼缘侧向失稳”。通常说的可靠连接是指自攻钉连接，对于扣合式屋盖，屋面板与檩条间有松动余地，不能保证檩条上翼缘稳定。当选择这个选项，在恒、活或风压力向下作用荷载下，檩条上翼缘受压，则只计算强度不计算稳定。没有选择这个选项，则檩条上翼缘受压时，强度、稳定都需要计算。关于压型钢板能否阻止檩条失稳的问题，有以下几种说法：国标图集10G521钢檩条钢墙梁中指出“屋面板材有足够刚度（如压型钢板）且与檩条牢固连接时才可认为能阻止檩条侧向失稳和扭转；当屋面板采用刚度较弱的瓦材材料或没有与檩条牢固连接时不能阻止檩条侧向失稳和扭转”。也就是说压型钢板是具有足够刚度能阻止檩条失稳的，但图集并没有对压型钢板厚度作出要求。薄钢规（GB50018-2002）第8.2.3条及条文说明指出“当檩条上下翼缘表面均设置压型钢板，并与檩条牢固连接时，可不设拉条和撑杆。”这里强调的是上下均设置拉条，也没有对压型钢板的厚度作出要求。门规（2012版）附录E及附录E条文说明指出附录E的适用条件之一是当屋面板基板厚度大于0.66mm，此时认为屋面板能阻止檩条上翼缘侧向位移和扭转。PKPM用户手册（2010V2.1版，2013年发布）对工具箱计算檩条参数的相关说明也按照门规采用0.66mm做为划分条件之一，从而采用不同的计算公式。综上所述结合我们平时饲料厂涉及到的压型钢板厚度大多数都小于0.66，而且较多都采用扣合式连接，所以为了安全起见，我们不勾选此项，而通过计算拉条来维持上翼缘的稳定。同理，在我们没有把握确认屋面材料是有一定刚度的板材时（比如复合保温屋面的压型钢板厚度小于0.66，且钢丝网或铝箔的刚度不能明确或估测），都不勾选此项，此时通过设置拉条来维持上翼缘的稳定。一般认为夹芯板是具有足够刚度的屋面材料，与檩条牢固连接时是能阻止檩条侧向失稳和扭转的，此时应勾选此项。11， 构造保证下翼缘风吸力作用稳定性： 当檩条下翼缘作用有厚度超过0.66mm的压型钢板，且与檩条有可靠连接，可以选择“构造保证下翼缘风吸力作用稳定性”。如果设置交叉拉条、双层拉条或型钢拉条，且拉条间距不大于1.5m，这时檩条上下翼缘都有约束，且侧向支撑间距都较小，根据门规6.3.7条及条文说明，可以勾选“构造保证下翼缘风吸力作用稳定性”。也就是说一般在下翼缘有设置拉条时，即可以勾选“构造保证下翼缘风吸力作用稳定性”。当选择这个选项，在风吸力向上作用荷载下，檩条下翼缘受压，则只计算强度不计算稳定。没有选择这个选项，则檩条下翼缘受压时，强度、稳定都需要计算。12，拉条设置：根据门规6.3.5条、薄钢规8.2.3条设置。设置交叉拉条、双层拉条还是设置单层拉条则要通过门规6.3.6条计算来确定。13，拉条作用：拉条作用“约束檩条上翼缘”“约束檩条上、下翼缘”“约束檩条下翼缘”三者如何选择？根据门规6.3.6条设置单层或者双层拉条后选择相应的约束。门规6.3.6条设置拉条讲的比较简练，按其意思扩展一下即：通常，在恒活荷载的作用下，檩条上翼缘受压，且现在常用的屋面板是咬合或暗扣的，不能起到阻止檩条上翼缘失稳的作用，故应在檩条的上翼缘附近（1/3处）设置拉条，拉条还起到承担沿屋面坡度方向的分力的作用（尤其是在屋面坡度较大的情况下），所以是必设的。当檩条在风吸力组合作用下，下翼缘受压时，需要进行稳定验算。如满足稳定要求，则可以不做处理；如不满足稳定要求，应根据计算结果在檩条的下翼缘附近（1/3处）增设拉条，即设双拉条。简单说，如果屋面板较重、多积雪地区拉条设在上翼缘，屋面板较轻、多强风地区拉条在下翼缘也应设置。比如上海市标准轻型钢结构设计规程（DBJ08-68-97），第6.4.3中规定：当在风吸力情况下，檩条受力反号，拉条位置宜在檩条下翼缘1/3腹板高度。拉条不应设置在檩条中间，因为设置在中间对上下翼缘起不到约束作用，对此，国标图集10G521钢檩条钢墙梁与门规6.3.6条及薄钢规8.2.3条说法均一致。14，验算规范：摘录PKPM用户手册（2010V2.1版）对此相关的说明：对于冷弯薄壁型钢檩条，可以选择按照门式钢架规程或冷弯薄壁型钢规范进行验算。选择门规验算时，风吸力下翼缘稳定验算方法可以选择门规附录E计算或者门规（式6.3.7-2）计算。当为高频焊H型钢或者热轧型钢截面时，可以选择钢结构设计规范或者门式刚架规程进行校核。选择不同的规范，验算方法有所不同，计算结果的变形控制也不一样。风吸力作用验算方法：选择门规附录E计算或者门规（式6.3.7-2）计算，二者在计算结果上存在较大差异，在设置拉条且拉条仅约束上翼缘的情况下，式6.3.7-2（即薄钢规范）的计算结果比按附录E计算结果偏大；拉条同时约束上下翼缘时，附录E计算结果偏大。用户手册中建议风吸力作用选择原则：（1），压型钢板屋面（厚度大于0.66mm），屋面与檩条有可靠连接（自攻螺钉等紧固件），设置单层拉条靠近上翼缘，（三个条件满足时）选择按照门规附录E计算。（2），刚度较弱的屋面（塑料瓦材料等）、非可靠连接的压型钢板（扣合式等），应选择6.3.7-2式或冷弯规范计算，拉条的约束作用应根据实际拉条设置情况选择。建议这时应设置双层拉条、交叉拉条或型钢拉条，拉条同时约束上下翼缘。用户手册与门规6.3.7.3条及附录E.0.1条文说明说法基本一致。而对于墙梁设计，有别于檩条，门规6.4.4.2明确规定：外侧设有压型钢板的墙梁在风吸力作用下的稳定性，可按照附录E计算。15，屋面板惯性矩：是指每米屋面板的惯性矩，按门规计算时，风吸力作用按照附录E计算，必须根据所用屋面材料查询相应的惯性矩输入该数据。16，轴力设计值：PKPM用户手册（2010V2.1版）：当输入轴力设计值大于0，程序自动认为所计算檩条为刚性檩条，按照压弯构件进行计算，计算书中将详细给出压弯构件验算项目。不论是否输入轴力设计值，在计算结果最后，程序都会输出在当前屋面荷载作用下，檩条所能承担的最大轴力设计值。17，风荷载：A,建筑形式：封闭式和半封闭式，根据实际情况选择。两种形式下计算风吸力差别较大。B,分区：中间区、边缘带、角部，严格来讲三种分区应分别计算和出具计算书。如果只算中间区一种情况，边缘带的檩条布置也按照中间区布置，往往偏小，檩条设计结果不安全。C,调整后的基本风压值（KN/m2）：符合门规的结构，根据建筑物所在地区查荷规表E.5后要乘以1.05的系数。1.05系数的取值依据见门规附录A.0.1条文说明。对于不符合门规的结构要按照荷规来计算，在基本风压上乘以阵风系数作为调整后的基本风压值输入。我们设计的饲料厂主车间属于后一种情况。D,风压高度变化系数：据荷规表8.2.1取值。E,体型系数（吸力为负）：据门规附录A取值。与分区相对应一致。此取值在工具箱中是自动给出的，随分区和建筑形式的变化而自动变化，同时檩条间距修改后从属面积变化也会影响此参数的改变。门规附录A的风荷载体型系数已经包含了阵风效应（门规附录A.0.2条文说明）。当柱脚铰接且刚架的L/h大于2.3和柱脚刚接且L/h大于3的低矮房屋风荷载的计算必须用门规的体形系数结构才安全，而不能用荷规。（门规附录A.0.1条文说明）我们设计的主车间和卸料棚部分库房并不是低矮房屋，而PKPM工具箱檩条的计算是为符合门规形式的门刚量身定做的。那么我们就不能用工具箱计算车间屋面的檩条了吗？当然不是，一般可以通过修改参数来实现风荷载的正确取值。如果主车间檩条还按照门规计算风荷载，那么我们设计出来的檩条比实际需要会偏大，墙梁会偏小，影响檩条的结构安全。门规附录A.0.2条文说明同时指出：“如果风荷载体形系数采用荷规的规定值，那么基本风压和阵风系数也应配套地采用相应的规定值。”就是说，当我们对不符合门规的结构形式进行檩条计算时，是要按照荷规8.1.1-2式计算围护结构风荷载。如果要利用PKPM工具箱计算的，体形系数就不能按照门规取值，但是，也不能在PKPM工具箱中只简单修改体形系数为荷规8.3.3和8.3.4条局部体形系数，没有把阵风系数算进去，而应该是，在基本风压上乘以阵风系数作为调整后的基本风压值输入。这样就同时修改了体形系数和基本风压。按照荷规8.3.3和8.3.4条取局部体形系数，要经过计算和从属面积折减，一般都要套用8.3.4.3公式折减，注意不能算错。二，常见错误：1，门式刚架符合门规规定的结构形式，计算其屋面檩条时，依照荷规表8.3.1.2把体形系数修改为-0.6，这样是错误的，因为-0.6不是围护结构的体形系数，这样算出来的檩条偏小而不安全。原因见门规附录A.0.1条文说明。2，门式刚架符合门规规定的结构形式，计算其屋面檩条时，按照门规计算，却只计算了中间区，没有计算边缘带和角部，这样算出来的檩条在边缘区是不安全的，应分别计算且提供不同的计算书，中间区和边缘带或角部的檩条间距或大小应有所区分。对于有女儿墙的屋面结构，边缘带或角部的风吸力有一定的减弱，计算檩条时对体形系数可适当的折减。3，主车间结构明显不是门规范围内的结构形式，却按照门规取风荷载的体型系数，这是错误的，不满足荷规第8.3.3条局部体形系数的要求。三，准确绘图：绘图时需注意以下几点：1， 绘图与计算书保持一致。2， 计算书中单排拉条，檩条详图也应该画单排拉条孔；并且在上翼缘或者下翼缘与计算书保持一致。第二部分：墙梁计算-用PKPM工具箱计算墙梁一，参数选取（仅列举与檩条不同的参数）1，墙梁形式：此项提供10种截面形式供选择，程序默认为“Z形檩条”。实际我们设计墙梁时常用到“C形檩条（口对口）”作为门梁或者门柱，严格来讲，应计算并出具此部分的计算书。2，计算弯扭双力矩的影响：PKPM用户手册（2010V2.1版）对此相关的说明：“当单侧挂板，且墙板重量由墙梁支撑时，墙板自重对墙梁偏心荷载的作用，使