购买
下载掌阅APP,畅读海量书库
立即打开
畅读海量书库
扫码下载掌阅APP

第一节
压型钢板

一、压型钢材的材料与类型

压型钢板是采用镀锌钢板、冷轧钢板、彩色钢板等作原料,经辊压冷弯成各种波形的压型板,具有轻质高强、美观耐用、施工简便、抗震防火的特点。它的加工和安装已做到标准化、工厂化、装配化。

目前已有国家标准《建筑压型钢板》和部颁标准《压型金属板设计施工规程》,并已正式列入《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)中使用。

压型钢板的截面呈波形,从单波到 6 波,板宽 360~900mm。大波为 2 波,波高 75~130mm,小波(4~7波)波高14~38mm,中波波高达51mm。板厚0.6~1.6mm(一般可用0.6~1.0mm)。压型钢板的最大允许檩距,可根据支撑条件、荷载及芯板厚度,由产品规格中选用,详见表 3-1 。

压型钢板的重量为0.07~0.14kN/m 2 。分长尺和短尺两种。一般采用长尺,板的纵向可不搭接。适用于平坡的梯形屋架和门式刚架。

夹芯板是一种保温和隔热与面板一次成型的双层压型钢板。由于保温和隔热芯材的存在,芯材的上、下均需加设钢板。上层为小波的压型钢板,下层为小肋的平板。芯材可采用聚氨酯、聚苯或岩棉,芯材与上下面板一次成型。也有在上下两层压型钢板间在现场增设玻璃棉保温和隔热层的做法,但这种做法仍属加设保温层的压型钢板系列。夹芯板的板型见表3-2。

夹芯板的重量为0.12~0.25kN/m 2 。一般采用长尺,板长不超过12m,板的纵向可不搭接,也适用于平坡的梯形屋架和门式刚架。

常用压型钢板型及檩距表 3-1

续表

续表

续表

注:表中屋面板的荷载为标准值,含板自重,其檩距按挠跨比1/300确定;若按1/250考虑时可将表中数值乘以1.06,

按 1/200 考虑时乘以 1.15 。表中墙板檩距按挠跨比 1/200 确定。

常用夹芯板板型及檩距表 3-2

注:表中屋面板的荷载标准值,已含板自重。墙板为风荷载标准值,均按挠跨比 1/200 确定檩距,当挠跨比为1/250时,表中檩距应乘以系数 0.9 。

标准型发泡水泥复合板表 3-3

注:1.墙板的外荷载为风荷载标准值。

2.条型板为有檩体系,屋面和墙板通用。

3.当采用本表以外的尺寸,可按非标准型设计。

二、压型钢板的设计计算

1.压型钢板的构造

(1)压型钢板腹板与翼缘水平面之间的夹角 θ 不宜小于 45° 。这在生产板型时应予考虑。

(2)压型钢板宜采用镀锌钢板、镀铝锌钢板或在其基材上涂有彩色有机涂层的钢板辊压成型的三种防锈蚀方法。

(3)屋面、墙面压型钢板的基材厚度宜取 0.4~1.6mm ,一般采用 0.6~1.0mm。

(4)压型钢板长度方向的搭接端必须与支撑构件(如檩条、墙梁等)有可靠的连接,搭接部位应设置防水密封胶带,搭接长度不宜小于下列限值:

(5)屋面压型钢板侧向可采用搭接式、扣合式或咬合式等连接方式。当侧向采用搭接式连接时,一般搭接一波,特殊要求时可搭接两波。搭接处用连接件紧固,连接件应设置在波峰上,连接件应采用带有防水密封胶垫的自攻螺栓。对于高波压型钢板,连接件间距一般为700~800mm;对于中低波压型钢板,连接件间距一般为 300~400mm。

(6)当侧向采用扣合式或咬合式连接时,应在檩条上设置与压型钢板波形相配套的专门固定支座,固定支座与檩条用自攻螺钉或射钉连接,压型钢板搁置在固定支座上。两片压型钢板的侧边应确保在风吸力等因素作用下的扣合或咬合连接可靠。

(7)墙面压型钢板之间的侧向连接宜采用搭接连接,通常搭接一个波峰,板与板的连接件可设在波峰,亦可设在波谷。连接件宜采用带有防水密封胶垫的自攻螺钉。

(8)铺设高波压型钢板屋面时,应在檩条上设置固定支架,檩条上翼缘宽度应比固定支架宽度大 10mm。固定支架用自攻螺钉或射钉与檩条连接,每波设置一个。低波压型钢板可不设固定支架,宜在波峰处采用带有防水密封胶垫的自攻螺钉或射钉与檩条连接,连接件可每波或隔波设置一个,但每块低波压型钢板不得小于 3 个连接件。

2.压型钢板的计算

压型钢板的计算简图如图 3-1 所示。

图 3-1 压型钢板截面示意图

(1)受压翼缘与腹板的有效宽厚比:

时,

时,

时,

式中 b ——板件宽度;

t ——板件厚度;

b e ——板件有效宽度;

α ——计算系数, α = 1.15 -0.15 ψ ,当 ψ <0时,取 α = 1.15;

b c ——板件受压区宽度,当 ψ ≥0时, b c = b ;当 ψ <0时, b c = b /(1 - ψ );

ψ ——压应力分布不均匀系数, ψ = σ rnin / σ max

σ max ——受压板件边缘的最大压应力( N/mm 2 ),取正值;

σ min ——受压板件另一边缘的应力( N/mm 2 ),以压应力为正,拉应力为负;

ρ ——计算系数

k ——板件受压稳定系数;

k 1 ——板组约束系数,若不计相邻板件的约束作用,可取 k 1 = 1.0 。

压型钢板的翼缘和腹板宽度的取法及其具体计算:

1)两纵边均与腹板相连,或一纵边与腹板相连、另一纵边与符合下条要求的中间加劲肋相连的受压翼缘,可按加劲板件由式(3-1)~式(3-3)确定其有效宽厚比。

2)有一纵边与符合下条要求的边加劲肋相连的受压翼缘,可按部分加劲板件式(3-1)~式(3-3)确定其有效宽厚比。

3)压型钢板腹板的有效宽厚比也按上述相同方法的有加劲板件考虑。

(2)压型钢板受压翼缘纵向加劲肋的刚度要求:

1)边加劲肋:

2)中间加劲肋:

式中 I es ——边加劲肋截面对平行于被加劲板截面之重心轴的惯性矩;

I is ——中间加劲肋截面对平行于被加劲板件截面之重心轴的惯性矩;

b s ——子板件的宽度;

b ——边加劲板件的宽度;

t ——板件的厚度。

(3)压型钢板的强度:可取一个波距或整块压型钢板的有效截面,按受弯构件计算。压型钢板屋面多数为挠度控制,强度并不控制,而挠度只要按表3-1选用,均能满足要求,故在设计中构造显得相对重要。

(4)压型钢板腹板的剪应力:

h / t <100 时,

h / t ≥100 时,

式中 τ ——腹板上的平均剪应力( N/mm 2 );

τ cr ——腹板的剪切屈曲临界剪应力;

h / t ——腹板的高厚比。

(5)压型钢板支座处的腹板局部受压承载力:

式中 R ——支座反力;

R w ——一块腹板的局部受压承载力设计值;

α ——系数,中间支座取 α = 0.12,端部支座取 α = 0.06;

t ——腹板厚度(mm);

l c ——支座处的支撑长度,10mm< l c <200mm,端部支座可取 l c = 10mm。

θ ——腹板倾角(45°≤ θ ≤90°)。

(6)压型钢板同时承受弯矩 M 和支座反力 R 的截面:

式中 M u ——截面的弯曲承载力设计值, M u = W e f

(7)压型钢板同时承受弯矩 M 和剪力 V 的截面:

式中 V u ——腹板的抗剪承载力设计值, V u =( ht ·sin θ τ cr τ cr 按式(3-8)计算。

(8)在压型钢板的一个波距上作用集中荷载 F

可按下式将集中荷载 F 折算成沿板宽方向的均布线荷载 q re ,并按 q re 进行单个波距压型钢板有效截面的弯曲计算。

式中 F ——集中荷载;

b 1 ——压型钢板的波距;

η ——折算系数,由试验确定;无试验依据时,可取 η = 0.5 。

屋面压型钢板的施工或检修集中荷载按1.0kN计算,当施工荷载超过1.0kN时,则应按实际情况取用。

(9)压型钢板的屋面与墙体:

挠度与跨度之比不宜超过下列限值:

屋面板

屋面坡度<1/20 时1/250

屋面坡度≥1/20 时1/200

墙板1/150

3.压型钢板的连接构造

(1)压型钢板与檩条或通过其板端固定支架与檩条用自攻螺钉连接,板与板的搭接处用抽芯铆钉(拉铆钉)连接。抽芯铆钉(拉铆钉)和自攻螺钉的钉头部分应靠在较薄的板件一侧。连接件的中距和端距不得小于连接件直径的3倍,边距不得小于连接件直径的1.5倍。受力连接中的连接件数不宜少于 2 个。

(2)抽芯铆钉的直径和自攻螺钉的直径与孔径:

1)抽芯铆钉的适用直径为2.6~6.4mm,在受力蒙皮结构中宜选用直径不小于4mm的抽芯铆钉。

2)自攻螺钉的适用直径为 3.0~8.0mm ,在受力蒙皮结构中宜选用直径不小于 5mm的自攻螺钉。

3)自攻螺钉连接的板件上的预制孔径 d 0 应符合下式要求:

式中 d ——自攻螺钉的公称直径(mm);

t t ——被连接板的总厚度(mm)。

压型钢板宜采用长尺板材,以减少板长方向之搭接。

(3)射钉只用于薄板与支撑构件(即基材如檩条)的连接,基材厚度为4~8mm。射钉的间距不得小于射钉直径的 4.5 倍,且其中距不得小于 20mm,到基材的端部和边缘的距离不得小于 15mm,射钉的适用直径为 3.7~6.0mm。

(4)基材的屈服强度 f y 和最小厚度 t 见表3-4。

基材的最小厚度 t f y ≥150N/mm 2 )表3-4

(5)射钉的穿透深度(指射钉尖端到基材表面的深度,如图3-2所示)应不小于10mm。

(6)被连钢板的屈服强度 f y 和最大厚度 t t 见表3-5。

图 3-2 射钉的穿透深度

被连钢板的最大厚度 t t f y ≤360N/mm 2 )表3-5

4.压型钢板连接的计算

(1)在压型钢板与冷弯型钢等支撑构件之间的连接件杆轴方向受拉的连接中,每个自攻螺钉或射钉所受的拉力应不大于按下列公式计算的抗拉承载力设计值:

1)当只受静荷载作用时:

式中 f ——基材的抗拉强度设计值(N/mm 2 );

——一个自攻螺钉或射钉的抗拉承载力设计值(N);

t ——紧挨钉头侧的压型钢板厚度(mm),应满足 0.5mm≤ t ≤1.5mm。

2)当受含有风荷载的组合荷载作用时:

3)自攻螺钉在基材中的钻入深度 t c 应大于0.9mm,其所受的拉力应不大于按下式计算的抗拉承载力设计值:

式中 d ——自攻螺钉的直径(mm);

t c ——钉杆的圆柱状螺纹部分钻入基材中的深度(mm)。

4)在抗拉连接中,自攻螺钉和射钉的钉头或垫圈直径不得小于14mm;且应通过试验保证连接件由基材中的拔出强度不小于连接件的抗拉承载力设计值。

当连接件位于压型钢板波谷的一个四分点时[图 3-3(b)],其抗拉承载力设计值应乘以折减系数0.9,当两个四分点均设置连接件时[图3-3(c)]则应乘以折减系数0.7。

图 3-3 压型钢板连接示意

( a)连接件位于波谷中心点;( b)连接件位于波谷的一个四分点;

( c)连接件位于波谷的两个四分点

(2)当连接件受剪时,每个连接件所承受的剪力应不大于按下列公式计算的抗剪承载力设计值。

抽芯铆钉和自攻螺钉:

时,

时,

式中 ——一个连接件的抗剪承载力设计值(N);

d ——铆钉、射钉或螺钉直径(mm);

t ——较薄板(钉头接触侧的钢板)或被固定的单层钢板的厚度(mm);

t 1 ——较厚板(在现场形成钉头一侧的板或钉尖侧的板)的厚度(mm);

f ——被连接固定钢板的抗拉强度设计值(N/mm 2 )。

介于1和2.5之间时, 可由式(3-21)插值求得。

射钉:

当抽芯铆钉或自攻螺钉用于压型钢板端部与支撑构件(如檩条)的连接时,其抗剪承载力设计值应乘以折减系数0.8。

(3)同时承受剪力和拉力作用的自攻螺钉和射钉连接,应符合下式要求:

式中 N v N t ——一个连接件所承受的剪力和拉力;

——一个连接件的抗剪和抗拉承载力设计值。 k6gdJWCyYUebp+wqX4ZdvFMv7hQ4X9b0EQS0xBHtl16t4sju7xb7jD+Ef/3wAtql

点击中间区域
呼出菜单
上一章
目录
下一章
×