使用 SkyCiv 软件进行冷弯型钢檩条设计
什么是钢檩条?
冷弯型钢檩条 是否安装纵梁来支撑桁架或椽子. 其主要功能是将施加在屋顶上的外部荷载转移到桁架的上弦. 檩条的设计是理想化的销连接结构，其中桁架的距离被视为跨度，其端部被视为其接头. 重力和风荷载通常施加在檩条上，并会导致构件下垂. 为了给檩条提供侧向支撑, 在离散点上添加垂杆.
除了用于屋顶系统之外, 檩条也可用作墙面覆层的桁条. 下图显示了应用檩条的典型钢框架.
数字 1: 典型的金属建筑框架 (摘自 AISI 设计指南 D111-09)
冷弯屋面檩条的常见类型
C 型材和 Z 型材是冷弯型钢檩条最常见的形状. 正如他们的名字所暗示的, 这些部分根据字母表中的字母弯曲 (参考图 2). 从檩条 是点对称的, 有时它们的法兰制造得稍微不均匀，以允许重叠. 同时, C檩条 垂直截面模数稍小, 使它们对于坡度较低的屋顶更有利. 每种形状都有自己的优点和缺点; 由工程师根据项目要求评估合适的檩条.
数字 2: 常见的C型、Z型檩条
安装在屋顶时, 檩条一般是相互搭接的, 提供该部分的连续性. 通常使用机器级螺栓通过搭接檩条的腹板进行连接.
当谈到它的设计时, 载荷施加在截面质心的法向轴和切向轴上. 从而, 主要检查双轴弯曲. 由于屋顶护板提供了部分横向和扭转约束，假定忽略对构件的扭转影响.
冷弯型钢相对于其他材料的优势
本文重点介绍冷弯型钢的使用 (慢性疲劳综合症). 这种类型的钢材由薄规格钢板制成, 从这个词本身, 采用压制、滚压等冷加工工艺制成, 与热轧板相比更耐用. 与木头相比, 冷弯型钢具有更长的使用寿命，因为它能抵抗霉菌或害虫.
因为它很轻, CFS 更易于安装，甚至可以在屋顶系统拆除或更换时回收利用. 当正确建造和设计时, CFS 结构可以抵抗极端环境负荷，使其成为最具弹性的材料之一.
使用 SkyCiv Purlin 容量计算器
随着 SkyCiv Purlin 负载能力计算器. 计算主要来自 AISI, 协会, 和 AISC 代码. 与典型制造商的檩条容量表不同, 该计算器提供了一种简化的方法来检查截面的容量，考虑到其几何和材料特性, 屋顶配置, 和负载.
该计算器使用户能够输入标准和定制的 C 型和 Z 型檩条. 它还需要输入间隔长度, 哪一个是 檩条跨度, 的 檩条间距, 我们需要计算压力系数，以便将设计压力分配给组件, 以及垂杆的位置, 位于中点或第三点. 采用 ASD 设计方法的载荷工况也用于完成分析.
下图显示了计算器的示例输出:
数字 3: 檩条容量计算器输出
这里显示檩条属性以及用户指定的檩条间距. 还提供了根据最关键的载荷组合计算出的控制载荷. 檩条的承载能力是由尺寸极限的利用率组合来表征的, 组合弯曲应力, 剪应力, 和偏转.
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参考资料:
- 冷弯型钢檩条屋顶框架系统设计指南 (AISI 设计指南 D111-09) . 美国钢铁协会, 2009.
- 跟随, 威廉·T. 钢铁设计第六版. 圣智学习, 2018.
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