第二章屋面檩条受力计算受力计算总则1．设计依据（1）甲方提出的要求：南京龙江体育中心建设经营管理有限公司提供的“招标文件”及“招标质疑回复”（2）有关的规范规程：《金属屋面工程技术规范》（JGJ102-96）《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）《冷弯薄壁钢结构技术规程》（GBJ18-87）《连续热镀锌薄板和钢带》（GB2518-88）《低合金高强度结构钢》(GB1597)《压型金属板设计与施工规程》（YBJ216-88）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）《钢结构设计规范》（GBJ17-88）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）《钢结构施工及验收规范》（GB50205-2001）《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）（2001版）《碳素结构钢》（GB/T700）《优质碳素结构钢》（GB/T699）《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）《紧固件螺栓和螺钉》（GB/T5277）2．设计荷载：（1）恒载：屋面板（含避雷系统、保温棉、支座等）自重：0.3 kN/m2（2）活载(根据规范)：0.5 kN/m2（3）雪荷载：0.65kN/m2（4）风荷载：基本风压：0.45kN/m2高度变化系数：μz=1.184（h≈17m）（指廊）μz=1.084（h≈13m）（连廊）风载体型系数：随坡度而变（5）结构重要性系数：1.13．设计原则：（1）结构要求：首先满足建筑、结构使用功能要求。
（2）功能要求:考虑结构经济、合理，安全可靠。
（3）结构设计理论：按承载力极限状态和正常使用极限状态设计截面。
（4）结构计算模型：只考虑檩条承受屋面竖向荷载、水平荷载，强度和挠度只按受弯构件计算；考虑温度和地震效应的影响，檩条用螺栓连接，有利于抗震和消除温度变形的不利影响，檩条按弹性两跨连续梁模型截面全部有效设计计算，在按薄壁构件验算其截面有效性。
4.设计所采用计算方法及公式:（1）荷载组合:a．当活荷载＜雪荷载时: 恒荷载＋雪荷载当活荷载＞雪荷载时: 恒荷载＋活荷载b．考虑风荷载最不利组合: 恒荷载＋风荷载c．考虑检修荷载组合：恒荷载＋检修荷载（2）内力分析:按弹性理论分析，在均布荷载作用下跨中弯矩最大，检修荷考虑均布荷载作用下檩条计算平面内弯矩按下式计算：集中荷载作用下檩条计算平面内弯矩按下式计算：（3）截面验算: 按下式验算强度：（屋面能阻止檩条侧向失稳） 风吸力作用下檩条下翼缘受压稳定性按下式验算：局部稳定按下式验算板件宽厚比： 腹板（①区）：250≤th（450钢） 翼缘（②区）：考虑坡度影响，对卷边槽形（Z 型）冷弯型钢按非均匀受压一边支承一边卷边计算有效宽厚比。
2max 125.0l q M y x =l F l F M x x •==αcos 41203.0max f W M W M efnyy efnx x ≤+=maxmax max σf W MW M eyy exbx x ≤+=ϕσ21max 125.0l q M x y =l F l F M y y •==αsin 41203.0max )sin(αθ-=q q x )cos(αθ-=q q yσmax 在卷边处，取ξ=47 N/mm 2 按下式验算挠度：均布荷载作用：集中荷载作用：ν=ν1＋ν2≤5. 南京奥林匹克体育中心网球中心屋面檩条受力计算分区：航站楼屋面檩条，按指廊和连廊分别设计。
决赛馆屋面檩条为：JLT-1, JLT-2 ,JLT-3 , 训练馆屋面檩条为：XLT-1, XLT-2 主入口檩条为：RLTmax100σξ≤t b 0.2maxminmax ≈-=σσσα200100521.041lEI l q xk <=ν200100521.032lEI pl <=ν200lJLT-11．设计数据：（1）檩条布置：檩条沿与主结构弧线垂直方向直段布置，设2道拉条。
屋面最大坡度(度): 340檩条跨度(m): 8檩条间距(m): 1.5（2）计算模型：建筑类型: 封闭式建筑分区: 边缘区按两跨连续结构计算。
（3）挠度控制：檩条仅支承屋面荷载及其它附件重量,挠度限值为1/200（4）檩条选型:冷弯薄壁卷边槽形（Z型）钢Z 220x70x20x2.0截面参数：截面高：h=220 mm 截面宽：b=70 mm壁厚：t=2.0 mm 卷边；a=20mm面积：A=788.6 mm2理论重量： 6.191 kg/m截面惯性矩：I x = 6.30787×106 mm4I y = 0.3715×106mm4i x = 89.43mm i y = 21.7mm截面抵抗矩：W x1 = 6.011×104 mm3W x2 = 5.033×104mm3W y1=1.126×104mm3W y2 = 1.035×104 mm3角度：θ=16.932°θ-α=16.932°-34°=-17.07°钢材钢号：450钢注：h为截面高，单位mm b为截面宽，单位mm t为截面壁厚，单位mm a为截面卷边，单位mm （5）荷载取值：恒载标准值：屋面外板自重：0.25 kN/m2檩条自重：0.05 kN/m2活载标准值：0.5 kN/m2检修荷载标准值： 1.00 kN风荷载标准值：-0.45 kN/m2雪荷载标准值：0.65 kN/m2积灰荷载标准值：0.000 kN/m22．内力计算：（1）恒载＋雪载组合荷载设计值：q=1.2×（G1+G2）×B＋1.4×Q×B=1.2×(0.25+0.05)×1.5＋1.4×0.65×1.5=1.905kN/m取q=1.905 kN/m内力最大值：P x=msin(932905.16)34sin(.1)=P⋅KN-⨯.0-559=θαP y=m.1693234cos(905cos().1)P⋅KN.1=--821=⨯θαM x=m.1821125P8125.0.02=l⋅KN⨯⨯⨯568=.142yM y=m.0559125P.02125.0⨯51.0l⋅KN=⨯=⨯7.22x（2）恒载＋风（吸力）载组合风吸力在水平方向，则檩条按双向受力构件分别计算：恒载设计值：q1=1.2×（G1+G2）×B=1.2×(0.25+0.05)×1.5=0.54 kN/m取q1=0.54 kN/m内力最大值： 风载设计值： w K =m KN z S/821.045.014.16.10**-=⨯⨯-=ωμμ2q 2=1.5×Q ×B =1.5×(-0.821)×1.4 =-1.724 kN/m取q 2=-1.724 kN/mq x =)sin(sin 12αθθ--q q=m KN ⋅=︒-︒-︒661.0)34932.16sin(54.0932.16sin 724.1 q y =)cos(cos 12αθθ--q q=m KN ⋅=︒-︒-︒13.1)34932.16cos(54.0932.16cos 724.1 内力最大值：M x =m KN l q y⋅=⨯⨯=⨯04.9813.1125.0125.022M y =m KN l q x⋅=⨯⨯=⨯601.07.266.0125.0125.022（3）恒载＋检修荷载组合检修荷载设计值：1.0×1.4=1.4 kN 恒荷载设计值： 0.54 kN/mM 1xmax =m KN l q ⋅=⨯⨯⨯=⨯58.3834cos 54.0125.0cos 125.022 α M 1ymax =m KN l q ⋅=⨯⨯⨯=⨯28.07.234sin 54.0125.0sin 125.022 αM xmax2=m KN l q ⋅=⨯⨯⨯=⨯32.2834cos 4.141cos 41 αM xmax2=m KN l q ⋅=⨯⨯⨯=⨯53.07.234sin 4.141sin 4 α取 M xmax = M xmax1＋M xmax2=5.9 kN ·mM ymax = M ymax1＋M ymax2=0.81 kN ·m3．截面验算：（1）强度验算：屋面板能阻止檩条侧向失稳，按下式计算应力最大值：强度验算满足要求。
（2）稳定验算：整体稳定：屋面板能阻止檩条侧向失稳，故不验算檩条整体稳定，整体稳定满足要求。
（3）风吸力作用下檩条下翼缘受压稳定性按下式验算：风吸力作用下檩条下翼缘受压稳定性满足要求。
（4）连接螺栓计算 对 x 的弯矩设计值m KN l p M x ⋅=⨯⨯︒⨯=⨯=63.128125.034cos 905.1cos 125.0221αefnyy efnx x W M W M maxmax max+=σ46461026.119.01051.010109.609.010568.14⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=22/390/320mm N f mm N =≤=f W M W M nyy ex y x≤+=ϕσ464610353.1095.010601.010331.5095.08.01004.9⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=22/390/297mm N f mm N =≤=支座采用下图所示M12普通螺栓连接A=1.13cm 2, mm N f b v /130=124.18422x M m KN y x f M b v >⋅=+⋅= 安全q k =（Q 1+Q 2）×B ＋Q ×B = (0.25+0.05)×1.5＋0.65×1.5 = 1.425 kN/m取q k =1.425 kN/m 挠度:mm l mm 4020080002002363078702060001008000425.1521.04==<=⨯⨯⨯=ω挠度验算满足要求。
2）恒载＋检修荷载组合mm l mm 4020080002009.86307870206000100800054.0521.041==<=⨯⨯⨯=ωmm l mm 4020080002009.5630787020600010080001000479.132==<=⨯⨯⨯=ωω=ω1＋ω2=8.9＋5.9=14.8mm ≤ =40 mm 挠度验算满足要求。
（6）构造要求作为屋架上弦平面支撑的横杆或刚性系杆的檩条，应计算其长细比：λx =800/8.943=89.5, λy =400/2.17=184<200 故此檩条在平面内、外均满足要求。