墙面C型墙梁计算技术手册

1、墙面 C 型墙梁计算技术手册墙面 C 型墙梁计算主要遵循冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB 50018-2002 及门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102 ： 2002 中相关规定。 C 型墙梁开口默认为向下。墙梁主要承受水平风荷载， 宜将其刚度较大主平面置于水平方向。墙梁可设计成简支或连续构件，两端支承在刚架柱上。当墙梁有 一定竖向承载力，墙板落地，且墙梁与墙板间有可靠连接时，可不设 中间柱， 并可不考虑自重引起的弯矩和剪力。 若有条形窗或房屋较高 且墙梁跨度较大时， 墙架柱的数量应由计算确定； 当墙梁需承受墙板 重及自重时，应考虑双向弯曲。两侧挂板墙梁和一侧挂板、另一侧设 有可阻止其扭

2、转变形的拉杆的墙梁， 可不计弯扭双力矩的影响 （即可 取 B=0 ），其他情况下需按实际情况计算双力矩的影响。当墙梁跨度大于 4m 时，宜在跨中设置一道拉条；当墙梁跨度大 于 6 米时，可在跨间三分点处各设置一道拉条。 拉条承担的墙体自重 通过斜拉条传至承重柱或墙架柱，一般每隔 5 道拉条设置一对斜拉 条，以分段传递墙体自重。 当墙板的竖向荷载有可靠途径直接传至地 面或托梁时，可不设置拉条。圆钢拉条直径不宜小于 10mm ，所需截面面积应通过计算确定。当外侧设有压型钢板的实腹式刚架柱的内侧翼缘受压时，可沿内 侧翼缘设置成对的隅撑， 作为柱的侧向支承。 隅撑的另一端连接在墙 梁上。外侧设有压型钢

3、板的墙梁在风吸力作用下的稳定性，可按门式 刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102 ：2002 附录 E 的规定计 算。墙梁设计时，不应考虑隅撑作为墙梁的支承点。当墙梁仅支承压型钢板、瓦楞铁墙面时，其水平挠度限值为 L/15 0（轻钢结构仅压型钢板墙面时可放大至 L/100 ）；当墙梁位于窗洞 顶部时，其水平及竖向挠度限值为 L/200 ；当支承砌体墙时，水平挠 度限值为 L/180 ，且不大于 50mm 。当仅为压型钢板时，竖向挠度 不得大于 10mm 。C 型墙梁截面特性计算：根据冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-2002 附录 B.2.6 向内卷边槽钢：注：C型墙梁为横向放置，

4、且开口向下，注意坐标轴的变换图中A点为弯心，0点为重心。毛截面面积：/ (切肪I M重心位置：“f =_loft-rfr对X轴毛截面惯性矩：对Y轴毛截面惯性矩：'，陀门捫八"气汀；A-(i + 2* + az)P毛截面抗扭惯性矩：毛截面扇性惯性矩：/.器电# 仃町1川踽超审弘M巧心#1吋12 v0弯心位置：弯心在坐标轴上位置：弘 +冷冷弯效应的强度设计值:计算全截面有效的受拉、受压或受弯构件的强度，可采用考虑冷弯效应的强度设计值。对经退火、焊接和热镀锌等热处理的冷弯薄壁 型钢构件不得采用考虑冷弯效应的强度设计值。全截面有效时，强度设计值 丁需用考虑冷弯效应的强度设计值 / 来

5、代替。注：采用f时需满足几个条件，即为构件为冷弯型钢；未经 热处理；全截面有效。参数说明：卬为成型方式系数，对于冷弯高频焊（圆变）方、矩 形管，取耳一 I?;对于圆管和其他方式成型的方、 矩形管及开口型钢, 取1°7为钢材的抗拉强度与屈服强度的比值，对于Q235 钢可取 丁 1別，对于Q345钢可取厂148 ；A为型钢截面所含棱角数目;0为型钢截面上第r个棱角所对应的圆周角，以弧度为单位;/为型钢截面中心线的长度，可取型钢截面积与其厚度的比值。C型墙梁强度计算:恒载、自重，为沿竖直方向；对风载为沿水平方向，考虑风吸和风压。按受弯构件计算：a= + + <f对于弯矩作用，需考虑构

6、件自重、正负风压的方向性，并加以组合。针对型钢面外，拉条可作为檩条的面外支承点考虑（8、32、90）参数说明：“I为构件所受绕X轴弯矩作用；'S为构件所受绕Y轴弯矩作用；片T为对截面主轴X轴的有效净截面模量；片呻为对截面主轴丫轴的有效净截面模量；©为与所取弯矩同一截面的双力矩，当受弯构件的受压翼缘上有 铺板，且与受压翼缘牢固连接并能阻止受压翼缘侧向变位和扭转时， & Q,此时可不验算受弯构件的稳定性。其他情况，E按下文中介绍 的方法计算；甲"为与弯矩引起的应力同一验算点处的毛截面扇性模量，血；也为应力计算点的扇性坐标；扇性坐标是表示正截面上一点的几 何位置的

7、一个几何量，用下式定义:为竖向荷载设计值（）所产生的剪力的最大值，按2计算（包含自重）；为水平风荷载设计值（仃）所产生的剪力的最大值，按2计算;滋、九为墙梁截面沿截面主轴X、丫方向的计算高度，取相交板件 连接处两内弧起点间的距离（软件计算时近似取为翼缘宽和腹板高）!为墙梁截面的厚度；/为钢材抗拉、抗压、抗弯强度设计值，按下表采用:人为钢材抗剪强度设计值，按下表采用：表4.Z i钢材的强坯设计值（N/W）钢材牌兮抗拉、掠东潮抗弯/抗剪£端面承压（磨半顶紧）AQ235 钢12G:noQ345 钢175400注：当檩条材质为其他时，应根据相应的材料参数确定 /、人值C型墙梁构件中受压板件有

8、效宽厚比计算：对于C型墙梁，构件腹板为加劲板件，其支承边为内外翼缘；构件内外翼缘为部分加劲板件，其支承边为腹板，部分加劲边为卷边。板件的受拉部分按全部有效计。受压板件有效宽厚比按下列公式计算:LA当时：/£卩1驹7-01瓦 25ap匕当:曲时U参数说明：b为板件宽度;!为板件厚度;力为板件有效宽度;卩为压应力分布不均匀系数,%为受压板件边缘的最大压应力，取正值；"为受压板件另一边缘的应力，以压应力为正，拉应力为负;必为计算系数，° 1王01，当旷0时，取必115；瓦亠'为板件受压区宽度，当卩时，2 “；当旷时，".1岁；"为计算系数,其

9、中° 1按下列要求确定:对于压弯构件，最大压应力板件的°】取钢材的强度设计值丁，其余板件的最大压应力按卩推算。例如在双向弯矩作用下按毛截面计算得出上翼缘1点为最大压应力位置，则此点取为丁，其余的上翼缘的 2点和下翼缘的3、4点均按实际毛截面压应力分布系数卩，由1点 的丁推算得出。对于受弯构件及拉弯构件，板件最大压应力应由构件毛截面强度 计算得出。上为板件受压稳定系数；人为板组约束系数，若不计相邻板件的约束作用，可取 *1°对于C型墙梁，计算毛截面上下翼缘四个角点的正应力强度。由 此可求压应力分布不均匀系数，计算系数 必、板件受压区宽度2,在 其他各参数已知的情况下

10、，仅需计算板件受压稳定系数 上和板组约束 系数"，即可得到唯一未知的计算系数"，并进一步计算出受压板件 的有效宽度力°受压板件的稳定系数k按下列公式计算：(1 )加劲板件(腹板)当 1 丄 时：k 7 8当 0> 1 时：k 7S 6 2 I 9(2)部分加劲板件(翼缘)1）最大压应力作用于支承边（腹板侧）当严1时：上5 SW 11 *知t 6蜩/2）最大压应力作用于部分加劲边（卷边侧）当以1时:k 1 15 0纲口00巧护？注：当甲 ' 时，计算上的各式按岁-1时的计算值采用受压板件的板组约束系数 人按下列公式计算：当工L1时：上其中：匚参数说明：

11、b为计算板件的宽度；f为与计算板件邻接的板件（不包含卷边加劲）的宽度，如果计算 板件两边均有邻接板件时，即计算板件为加劲板件时，取压应力较大 的一边；i为计算板件的受压稳定系数；为邻接板件的受压稳定系数。当h：叭时，取人-人，人为片1的上限值。对于加劲板件 耐-1一7 ；I对于部分加劲板件人-对。当计算板件只有一边有邻接板件，即计算板件为非加劲板件或部分加劲板件，且邻接板件受拉时，取人。部分加劲板件中卷边的高厚比不宜大于 12，卷边的最小高厚比应根据部分加劲板的宽厚比按下表采用：b £15曲25JJ54550S56Qar5.4反37.28.U° "芒；空（gw讥（

12、tJ0+51仁0丧反氐4小离耳比粧1音卷边的高处"1壊£ IEb 一诩躍却的扳杵的竞处一fefr-Wr-wC型墙梁构件中受压板件有效宽度位置计算：当受压板件的宽厚比大于前文中的有效宽厚比时，受压板件的有效截面应自截面的受压部分按下图所示位置扣除其超出部分（图中不带斜线部分）来确定，截面的受拉部分全部有效。侦强知加站歳<1上图中的力1、占门按下列规定计算:对于加劲板件:当卩“时：7一 5-岁 町二力一石当旷：0时：|= 0_4A（町二 0地> 亠对于部分加劲板件及非加劲板件:石"的町二0地> 亠确定各板件在计算组合作用下的有效宽度及失效位置后，需根

13、据 实际截面的有效部分重新计算截面的截面特性数据（中和轴位置改 变）。并根据实际荷载组合，在该组合作用下重新计算截面四个角点 的强度，并判断其是否满足要求。荷载组合中按1.2恒+1.4正风压、1.2恒+ 1.4负风吸；当计算挠度时取最不利的两种组合，并按标准值考虑，同时验算两个方向的挠 度是否超限。注意檩条自重不可忽略。注：各种组合中先判断出最不利组合之后进行计算，并根据所计 算组合的当前状态下计算其对应的有效截面。 组合不同时，有效截面 也不同。C型墙梁稳定计算当构件的受压板件受到墙面的约束作用，能阻止侧向失稳和扭转 时，可不计算构件的稳定性；当檩条在各种可能的荷载作用下，如果 构件板件出现

14、未被约束的受压板件，即需计算构件的稳定性。受拉构 件可不计算稳定性。一般情况下，当墙梁外侧挂板时，且对外翼缘有约束作用时，仅 需计算内侧翼缘受压时的稳定性（即风吸力下）；当两侧都有挂板， 且都有对翼缘约束作用时，可不计算整体稳定性；当两侧均没有可以 约束翼缘侧向失稳和扭转的可靠连接时， 需计算风吸、风压两种情况 下构件的稳定性，要注意区分。参数说明：“I为构件所受绕X轴弯矩作用;'S为构件所受绕Y轴弯矩作用；用虹为对截面主轴X轴的有效截面模量；片弓为对截面主轴Y轴的有效截面模量；%!为受弯构件的整体稳定系数，按下文给出的方法计算；$为与所取弯矩同一截面的双力矩，当受弯构件的受压翼缘上有

15、 铺板，且与受压翼缘牢固连接并能阻止受压翼缘侧向变位和扭转时， R °,此时可不验算受弯构件的稳定性。其他情况，©按下文中介绍 的方法计算；用"为与弯矩引起的应力同一验算点处的毛截面扇性模量，也为应力计算点的扇性坐标；扇性坐标是表示正截面上一点的几何位置的一个几何量，用下式定义：常用薄壁型典型截面与翘曲有关的截面常数见下文介绍；丁为钢材抗拉、抗压、抗弯强度设计值。卩血为受弯构件的整体稳定系数，按下文介绍的方法计算。当绕对称轴X轴弯曲时，其整体稳定系数应按下式计算:参数说明：/为构件毛截面面积;月为构件截面高度；右为构件在弯矩作用平面外的长细比；h为构件的侧向计算长

16、度，人灯；沟为构件侧向计算长度系数，按下文表格采用；为构件的跨度；D 为系数，按下文表格采用；*为横向荷载作用点到弯心的距离：对于偏心压杆或当横向荷载 作用在弯心时 °；当荷载不作用在弯心且荷载方向指向弯心时 为负，而离开弯心时b为正；咒为对X轴的受压边缘毛截面模量；“为毛截面扇性惯性矩;F为对Y轴的毛截面惯性矩;厶为扭转惯性矩。如按上列公式算得的卩虹> 07，则应以值代替，加值应按下式计算：0274炖 0. 3；i3 粥i2Llrinii变爾fi用艸酬"吟廉丄涉Qi'> 述酣辛和3两裁及KIQM向均为fffl支的受弯构件的二、二和炖:*":m

17、miinniiiini"-AJ卜E为与所取弯矩同一截面的双力矩，当受弯构件的受压翼缘上有铺板，且与受压翼缘牢固连接并能阻止受压翼缘侧向变位和扭转时，5 Q,此时可不验算受弯构件的稳定性。其他情况，R按以下方法计a A.4U 篙支架双力矩H的什算公式01F* s OM F i /O.CZT0.01严iminmmnmtt荷載简图shkz t kl当霉心口时kl6僦申）H <a« 9X 如注山一奇讯特性系数丄*阿花匸Gm 材加勢变模 Jt .Gh 队 79X WN/mnJ > 氏咲的计U系数可由下图責得.316*399V'8*九兀2由取力矩显所引起的正应力砰号

18、*九兀2由取力矩显所引起的正应力砰号r fffi性订 萇中正琨力荊号w代褰压城力/亠代2fi F «««4>AJtfSjfc转飒外融载F舉裁IB环£/畫时ft方關廩转舟魅说雅序*歸号均虑反好*九兀2由取力矩显所引起的正应力砰号*九兀2由取力矩显所引起的正应力砰号常用薄壁型典型截面与翘曲有关的截面常数:倉用有关的覆两*赅倉用有关的覆两*赅Z1户T十色/C 晦*2 ("？rggWQLg十山朋怜紅、f2 *Kl-e；2斗心总3/4S"3K%"4s“ 警(21w.右韵j倉用有关的覆两*赅倉用有关的覆两*赅缘农面至式Att

19、71;W*±*性逐机粗卄*性矮宀“K£117AIp 宀LjJuuiAfrtmu2 A4a( 1 +)XSnkAw 14|Sg 序+讐)*3涵+浪tti本农中砧快度札*嫦UK的W氏仏由稳定计算公式可知，构件受压板件需做有效宽度计算后取有效 截面特性，所以其有效板件的计算方法可以参考前文中强度计算中的 内容，按此方法求解此种情形下构件的有效宽度。 此部分内容不再重 复介绍。对于C型墙梁，对内外翼缘四个角点分别进行稳定验算。确定各 板件在计算组合作用下的有效宽度及失效位置后， 需根据实际截面的 有效部分重新计算截面的截面特性数据（中和轴位置改变）。并根据 实际荷载组合，在该组合作

20、用下重新计算截面四个角点的稳定，并判断其是否满足要求。荷载组合中按1.2恒+1.4正风压、1.2恒+ 1.4负风吸；当计算挠 度时取最不利的两种组合，并按标准值考虑，同时验算两个方向的挠 度是否超限。注意檩条自重不可忽略。注：各种组合中先判断出最不利组合之后进行计算，并根据所计 算组合的当前状态下计算其对应的有效截面。 组合不同时，有效截面 也不同。C型墙梁挠度计算:按主轴受弯构件验算其挠度水平挠度爲训"主j垂直挠度：无拉条V- < 胡1根拉条v= < v2根拉条计算过程中，要考虑不同荷载组合的方向性等各种组合值，取最 大挠度需满足挠度限值。C型墙梁风吸力下的稳定计算（按

21、门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102 : 2002附录E计算）计算的前提条件是墙面外侧挂板能阻止墙梁外侧翼缘侧向位移和 扭转时，且在风吸力作用下，内侧翼缘出现受压区。用户选择采用时, 需明确了解规范条文的适用范围，并确定实际荷载作用情况与规范相 符时。在风吸力作用下，墙梁内侧翼缘的受压稳定性按下列公式验算:参数说明：“I为对截面主轴X的弯矩设计值；用虹为墙梁有效截面对主轴X的截面模量，墙梁的有效面积的分布应按前文相关条文规定计算（同前文受压板件有效宽度计算内容）；N为墙梁轴向力设计值，此时可取为 0; 人为墙梁的有效截面面积；II为水平荷载引起的檩条自由翼缘（内侧翼缘）的侧向弯矩，当|

22、自由翼缘受拉时，“，°；”白为自由翼缘加1/6腹板高度对主轴Y的截面模量；/为墙梁内侧翼缘压弯屈曲时承载力降低系数，按下文中规定计 算;时押为忽略弹性约束影响的自由翼缘侧向弯矩，按下文中规定计 算;9为考虑自由翼缘弹性约束的修正系数，按下文中规定计算;仏为由于截面扭转引起的作用于自由翼缘的假想侧向荷载;“为垂直于翼缘的荷载设计值；尺为参数；k为系数，按下文中规定计算;为拉条间的距离，当无拉条时为檩条跨度；'打为自由翼缘对主轴的惯性矩，取自由翼缘加1/6腹板高度的截 面对主轴Y轴的惯性矩；直为侧向弹簧刚度，按下文规定计算系数上按下表中公式计算:自由*筹水单力 养希方向Ia m式4 A占¥K垛伸岀/爾特网Lhj髦TPH徽曄岀方蠢厠储表中3为截面绕垂直于高度的轴线的惯性矩。系数耳和必刑计算按下表采用:0,1-2嚴龜“沖也的讣辉公式一觀11 0-3%1 (k6125XT 14 O.O3I4/?表中公式内的参数同前文介绍。墙梁内侧翼缘压弯屈曲时的承载力降低系数/按下列规定计算:"加产硏且3血MlAi=乂加1 A4 = gff鼻0血1和）心日0汕卢200参数说明：必为缺陷系数，外侧翼缘