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轻钢梁与柱设计

与墙板立柱无关，模型中的圈梁（梁）或构造柱（柱）也可以采用轻钢截面进行设计。计算基于构件的有限元包络内力（M3、V2、N；柱另有M2），通过有效宽度法（EGM）进行 — 相当于钢梁和钢柱流程的轻钢版本。墙板设计请参见轻钢墙板与立柱设计一文。

信息

适用于哪些版本？ 轻钢计算包含在 StatiCAD Ultimate 版本中。

1. 截面指定​

  1. 在圈梁（构造柱）属性窗口的构件类型框中，勾选“轻钢”选项（位于木材和钢选项旁）。
  2. 为截面打开工厂型材（Fabrikasyon Profil）窗口，在 Cold Formed 下选择 C、Z、U、C+、Sigma 或 Sigma+ 类别。预定义表中的527种型材按“CC C200x80x16x2”、“ZZ Z200x60x15x2”、“UU U200x94x4”、“CPLUS C+200-89x25x15x4”、“SIGMA S200-50x67x16x2”、“SIGMAPLUS S+200-55x95x25x15x4”的格式列出。
  3. 选中型材后点击指定；截面图（真实外轮廓）、毛截面特性（目录值A、Ix、Iy）和扭转参数将自动带入。材料指定为钢材等级（如S235、S355）；Fy和E从该材料中读取。
  4. 运行分析；结果显示在分析警告列表和报告中。

2. 荷载组合​

除程序的组合外，作用效应还按HCBTİE 4.3.1的组合取值 — YDKT：1.4G；1.2G + 1.6Q + 0.5S；1.2G + 1.6S + 1.0Q；有风时为1.2G + 1.0Q + 0.5S + 1.6W和0.9G + 1.6W；GKT：相应的ASCE 7组合。这样，项目中的竖向组合系数（默认1.0G + 1.0Q）就不会使轻钢构件偏于不足。报告中写出起控制作用的组合名称；“[1.2G+1.0Q]”或“[GKT]”标记表示程序组合的系数已按所用方法进行了转换。

备注

TBDY的组合列表中没有风荷载工况：若要使风荷载进入梁和柱的设计，必须选用已定义的荷载工况和组合（否则会给出警告）。梁的挠度由不带系数的使用阶段组合（G + Q、G + S）计算。设计方法（YDKT/GKT）取自与墙板立柱相同的项目设置。

3. 验算​

构件作用效应（分析包络）屈曲长度验算
梁M3、V2、NLx = 跨度；无侧向支撑长度按弯矩符号确定：Lb+ = 构件长度或用户Le（若上翼缘与覆面板连接，则正弯矩时不发生侧向扭转屈曲），Lb− = 下翼缘约束间距（未输入时取Lb+）；Cb取自弯矩图（悬臂梁以及Lb < L时取1）带符号的M+/Md+和M−/Md−、V/Vd、P/Pd + M/Md（式4.8.4）、弯曲与剪切同时作用（式4.8.5/4.8.6，分母取Mdlo）、支座处腹板压皱（4.8.3）、7.4加劲件要求、挠度L/K以及仅活荷载L/250（表7.1）、振动（7.5）
柱N、M3、M2、V2KLx = KLy = 楼层高度（K = 1）或用户输入N/Pd、P/Pd + Mx/Md,x + My/Md,y（式4.8.4）、V/Vd、KL/r > 200警告；柱受拉时为T/Td（式4.8.1/4.8.2）
  • 抗弯承载力取整体（侧向扭转）、局部和畸变屈曲各行中的最小值；抗压承载力同样按此方式确定。
  • 柱的弱轴抗弯承载力根据有效截面分别针对两个方向计算。
  • 边缘加劲件（卷边）的充分性按HCBTİE 4.9.3验算；若有折减，则写在报告的脚注中。
  • 不满足HCBTİE第3章截面条件的截面（如卷边/翼缘比 < 0.20的截面，卷边忽略不计）在报告脚注中说明。
  • 楼板梁专用的输入项（覆面板连接、下翼缘约束间距、支座形式、搁置长度、加劲件、横撑）及各项验算的详细说明，请参见轻钢楼板：楼板梁与隔板一文。
  • Z形截面按绕垂直于腹板的轴弯曲的檩条/梁计算；U形截面无卷边，翼缘按无加劲板件处理，不产生畸变行；C+和Sigma+截面中，卷边端部的回折作为边缘加劲件的一部分计入。

4. 覆面板的转动约束​

梁和柱也可以考虑覆面板对翼缘提供的转动约束（kφ）：在构件属性中（梁为“木材2”选项卡，柱为“木材”选项卡）的“轻钢：覆面板转动约束”框内，输入覆面板类型、构件间距、板的抗弯刚度、螺钉间距，必要时输入用户kφ值。

  • 输入的覆面板被认为位于两侧翼缘；若仅一侧翼缘有覆面，请保留“未定义”。
  • 对于板仅位于构件一侧的边缘构件（如边缘楼板梁），请输入板抗弯刚度的一半。
  • 条件：螺钉间距 ≤ 305 mm 且构件间距 ≤ 625 mm；否则取kφ = 0，并在报告中注明原因。

5. 报告​

若项目中有轻钢梁或柱，则在轻钢构件报告组中会出现轻钢梁设计（EGM）和轻钢柱设计（EGM）页面：构件名称与截面、几何（L、Lb / KL、长细比、A、I）、方法与材料、作用效应与控制组合、弯曲（整体 / 局部 / 畸变 → Md；梁的正弯矩和负弯矩分别列出）、剪切、轴力 + 弯曲相互作用、梁的挠度、腹板压皱、腹板加劲件和振动各行、柱的压力行以及假定说明。

6. 预定义轻钢型材库​

型材从安装目录中的HafifCelikProfil.txt文件读取。该表包含527种预定义轻钢截面：C（89）、Z（90）、U（88）、C+（87）、Sigma（90）、Sigma+（83）；高度100–400 mm，壁厚1.0–4.0 mm。

每一行包含类型代码（1 = C，2 = Z，3 = U，5 = Sigma，8 = C+，9 = Sigma+）、完整几何（H、A、B、C1、C2、D回折、E、F、G、T、R）以及目录截面特性（重量、A、Ix、Wx、ix、Iy、Wy、iy、ex、ey）。墙板立柱列表中仅提供C、C+、Sigma和Sigma+截面。设计中毛截面A、Ix、Iy取自目录列；几何列用于有效宽度、扭转和畸变屈曲计算。

信息

添加自定义型材：该文件为纯文本格式；以#开头的行为注释。您可以按相同的列顺序添加自己的型材（几何尺寸单位为mm，截面特性单位为cm，小数分隔符为点）。若目录列留空或为0，则特性由几何计算（尖角模型，偏高几个百分点）。

# Tip|Ad|H|A|B|C1|C2|D|E|F|G|T|R|Agirlik_kgm|Alan_cm2|Ix_cm4|Wx_cm3|ix_cm|Iy_cm4|Wy_cm3|iy_cm|ex_cm|ey_cm
1|C200x80x16x2|200|80|80|16|16|0|0|0|0|2|3|5.9|7.51|471.93|47.19|7.91|60.29|10.51|2.83|2.26|0
5|S200-50x67x16x2|200|67|67|16|16|0|50|15|25|2|3|5.89|7.5|430.94|43.09|7.55|32.56|7.46|2.08|2.34|0

7. 适用范围与假定​

  • 仅计算预定义型材表（HafifCelikProfil.txt）中的截面；若指定了库中没有的截面，计算会注明“库中没有”并标记为不满足。
  • 梁的计算基于荷载通过剪切中心或扭转受连接约束的假定（HCBTİE第5章）。对于C、U和C+梁，若两侧翼缘没有与覆面板有效连接，则应设置附加的扭转约束连接。
  • Z形截面仅按绕垂直于腹板的轴弯曲计算；不模拟绕主轴的弯曲以及无侧向约束的双轴行为。
  • 柱受拉时，净面积取等于毛面积；螺钉和螺栓孔以及连接承载力应另行校核。
  • 梁轴线偏移与刚性楼板隔板共同产生的虚假（组合）轴力，在轻钢梁设计中从轴力中扣除（参见轻钢楼板：楼板梁与隔板）。

8. 常见问题​

我收到“… hafif çelik kiriş/kolon hesabı yapılamadı: kesit kütüphanede yok”警告。 构件被指定了预定义型材表以外的截面。请在 工厂型材 → Cold Formed 下的C、Z、U、C+、Sigma或Sigma+类别中选择截面。

我收到“… hafif çelik kiriş yetersiz (M/Md=… V/Vd=… sehim=…)”警告。 请加大截面，或重新检查侧向支撑（Le）输入。若楼板梁的上翼缘与覆面板连续连接，请在轻钢选项卡中勾选此项；正弯矩时侧向扭转屈曲即不再起作用。

U型材报告中畸变各行显示“yok”（无）。 无卷边的U形截面不适用畸变屈曲行；这些行适用于带边缘加劲件的翼缘。

柱中出现“Çekme”（受拉）行。 柱至少在一个组合中受拉。受拉承载力按净面积 = 毛面积的假定计算；孔洞和连接承载力应另行校核。