我想将文章的内容沿袭以下的思路：结合以前整理和收集的资料以及对比sap2000的计算综合对檩条的计算出一篇比较详细的梳理。尽量图文并茂，总的来说也是想把这些知识点都能够融汇贯通起来，对自己的知识归纳能力提出了更高的要求。

檩条工具箱计算檩条

    关于支架的设计，甚至很多结构的设计，都是建立在设计假定的基础上的，如果没有设计假定，很多时候设计是不成立的，所以我们的计算假定是一个很重要的前提。

假定一：C型檩条拼接/搭接有效且连续

    支架结构和门式钢架结构中都有C型檩条，但是两种结构形式的搭接方式有所区别。这里将门刚类檩条与支架类檩条的搭接做一个对比讲解，目的就是在运用软件的时候做合理的对比区分并选择适当的参数来确保设计的准确。门刚类连续檩条的搭接是在支座处（即檩托与主钢梁连接处）。支架连续檩条的搭接一般设置在距离支座1/3跨长度内的位置（具体位置需要根据檩条内力分布来确定），区别于门刚类的连续檩条，支架连续檩条拼接并不是在支座处。如果支架采用的是简支檩条的设计，那么我们的搭接位置仍然是檩条与斜梁的连接处，即檩托的位置。随着光伏支架市场的竞争加剧，简支檩条的经济实用性不高，当下的大部分光伏支架的设计已经摒弃了简支檩条，只在一些较为特殊的情况下才会选择。

厂房类连续檩条搭接详解

注解：

    门刚类连续檩条搭接形式根据《门刚规范》条文说明 9.1.10：“连续檩条的搭接长度 2a 不宜小于10%的檩条跨度，嵌套搭接部分的檩条应采用螺栓连接，按连续檩条支座处弯矩验算螺栓连接强度。”

    “采用连续檩条有很好的经济效益，连续檩条的刚度随嵌套搭接长度的增加而增加。当嵌套搭接长度趋近 10%的檩条跨度时，再增加搭接长度对檩条刚度影响很小；另一方面，嵌套搭接长度取10%（单边为 5%）的跨度可满足搭接端头的弯矩值不大于跨中弯矩，由此，跨中截面成为构件验算的控制截面，故规定连续檩条的搭接长度2a宜不小于10%的檩条跨度，但需注意，对于端跨的檩条，为满足搭接端头的弯矩不大于跨中弯矩，需要加大搭接长度 50%。”

    如果檩条跨度是 4.5m，中间跨的搭接就是 10%×4500=450mm， 单边是 225mm。“端跨的搭接长度宜向第二跨方向再延伸增加，增加的长度为 5%~10%构件的跨度（附图节选《钢结构设计手册》第四版9.3.2-3）。

支架类C型连续檩条搭接

支架 C 型连续檩条弯矩图

     一般支架连续檩条多选用C型钢，C型钢的搭接位置大约取距离支座 1/3  跨长度位置（具体位置需要根据檩条内力分布来确定），且不应与组件安装有干涉。一般情况下檩条拼接件上下翼缘及腹板都是需要与檩条的上下翼缘及腹板通过螺栓连接并贴紧的。如果仅仅是连接腹板而不连接翼缘，则弯矩是不能有效传递的。现实中很多种连接形式，诸如 L型角钢连接，此类连接并不能达成真正的连续搭接，尤其是在檩条承受自重活载等方向的压力时，L型角钢不能使两根檩条的上翼缘传递弯矩，容易产生节点破坏，最终导致檩条拼接失效(现在的很多的设计也基本淘汰掉了这样的连接方式)。

支架类C型连续檩条搭接长度

根据《光伏支架结构设计规程》NBT 10115-2018 正文 7.3 节：

    关于支架连续檩条的搭接，现有的规范、标准暂未给出一个具体的设计参考方法，根据以往的大量工程经验来看，一般拼接件长度有 200mm、250mm、300mm 等，以下是根据相关的计算研究给出的一些参考值：

1. 当C型檩条跨距 L≤2.0m，且基本风压雪压不大于 0.3kPa 时， 可以选用 200mm长度的拼接件，且与檩条的翼缘腹板通过螺栓紧紧贴合。

2. 当C型檩条跨距 2.0m<L≤3.5m，且基本风压雪压不大于 0.35kPa 时，可以选用 250mm长度的拼接件，且与檩条的翼缘腹板通过螺栓紧紧贴合。

3. 当C型檩条跨距 3.5m<L≤5.0m，且基本风压雪压不大于 0.4kPa 时，可以选用 300mm长度的拼接件，且与檩条的翼缘腹板通过螺栓紧紧贴合。

4. 当C型檩条跨距 L>5.0m，且基本风压雪压不大于 0.4kPa 时， 可以选用 400mm长度的拼接件，且与檩条的翼缘腹板通过螺栓紧紧贴合。

5. 以上数值仅供参考，根据不同的地理条件、气象条件等设计出不同形式的光伏支架，最终应以实际情况设计出合理安全经济的檩条拼接件。

假定二：C型连续檩条是受弯构件

    从《PKPMv5 软件说明书-钢结构设计软件 STS 技术条件》中 7.2.3 的计算公式可以看出来，工具箱中计算连续檩条的时候采用了两套标准计算，分别是《薄壁规范》和《新门规》。

PKPM檩条计算技术条件

    在PKPM软件说明书-钢结构设计软件STS设计技术条件的7.2.3条对两种规范的计算方式给了具体的说明

《新门规》与《薄壁规范》对比

    从上述公式中可以看出来，对于强度的计算，《薄壁规范》中采用了有效截面刚度最大和最小主平面内的应力叠加，而《新门规》中只计算了腹板平面内。对于稳定计算时，则都需要考虑两个方向的应力叠加。以下主要解释为什么檩条在《新门规》中可以只计算腹板平面内，而在《薄壁规范》却不能这样做？

根据《新门规》条文 9.1.5-1：

1. 需要坡度不大于 1/10（约 5.71 度的倾角，屋面倾角不大。光伏支架中很难满足这一点，除了一些紧贴彩钢瓦面上布置的分布式电站之外，对于其他集中式电站来说，基本上不可能这么小角度；

2. 蒙皮效应带来的侧向支撑效果。

根据《新门规》条文 6.1.2，蒙皮效应的解释如下：

1. 组件一般不考虑作为屋面板为支架提供面内刚度，如果考虑此条，则对组件会产生隐裂的风险。即使是分摊到了水平力，它也无法传递到山墙，因为支架里面没有山墙；

2. 自攻螺钉连接屋面板与檩条。一般光伏组件采用螺栓将铝边框与檩条上翼缘直接连接的时候，我们暂可以认为它满足这一条。

3. 传力路径不要中断，即屋面不得大开口。实际厂房中可能存在沿坡度方向的条形采光带，一般也很难完成这样的要求。在支架结构中，一 般都是上下两块组件孔隙 20mm，也同样是不满足。

4. 屋面与屋面梁之间要增设剪力传递件（剪力传递件是与檩条相同截面的短的 C 型或 Z 型钢，安装在屋面梁上，顺坡方向，上翼缘与屋面板采用自攻螺钉连接，下翼缘与屋面梁采用螺栓连接或焊接）。在门刚厂房中，此构件的布置是要将屋面板面内分摊到的水平力通过传递件直接传递到主梁上去。一般厂房设计中都很难做到这么完善精确。类比光伏支架中，一般的光伏组件与檩条的安装位置都在四周的铝边框上，对于中间区域内是没有安装的位置的，所以不满足此条。

5. 房屋的总长度不大于总跨度的2倍。光伏支架中，一般都是大长阵列，按双立柱来算，一般前后立柱的跨度是 1~3m，长度完全取决于组件的排列，一般也有10米以上，所以基本上就不满足这一点。

6. 山墙结构增设柱间支撑以传递应力蒙皮效应传递来的水平力至基础。这里的山墙结构类比就是支架的两端榀，由于支架属于四面开敞结构，所以也与这条关系不大。

    综上来看，对于门刚厂房类的连续檩条可以按照《新门规》中给出的公式进行设计，但是对于光伏支架这样的小结构，根本就不满足厂房类的檩条“设计资格”，所以针对很多人在用 PKPM工具箱进行光伏支架檩条设计的时候采用《新门规》中的相关公式和要求进行设计是不合理的。除此之外，光伏支架中檩条的节点布置和支座形式也与门刚厂房类的檩条不同，更不可完全照搬门刚厂房类的设计理念到光伏支架中来。

PKPM檩条工具箱参数解读

    以下用PKPM檩条工具箱软件做一个详细的C型钢连续檩条计算案例并对其中各项参数的选择加以说明。

基本设计信息

• 组件为 2X13 排布形式，檩条跨距 4.7m，组件规格 2285x1134x35；

• 组件自重 32.5kg，支架倾角 35 度；

• 基本风压：0.30 kN/m²（25 年一遇）；

• 基本雪压：0.15 kN/m²（25 年一遇）；

• 风荷载体型系数：1.3/-1.3(此处根据规范的选择不同，略有区别)；

• 风压高度变化系数：1.09（A 类）；（其他系数取 1.0）

• 荷载组合：新可靠度标准（恒载1.3，可变1.5）。

连续檩条定义

（1）  几何信息：

• 檩条间距（m）：1.1425

    对于组件两排竖向布置，每个组件下面有两根檩条支撑， 所以每根檩条分担每块组件的一半荷载。如若是横向布置的组件，在计算中间檩条的时候，间距即为两根檩条之间的距离；计算边檩条的时候，间距即为两根檩条之间的距离的一半，上面的案例是组件竖排布置。

• 边跨檩条间距减小一半：不打勾（与光伏支架无关）

• 边跨跨度 L1、中间跨度 L2（m）：4.7（根据实际情况填写）

• 程序优选搭接长度：不打勾，全部填写为 0

注：综合本文 1.1 中关于厂房搭接和光伏支架搭接的解释，此处没有搭接。（当总信息中选择“不对称多跨”的时候，此处变为灰色不可编辑，所以可以在此编辑好了以后再选择“不对称多跨”）

延伸说明：

 

1、根据国内有关资料（如《轻钢结构中Z 型连续檩条设计问题的探讨》陈友泉 《建筑结构》 2003.7）研究表明，为了保证连续性条件，搭接长度不宜小于跨长 10%，在满足连续性条件下，可以根据弯矩分布情况加以考虑调整搭接长度，根据端跨和中间跨的弯矩分布情况不同分别考虑，以搭接端弯矩不大于跨中弯矩为条件来确定搭接长度，如下图中 M1'， M1 ， M2'， M2 ，使单檩强度仅由跨中控制， 支座位置考虑双檩强度，一般不起控制作用。这样可使截面设计最为经济。

程序在验算时，对于跨中根据拉条的设置情况，分多个单元，每个单元又划分 13 个断面，对所有断面（包括 M1'和 M2'位置单檩截面），都进行了强度验算，自动搜索强度起控制作用的截面位置，并在计算结果中给出跨中单檩强度验算控制截面是在跨中还是在支座截面搭接变化处（如上图的 M1'和 M2'位置）。对于支座双檩位置，程序按双檩强度考虑，进行了强度验算，但一般支座双檩位置强度不起到控制作用。“程序优选搭接长度”， 当选择了该选项时， 搭接长度输入项自动变灰， 这时就不用再人工输入搭接长度，程序会自动根据上述 原则优选来确定搭接长度，并在结果文件中给出程序优选最终采用的 搭接长度结果。优选搭接长度的结果首先满足连续性条件（10%跨长） 的前提下，再根据弯矩分布情况，调整搭接长度，使檩条截面强度由跨中控制。

2、可以选择的跨数有 2~5 跨，当超过 5 跨的时候，可以近似 按 5 跨计算。考虑到斜卷边 Z 形容易嵌套做成连续形式，而且运输方便，通常实际中也都是主要选用斜卷边 Z 形搭接形成连续檩条， 该工具计算提供了斜卷边 Z 形截面形式、 C 型截面形式、 C 型背对背组合截面形式及高频焊接 H 型截面形式的连续檩条的计算。C 型截面形式常用于不搭接 2～3 跨一连续的情况，这时搭接长度输 0即可。没有搭接的情况下，支座位置按单根檩条考虑，后面的刚度折减、弯矩调幅参数自动失效。（上述两段摘自《PKPM V5 软件说明书-钢结构设计软件 STS 用户手册 P341》）

（2）  总信息：

• 连续跨形式：不对称多跨

注：在常规的厂房结构中，因为其搭接的特殊情况（在支座处搭接），我们可以在“对称多跨”和“不对称 多跨”两项中进行选择。由于光伏支架的檩条在支座处（即檩托位置） 是没有搭接的，所以在几何信息中搭接长度数值都是 0。

• 连续檩条跨数：3 跨（本案，按实际情况填写）

• 钢材型号：Q345（按实际需要选择）

• 屋面材料：压型钢板

• 屋面倾角（度）：35（按实际情况填写）

• 净截面系数：1

注：关于净截面系数的数值，应根据实际情况进行换算，即全截面面积减去孔截面面积后与全截面面积的比值。

• 每跨拉条设置数：0-不设置（本案，按实际情况填写，由于本案采用了不对称跨的方式，所以拉条的设置可以在不对称跨信息中设置）

不对称跨信息设置

• 当前跨选择：第 1 跨。即本页中所有的参数都是针对第一跨的。当选择了第 2 跨或者其他跨的时候，也是一一对应的。

• 跨度 L1（m）：4.7

• 拉条设置数：0-不设置

• 拉条设置位置：（此次案例中先不考虑拉条的作用，把这样的一种情况先搞清楚）

1、根据《冷弯规范》第 8.2.3 条规定：

• 实腹式檩条跨度大于 4m 时，在受压翼缘应设置拉条或撑杆， 拉条和撑杆的截面应按计算确定；

• 圆钢拉条直径不宜小于 10mm，撑杆的长细比不得大于 200；

• 当檩条上、下翼缘表面均设置压型钢板， 并与檩条牢固连接时，可不设拉条和撑杆。

2、根据《光伏支架结构设计规程》第 5.1.3 条规定：

• 实腹式檩条跨度大于 4m 时，宜在檩条跨中位置设置拉条或撑杆，并通过斜拉条与立柱相连；

• 拉条和撑杆的截面应按计算确定；

• 圆钢拉条直径不宜小于 10mm，撑杆的长细比不得大于 200。

3、综合两本规范，都需要根据实际情况酌情考虑拉条的布置。

• 搭接长度 A1（m）：0.00（同几何信息中设置）

• 搭接长度 B1（m）：0.00（同几何信息中设置）

• 自动计算风载体型系数：不打勾（下面手动输入）

• 风吸力荷载系数（负值）：-1.30（按照《光伏支架结构设计规程》或者《建筑结构荷载规范》填写）

• 风压力荷载系数（正值）：1.30（同上）

• 右侧相关信息可以不更改

（3）  截面信息：

    按照实际工程需要，选择 C 型截面，如无则通过檩条库进行添加，添加的原则需要参考一定的规范，如《钢结构设计手册》中 9.3.2 冷弯薄壁型钢檩条和墙梁的类型与构造相关要求（此要求来自《新门规》正文 9.1 和条文 9.1）：

    实腹式冷弯薄壁型钢檩条和墙梁适用跨度不宜大于 10m, 跨度大于 10m 时，宜采用桁架式轻型檩条或高频焊 H 构件等。Z 形 和 C 形檩条和墙梁的构造按如下要求：

• 板厚 t 取 1. 5~3. 0mm, 截面高度 h 宜取 150~300mm, 宽 度 b 宜取 50~90mm 。卷边高厚比不宜大于 13, 卷边宽度与翼缘宽度之比不宜小于 0.25, 不宜大于 0.326 。卷边高度可采用下式的近似值：a= 15+ (b- 50) X 0. 2；式中 a 卷边高度 (mm); b 翼缘宽度 (mm) ；
  
• C 形构件应采用 90°的卷边， Z 形构件宜采用 60°左右 的斜卷边以方便嵌套搭接构成连续檩条及叠合打包运输；
• 实际工程中只要有一定的量，工厂也能进行相应的定制。

（4）结果输出文件和数据存储文件：按照需要可以进行一定的修改。

作用荷载与分析参数

    点击“作用荷载于分析参数”打开如下图界面[此处需要贴图]。在第二页的定义中按照相应顺序完成对连续檩条的相关荷载和设计假定的定义。其中包含分析参数、验算规范、屋面作用荷载（标准值）、边跨 檩条风荷载和中间跨檩条风荷载等。

（1）  分析参数：

• 屋面板能阻止檩条上翼缘受压侧向失稳：打勾

    注：一般情况下，无论是压块安装还是采用螺栓直接与檩条连接的方式，都难对檩条上翼缘有真正的约束作用。根据理论计算来说，如果不考虑组件对檩条上翼缘的约束作用， 也没有考虑拉条的情况下，一般檩条的上翼缘受压失稳是很难计算通过。一般情况下，檩条截面高度较小，加上越来越多的无遮挡组件需求，上翼缘几乎很少做拉条。考虑到组件实际上确实有一定的约束作用，所以这里作计算假定(当然此处在实际对接的时候有一些设计院可能有不同的观点，也有实际反馈的一些情况有关)。

• 构造保证风吸力下翼缘受压失稳：不打勾

    注：“应按照薄钢规进行验算，而在勾选了“构造保证下翼缘风吸力 作用稳定性”后，程序将不再验算风吸力作用下的稳定应力。根据门式刚架规范中的 9.1.5-3 条 “当受压下翼缘有内衬板约束且能防止 檩条扭转时，整体稳定性可不计算”，也就是说在檩条下翼缘位置布置有内衬板，且内衬板与檩条之间是可靠连接时，可以考虑此项。

    同时有人提出当设置下层拉条，且拉力位于距离下翼缘 1/3 腹板高度范围内时，也可以认为构造保证下翼缘稳定，事实是不是这样的呢？设置下层拉条后不能保证下翼缘的稳定就不用计算了， 此时下翼缘稳定仍然需要进行验算，门式刚架规范中对于内衬板对于檩条下翼缘的约束已经做出了解释，在 9.1.5 条条文说明中提到“当 有内衬板固定在檩条下翼缘时，相当于有密集的小拉条在侧向约束下 翼缘，故无需考虑整体稳定性”。考虑到拉条对于檩条的约束只是在拉条拉结位置的点约束，而拉条又不能布置很密集，一般的拉条间距 大约为 2m~3m，还远达不到密集的程度，因此下层拉条对下翼缘的约束还达不到不需要验算稳定的条件。”

    如果在上下翼缘同时设置拉条或撑杆的时候，能否认为可以阻止上下翼缘的失稳？或者说，当设置上翼缘拉杆或撑杆的时候能阻止上翼缘受压失稳？当设置下翼缘拉杆的时候能阻止下翼缘受压失稳？

    答案：不能！如果打勾，则程序就不会计算受压翼缘的稳定，而我们看到 PKPM 自己给出的解释如下（《PKPM v5 软件说明书-钢结构设计软件 STS 应用讲解》）：“程序提供的两个计算方法，对应验算规范与风吸力作用验算方法选项。

拉条设置情况下“拉条作用”选项：

• 约束檩条上翼缘；

• 约束檩条上、 下翼缘；

• 约束檩条下翼缘。

    根据不同的拉条设置情况进行选择，当采用圆钢形式拉条，仅在靠近上翼缘位置设置时，拉条仅能起到约束檩条上翼缘的作用；当采用双层拉条或交叉拉条时，拉条对檩条的上下翼缘都能起到约束作用。

    程序中对应的计算处理为：拉条能够约束檩条上翼缘，则在恒+ 活荷载作用下，檩条上翼缘受压稳定验算，平面外计算长度取拉条之间的间距，否则取整根檩条的长度为平面外计算长度；风吸力下翼缘受压稳定验算时，如果拉条能够约束下翼缘，则下翼缘受压稳定验算平面外计算长度取拉条间距，否则也取整跨檩条的长度。

     所以既然不能选择门刚规范，选用薄刚规范就需要进行稳定性验算，设置拉条只能保证对檩条翼缘的稳定有一定的约束效果，并不是直接不进行验算。

• 考虑活荷载最不利布置：打勾/不打勾

    注：程序考虑的活荷不利布置方式为完全活荷的最不利布置，该项的选取对内力及挠度计算结果影响较大，在无充分根据的前提下， 通常都应该考虑。（《PKPM V5 软件说明书-钢结构设计软件 STS 用户手册》P336）

    如果考虑了活荷载的不利布置，会对檩条的设计结果影响很大， 此时也会与其他软件的结果有很多差别。尤其是在与 3D3S、SAP2000 等软件计算做对比复核的时候，后者等软件是不会自动考虑不利布置的，所以结果差异是避免不了的。（我们可以在 3D3S、SAP2000 等软件中通过设置多个不同的活载工况和对应的相关组合来进行不利布置的计算，最终通过包络设计得到不同情况下的结果。）

    如果选择了活荷载的不利布置，可以参考《建筑结构静力计算实用手册》第三版的表 3.1-1 中相关条文手动校核。

• 程序自动计算檩条截面自重：打勾

• 考虑冷弯效应：不打勾

    注：根据《冷弯薄壁规范》4.2.3，“经退火、 焊接和热镀锌等热处理的冷弯簿壁型钢构件不得采用考虑冷弯效应的强度设计值。”

     虽然现在有很多新型合金钢材（诸如锌铝镁材质）等不需要经过退火、焊接和热镀锌等热处理，但是综合实际情况，保守设计依然不考虑冷弯效应带来的设计值放大。

（2）  规范选择：验算规范：《GB50018》

• 支座双檩条考虑连接刚度折减系数：0.5

    注：默认数值 0.5。

    该参数主要用于内力分析时，支座双檩位置的双檩刚度贡献，考虑到冷弯薄壁型钢檩条的特殊连接方式，不同于常规的栓焊固接连接， 对双檩叠合部位考虑连接对双檩刚度应进行折减，有关资料建议可按单倍刚度计算（即该参数可以选取 0.5）。该项对内力分析结果有一定的影响，折减的越多，支座部位负弯矩相应越小，跨中弯矩相应会有所增大。

• 支座双檩条考虑连接弯矩调幅系数：0.9

    注：默认数值 0.9。

    考虑到支座搭接区域有一定的搭接嵌套松动从而导致支座弯矩 释放，因此需要对支座弯矩进行调幅，有关资料建议可以考虑释放支座弯矩的 10%（即调幅系数 0.9）。当考虑支座弯矩调幅时，程序对 跨中弯矩将相应调整。

     “没有搭接的情况下，支座位置按单根檩条考虑，后面的刚度折减、弯矩调幅参数自动失效。”（摘自《PKPM V5 软件说明书-钢结构设计软件 STS 用户手册》）所以这里填写与否并无关系。

• 执行《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB20068-2018）：打勾

    注：针对支架来说，永久作用的分项系数 1.3（即恒载 1.3），可变作用分项系数 1.5（即雪荷载、风荷 载等）。而《光伏支架结构设计规程》中这两个系数分别是 1.2 和 1.4。

    《新可靠度》的发布时间是 2018 年 11 月 1 日，实施日期是 2019年 4 月 1 日，而《支架规程》的发布日期是 2018 年 12 月 25 日，实施日期是 2019 年 5 月 1 日，从时间上来看 ，应该遵循最新的规范。

（3）  屋面作用荷载（标准值）

• 屋面自重（kN/㎡）：0.14（组件自重）

• 积灰荷载（kN/㎡）：0  （不考虑）

• 基本风压值（kN/㎡）：0.3（25 年一遇）

• 风压调整系数：1（特殊情况特殊考虑，一般地面光伏支架不考虑，填 1。对于光伏支架来说，基本上是不考虑风压调整的，但是我们可以把它当做是阵风系数/风振系数来设置，若是位于屋面或 者 BIPV 等特殊情况的时候，檩条建议按照阵风系数的取值来设置

• 风压高度变化系数：1.09（A 类）

• 屋面活载（kN/㎡）：0（一般支架不考虑活载）

• 雪荷载（kN/㎡）：0.15

• 施工荷载（作用在跨中）（kN）：0（根据需要可写1kN，当建设地点位于无雪或者雪荷载很小的地方，建议添加1kN）

• 建筑形式：（不对称跨信息中已设置，不打勾时，不可编辑）

• 屋面形式：（不对称跨信息中已设置，不打勾时，不可编辑）

（4）  边跨/中间跨檩条风荷载

    这里主要是风荷载系数的取值，当此檩条属于常规厂房建筑类， 则上述的建筑形式和屋面形式决定各项系数数值大小（主要还是根据 规范自动换算取值）。

    支架结构中，当采用不对称跨布置的时候，此处会变成不可编辑状态，系数则在“不对称跨信息设置”中进行手动修改，其数值根据《支架规程》或者《荷载规范》或者《光伏发电站设计规范》中取值即可。

连续檩条计算书查看分析及校核

计算书文本查看及相关参数对比复核

    当设置完上述参数点击计算之后，软件会自动生成计算书和相关的图形结果(后面附有一些相应的附图)。以下计算书由软件自动生成，其中部分做了做了一些必要的批注，部分和前面的分开注解是有重叠的部分的。

连续檩条设计

-----  设计信息 -----

钢材：Q345檩条间距(m)：1.143（软件显示保留三位小数）

连续檩条跨数：3 跨 (不对称)

验算规范：《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)

容许挠度限值[υ]: l/200（光伏支架中挠度限值是 1/250）

屋面倾角(度)：35.000

屋面材料：压型钢板屋面(无吊顶)

屋面板能否阻止檩条上翼缘受压侧向失稳：能

是否采用构造保证檩条风吸力下翼缘受压侧向失稳：不采用

计算檩条截面自重作用:  计算活荷作用方式:  一次加载

强度计算净截面系数：1.000（验证手算校核的准确性，应该是<1.0）

搭接双檩刚度折减系数：0.500

支座负弯矩调幅系数：0.900

檩条截面：C120X50X15X2.0

各跨信息：

 跨 号：        1       2      3
 跨度 (m)：4.70   4.70    4.70
 拉条数：    0         0         0
 搭接 (m)：(0.00,0.00) (0.00,0.00)

-----  设计依据 -----

《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)

-----  檩条作用与验算 -----

1、截面特性计算

檩条截面：C120X50X15X2.0

 b=50.00;h=120.00;c=15.00;t=2.00; 
A=4.8400e-04;Ix =1.0945e-06;Iy =1.6650e-07;
 Wx1=1.8242e-05;Wx2=1.8242e-05;Wy1=1.0358e-05;Wy2=4.9077e-06;

CAD 中计算截面属性(Msteel插件)

SAP 中计算截面属性(自定义导入查看)

2、檩条上荷载作用

△ 恒荷载

 屋面自重(KN/m2)  ：0.1400;
 檩条自重作用折算均布线荷(KN/m): 0.0380;
 檩条计算恒荷线荷标准值(KN/m): 0.1979;（实际是 0.19795）

△ 活荷载(包括雪荷与施工荷载)

 屋面活载(KN/m2) ：0.000; 
 屋面雪载(KN/m2) ：0.150; 
 施工荷载(KN)  ：0.000;
 施工荷载不起到控制作用;
 檩条计算活荷线荷标准值(KN/m): 0.1714 (活载与雪荷的较大值);  （实际是 0.171375）

△ 风荷载

 建筑形式 ：封闭式; 
 风压高度变化系数μz ：1.090; 
 基本风压 W0(kN/m2) ：0.300;
 风压调整系数 ：1.000;
 跨 号       ：         1                 2           3
 分 区       ：       中间区        中间区      中间区
 体型系数(风吸)：  -1.30       -1.30       -1.30
 体型系数(风压)：   1.30        1.30        1.30

说明:  作用分析采用檩条截面主惯性轴面计算，荷载作用也按主惯性轴分解;檩条截面主惯性轴面与竖直面的夹角为：35.000  (单位：度，向檐口方向偏为正);

 

3、荷载效应组合

△  基本组合

   △  组合 1：1.3 恒+ 1.5 活+ 0.9*1.5*积灰 + 0.6*1.5*风压（q1y=0.858478839，q1x=0.295046285）

   △  组合 2：1.3 恒+ 0.7*1.5*活+ 1.5 积灰 + 0.6*1.5*风压（q2y=0.795306857，q2x=0.250812787）

   △  组合 3：1.3 恒+ 0.7*1.5*活+ 0.9*1.5*积灰 + 1.5 风压（q3y=1.086712907，q3x=0.250812787）

   △  组合 4：1.0 恒+ 1.5 风吸
（q4y=-0.566363978，q4x=0.113539456）

△  标准组合

   △  组合 5：1.0 恒+ 1.0 活+ 0.9*1.0*积灰 + 0.6*1.0*风压（q5y=0.593939379，q5x=0.211836117）

 

4、第 1 跨跨中单檩强度、稳定验算

强度计算控制截面：靠近右支座位置

强度验算控制内力(kN.m)：Mx=-2.401;My=-0.554(组合：3)  
有效截面计算结果：     
    主轴：全截面有效。

手算校核：

 Mx=-0.1*q3y*4700^2=-2400548.812 N.mm=-2.401 kN.m 
 My=-0.1*q3x*4700^2=-554045.4467 N.mm=-0.554 kN.m

SAP2000 计算结果：

强度计算最大应力σ(N/mm2)：244.483 < f'=300.000

第 1  跨跨中强度验算满足。

手算校核：

 σ(N/mm2)=Mx/Wx1+My/Wy2=244.4877024

SAP2000 计算结果：

风吸力作用跨中下翼缘受压稳定验算控制内力(kN.m)：Mx=-0.999;My=0.200(组合：4)

有效截面计算结果：

    主轴：全截面有效。

手算校核：

 Mx=-0.08*q4y*4700^2= -1000878.422 N.mm=-1.001 kN.m 
 My= 0.08*q4x*4700^2= 200646.9259 N.mm= 0.201 kN.m

SAP2000 计算结果：

受弯构件整体稳定系数：φb=0.307

手算校核：0.303

结论：误差较小，计算无误！

下翼缘受压稳定计算最大应力(N/mm2)：219.184 < f=300.000

 

第 1  跨跨中风吸力下翼缘受压稳定验算满足。

手算校核：0.303（根据薄钢规中公式计算）

 σ(N/mm2)=Mx/φb /Wx1+My/Wy2=219.6030126（此处φb引用PKPM的0.307计算，φb=0.303计算得出 221.9623381）

SAP2000 计算结果：

   此处需要通过 SAP2000 对构件进行“钢结构设计校核”才能得到相应的应力，因为分析功能和校核中是都不能计算φb 的。要手动输入φ’b 数值才能正确计算，否则计算出错。

• 在 SAP2000中是没有冷弯型钢校核的(最新推出来的插件版本应该是可以，不过暂时还没有试用)，而且它也不会选择檩条跨中弯矩作为校核基准，所以此处不能简简单单的输入φb对其进行稳定的验算，还需要结合跨中与支座处的弯矩对φb 进行换算，得到φ’b 之后输入软件，最后才能得到正确的应力数值（经换算 φ’b=0.38356。

• SAP2000中还需对 My（25077.9 N.m）进行调幅，使其调整为跨中弯矩 M’y（200659.20 N.m）验算。

• 由 SAP得到的稳定应力值为σ(N/mm2)=68.51/0.38356+40.82=219.44（与 PKPM  和手算结果基本一致）。

• PKPM 中的稳定算法是采用跨中弯矩为基准的，前文中提到其具体算法以及设计假定。前面说到光伏支架中檩条的搭接并不能与厂房类的檩条做对比，最大弯矩是出现在支座处，而非通过构造设计等措施让跨中弯矩最大，同时由于檩托以及整个支架安装的可靠性很难保证，由此可以认为可以采用支座处最大弯矩对檩条进行稳定校核，而不采用跨中弯矩，由此 SAP2000 中直接输入φb，而不用再换算φ’b。

 

5、第 1,2 跨间支座强度验算强度验算

控制内力(kN.m)：Mx=-2.401;My=-0.554(组合：3)

支座处不搭接

单根檩条有效截面

    计算结果：主轴：全截面有效。

强度计算最大应力σ(N/mm2)：244.483 < f'=300.000

第 1  跨支座强度验算满足。

 

6、第 2  跨跨中单檩强度、稳定验算强度计算

控制截面：靠近左支座位置

强度验算控制内力(kN.m)：Mx=-2.401;My=-0.554(组合：3)

有效截面计算结果：

    主轴：全截面有效。

强度计算最大应力σ(N/mm2)：244.483 < f'=300.000

第 2  跨跨中强度验算满足。

风吸力作用跨中下翼缘受压稳定验算控制内力(kN.m)：Mx=-0.313;My=0.063(组合：4)

 

有效截面计算结果：

    主轴：全截面有效。

手算校核：

 Mx=-0.025*q4y*4700^2= -312774.5068 N.mm=-0.313 kN.m 
 My= 0.025*q4x*4700^2= 62702.16434 N.mm= 0.063 kN.m

SAP2000 计算结果：

结论：误差较小，计算无误！

受弯构件整体稳定系数：φb=0.307

结论：同上

下翼缘受压稳定计算最大应力(N/mm2)：68.614 < f=300.000

第 2  跨跨中风吸力下翼缘受压稳定验算满足。

手算校核：

 σ(N/mm2)=Mx/φb /Wx1+My/Wy2=  68.62594144（此处φb 引用 PKPM 的 0.307   计算，φb=0.303 计算得出  69.36323066）

结论：误差较小，计算无误！

 

7、第 2,3 跨间支座强度验算强度验算控制内力(kN.m)：Mx=-2.401;My=-0.554(组合：3)

支座处不搭接

单根檩条有效截面计算

    结果：主轴：全截面有效。

强度计算最大应力σ(N/mm2)：244.483 < f'=300.000

第 2  跨支座强度验算满足。

 

8、第 3 跨跨中单檩强度、稳定验算

强度计算控制截面：靠近左支座位置

强度验算控制内力(kN.m)：Mx=-2.401;My=-0.554(组合：3)

有效截面计算结果：

    主轴：全截面有效。

强度计算最大应力σ(N/mm2)：244.483 < f'=300.000

第 3  跨跨中强度验算满足。

风吸力作用跨中下翼缘受压稳定验算

控制内力(kN.m)：Mx=-0.999;My=0.200(组合：4)

有效截面计算结果：主轴：全截面有效。

受弯构件整体稳定系数：φb=0.307

下翼缘受压稳定计算最大应力(N/mm2)：219.184 < f=300.000

第 3  跨跨中风吸力下翼缘受压稳定验算满足。

 

9、连续檩条挠度验算

验算组合: 5第 1  跨最大挠度(mm): 8.715

第 1  跨最大挠度(mm): 8.715 (L/539)<  容许挠度: 23.500

 

手算校核：

 主轴方向挠度：f1=0.677*q5y*4700^4/100/E/Ix= 8.702403869<L/250=18.8 
 次轴方向挠度：f2=0.677*q5x*4700^4/100/E/Iy=20.40321707>L/250=18.8

SAP2000 校核：

结论：PKPM只计算沿y方向的挠度，不计算沿x方向挠度，应综合考虑檩条的变形。故此处PKPM计算不满足要求。

第 1  跨挠度验算满足。

第 2  跨最大挠度(mm): 0.576

第 2  跨最大挠度(mm): 0.576 (L/8153)<  容许挠度: 23.500

 

手算校核：

 主轴方向挠度：f1=0.052*q5y*4700^4/100/E/Ix= 0.668426885<L/250=18.8 
 次轴方向挠度：f2=0.052*q5x*4700^4/100/E/Iy= 1.567159952<L/250=18.8

SAP2000 校核：

结论：PKPM只计算沿y方向的挠度，不计算沿x方向挠度，应综合考虑檩条的变形。

 第2跨挠度验算满足。
 第3跨最大挠度(mm): 8.715
 第3跨最大挠度(mm): 8.715 (L/539)<  容许挠度: 23.500
 第3跨挠度验算满足。

**  连续檩条验算满足。**

= =计算结束 ==

总结

1. 关于挠度的计算，PKPM 在不设置拉条的情况下是与手算以及其他软件能完全匹配得上，但是其计算功能和计算假定都是针对门刚类建筑结构而言，在大倾角的光伏支架中 忽略了檩条沿主轴方向的变形，这是不允许的。

2. 本案例是基于不设置拉条的情况下做计算和相关复核验算的，当设置拉条时，PKPM 给出的挠度数值是与手算和其他电算不相符的，这一点还需要设计者根据自己的理论知识和相关设计经验对其进行一定的判断后采用；

3. 通常情况下光伏支架中的檩条是有一定的悬挑长度的，合理的悬挑长度对端跨的檩条是有一定“帮助”的，所以在做精确计算时，仍需计算悬挑端对端跨的影响；

4. PKPM 中对冷弯薄壁型钢做计算的时候，是有计算毛截面、净截面、有效净截面等相关参数的，其他很多软件都是不具备此功能的，所以在一定程度上它也是比较合理的存在。檩条的重量在整体支架中占比超过 40%，所以对檩条的精确计算是对整个项目的用钢 量影响非常大。