（24）冷轧钢(CFS)住宅设计——选型法
第七章 冷轧轻钢骨架住宅设计范例
7.1 绪言
本章用一个典型住宅建筑实例，分别采用《说明型方法，2000版》[即按照美国钢铁协会《冷轧钢材结构构件设计规范》（AISI，1986）编制的规范]和《说明型方法，2001版》[即按照美国钢铁协会《冷轧钢材结构构件设计规范》（AISI，1999）编制的规范]，一步一步的介绍如何采用查表法来设计轻钢骨架住宅，同时也以第一楼层托梁为例子，分别介绍了允许应力设计（ASD）方法和荷载和抵抗系数设计（LRFD）方法。范例建筑物具有下列物理特征：
建筑物形式：用集中载荷支撑第一层，集中载荷支撑墙支撑第二层的一个二层住宅（在一个没有完工的地下室上）
建筑物宽度：8534mm
建筑物长度：12192mm
第一层墙高：2438mm
第一层墙高：2438mm
墙柱间距：中心间距610mm
楼层托梁间距：中心间距610mm
屋顶骨架：带椽子的顶棚托梁
屋顶斜度：8:12
屋檐伸出长度：305mm
其它设计参数：见表7.1-1
图7.1-1为该建筑物的立面图。
图7.3-1建筑物立面图
7.2 骨架构件
表7.1-2简要列出采用《说明型方法，2000版》（即允许应力设计，ASD）和《说明型方法，2001版》（即荷载和抵抗系数设计，LRFD），选择的骨架构件结果。在下面部分详细的描述选型过程。因为在《说明型方法》里提供了足够的详图和表格，所以在这个例子里没有突出连接要求。在这个例子里忽略了详细的连接要求，不表示正确的紧固件就不重要了。在这个简单的例子里不能充分表达出来的那些方面，初学者还应该投入精力去认真学习。同样重要的是，使用者必须遵守成一直线骨架要求（即楼层托梁、柱子和顶棚托梁互相之间都必须排成一行）。
7.2按照允许应力设计（ASD）
7.3.1查表法
7.3.1.1楼层托梁选型
设计住宅是8534mm宽，并且考虑端墙支撑的深度和在中跨上的大梁或支撑墙，第一层净跨度是4039mm和第二层跨度是4115mm。正如下面所示，第一层骨架构件采用了4039mm净跨度，再结合托梁的610mm中心间距和1.915kN/m2活荷载，从表5.3中选择了203S41-1.37托梁构件（如果采用连续的托梁，也可采用表5.4选型）。203S41-1.37构件碰巧正好有4039mm的允许跨度。
第二层骨架采用同样的顺序，在4115mm净跨度，再结合610mm的中心间距和1.44kN/m2的活荷载的情况下，允许采用表5.3中的203S41-1.09托梁构件。203S41-1.09构件有4140mm的允许跨度。
除了选择托梁构件之外，为了把托梁连接到托梁导轨上，表5.2还要求托梁构件的每个边缘1颗ST4.2螺钉或每个支撑加强肋2颗ST4.2螺钉。作为这个练习的目的，要像在图2.7和5.1里图示的那样定位支撑加强肋。
应该以底层地板覆盖物板、钢材拉带或石膏板的形式为范例建筑提供侧向拉紧。对于夹板覆盖物到托梁的顶部边缘的应用，应该使用第5章“托梁拉紧”部分里表5.2的规定，在边缘应该用152.4mm中心间距，在中间支撑处应该用254mm中心间距的ST4.2螺钉固定底层地板。
在未装修的地下室上建造第一层骨架，可以用钢材拉带代替石膏顶棚板侧向拉紧的底部边缘。应该用ST4.2螺钉把钢材拉带固定到托梁构件的每个边缘的底部。另外，应该遵守第5章“托梁拉紧”部分和图5.1和5.11，以3658mm中心间距垂直于骨架方向放置支撑块或剪力撑。由于第二层托梁是建造在装修好的空间上，所以按照第5章里“托梁拉紧”部分，采用石膏板覆盖物。
7.3.1.2 墙骨架选型
7.3.1.3
⒈、墙柱子选型
作为墙柱选型程序的一部分，首先假定建筑物是8534mm宽、属于110km/hr的（最大英里）风速、位向C和2.39kN/m2的地面雪荷载、每层墙高2438mm、610mm柱子中心间距。对于第二层墙骨架，正如下面所示，表6.2允许采用89S41-0.84柱子。对于第一层柱子墙骨架（即二层建筑物的第一层），正如下面所示，我们找到了表6.3中的89S41-1.37柱子构件。由于外部是结构覆盖，内部是12.7mm石膏墙板装修，依据表6.3里的注释m，钢材的厚度可以减少到1.09mm。依据表6.14，把ST4.2螺钉穿过每个边缘，把下面的柱子固定到顶部和底部导轨上。
正如在《说明型方法》里要求的一样，所有墙的外部都需要完全覆盖住。假定墙的内表面有石膏墙板装修。第6章“柱子拉紧”部分规定了石膏板的适当的紧固件要求。根据第6章“柱子拉紧”部分，在内部承重墙的每一侧覆盖石膏板。
⒈、过梁选型
在这个例子中，有两个过梁尺寸,第一层的入口门、推拉门和大窗户开口过梁1829mm宽，剩下的是建筑物914mm窗户开口。在这个例子里使用了三种表格确定过梁类型和用来支撑过梁的立柱和主柱构件的数量。它们分别是表6.15、表6.17b和表6.18。
两个1829mm开口位于建筑物第一层；因而应该用表6.17b确定过梁尺寸。重声一次，建筑物是8534mm宽，位于2.39kN/m2的地面雪荷载区域，并且过梁是支撑带有中央承重墙的一层、屋顶和顶棚。表6.17b（支撑一层、屋顶和顶棚的过梁允许的过梁跨度）说明2-203S41-1.73过梁足以支撑一直到2083mm的跨度。根据表6.18，支撑这个过梁的是1根立柱和2根主柱（开口范围1676m到2438mm）。根据表6.19，立柱和主柱构件的紧固件要求规定，过梁跨度在1219mm到2438mm之间，要用4颗ST4.2螺钉。
采用同样的过程，914mm窗户开口必须采用表6.15b（只支撑屋顶和顶棚的过梁允许的过梁跨度）和表6.17b（支撑一层、屋顶和顶棚的过梁允许的过梁跨度）。第一层需要采用2-89S41-1.09过梁，根据表6.18，在过梁的每一端用一根立柱和一根主柱支撑。第二层窗户至少需要2-89S41-1.37过梁，根据表6.18，在过梁的每一端用一根立柱和一根主柱支撑。
采用同样的过程，914mm和1067mm窗户开口必须采用表6.21和表6.27。第一层需要采用2-152L38-1.37过梁，在过梁的每一端用一根立柱和一根主柱支撑。根据表6.18，第二层窗户至少需要2-152L38-1.37过梁，在过梁的每一端用一根立柱和一根主柱支撑。