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建筑结构与施工技术交流

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门式刚架轻型房屋钢结构设计施工中的几个问题  

2011-04-09 09:53:47|  分类: 工程设计 |  标签: |举报 |字号 订阅

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   2007年11月13日

1.前言 
  《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》公布以来已经快三年。这几年,这类工程发展,《规程》起了很大推动作用,但也陆续听到一些令人不安的情况。今冬雨水较大,降雪较多,有些地方雪特别大,结构压坏恐怕很难避免,但有的地方雪不大房子也有垮的,漏水的更多。最近某厂屋顶漏水解决不了,找到钢结构委员会来了,不是雨水,是冷凝水,以前还没有碰到过。另外,也看到一些工程,有的框架梁太细,令人担心,遇到大雪很可能出问题。有的骨架立起来摇摇幌幌,没有支撑,说装上墙板就好了,好象有了墙板就可以不要支撑。现在排架多起来。用钢筋砼柱、轻钢梁,造价较低,但有的严重不合规定。现在是市场驱动,有些企业搞承包能省就省,尽量压低造价,管它是否符合规定。有的连规定也不清楚。利用开年会的机会,结合了解到的一些情况,就门式刚架房屋设计施工中的问题,作一个发言,抛砖引玉,希望和与会代表交流,取得一致看法。 

2.设计方面 
1)屋面活荷载取值 
  框架荷载取0.3kN/m2已经沿用多年,不打算修改。但屋面结构,包括屋面板和檩条,其活荷载要提高到0.5kN/m2。《钢结构设计规范》征求意见稿规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2,但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6。门式刚架一般符合此条件,所以可用0.3kN/m2,与钢结构设计规范保持一致。国外这类,要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载,而我们无此规定,遇到超载情况,就要出安全问题。现在有的框架梁太细,檩条太小,明显有克扣荷载情况,今后应特别注意,决不允许在有限的活荷载中“挖潜”。 
2)屋脊垂度要控制 
  框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180,除验算坡面斜梁挠度外,是否要验算跨中下垂度?过去不明确,它可能讲课时说过不包括屋脊点垂度。现在了解到,美国是计算的。他们作框架分析,一般是将构件分段,用等截面程序计算,每段都要计算水平和竖向位移,不能大于允许值,等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度,刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小,脊点下垂后引起屋面漏水,是漏水的原因之一。有的工程由于屋面竖向刚度过小,第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡,使屋面变形。现在打算做个规定,刚架侧移后,当山尖下垂对坡度影响较大时(例如使坡度小于1/20),要验算山尖垂度,以便对屋面刚度进行控制。 
3)钢柱换砼柱 
  少数单位设计的门式刚架,采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成,斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连,形成刚接,目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中,的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架,但此时梁柱只能铰接,不能刚接。多高层建筑中,钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料,虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力,但在连接部位,它的抗拉、抗冲切的性能很并,在外力作用下很容易松动和破坏。还有的单位,在门式刚架设计好之后,又根据业主要求将钢柱换成砼柱,而梁截面不变。应当指出,砼柱加钢梁作成排架是可以的,但将刚架的钢柱换成砼柱,而钢梁不变,是不行的。由于连接不同,构件内力也不同,要的工程斜梁很细,可能与此有关。建筑结构是一门科学,如果不按科学办事,是要吃苦头的。今后国家要执行建筑法,实行强制性条款,违反其中一项,出了工程事故,是要受罚的。 
4)檩条计算不安全 
  檩条计算问题较大。檩要是冷弯薄壁构件,受压板件或压弯板件的宽厚比大,在受力时要屈曲,强度计算应采用有效宽度,对原有截面要减弱,不能象热轧型钢那样全截面有效。有效宽度理论是在《冷弯薄壁型钢构件技术规程》中讲的,有的设计人员恐怕还不了解,甚至有些设计软件也未考虑。但是,设计光靠软件不行,还要能判断。软件未考虑的,自己要考虑,否则就不需要高级工程师了。再有,设计人员往往忽略强度计算要用净断面,忽略钉孔减弱。这种减弱,一般达到6-15%,对小截面窄翼缘的梁影响较大。刚架整体分析采用的是全截面,如果强度计算不用净截面,实际应力将高于计算值。《规程》3.1.7条规定:“结构构件的受拉强度应按净截面计算,受压强度应按有效截面计算,稳定性应按有效截面计算,变形和各种稳定系数均可按毛截面计算”。曾有人问,这条规定是什么意思?如果有人再提这样的问题,我想问他,钢结构学过没有?因为这是钢结构的基本概念问题。如果这样的问题都签不出,说明他还不具备钢结构的设计资格的。有的单位看到国外资料中檩条很薄,也想用薄的。国外檩条普遍采用高强度低合金钢,但我国低合金钢Q345的冲压性能不行,只有用Q235的。人家是按有效截面计算承载力的。如果用Q235的,又想用得薄,计算时还不考虑有效截面,荷载稍大时檩条就要垮。 

3.施工方面 
1)柱子拔出 
  有的刚架在大风时柱子被拔起,这是实际中常出现的事故。主要原因不是刚架计算失误,而且设计柱间支撑时,未考虑支撑传给柱脚的拉力。尤其是房屋纵向尺度较小时,只设置少量柱间支撑来抵抗纵向风荷载,支撑传给柱脚的拉力很大,而柱脚又没有采取可靠的抗拔措施,很可能将柱子拔起。,因此,在风荷载较大的地区刚架柱受拉时,在柱脚应考虑抗拔构造,例如锚栓端部设锚板等。 
2)没有柱间支撑 
  这种情况最近较多,需要大声疾呼,这样不行。蒙皮作用虽然各国都在研究,但没有任何一本规范允许不设支撑。蒙皮作用的影响因素太多,并非在任何情况多能发挥作用。特别是柱间支撑,受力较大,绝不能省略。蒙皮作用最多只能视为一种刚度储备。 
3)端板合不上 
  端板连接是结构的重要部位。由于加工要求不严,而腹板与端板间夹角又,有的工程两块端板完全对不上,合不起来。强行用螺栓拉在一起,仍留下很宽缝隙,严惩影响工程质量。 
4)锚栓不铅直 
  框架柱柱脚底板水平度差,锚栓不铅直,柱子安装后不在一条直线上,东倒西歪,使房屋外观很难着,这种情况不少。锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平,再用用无收缩砂浆二次灌浆填实,国外此法施工。最近在上海讨论轻钢施工验收规程,不少专家强调了这种方法。 
5)保温材吸水超重 
  有些房屋雪不大就垮了,究其原因,是屋面防水施工太差,雪融化后水逐渐渗入,为保温村所吸收。今年冬季落雪多次,迁延时间较长。屋面的设计荷载很小时,当吸水量达至一定程序,超过了结构的承载能力,就要倒塌。 
6)保温材料胡乱安装 
  保温材料一般采用玻璃棉,其厚度根据热功计算确定。正规做法是采用背面带铝箔隔汽层的玻璃棉,有的不用铝箔,用牛皮纸,我不清楚牛皮纸是否可作隔汽层,如果可以,也比不用任何隔汽层好。防止冷凝水向室内滴水,是房屋的使用要求之一。有人以为铝箔只是为了美观,或承受拉力,实际上它的主要作用是作隔汽层。承受悬挂时的拉力还可以用玻璃纤维布或钢丝网。现在看到有些工程,玻璃棉不用任何隔汽层。另外,当采用内层钢板吊顶时,不是将保温卷材压在檩条上,而是为了施工方便,将保温材剪断,放在檩条之间的吊顶上,形成冷桥。某工程在这样处理的同时,又将吊顶钢板搭接方向弄反。加之,冬季混凝土地坪施工作业时,将周边门窗关闭,由于室内外温差大,大量水汽在屋顶凝集,由吊顶钢板搭接处流下,形成了“外面不下里面下”的状况,使工程不能交工。经验告诉我们,当保温卷材有隔汽层并保持接缝处密封时,卷材是干燥的,无隔汽层时卷材是湿的。在水份的长期浸泡下,随着时间的推移,保温棉将被逐渐压实,最终失去应有的保温作用,因此安装方法是否对头,关系很大。 

4.其它 
  今年打算对《规程》进行修订,刚度指标要适当调整,如柱顶位移1/50将改为1/75,其它指标也可能有一些调整。腹板与翼缘用单面焊,将列入正文,除受悬挂荷载外,一般情况下允许采用单面焊,没有问题。根据上海所做的试验以及《上海市轻钢制作安装验收规程》(草案),焊缝高度在8mm及以下均无问题。还有一些问题没有最后定下来,但总的说来改动不大。

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