前言
門式剛架輕鋼結構在我國是九十年代初開始涌現(xiàn)，在設計理念方面受美國等外資企業(yè)的影響，擺脫傳統(tǒng)鋼結構設計的習慣做法，有很多創(chuàng)新之處，隨之有了《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》CECS102：98及新修訂的CECS102：2002版本，該技術規(guī)程對于推動我國門式剛架輕鋼結構設計創(chuàng)新和發(fā)展起了非常重要的作用，然而在門式剛架輕鋼結構制作與安裝驗收方面，仍缺乏一本與之配套的技術規(guī)程。國家現(xiàn)行《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205-2001是一本通用的鋼結構工程施工驗收規(guī)范，該技術規(guī)范適用于傳統(tǒng)鋼結構的制作與安裝驗收，對門式剛架輕鋼結構的制作與安裝技術特點關注不夠，由于輕鋼構件輕巧細長，制作變形控制比傳統(tǒng)鋼構件要困難得多。隨著工程實踐的需要，2002年國家建設部頒布了《門式剛架輕型房屋鋼構件》JG144-2002，規(guī)定了門式剛架輕鋼構件的制作驗收標準，該標準作為GB50205-2001的補充，增加了冷彎薄壁型鋼構件的制作驗收標準、單面角焊縫的技術條件、放寬了對H型構件薄腹板平面度的允許偏差等，對于輕鋼結構的制作起了很好的促進作用。上海市工程建設規(guī)范《輕型鋼結構制作及安裝驗收規(guī)程》DG/TJ08-010-2001，也做了類似上述的工作。
盡管如此，但輕鋼結構在制作、安裝方面仍存在有因其技術規(guī)程或傳統(tǒng)觀念不適宜、不到位而阻礙其應用和發(fā)展的問題。目前的情況是：在制作方面或是為滿足驗收規(guī)程中的某些適宜于普鋼而不適宜輕鋼的技術條款放棄輕鋼設計改用傳統(tǒng)的普鋼設計，或是在驗收時制作方與業(yè)主、監(jiān)理方發(fā)生難以解決的爭執(zhí)，例如對于薄腹板平面度的允許偏差（即波浪變形）的認可問題，尤為突出。在安裝方面，對于火焰烘烤矯正鋼構件所帶來的負面影響不予注意，可能給工程造成隱患等問題得不到控制。應將門式剛架輕鋼結構的設計理念、制作工藝、安裝技術三者結合起來綜合考慮才能真正科學合理地解決好制作與安裝方面的問題，使輕鋼結構真正符合技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用之原則。
一、關于H型構件的腹板平面度的允許偏差
腹板平面度的允許偏差問題就是如何控制制作過程中腹板波浪形鼓曲變形問題，輕鋼結構的屋蓋梁和柱子主要采用H型構件，H型構件由二塊翼緣和一塊腹板組合焊接而成，在焊接過程中必然發(fā)生不均勻的熱脹冷縮，從而產(chǎn)生不均勻的焊接變形。腹板的邊緣與翼緣T型連接，在焊接加熱時鋼板處于熱塑狀態(tài)，腹板邊緣主要沿厚度方向自由膨脹，縱向受非加熱區(qū)約束難有伸長，在焊縫冷卻時，腹板邊緣纖維收縮，其纖維長度將略短于非加熱區(qū)的中心帶纖維長度，中心帶區(qū)域的略長之纖維體現(xiàn)為波浪形鼓曲變形，如欲消除或減少此變形可通過在非焊接區(qū)與焊接同步加熱的非常規(guī)辦法達此目的，但如果腹板高厚比較大，在噴砂拋丸除銹時，仍會產(chǎn)生大的變形。一般來說，為節(jié)省用鋼量，H型構件的腹板高厚比要大，腹板的高厚比越大，制作的波浪形鼓曲變形越大。實腹式H構件的腹板在剪力作用下，總是有一對正交的主拉、主壓應力場，主壓應力超過臨界壓應力時板件屈曲，主拉應力場則有克服屈曲的效果，使腹板屈曲后仍有承載能力。如果配之以通長的橫向加勁肋之后，實腹式H構件可轉(zhuǎn)化成類似空腹式桁架的結構型式，見圖1所示，此時，腹板的屈曲對構件的極限承載力影響大為減弱。有鑒于此，對薄腹板平面度的允許偏差驗收規(guī)定是否仍按傳統(tǒng)鋼結構的較嚴格的規(guī)定值，值得探討?，F(xiàn)行GB50205-2001規(guī)范對腹板平面度的允許偏差規(guī)定之嚴格，使得薄腹板構件不能得到應用，JG144-2002在GB50205的基礎上參考美國的MBMA《Low Rise Building Systems Manual》，對于腹板厚度≤6mm的情況規(guī)定其平面度的允許偏差為h/100，比MBMA規(guī)定的h/72嚴格。此外，MBMA關于平面度的允許偏差f的定義是指腹板中心帶的縱向正弦波幅，如圖2(a)所示，而GB50205和JG144-2002的f定義是1000mm長度范圍內(nèi)的鼓曲程度，見圖2(b)所示，顯然，當腹板的變形波長正好為2000mm時，則兩者定義的值是相同的，而變形波長為1000mm時，則GB50205和JG144的f定義值是MBMA的2倍。從圖2(a)可以看出，MBMA的正弦波形態(tài)正確地反映了腹板變形的本質(zhì)，允許的平面度偏差f直接取決于梁高h，以此衡量構件的屈曲承載能力符合薄板穩(wěn)定理論，而GB50205和JG144-2002所定義的f變形狀態(tài)為局部的單向鼓曲度，不符合變形本質(zhì)。目前輕鋼構件的加工水平，若按照MBMA的規(guī)定驗收較容易通過，而按JG144-2002的規(guī)定較難通過，按GB50205的規(guī)定則不能用薄腹板制作，得改用傳統(tǒng)厚腹板設計。
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