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門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間：2011-06-29 08:30:49 [收藏]
通過對門式剛架和多層框架等類型的鋼結(jié)構(gòu)房屋施工圖審查，總結(jié)了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的一些問題，如正確選用鋼材質(zhì)量等級和焊縫質(zhì)量等級，合理設(shè)置隅撐、拉條...
    關(guān)鍵詞：門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計 輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題
        摘要：通過對門式剛架和多層框架等類型的鋼結(jié)構(gòu)房屋施工圖審查，總結(jié)了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的一些問題，如正確選用鋼材質(zhì)量等級和焊縫質(zhì)量等級，合理設(shè)置隅撐、拉條和獨立的空間穩(wěn)定支撐體系，以及鋼框架結(jié)構(gòu)采用混凝土樓板時的構(gòu)造要求等，并對問題進行了分析和討論。

        關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)房屋施工圖審查結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題

        0引言

        當(dāng)前，門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)以及其自重輕，施工速度快和造價低廉諸多優(yōu)點受到了廣大建筑師、結(jié)構(gòu)工程師的青睞，尤其在單層工業(yè)廠房方面得到了迅速推廣，取得了優(yōu)良的社會效益和經(jīng)濟效益。

        在實際工作中，筆者審查了一些輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙(包括單層與多層)。下面就輕鋼房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的問題進行分析和研究，供廣大設(shè)計人員參考。

        1選擇正確的鋼材質(zhì)量等級和焊縫質(zhì)量等級

        按照相關(guān)文件的要求，在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，必須標(biāo)明應(yīng)該使用的鋼材質(zhì)量等級(還包括相應(yīng)的焊接材料型號)，并提出對焊縫的質(zhì)量要求。在具體工程項目的審查中，有些工程在焊接鋼結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計文件中，只注明材料采用Q235鋼或Q345鋼，卻沒有對鋼材料的質(zhì)量提出要求;有的工程項目對焊縫的質(zhì)量不提出要求，還有部分項目提出的要求不科學(xué)不合理。

        在建筑鋼結(jié)構(gòu)房屋時使用的鋼材，必須具有國家關(guān)于鋼材的相關(guān)指標(biāo)的合格保證。在抗震設(shè)計中，當(dāng)焊接鋼結(jié)構(gòu)的鋼板厚度不小于40mm且承受沿板厚方向的拉力時，還要保證板厚方向截面收縮率符合相關(guān)規(guī)定要求的不低于Z15級。在地震多發(fā)地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)所使用的鋼材，除了必須具備以上合格保證外，還須具有很強的沖擊韌性能力。對沖擊韌性的合格保證，要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)情況提出不同要求。為了達到鋼結(jié)構(gòu)有安全儲備和高度的變形能力的目的，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)還對鋼材的抗各項物理力學(xué)指標(biāo)做出了詳細(xì)而明確的規(guī)定，這些指標(biāo)也必須寫到設(shè)計文件中。

        通常來說，大部分鋼結(jié)構(gòu)均采用Q235B及以上等級的碳素結(jié)構(gòu)和Q345B及以上等級的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼作為受力構(gòu)件。這兩種鋼材有較強的沖擊韌性和較好的延性性能，能保證鋼結(jié)構(gòu)工程的穩(wěn)定性。對于其他的沒有質(zhì)量保證的鋼材是不能使用的，因為這種型號的鋼材沖擊韌性和延性性能達不到國家的標(biāo)準(zhǔn)要求，而且有些鋼材還保證不了焊接需要的要求。

        在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)連接的最基本方法是焊接連接，焊縫質(zhì)量的高低直接關(guān)系到整個鋼結(jié)構(gòu)工程的安全，所以在鋼結(jié)構(gòu)的施工中一定要重視焊接質(zhì)量。一般來說，在一些重要的焊接方位焊接處的焊接質(zhì)量不能低于二級。而剩下的位置，一般都可以使用角焊接。因為角焊縫會產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，很難進行內(nèi)部探傷，這種焊接只能算是三級焊接，在某些關(guān)鍵部位的角焊縫，其外觀缺陷可以讓其達到二級焊接的要求。

        2房屋的溫度區(qū)段內(nèi)應(yīng)按規(guī)范規(guī)定設(shè)置獨立的空間穩(wěn)定支撐體系

        下面以門式剛架設(shè)計為例，探討支撐體系的錯誤設(shè)置問題:

        2.1將屋面橫向水平和柱間水平保持在同一個跨內(nèi)，這樣就能夠形成一個獨立的空間支撐體系，這樣有很好的抗震效果污染而且施工難度低。

        2.2當(dāng)屋面橫向水平支撐的位置設(shè)在端部第二開間時，就需要設(shè)置剛性縱向系桿，設(shè)置的位置要保證可以使山墻風(fēng)荷可靠傳遞。

        2.3合理安排屋面支撐應(yīng)與山墻抗風(fēng)柱的位置，使柱頂反力直接傳到屋面橫支撐節(jié)點上。

        2.4屋面支撐和柱間支撐當(dāng)采用柔性圓鋼拉條時，有必要設(shè)置張緊裝置，在荷載較大的時候，這些柔性圓鋼拉條可以用型鋼去代替，這個問題在很多項目都沒能引起注意。

        3實腹式門式剛架應(yīng)按規(guī)范規(guī)定設(shè)置隅撐

        隅撐的作用是防止鋼梁受壓翼緣失穩(wěn)，相關(guān)文件規(guī)定，隅撐的布置習(xí)慣是隔一檁條一道，但因為制造和施工的原因，施工時很有可能裝不上，所以鋼梁端部應(yīng)加布一道，但平面外計算長度還是兩個檁條間距，還有，鋼梁跨中由于風(fēng)吸的因素，下翼緣也有可能受壓，因此，隅撐應(yīng)沿梁?布。隅撐雖體積小但其作用很大，它能夠保證斜梁下翼緣的受壓或剛架柱內(nèi)側(cè)翼緣受壓穩(wěn)定。但是，但很多工程并沒有按照規(guī)定設(shè)置隅撐，或者設(shè)置的數(shù)量不足甚至不設(shè)置，這對整個鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有很大的不良影響。當(dāng)山墻抗風(fēng)柱與剛架斜梁下翼緣連接時，連接處的斜梁下翼緣亦應(yīng)設(shè)置隅撐。

        4壓型鋼板輕型屋面的拉條的合理設(shè)置

        針對檁體系的壓型鋼板輕型屋面，為了減少檁條在使用階段和施工過程中的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，通常在檁條間要設(shè)置拉條(包括斜拉條和撐桿，以下同)作為檁條的側(cè)向支點，達到保證檁條的側(cè)向穩(wěn)定。當(dāng)檁條跨度大于4m時，應(yīng)在檁條跨中設(shè)置一道拉條;當(dāng)檁條跨距大于6m時，應(yīng)在檁條跨度三分點處各設(shè)一道拉條。拉條按拉桿設(shè)計，當(dāng)采用圓鋼時直徑不宜小于10mm。撐桿按壓桿設(shè)計，多采用鋼管或角鋼制作。圓鋼拉條通常設(shè)置在距檁條上翼緣1/3腹板高度范圍內(nèi)。當(dāng)風(fēng)吸力作用下檁條下翼緣受壓時，屋面板宜采用自攻螺釘直接與檁條連接，拉條則宜設(shè)在檁條下翼緣附近;當(dāng)屋面采用扣合式鋼板時，宜分別在距檁條上下翼緣1/3腹板高度范圍內(nèi)同時設(shè)置拉條。有的項目雖設(shè)拉條，但不設(shè)斜拉條撐桿;有的項目的拉條靠檐口的一端拉節(jié)點設(shè)在檁條上1/3范圍內(nèi)，靠屋脊的一端，拉節(jié)點設(shè)在檁條下1/3范圍內(nèi)。這些都是不正確的做法，會影響到整個鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

        5抗震設(shè)計

        關(guān)于抗震，鋼結(jié)構(gòu)房屋并沒有抗震等級的劃分，這一點是與混凝土房屋不同的?？拐鹪O(shè)計時，鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)根據(jù)設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度等各項工程數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況調(diào)整不同的鋼結(jié)構(gòu)建筑參數(shù)，對不同的實際情況采取不同的抗震措施，達到抗震性能強的目的。鋼結(jié)構(gòu)工程的抗震主要是根據(jù)設(shè)防的等級和房屋的高度，控制框架柱和支撐的長細(xì)比，控制梁、柱及支撐桿件板件的寬厚比，控制鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)中的各項參數(shù)，還包括焊縫連接的質(zhì)量要求和其他具體施工的要求等。某些項目對板件寬厚比和支撐長細(xì)比控制不當(dāng)是施工圖設(shè)置中存在的主要問題，只按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB17—88)的要求去控制是不可以的，抗震設(shè)計時應(yīng)按《抗震規(guī)范》第8章的要求控制。有的設(shè)計者并不清楚，規(guī)范GB17—88的構(gòu)造規(guī)定不是適用于每一個城市設(shè)防的。有的框架結(jié)構(gòu)房屋，梁柱剛性連接時，有的設(shè)計者未注意到《抗震規(guī)范》第8.3.6條(強制性條文)的要求:組合柱在梁翼緣上下各500mm的節(jié)點范圍內(nèi)，柱翼緣與柱腹板間或箱形柱壁板間的連接焊縫，應(yīng)采用坡口全熔透焊縫，不允許采用角焊縫。

        6建筑結(jié)構(gòu)防護

        建筑鋼結(jié)構(gòu)的防護主要包括防腐蝕和防火及隔熱。這兩個問題有時常常被設(shè)計人員忽視，這兩個問題是必須在設(shè)計文件中注明的。新修訂的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017—2002)(報批搞)把鋼結(jié)構(gòu)的防護列為強制性條文，要求在設(shè)計文件中必須注明鋼結(jié)構(gòu)的防護措施;柱腳在地面以下的部分要使用混凝土掩埋，受侵蝕作用的柱腳不能埋到地下;對于鋼結(jié)構(gòu)的防火措施，在文件中有明確的條文規(guī)定必須進行符合國家規(guī)定的各項防護措施。按規(guī)范要求對建筑鋼結(jié)構(gòu)防護，這樣才能保證鋼結(jié)構(gòu)房屋的長期使用，發(fā)揮出其耐久性能，是廣大設(shè)計者必須認(rèn)識到的問題。還有需要補充的一點，對柱腳應(yīng)進行抗剪驗算(特別是有柱間支撐的柱腳)，當(dāng)抗剪不足時，應(yīng)設(shè)置抗剪鍵。這也是設(shè)計者必須的注意的問題。
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