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門式剛架輕鋼結構設計常見問題

作者：建筑鋼結構網    
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構房屋施工圖審查，總結了鋼結構設計中應注意的一些問題，如正確選用鋼材質量等級和焊縫質量等級，合理設置隅撐、拉條...
    關鍵詞：門式剛架輕鋼結構設計 輕鋼結構設計常見問題
        摘要：通過對門式剛架和多層框架等類型的鋼結構房屋施工圖審查，總結了鋼結構設計中應注意的一些問題，如正確選用鋼材質量等級和焊縫質量等級，合理設置隅撐、拉條和獨立的空間穩(wěn)定支撐體系，以及鋼框架結構采用混凝土樓板時的構造要求等，并對問題進行了分析和討論。

        關鍵詞：鋼結構房屋施工圖審查結構設計常見問題

        0引言

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

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

        1選擇正確的鋼材質量等級和焊縫質量等級

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

        在建筑鋼結構房屋時使用的鋼材，必須具有國家關于鋼材的相關指標的合格保證。在抗震設計中，當焊接鋼結構的鋼板厚度不小于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規(guī)定要求的不低于Z15級。在地震多發(fā)地區(qū)，鋼結構所使用的鋼材，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，要根據不同結構情況提出不同要求。為了達到鋼結構有安全儲備和高度的變形能力的目的，《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2001)還對鋼材的抗各項物理力學指標做出了詳細而明確的規(guī)定，這些指標也必須寫到設計文件中。

        通常來說，大部分鋼結構均采用Q235B及以上等級的碳素結構和Q345B及以上等級的低合金高強度結構鋼作為受力構件。這兩種鋼材有較強的沖擊韌性和較好的延性性能，能保證鋼結構工程的穩(wěn)定性。對于其他的沒有質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準要求，而且有些鋼材還保證不了焊接需要的要求。

        在現代鋼結構中，鋼結構連接的最基本方法是焊接連接，焊縫質量的高低直接關系到整個鋼結構工程的安全，所以在鋼結構的施工中一定要重視焊接質量。一般來說，在一些重要的焊接方位焊接處的焊接質量不能低于二級。而剩下的位置，一般都可以使用角焊接。因為角焊縫會產生嚴重的應力集中現象，很難進行內部探傷，這種焊接只能算是三級焊接，在某些關鍵部位的角焊縫，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)段內應按規(guī)范規(guī)定設置獨立的空間穩(wěn)定支撐體系

        下面以門式剛架設計為例，探討支撐體系的錯誤設置問題:

        2.1將屋面橫向水平和柱間水平保持在同一個跨內，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當屋面橫向水平支撐的位置設在端部第二開間時，就需要設置剛性縱向系桿，設置的位置要保證可以使山墻風荷可靠傳遞。

        2.3合理安排屋面支撐應與山墻抗風柱的位置，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采用柔性圓鋼拉條時，有必要設置張緊裝置，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實腹式門式剛架應按規(guī)范規(guī)定設置隅撐

        隅撐的作用是防止鋼梁受壓翼緣失穩(wěn)，相關文件規(guī)定，隅撐的布置習慣是隔一檁條一道，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，鋼梁跨中由于風吸的因素，下翼緣也有可能受壓，因此，隅撐應沿梁?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側翼緣受壓穩(wěn)定。但是，但很多工程并沒有按照規(guī)定設置隅撐，或者設置的數量不足甚至不設置，這對整個鋼結構的穩(wěn)定性有很大的不良影響。當山墻抗風柱與剛架斜梁下翼緣連接時，連接處的斜梁下翼緣亦應設置隅撐。

        4壓型鋼板輕型屋面的拉條的合理設置

        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向變形和扭轉，通常在檁條間要設置拉條(包括斜拉條和撐桿，以下同)作為檁條的側向支點，達到保證檁條的側向穩(wěn)定。當檁條跨度大于4m時，應在檁條跨中設置一道拉條;當檁條跨距大于6m時，應在檁條跨度三分點處各設一道拉條。拉條按拉桿設計，當采用圓鋼時直徑不宜小于10mm。撐桿按壓桿設計，多采用鋼管或角鋼制作。圓鋼拉條通常設置在距檁條上翼緣1/3腹板高度范圍內。當風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，拉條則宜設在檁條下翼緣附近;當屋面采用扣合式鋼板時，宜分別在距檁條上下翼緣1/3腹板高度范圍內同時設置拉條。有的項目雖設拉條，但不設斜拉條撐桿;有的項目的拉條靠檐口的一端拉節(jié)點設在檁條上1/3范圍內，靠屋脊的一端，拉節(jié)點設在檁條下1/3范圍內。這些都是不正確的做法，會影響到整個鋼結構的穩(wěn)定性和安全性。

        5抗震設計

        關于抗震，鋼結構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計時，鋼結構房屋應根據設防烈度、結構類型和房屋高度等各項工程數據，根據當地的實際情況調整不同的鋼結構建筑參數，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。鋼結構工程的抗震主要是根據設防的等級和房屋的高度，控制框架柱和支撐的長細比，控制梁、柱及支撐桿件板件的寬厚比，控制鋼結構建設中的各項參數，還包括焊縫連接的質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比控制不當是施工圖設置中存在的主要問題，只按《鋼結構設計規(guī)范》(GB17—88)的要求去控制是不可以的，抗震設計時應按《抗震規(guī)范》第8章的要求控制。有的設計者并不清楚，規(guī)范GB17—88的構造規(guī)定不是適用于每一個城市設防的。有的框架結構房屋，梁柱剛性連接時，有的設計者未注意到《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，柱翼緣與柱腹板間或箱形柱壁板間的連接焊縫，應采用坡口全熔透焊縫，不允許采用角焊縫。

        6建筑結構防護

        建筑鋼結構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計人員忽視，這兩個問題是必須在設計文件中注明的。新修訂的《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017—2002)(報批搞)把鋼結構的防護列為強制性條文，要求在設計文件中必須注明鋼結構的防護措施;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;對于鋼結構的防火措施，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)范要求對建筑鋼結構防護，這樣才能保證鋼結構房屋的長期使用，發(fā)揮出其耐久性能，是廣大設計者必須認識到的問題。還有需要補充的一點，對柱腳應進行抗剪驗算(特別是有柱間支撐的柱腳)，當抗剪不足時，應設置抗剪鍵。這也是設計者必須的注意的問題。
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