门式刚架轻型房屋钢结构设计施工中的常见问题浅析

　　摘要：门式刚架轻型房屋近年使用广泛，出现问题也很多，本文探讨了门式刚架轻型房屋钢结构设计和施工两个方面的常见问题和处理措施，希望有所作用。
　　关键词：门式；刚架；轻型房屋；钢结构；设计；施工
　　近年来，门式刚架轻型房屋钢结构因为大跨度、泊重轻，抗震性能好；施工速度快、周期短等优点，在我国迅速兴起，被广泛应用于工业厂房、仓库等众多的工业和民用建筑中，但伴随而出现的问题也很多，这就需要相关人员对症下药，找出有效处理措施。
　　一、设计方面
　　（一）屋面活荷载取值
　　框架荷载一般取0.3kN/m2。但屋面结构（包括屋面板和镶条）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。在国外，会考虑0.15～0.5kN/m2的附加荷载，而我国物业此规定，更要注意超载情况，避免安全问题的出现。设计时可适当提高至0.5kN/m2。现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有人为减少荷载情况，值得强调的是，一定要保证在有限的活荷载的条件下“真材实料”。
　　（二）选择正确的钢构除锈方式
　　手动，适用于小型要求不高的构件，除锈不彻底；喷砂，适用于比较厚实的构件，除锈彻底；酸洗，适用于薄壁构件或不方便用喷砂方法除锈的构件或部位，除锈彻底。我们可以根据以上情况按实际需要做出选择。
　　（三）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，还应计算跨中下垂度。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，这等于验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。有的房屋坡度本来就小，脊点下垂后形成反向斜坡，引起屋面积水，成为漏水的原因之一。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。计划规定，刚架侧移后，当山尖下垂对坡度影响较大时(例如使坡度小于某值)，要验算山尖垂度，以便对屋面刚度进行控制。
　　（四）钢柱换砼柱
　　有些单位门式刚架的设计，采用轻钢斜梁和钢筋混凝土柱组成，斜梁用砼柱中的预埋螺栓与竖放式端板相连，形成刚接，目的是想节省降低造价和钢材。在厂房中，的确是有用钢桁架和砼柱组成的框架，但此时梁柱不能刚接只能铰接。在多高层建筑中，墙与钢梁的连接也是这样。因为砼是一种脆性材料，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、抗冲切的性能很差，在外力作用下很容易松动和破坏。值得注意的是，砼柱和钢梁做成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成砼住，而钢梁不变，是不行的。由于连接方式不同，构件内力也不同，有的工程斜粱很细，可能与此有关。
　　（五）檩条计算不安全
　　冷弯薄壁构件的檩要，受压弯板件或压板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，应采用有效宽度强度计算，对原有截面要减弱，不能象热轧型钢那样全截面有效。《冷弯薄壁型钢构件技术规程》中有讲到有效宽度理论，有些设计软件并未考虑。设计不能光靠软件，还要自己能熟悉规范，理解规范，做出正确的判断，要全面综合的考虑软件未考虑到的，充分结合规范和软件，做出正确的计算。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％的，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，计算值将低于实际应力，如果强度计算不用净截面。3.1.7条《规程》里规定：“应按有效截面计算稳定性，按有效截面计算受压强度应，应按净截面计算结构构件的受拉强度，均可按毛截面计算各种稳定系数和变形”。在国外普遍采用高强度低合金钢的檩条，我国只有用Q235的，因为低合金钢Q345的冲压性能不行。国外是按有效截面计算承载力的。如果想用得薄，用Q235的，计算时还不考虑有效截面，荷载稍大时檩条就会垮。
　　二、施工方面
　　（一）门式刚架的安装
　　有些刚架在大风时柱子被拔起，因此，在风荷载较大的地区刚架柱受拉时，在柱脚更应考虑抗拔构造，例如锚栓端部设锚板等。另外，预埋地脚螺栓与混凝土短柱边距离过近，在刚架吊装时，经常不可避免的会人为产生一些侧向外力，而将柱顶部混凝土拉碎或拉崩。在预埋螺栓时，钢驻侧边螺栓不能过于靠边，应与柱边留有足够的距离。同时，混凝土短柱要保证达到设计强度后，方可组织刚架的吊装工作。另外，施工时遗忘抗剪槽的留没和抗剪件的没置，拄脚锚栓按承受拉力设计，计算时不考虑锚栓承受水平力。若来设置抗剪件，所有由侧向风荷载、水平地震荷载、吊车水平荷载等产生的柱底剪力，几乎都有柱脚锚栓承担，从而破坏柱脚锚栓。有些工程地脚螺拴位置不准确，为了方便刚架吊装就位，在现场对底板进行二次打孔，任意切割，造成拄脚底板开孔过大，使得柱脚固定不牢，锚栓最小边(端)距亦不能满足规范要求。
　　（二）柱间支撑的设置和支撑体系安装不完善
　　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。在施工过程中很多施工企业往往在这方面过于省材料，这是我们现场施工的通病，应严格按照要求设置柱间支撑。支撑体系安装不完善，在施工过程中，有的单位没有按照设计图纸的要求进行施工，而是随意省掉柱间支撑或者圆钢。支撑不张紧根本起不到作用，屋面隅撑也没有达到规范要求。众所周知，柱间支撑是用来抵抗纵向风荷载和地震力的影响的，而隅撑是用来减少钢梁平面外的计算长度的。施工单位要严格按图纸施工，杜绝工程的结构安全留下隐患。
　　（三）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，造成腹板与端板间出现夹角，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，这样势必严重影响工程质量。
　　（四）锚栓不垂直
　　框架柱往脚底板水平度差，锚栓不垂直，桂子安装后不在一条直线上，使房屋外观很难看，这种情况不在少数。锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平，再用无收缩细石混凝土二次灌浆填实。
　　（五）保温材料吸水超重
　　保温材料一般采用玻璃棉，其厚度根据热功计算确定。正常应该采用背面带铝箔隔汽层的玻璃棉，且保温层应按正确的做法进行施工，否则容易造成“冷桥”或结露的现象。如果屋面防水施工太差时，保温材料易吸水，在吸水量达到一定程度，超过结构的承载力，结构将被破坏，且在水长期浸泡下，保温材料被逐渐压实，最终失去应有的保温作用，因此施工方法是否正确对工程质量影响很大。
　　（六）保温材料安装混乱
　　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，铝箔的主要作用是作隔汽层，防止冷凝水向室内滴水，是房屋的使用要求之一。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，放在擦条之间的吊顶上，形成冷桥。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，造成屋内漏水，使工程不能交工。因此，当保温卷材有隔汽层并保持接缝处密封时，卷材是干燥的，若无隔汽层则卷材是湿的，这样在水分的长期浸泡下，时间一长，保温棉将被逐渐压实，最终失去应有的保温作用。因此安装方法是关系到房屋质量和使用安全的大问题，一定要慎重。
　　参考文献：
　　[1]王元清，王春光，袁英战.《门式刚架轻型钢结构工业厂房基础设计与研究》[J]；建筑结构；2000年O4期
　　[2]门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[M]．北京：中国计划出版社．2002．
　　[3]钢结构设计规范(上册)[M]．北京：中国计划出版社．2003．

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