摘 要：文章指出每一位設(shè)計(jì)者要通過對(duì)門式剛架相關(guān)規(guī)范、力學(xué)、結(jié)構(gòu)受力原理的學(xué)習(xí)探究，建立起較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)概念，結(jié)合實(shí)際，正確處理設(shè)計(jì)與實(shí)踐中遇到的各種雜難問題，使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不但在技術(shù)上切實(shí)可行，而且能取得最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：門式剛架 輕型房屋鋼結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)施工

隨著輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋在建筑工程中的大量應(yīng)用，為了滿足大空間的使用要求，采用輕型鋼結(jié)構(gòu)屋面，一般為鋼筋混凝土柱和鋼梁組成的框架結(jié)構(gòu)，梁柱連接采用鉸接形式。但有的設(shè)計(jì)人員往往不能正確的在計(jì)算軟件中模擬這種結(jié)構(gòu)體系，而是采用鋼柱來代替混凝土柱，梁柱采用剛接來計(jì)算。在剛架設(shè)計(jì)中鋼柱與鋼梁剛接連接節(jié)點(diǎn)處將傳遞彎矩，鋼柱對(duì)鋼梁的強(qiáng)度和撓度起到一定的約束補(bǔ)強(qiáng)作用，而實(shí)際施工中由于混凝土柱和鋼梁采用鉸接連接，節(jié)點(diǎn)處不能傳遞彎矩，由于節(jié)點(diǎn)連接方式不同，構(gòu)件內(nèi)力分配也不同，所以將計(jì)算剛架的鋼柱換成混凝土柱，而鋼梁截面不變，必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)本身存在安全隱患。

1結(jié)構(gòu)材料的特點(diǎn)分析

在進(jìn)行輕型門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，材料的選擇尤其重要。承重結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性（破壞后果）、荷載特征、結(jié)構(gòu)形式、應(yīng)力狀態(tài)、連接方式、鋼材厚度和工作環(huán)境等因素綜合考慮，選用合適的鋼材牌號(hào)和要求具有的材料性能，要防止鋼材發(fā)生脆性破壞。一般來講，受拉構(gòu)件的材性要求較受壓構(gòu)件的高，焊接構(gòu)件的材性要求較非焊接結(jié)構(gòu)高，受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)材性較受靜力荷載的高，處于低溫地區(qū)的結(jié)構(gòu)材性要求較高，鋼板厚度越大材性越差。這里著重談?wù)勗谠O(shè)計(jì)中如何選用Q235鋼和Q345鋼。

2門式剛架的設(shè)計(jì)分析

《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102：2002）第3.2.2條規(guī)定（后面簡(jiǎn)稱門式剛架規(guī)程），當(dāng)采用壓型鋼板輕型屋面時(shí)，屋面豎向均布活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值（按水平投影面積計(jì)算）應(yīng)取0.5kN/m2，但對(duì)受荷水平投影面積大于60m2的剛架構(gòu)件，屋面豎向均布活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可取不小于0.3kN/m2。第3.2.5條荷載效應(yīng)組合原則規(guī)定，屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，應(yīng)取兩者中的較大值。一般房屋的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，沈陽(yáng)地區(qū)50年一遇雪荷載值為0.40kN/m2，根據(jù)荷載效應(yīng)組合要求取兩者較大值，這樣就應(yīng)該取雪荷載0.40kN/m2參與計(jì)算。容易忽視的是“受荷水平投影面積大于60m2”僅是針對(duì)于剛架構(gòu)件，檁條的計(jì)算則應(yīng)按規(guī)范要求取0.5kN/m2，因?yàn)閱胃鶛_條的受荷面積較小，如取值不足，給建筑物的使用安全留下隱患。門式剛架技術(shù)規(guī)程第3.4.2條規(guī)定，門式剛架斜梁僅支撐壓型鋼板屋面和冷彎型鋼檁條時(shí)，構(gòu)件的豎向撓度限值為1/180，有吊頂時(shí)為1/240。因大多數(shù)輕鋼房屋結(jié)構(gòu)跨度較大，在一定設(shè)計(jì)荷載情況下，構(gòu)件的截面大小一般都由撓度控制，值太大不僅影響建筑物的正常使用，在鋼梁撓度值過渡超過極限值時(shí)，會(huì)給建筑物造成嚴(yán)重破壞，甚至倒塌。一些設(shè)計(jì)人員簡(jiǎn)單的認(rèn)為只要構(gòu)件的強(qiáng)度滿足要求結(jié)構(gòu)就不會(huì)出問題，而忽略了對(duì)構(gòu)件撓度變形的控制。在這次雪災(zāi)倒塌的房屋中，有部分房屋就因?yàn)槭芰?gòu)件撓度過大，造成整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的崩潰而發(fā)生整體倒塌事故。

3門式剛架的問題分析

3.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析

結(jié)構(gòu)選型和支撐體系、節(jié)點(diǎn)設(shè)置不合理。輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)跨度、高度和承受荷載的不同，柱、梁構(gòu)件可采用變截面或等截面實(shí)腹式H型鋼、平面桁架、空間桁架等結(jié)構(gòu)形式，在實(shí)際工程中采用最多的是實(shí)腹式H型鋼，相比平面桁架和空間桁架結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單明了，支撐體系也比較簡(jiǎn)單直觀。但從工程造價(jià)上來說，平面桁架和空間桁架結(jié)構(gòu)體系相比實(shí)腹式H型鋼結(jié)構(gòu)要經(jīng)濟(jì)，所以很多工程為了降低工程造價(jià)，采用平面桁架和空間桁架結(jié)構(gòu)體系。桁架結(jié)構(gòu)雖然比較經(jīng)濟(jì)，但構(gòu)件本身側(cè)向穩(wěn)定性差，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的支撐體系要求更高。一些設(shè)計(jì)人員為了降低造價(jià)，梁柱構(gòu)件選用平面桁架，但支撐體系還是按照實(shí)腹式H性鋼結(jié)構(gòu)體系來設(shè)置，因此很難保證桁架構(gòu)件的局部強(qiáng)度穩(wěn)定，從而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的破壞倒塌。有的單位設(shè)計(jì)的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與混凝土柱中的預(yù)埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價(jià)。在廠房中，的確是有用混凝土柱和鋼桁架組成的框架，但此時(shí)梁柱只能鉸接，不能剛接。因?yàn)榛炷潦且环N脆性材料，雖然構(gòu)件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很差，在外力作用下很容易松動(dòng)和破壞。還有的單位，在門式剛架設(shè)計(jì)好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成混凝土柱，而梁截面不變。應(yīng)當(dāng)指出，混凝土柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成混凝土柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構(gòu)件內(nèi)力也不同，有的工程斜梁很細(xì)，可能與此有關(guān)?！独鋸澅”谛弯摌?gòu)件技術(shù)規(guī)范》（GB50018-2002）第4.1.8、9條規(guī)定，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受拉強(qiáng)度應(yīng)按凈截面計(jì)算；受壓強(qiáng)度應(yīng)按有效截面計(jì)算；穩(wěn)定性應(yīng)按有效截面計(jì)算。變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計(jì)算。設(shè)計(jì)人員往往忽略強(qiáng)度計(jì)算要用凈截面，忽略檁條打孔對(duì)截面的減弱。這種減弱，一般達(dá)到6%～15%，對(duì)小截面窄翼緣的構(gòu)件影響較大。不顧規(guī)范的要求，僥幸的認(rèn)為檁條作為次要構(gòu)件對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)安全影響小，而不去重視，最后的結(jié)果是因?yàn)闄_條的強(qiáng)度不足率先破壞而引起結(jié)構(gòu)倒塌事故。

3施工技術(shù)分析

個(gè)別施工企業(yè)為了追求利潤(rùn)最大化，私自把圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求的Q345鋼材隨意更換成Q235鋼材，構(gòu)件的截面尺寸雖然相同，但鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度相差很大，材料的不合理代換必然給結(jié)構(gòu)的安全埋下隱患。端板連接處是結(jié)構(gòu)的重要部位，由于加工要求不夠嚴(yán)謹(jǐn)，腹板與端板間存在傾斜夾角。有的工程兩塊端板不能完全吻合，強(qiáng)行用高強(qiáng)螺栓拉在一起后仍有縫隙，還有的端板沒有做摩擦面處理，甚至直接噴上防護(hù)漆。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)采用摩擦型高強(qiáng)螺栓，對(duì)端板接觸面摩擦系數(shù)有一定的設(shè)計(jì)要求，所以由于加工質(zhì)量存在的安全隱患，一定要引起高度重視。在施工過程中，沒有按照設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行施工，隨意省掉柱間支撐或圓鋼支撐。支撐不張緊根本起不到作用，屋面隅撐更是能省則省，認(rèn)為可有可無。柱間支撐是用來抵抗縱向風(fēng)荷載和地震力的影響，隅撐是用來減少鋼梁平面外的計(jì)算長(zhǎng)度的。不嚴(yán)格按照?qǐng)D紙施工，必然對(duì)工程的結(jié)構(gòu)安全留下隱患。

4結(jié)束語(yǔ)

以上幾點(diǎn)是在輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中發(fā)現(xiàn)的一些常見問題。建筑工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，要想保證建筑物的結(jié)構(gòu)安全以及合理使用，必須從設(shè)計(jì)、加工、施工、安裝、維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，才能保證工程質(zhì)量，避免質(zhì)量事故發(fā)生。

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