门式刚架轻型房屋钢结构设计施工中的几个问题

摘要: 本文主要探讨门式刚架轻型房屋钢结构设计施工中的几个问题。

Abstract: This paper mainly discusses problems in the construction of door frame light steel structure design.

关键词:钢结构;现场施工;问题

Key words: steel structure;local construction;question

中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)14-0091-02

0前言

公布已经快三年的《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》。这几年,《规程》对这类工程发展起了很大的推动作用,但也陆续听到一些令人担忧的情况。例如当降雪较多,雨水较大,有些地方雪特别大,恐怕很难避免会结构压坏,但是有些地方雪不大房子也出现问题,像漏水的比较多。钢结构委员会最近解决某厂屋顶漏水,结果发现是冷凝水,而不是雨水,以前还没有碰到过类似情况。另外还有一些工程,令人担忧的是框架梁太细,遇到大雪就很可能出现问题。还有的骨架立起来没有支撑,摇摇晃晃,说什么装上墙板就好了,就好象有了墙板就可以不要支撑似的。现在的排架多起来。有的造价比较低,比如用轻钢梁、钢筋砼柱,但有的严重不合规定。现在是市场驱动,有些企业搞承包是能省就省,才不管它是否符合规定,尽量压低造价。有的甚至连规定也不清楚。现在结合了解到的一些情况就门式刚架房屋设计施工中的问题发表的一些个人看法。

1设计方面

1.1 屋面活荷载取值已经沿用多年不打算修改框架荷载取0.3kN/m2。但屋面结构,其活荷载要提高到0.5kN/m2,包括檩条和屋面板。规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2在《钢结构设计规范》征求意见稿里,但荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6的构件。一般符合此条件的是门式刚架,为保持一致与钢结构设计规范,可以用0.3kN/m2。国外这类,要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载,就要出安全问题在遇到超载这类情况时,因为我们没有相关这类的规定。现在有的檩条太小和框架梁太细,今后特别注意,在有明显的克扣荷载情况下,决不允许在有限的活荷载中“挖潜”。

1.2 屋脊垂度要控制一般情况规定框架斜梁的竖向挠度限值为1/180,是否要验算跨中下垂度?除去验算坡面斜梁挠度外,过去不明确,他会说课时说过不包括屋脊点垂度。现在了解到美国是计算的。将构件分段,他们作框架分析时,一般是用等截面程序计算的,不能大于允许值,每段都要竖向位移和计算水平,等于跨中垂度要验算。反映屋面竖向刚度的跨中垂度,刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小,在脊点下垂后会引起屋面漏水,这也是漏水的原因之一。有的工程由于屋面竖向刚度过小,使屋面变形,山墙间的屋面与第一榀刚架出现斜坡。现在打算做个规定,山尖垂度就要验算,在刚架侧移后,对坡度影响较大在山尖下垂时(例如使坡度小于1/20),以便进行控制对屋面刚度。

1.3 钢柱换砼柱少数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。因为混凝土是一种脆性材料,虽然构件可以通过配筋承受剪力和弯矩,但在外力作用下很容易破坏和松动,它的抗冲切、抗拉的性能很小,因为是在连接部位。还有一些单位,在设计好门式刚架之后,根据业主要求梁截面不变将钢柱换成砼柱。应当指出的是钢梁不变将刚架的钢柱换成砼柱,是不行的,可以把砼柱加钢梁作成排架。但由于构件内力也不同,连接不同,要的工程斜梁很细,可能与此有关。如果不按科学办事是要吃苦头的,因为建筑结构是一门科学,今后国家实行强制性条款,要执行建筑法,违反其中一项,出了工程事故,是要受罚的。

1.4 檩条计算不安全檩条计算的问题较大。冷弯薄壁构件的檩要,受压弯板件或压板件的宽厚比大,要屈曲在受力时,应采用有效宽度强度计算,对要减弱原有截面,不能象热轧型钢那样全截面有效。有的设计人员恐怕还不了解,甚至有些设计软件也未考虑。是在《冷弯薄壁型钢构件技术规程》中讲的有效宽度理论,但是,设计光靠软件不行,还要靠人的判断,否则高级工程师就不需要了,因此自己要考虑软件所考虑不到的。再有,设计人员往往忽略一般达到6-15%的钉孔减弱,忽略强度计算要用净断面,对影响较大的是小截面窄翼缘的梁。采用的是全截面刚架整体分析,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”。如果有人问这条规定是什么意思?我想说钢结构学过没有?因为这是基本概念问题对于钢结构来说。如果这样的问题都答不出,说明他还不具备钢结构的设计资格。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,檩条就要垮荷载稍大时。

2施工方面

2.1 柱子拔出在大风时有的刚架柱子被拔起,这是实际中经常出现的事故。主要原因是设计柱间支撑时,未考虑支撑传给柱脚的拉力,而不是刚架计算失误。尤其是房屋纵向尺度较小时,来抵抗纵向风荷载只设置少量柱间支撑,那么支撑传给柱脚的拉力很大,就很可能将柱子拔起,因为柱脚没有采取可靠的抗拔措施。因此,在柱脚应考虑抗拔构造,在风荷载较大的地区刚架柱受拉时,例如锚栓端部设锚板等。

2.2 端板合不上结构的重要部位是端板连接。由于加工要求不严,而端板间与腹板夹角又大,甚至有的工程强行用螺栓拉在一起,仍会留下很宽缝隙。两块端板合不起来,完全对不上。

2.3 没有柱间支撑蒙皮作用各国都在研究,但是没有任何一本规范允许不设支撑。没有柱间支撑最近较多,大声疾呼,这样不行。蒙皮作用最多只能视为一种刚度储备。并非在任何情况能发挥作用,因为蒙皮作用的影响因素太多。特别是绝不能省略受力较大的柱间支撑。

2.4 保温材吸水超重有些房屋雪不大就出问题了,其原因是屋面防水施工太差,为保温层所吸收的雪融化后的水逐渐渗入。冬季如迁延时间较长,落雪多次。屋面的设计荷载很小时,超出了结构的承载能力,当吸水量达至一定程序就要倒塌。

2.5 锚栓不铅直这种情况也很多,锚栓不铅直,框架柱柱脚底板水平度差,柱子安装后东倒西歪,不在一条直线上,使房屋外观很难看。国外用这种方法施工,锚栓安装应先将底板下部调整螺栓调平,再二次灌浆填实用无收缩砂浆。最近有不少专家强调了这种方法,在上海讨论轻钢施工验收规程。

2.6 保温材料胡乱安装一般采用玻璃棉的保温材料,根据热功计算确定其厚度。正规做法是采用玻璃棉背面带铝箔隔汽层的,也有的用牛皮纸而不用铝箔,我不清楚牛皮纸是否可作隔汽层,但至少比不用任何隔汽层要好。房屋使用要求之一是防止冷凝水向室内滴水。承受悬挂时的拉力可以用钢丝网或玻璃纤维布。有人认为铝箔只是为了承受拉力或美观,其实不然实际上铝箔的主要作用是作隔汽层。现在有些工程,不用任何隔汽层的玻璃棉。另外,当吊顶采用内层钢板时,不应该为了施工的方便,将保温材剪断,放在檩条之间的吊顶上形成冷桥,应该是将保温卷材压在檩条上。有些工程在这样处理时,又将吊顶钢板搭接方向弄反。再加上,冬季施工作业时混凝土地坪,由于将周边门窗关闭,所致室内外温差大,会在屋顶凝集大量的水汽,这些水汽由吊顶钢板搭接处流下,这就形成了“外面不下里面下”的状况,使工程无法交工。这些经验告诉我们,卷材是湿的当保温卷材无隔汽层时,卷材是干燥的当有隔汽层并保持接缝处密封时。随着时间的推移,长期在水份的浸泡下,将被逐渐压实的保温棉,最终会失去原有的保温作用,所以安装方法是否对头关系重大。