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門(mén)式剛架輕鋼結構設計常見(jiàn)問(wèn)題

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2011-06-29 08:30:49 [收藏]
通過(guò)對門(mén)式剛架和多層框架等類(lèi)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(wèn)題，如正確選用鋼材質(zhì)量等級和焊縫質(zhì)量等級，合理設置隅撐、拉條...
    關(guān)鍵詞：門(mén)式剛架輕鋼結構設計 輕鋼結構設計常見(jiàn)問(wèn)題
        摘要：通過(guò)對門(mén)式剛架和多層框架等類(lèi)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(wèn)題，如正確選用鋼材質(zhì)量等級和焊縫質(zhì)量等級，合理設置隅撐、拉條和獨立的空間穩定支撐體系，以及鋼框架結構采用混凝土樓板時(shí)的構造要求等，并對問(wèn)題進(jìn)行了分析和討論。

        關(guān)鍵詞：鋼結構房屋施工圖審查結構設計常見(jiàn)問(wèn)題

        0引言

        當前，門(mén)式剛架輕鋼結構以及其自重輕，施工速度快和造價(jià)低廉諸多優(yōu)點(diǎn)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(chǎng)房方面得到了迅速推廣，取得了優(yōu)良的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。

        在實(shí)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(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和研究，供廣大設計人員參考。

        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，在鋼結構的設計中，必須標明應該使用的鋼材質(zhì)量等級(還包括相應的焊接材料型號)，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構材料的設計文件中，只注明材料采用Q235鋼或Q345鋼，卻沒(méi)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。

        在建筑鋼結構房屋時(shí)使用的鋼材，必須具有國家關(guān)于鋼材的相關(guān)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(shí)，還要保證板厚方向截面收縮率符合相關(guān)規定要求的不低于Z15級。在地震多發(fā)地區，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，《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)還對鋼材的抗各項物理力學(xué)指標做出了詳細而明確的規定，這些指標也必須寫(xiě)到設計文件中。

        通常來(lái)說(shuō)，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定性。對于其他的沒(méi)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(zhì)量的高低直接關(guān)系到整個(gè)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(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，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(huì )產(chǎn)生嚴重的應力集中現象，很難進(jìn)行內部探傷，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(guān)缺陷可以讓其達到二級焊接的要求。

        2房屋的溫度區段內應按規范規定設置獨立的空間穩定支撐體系

        下面以門(mén)式剛架設計為例，探討支撐體系的錯誤設置問(wèn)題:

        2.1將屋面橫向水平和柱間水平保持在同一個(gè)跨內，這樣就能夠形成一個(gè)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(kāi)間時(shí)，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(fēng)荷可靠傳遞。

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

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

        3實(shí)腹式門(mén)式剛架應按規范規定設置隅撐

        隅撐的作用是防止鋼梁受壓翼緣失穩，相關(guān)文件規定，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(shí)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(cháng)度還是兩個(gè)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定。但是，但很多工程并沒(méi)有按照規定設置隅撐，或者設置的數量不足甚至不設置，這對整個(gè)鋼結構的穩定性有很大的不良影響。當山墻抗風(fēng)柱與剛架斜梁下翼緣連接時(shí)，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(guò)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(diǎn)，達到保證檁條的側向穩定。當檁條跨度大于4m時(shí)，應在檁條跨中設置一道拉條;當檁條跨距大于6m時(shí)，應在檁條跨度三分點(diǎn)處各設一道拉條。拉條按拉桿設計，當采用圓鋼時(shí)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(fēng)吸力作用下檁條下翼緣受壓時(shí)，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(shí)，宜分別在距檁條上下翼緣1/3腹板高度范圍內同時(shí)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點(diǎn)設在檁條上1/3范圍內，靠屋脊的一端，拉節點(diǎn)設在檁條下1/3范圍內。這些都是不正確的做法，會(huì )影響到整個(gè)鋼結構的穩定性和安全性。

        5抗震設計

        關(guān)于抗震，鋼結構房屋并沒(méi)有抗震等級的劃分，這一點(diǎn)是與混凝土房屋不同的?？拐鹪O計時(shí)，鋼結構房屋應根據設防烈度、結構類(lèi)型和房屋高度等各項工程數據，根據當地的實(shí)際情況調整不同的鋼結構建筑參數，對不同的實(shí)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(cháng)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(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(cháng)細比控制不當是施工圖設置中存在的主要問(wèn)題，只按《鋼結構設計規范》(GB17—88)的要求去控制是不可以的，抗震設計時(shí)應按《抗震規范》第8章的要求控制。有的設計者并不清楚，規范GB17—88的構造規定不是適用于每一個(gè)城市設防的。有的框架結構房屋，梁柱剛性連接時(shí)，有的設計者未注意到《抗震規范》第8.3.6條(強制性條文)的要求:組合柱在梁翼緣上下各500mm的節點(diǎn)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(gè)問(wèn)題有時(shí)常常被設計人員忽視，這兩個(gè)問(wèn)題是必須在設計文件中注明的。新修訂的《鋼結構設計規范》(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定必須進(jìn)行符合國家規定的各項防護措施。按規范要求對建筑鋼結構防護，這樣才能保證鋼結構房屋的長(cháng)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(wèn)題。還有需要補充的一點(diǎn)，對柱腳應進(jìn)行抗剪驗算(特別是有柱間支撐的柱腳)，當抗剪不足時(shí)，應設置抗剪鍵。這也是設計者必須的注意的問(wèn)題。
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