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关键词:门式刚架钢结构
一。设计方面
1.屋面活荷载取值
框架荷载取0.3kN/m2已经沿用多年,但屋面结构,包括屋面板和檩条,其活荷载要提高到0.5kN/m2.《钢结构设计规范》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。国外这类,要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载,而我们无此规定,遇到超载情况,就要出安全问题。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,应特别注意,决不允许在有限的活荷载中“偷工减料”。
2.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,是否要验算跨中下垂度?过去不明确,可能不包括屋脊点垂度。现在应该是计算的。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,等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度,刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小,脊点下垂后引起屋面漏水,是漏水的原因之一。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。本人有此想法,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1/20),要验算山尖垂度,以便对屋面刚度进行控制。
3.钢柱换砼柱
少数设计的门式刚架,采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成,斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连,形成刚接,目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中,的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架,但此时梁柱只能铰接,不能刚接。多高层建筑中,钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料,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、抗冲切的性能很并,在外力作用下很容易松动和破坏。有些设计,在门式刚架设计好之后,又根据业主要求将钢柱换成砼柱,而梁截面不变。应当指出,砼柱加钢梁作成排架是可以的,但将刚架的钢柱换成砼柱,而钢梁不变,是不行的。由于连接不同,构件内力也不同,要的工程斜梁很细,可能与此有关。
4.檩条计算不安全
檩条计算问题较大。檩要是冷弯薄壁构件,受压板件或压弯板件的宽厚比大,在受力时要屈曲,强度计算应采用有效宽度,对原有截面要减弱,不能象热轧型钢那样全截面有效。有效宽度理论是在《冷弯薄壁型钢构件技术规范》(GB50018-2002)中讲的,有的设计人员恐怕还不了解,甚至有些设计软件也未考虑。但是,设计光靠软件不行,还要能判断。软件未考虑的,自己要考虑。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%,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,如果强度计算不用净截面,实际应力将高于计算值。《规范》4.1.8、9条规定:“结构构件的受拉强度应按净截面计算;受压强度应按有效截面计算;稳定性应按有效截面计算。变形和各种稳定系数均可按毛截面计算”。有的单位看到国外资料中檩条很薄,也想用薄的。国外檩条普遍采用高强度低合金钢,但我国低合金钢Q345的冲压性能不行,只有用Q235的。国外是按有效截面计算承载力的。如果用Q235的,又想用得薄,计算时还不考虑有效截面,荷载稍大时檩条就要垮。二。施工方面
1.柱子拔出
有的刚架在大风时柱子被拔起,这是实际中常出现的事故。主要原因不是刚架计算失误,而且设计柱间支撑时,未考虑支撑传给柱脚的拉力。尤其是房屋纵向尺度较小时,只设置少量柱间支撑来抵抗纵向风荷载,支撑传给柱脚的拉力很大,而柱脚又没有采取可靠的抗拔措施,很可能将柱子拔起。,因此,在风荷载较大的地区刚架柱受拉时,在柱脚应考虑抗拔构造,例如锚栓端部设锚板等。
2.没有柱间支撑
这种情况最近较多,这样肯定不行。目前没有任何一本规范允许不设支撑。特别是柱间支撑,受力较大,绝不能省略。
3.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,而腹板与端板间夹角又,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,严惩影响工程质量。
4.锚栓不铅直
框架柱柱脚底板水平度差,锚栓不铅直,柱子安装后不在一条直线上,东倒西歪,使房屋外观很难着,这种情况不少。锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平,再用用无收缩砂浆二次灌浆填实。
5.保温材吸水超重
有些房屋雪不大就垮了,究其原因,是屋面防水施工太差,雪融化后水逐渐渗入,为保温村所吸收。今年冬季落雪多次,迁延时间较长。屋面的设计荷载很小时,当吸水量达至一定程序,超过了结构的承载能力,就要倒塌。
目前钢筋混凝土排架结构在设计分析方面仍面临很多挑战,为能解决这些可能遇到的问题,很多学者对钢筋混凝土排架结构设计上做了研究。在唐山大地震中,大多数以钢筋混凝土排架结构为主的工业厂房结构柱破坏,造成很大的损失和伤亡,此后,我国学者钢筋混凝土排架结构开始进行深入的分析与研究。研究的内容如下:地震局工程力学研究所对排架结构进行了有机玻璃模型的具体分析;李树祯等采用弹塑动力时程分析方法对横向单棍的排架结构进行分析,认为钢筋混凝土排架结构用普通的设计方法可满足抗震的基本要求,但从概率角度出发,其可靠度相对较低,地震作用下部分构件可能超过强度而严重破坏,“强柱弱梁”整体厂房还做不到;西安建筑科技大学共同对变柱变梁异型平面节点、钢筋混凝土框排架结构柱和带直交梁空间节点进行了大量的试验研究,研究结果表明:提出了长柱、短柱、普通混凝土柱以及异型节点承载力在高强混凝土上的计算公式,为改善节点区的配筋及高强混凝土在工程中应用提供了理论依据;目前弹性扭转效应的研究已趋于成熟,各国的规范对结构的弹性扭转效应都有各自的计算方法。对于结构进入塑性扭转,由于塑性扭转效应涉及到对整体结构的空间弹塑性分析的问题,其在这一领域问题较为明显,为钢筋混凝土排架等结构工程领域研究的热点问题。从总体上讲,在钢筋混凝土排架结构设计及理论方面,通过理论研究分析取得了许多有益的结论。但目前排架结构的研究重点仍处于对平面和弹性阶段的研究和分析,目的是能将空间计算问题尽量简化为平面的简单问题计算。由于钢筋混凝土排架结构的自身复杂性、专业性和特殊性,当前仍然有很多问题有待解决,如:塑性扭转效应和非线性分析问题;当前抗震性能的试验在钢筋混凝土排架整体结构领域进行较少,在排架结构的设计中,抗震设防的理论有待进一步完善;在排架结构处于塑性区后,其抗震能力发生变化,这一现象在结构扭转效应表现突出;此外,对排架与框架相互结合剪力墙结构的研究涉及较少,对框排架的工作性能及受力特点有待进一步的更多的研究和分析;钢筋混凝土框排架结构中框架与排架的协同工作受力情况较为模糊。
2我国目前规范对钢筋混凝土排架设计的不足
在钢筋混凝土排架结构的抗震设计方面,GB50191—2012构筑抗震设计规范和GB50011—2010建筑抗震设计规范指导规范不同地域、不同排架结构的抗震设计。本文结合《构筑抗震设计规范》的具体条文,阐述了目前规范中钢筋混凝土排架结构中设计的不足和缺陷。有关排架结构上部屋架结构计算的规定有:
1)《构筑抗震设计规范》6.2.19条规定,针对Ⅲ,Ⅳ类场地和8度、9度时,应该考虑屋架下弦的拉压效应对结构的影响并核算屋架承载力;
2)《构筑抗震设计规范》6.2.22条规定,针对Ⅲ,Ⅳ类场地和8度、9度时,应验算变形产生的附加内力。上述两点叙述,规范使用“应”字,因此应考虑建立合适的屋架和支撑的杆系模型,否则无法得出上述内力值。在钢结构排架设计方面,钢排架结构施工进度快,造价低,但以后要经常维护保养。框架结构施工复杂,造价高,后期维护工作量低。在工程建设中,钢架也就是在排架柱方向通过设置联系梁或桁架的方式使排架柱方向形成可以抵抗纵向力下变形的钢框架(局部开间或连续开间),具体做法可采用实腹联系梁或格构桁架———根据可设置高度选用,采用门式柱间支撑,可以留出工艺空间,还能对柱平面外予以加强。但我国处于高度使用水泥的情况,环境污染日益严重,从节能减排方面讲,钢排架结构应作为首选,但规范未给具体说明。
3结语
【关键词】钢筋混凝土;框架结构;计算简图
1 前言
20世纪90年代以后,随着我国钢材量的不断提高,钢一混凝土组合结构在建筑行业得到了迅速发展,随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化,无论是工业建筑还是民用建筑,在结构设计中遇到的各种难题也日益增多,因而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点。
2 框架结构方案构思时应考虑以下几点
2.1 结构的传力路线应简捷明了。在荷载作用下,结构的传力路线越短、越直接,结构的工作效能越高,'所耗费的建材也就越少。
2.2 从力学观点看,在民用和公共建筑的平面布局中,应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距(或近似于等距)布置,这样可以相应减少边跨柱距,也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距,可以使各跨梁截面趋于一致,而提高结构的整体刚度。
2.3 结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求综合考虑。
3 应从概念设计上着手注意几个问题
3.1 关于强柱弱梁节点。这是为了实现在罕遇地震作用下,让梁端形成塑形铰,柱端处于非弹性工作状态,而没有屈服,但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱,也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小,是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力,而且不致形成"层侧移机构",从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小,以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。因此,当建筑许可时,尽可能将柱的截面尺寸做得大些,使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1,并控制柱的轴压比满足规范要求,以增加延性。验算截面承载力时,人为地将柱的设计弯距按强柱弱梁原则调整放大,加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高,以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造,让塑性铰向梁跨内移。
3.2 关于"强剪弱弯"措施:强剪弱弯是保证构件延性,防止脆性破坏的重要原则,它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力,使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造,使其满足相关规范要求。
3.3 注意构造措施。
3.3.1 对于大跨度柱网的框架结构,在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连,使得楼梯问处的柱可能成为短柱,应对柱箍筋全长加密。这一点,在设计中容易被忽视,应引起重视。
3.3.2 对框架结构外立面为带形窗时,因设置连续的窗过梁,使外框架柱可能成为短柱,应注意加强构造措施。
3.3.3 对于框架结构长度略超过规范限值,建筑功能需要不允许留缝时,为减少有害裂缝(规范规定裂缝宽度小于0.3mm),建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋,构造间距宜小于150mm,对屋面宜设置后浇带,后浇带处按构造措施宜适当加强。
3.3.4其它构造措施限于篇幅,这里不再赘述,请详见新规范。
4 结构计算方面的问题
4.1 计算简图的处理
结构计算中,计算简图选取的正确与否,直接影响到计算结果的准确性,其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下,基础梁设置在基础高度范围内,作为基础的一部分,此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载,构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时,其断面和配筋可按构造设计,截面高度取柱中心距的1/12~1/18,纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10%作为拉力来计算。但是,当基础埋深过大时,为了减少底层的计算高度和底层的位移,设计者往往在±0.000以下的某个适当位置设置基础拉梁。此时,基础拉梁应作为一层输入,底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度,二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。拉梁层无楼板,应开洞处理,并采用总刚分析方法进行计算。基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用。若因此造成底层框架柱形成短柱,应采取构造措施予以加强。另一个需要注意的是,当框架结构的电梯井道采用钢筋混凝土井壁时(设计时应尽量避免),计算简图一定要按实际情况输入,否则可能会造成顶部框架柱设计不安全。
4.2 结构计算参数的选取
4.2.1 设计基本地震加速度值
《建筑抗震设计规范》(GB50011一2001)中规定:抗震设防烈度为7度时,设计基本地震加速度值分别为0.1g和0.15g两种,抗震设防烈度为8度时,设计基本地震加速度值分别为0.2g和0.3g两种,这与89规范差别较大。计算中应严格注意地震区的划分,选取正确的设计基本地震加速度值,这一项对地震作用效应的影响极大。
4.2.2 结构周期折减系数
框架结构由于填充墙的存在,使结构的实际刚度大于计算刚度,计算周期大于实际周期,因此,算出的地震作用效应偏小,使结构偏于不安全,因而对结构的计算周期进行折减是必要的。折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.7~0.9。
4.2.3 梁刚度放大系数
SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型均为矩形截面,未考虑因存在楼板形成T型截面而引起的刚度增大,造成结构的实际刚度大于计算刚度,算出的地震剪力偏小,使结构偏于不安全。因此计算时应将梁刚度进行放大,放大系数中梁取2.0、边梁取1.5为宜。
4.2.4 活荷载的最不利布置
多层框架,尤其是活荷载较大时,是否进行活荷的最不利布置对计算结果影响较大。即使选用程序中给定的梁设计弯矩放大系数,也不一定能反映出工程的实际受力情况,有可能造成结构不安全或过于保守。考虑目前的计算机计算速度都比较快,作者建议所有工程都应进行活荷载的最不利布置计算。
4.3 独立梁箍筋计算结果需复核
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中规定:对集中荷载作用下的独立梁,应按公式进行计算,且集中荷载作用点至支座间的箍筋,应均匀配置。但SATWE软件计算梁箍筋时,未考虑独立梁这一情况,都按公式 进行计算,有时会造成计算结果偏小,设计中若遇到有独立梁存在的情况,应对梁箍筋的计算结果进行手算复核。
5 设计构造方面的问题
5.1 框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求,绝大部分设计人员都能给予足够的重视,但对于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定的"一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6%、0.5% ,0.4%。"设计中经常被忽视,尤其是柱轴压比不大时,常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施,应严格遵守。
5.2 底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定:"底层柱,柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3"这是新增加的要求,设计中应重点说明
5.3 框架梁的纵向配筋率应注意
《建筑抗震设计规范》(GB50011一2001)中规定:"当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时,梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm。"在目前设计中,这一规定常被忽视,造成梁端延性不足。
5.4 框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中规定:"框架端节点处,当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时,应伸至柱外边并向下弯折,弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE。" 当框架柱截面尺寸小于400×400mm时,应注意梁上部纵筋直径的选择,否则这一项要求不容易得到保证。
城市轨道交通停车场主要功能是承担地铁车辆的运用、停放、列检及周月检等工作。一般有以下几个建筑单体组成:综合楼、运用库、洗车库、变电所、污水处理站、人行天桥和门卫。综合楼用于日常办公和食住等功能;运用库用于地铁车辆停放和检修保养等功能;洗车库用于地铁车辆清洗;变电所负责给整个停车场供电;污水处理站主要处理停车场内污水净化排放;人行天桥用于工作人员跨轨道通行,车辆正常运营时,行人不能随意穿越轨道。场地地质概况由上至下主要有以下土层:新填土4~5m深,高压缩性;淤泥0.4~5.5m深,fak=50kPa,高压缩性;粘土0.6~7.4m深,fak=65kPa,高压缩性;淤泥质土1~8.7m深,fak=55kPa,高压缩性;粉质粘土1~7.2m深,fak=200kPa,中压缩性;强风化泥质砂岩未揭穿,fak=300kPa,低压缩性。
2停车场主要单体结构设计总结
停车场内房屋结构安全等级为二级,结构设计使用年限为50年。根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008,除变电所为重点设防类外,其余均为标准设防类建筑[7]。根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010,本实例工程属于抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度0.05g,地震设计分组为第一组[8],结合地方管理规定和场地地震安全性评价报告,场区特征周期0.35s,地震影响系数最大值0.0765,场地土类别为Ⅲ类。工程材料选择:主体结构混凝土等级采用C30,地下室结构采用P6抗渗等级防水混凝土,二次浇捣构件(如构造柱和圈梁等)混凝土等级采用C25,钢梁钢柱采用Q235B钢材。主要建筑单体结构布置和基础选型如下:综合楼建筑面积约7000m2,总高度为22.35m,五层钢筋混凝土框架结构,局部有地下室,柱网布置开间7.8m,进深7.2m,抗震等级四级,主要柱截面600×600,主要梁截面300×700。选用直径500预应力混凝土管桩桩承台基础,持力层粉质粘土。
运用库建筑面积2万平方米单层工业厂房,采用门式刚架结构,钢柱钢梁抗震等级四级,柱网跨度15m+28m+26.4m+26.8m,柱距离6m,主要柱截面H600×350×8×16,主要梁截面H(1000~700)×350×12×20。柱下基础选用直径400预应力混凝土管桩桩承台基础,轨道道床基础选用直径400预应力混凝土管桩桩筏基础,持力层粉质粘土。洗车库和污水处理站为一层钢筋混凝土框架结构,局部两层,抗震等级四级,主要柱截面500×500,主要梁截面300×800。选用直径400预应力混凝土管桩桩承台基础,持力层粉质粘土。变电所为两层钢筋混凝土框架结构,其中一层为半地下室电缆夹层,抗震等级三级,主要柱截面400×400,主要梁截面300×900。选用直径400预应力混凝土管桩桩承台基础,持力层粉质粘土。人行天桥独柱钢筋混凝土框架结构,柱网布置跨度7m+13m+12m+8.5m,抗震等级四级,主要柱截面500×1200,主要梁截面400×1200。选用直径600钻孔灌注桩桩承台基础,持力层粉质粘土。
3结构设计难点分析
(1)根据场地地质概况的描述,本场地淤泥及淤泥质土较厚,新填土达4m深,场地地面沉降不稳定,柱下基础和库房内无砟整体现浇道床,对基础沉降极其严格,选用何种加固处理措施,是结构设计难点之一。
(2)运用库为大跨度工业厂房,采用何种结构体系,是本工程结构设计难点之二。考虑施工周期和经济指标,本工程采用钢梁钢柱门式刚架结构体系。
(3)刚架梁梁连接节点计算时,高强螺栓计算中和轴位置的确定是本工程结构设计难点之三。查阅相关资料,中和轴位置的确定有两种假定:①中和轴在受压翼缘中心,假定模型:在弯矩作用下,把梁根部截面弯矩简化为作用于梁上、下翼缘的力偶,同时把梁受拉翼缘和端板作为独立的T形连接件看待,忽略腹板的扶持作用。此假定螺栓受力与端板厚度关系很大,设计计算较为繁琐;②中和轴在端板形心,假定模型:高强螺栓外拉力总是小于预拉力,在连接受弯矩而使螺栓沿栓杆方向受力时,被连接构件的接触面一直保持紧密贴合,认为中和轴在螺栓群的形心轴上。根据《端板连接高强度螺栓群中和轴位置研究》试验论文结果,螺栓群中和轴介于其端板形心与受压翼缘内侧中心线之间,当所受弯矩越小,则中和轴越接近端板形心轴,越大则越接近受压翼缘[9]。
4配合施工遇到的问题分析
(1)围墙开裂。分析原因:新填土4m高,围墙距离护坡边仅1m,施工工期较紧,施工单位无法用大型机械分层碾压,填土密实度达不到设计要求。解决措施:①围墙基础选用刚性较大条形基础,防止不均匀沉降,此方案施工较快,造价便宜。②选用换填处理或水泥搅拌桩加固围墙基础下新填土,减小不均匀沉降量,此方案施工周期较长,造价偏贵。综上所述,本工程选用第一种解决措施。
(2)运用库库内柱式检查坑,轨道下混凝土短柱出现偏柱、歪柱等现象。分析原因:短柱设计由结构和轨道两个专业,施工也分别由两家单位施工。解决措施:①混凝土短柱设计为钢柱,直接安装。②混凝土短柱由一家施工单位施工。建议日后设计采用第一种解决措施。
(3)人行天桥柱下管桩无法施工。分析原因:人行天桥跨轨道设置,场地内轨道区域下被地路专业设计水泥搅拌桩加固。解决措施:①天桥柱下基础改为钻孔灌注桩;②检验水泥搅拌桩加固后地基承载力,如不够采用,采用CFG桩加固后采用柱下独立基础。结合现场工期需要,本工程采用钻孔灌注桩基础方案。综上所述,结构设计时,充分运用结构设计难点分析结果,指导结构设计;配合施工时,遇到以上问题,经分析原因,采取我们选用的处理措施,得到明显改善效果,保质保量,按时完成土建施工。目前,本工程已投入使用2年,没有出现任何问题,得到业主单位一致认可。
5结构设计建议
(1)运用库库房内轨道道床为无砟整体现浇道床,对基础沉降极其严格,铁路规范要求控制在20mm以内,如果道床下地质情况不好,建议采用预应力混凝土管桩桩筏基础。
(2)运用库为一层钢结构工业厂房,采用何种结构形式,需根据结构计算和经济比较。结合本工程实例,试算比较后,得出如下经验:柱跨28m,采用混凝土柱+钢梁排架结构和钢梁钢柱门式刚架结构较经济,综合考虑施工工期,选钢梁钢柱门式刚架较适用。
(3)刚架梁梁连接节点设计时,综合考虑各种因素,高强螺栓群计算中和轴宜选端板形心。
(4)场地平整有大量新填土,新填土下有较厚的淤泥和淤泥质土,计算单桩承载力时一定要考虑桩侧负摩阻力。
(5)结合配合施工中的问题,建议结构设计时改进以下措施:①场地内高填方区围墙应做刚性较大的条形基础,以避免围墙不均匀沉降开裂;②运用库库内柱式检查坑,轨道下混凝土短柱出现偏柱、歪柱等现象,影响传力和结构安全,建议混凝土短柱设计为钢柱,直接安装即可;③被其他专业加固的场地区域,柱下基础结构设计时,建议选用钻孔灌注桩。
6结束语
关键词:轻钢结构,安装,预防
轻钢结构即轻型钢结构建筑体系,是以热轧轻型H 钢、轻型焊接型钢、高频焊接型钢、冷弯薄壁型钢、薄钢板和薄壁钢管等高效能结构钢材和高效功能材料为主,以各类高效装饰连接材料为辅组装而成,能满足建筑特定使用功能和特定空间需求的轻型全装配钢结构建筑。轻钢结构是一种年轻而极具生命力的钢结构体系,已广泛应用于一般工农业、商业、服务性建筑,如办公楼、别墅、仓库、体育场馆、娱乐、旅游建筑和低、多层住宅建筑等领域,还可用于旧房增层、改造、加固和建材缺乏地区、运输不便地区、工期紧、活动式可拆迁建筑等,倍受业主青睐,主要有以下特点:①采用高效轻型薄壁型材,自重轻、强度高、占用面积小。②构配件均为自动化、连续化、高精度生产,产品规格系列化、定型化、配套化。各部分尺寸精确。③结构设计、详图设计、计算机模拟安装、工厂制造、工地安装等以较小时间差同步进行。④基础以上干式工法没有湿作业,内装饰等易于一次到位。型材经过镀锌、涂层后外观优美且防腐,有利于减少围护和装修费用。论文大全。⑤便于扩大柱距和提供更大分隔空间,可降低层高和增加建筑面积(住宅实用面积可达92%)。在增层、改造、加固方面优势明显。⑥新墙材应用范围广,大量使用采光带,通风条件好。⑦室内水暖电气管线全部隐蔽在墙体中和楼层间,布置灵活,修改方便。⑧房子可以搬迁、材料可全部回收利用,不会造成垃圾,符合可持续发展战略。由于钢结构本身具备自重轻、强度高、施工快等独特优点,因此对高层、大跨度,尤其是超高层、超大跨度,采用钢结构更是非常理想。轻型金属板材及其配套的门式刚架等系列轻型钢结构已得到了较为广泛的应用。下面简单谈一谈轻型钢结构工程中常见的一些质量问题及预防措施。
1.柱脚的制作安装
1.1预埋地脚螺栓与砼短柱边距离过近。在刚架吊装时,经常不可避免的会人为产生一些侧向外力,而将柱顶部砼拉碎或拉崩。在预埋螺栓时,钢柱侧边螺栓不能过于靠边,应与柱边留有足够的距离。同时,砼短柱要保证达到设计强度后,方可组织刚架的吊装工作。
1.2往往容易遗忘抗剪槽的留设和抗剪件的设置。柱脚锚栓按承受拉力设计,计算时不考虑锚栓承受水平力。若未设置抗剪件,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。
1.3柱脚底板与砼柱间空隙过小,使得灌浆料难以填入或填实。一般二次灌料空隙为50mm。
1.4有些工程地脚螺栓位置不准确,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,造成柱脚底板开孔过大,使得柱脚固定不牢,锚栓最小边(端)距亦不能满足规范要求。
2.梁、柱连接与安装
2.1多跨门式刚架中柱按摇摆柱设计,而实际工程却把中柱与斜梁焊死,致使实际构造与设计计算简图不符,造成工程事故。所以,安装要严格按照设计图纸施作。
2.2翼缘板与加厚或加宽连接板对接焊缝时,未按要求做成倾斜度的过渡。对接焊缝连接处,若焊件的宽度或厚度不同,且在同一侧相差4mm 以上者,应分别在宽度或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5(1:4)的斜角。
2.3端板连接面制作粗燥,切割不平整,或与梁柱翼缘板焊接时控制不当,使端板翘曲变形,造成端板间接触面不吻合,连接螺栓不得力,从而满足不了该节点抗弯受拉、抗剪等结构性能。
2.4刚架梁柱拼接时,把翼缘板和腹板的拼接接头放在同一截面上,造成工程隐患。拼接接头时,翼缘板和腹板的接头一定要按规定错开。
2.5刚架梁柱构件受集中荷载处未设置对应的加劲肋,容易造成结构构件局部受压失稳。
2.6连接高强螺栓不符合《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接的技术条件》或《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈型式尺寸与技术条件》的相关规定。高强螺栓拧紧分初拧、终拧,对大型节点还应增加复拧。拧紧应在同一天完成,切勿遗忘终拧。一定要在结构安装完成后,对所有的连接螺栓应逐一检查,以防漏拧或松动。
2.7有些工程中高强螺栓连接面未按设计图纸要求进行处理,使得抗滑移系数不能满足该节点处抗剪要求。必须按照设计要求的连接面抗滑移系数去处理。
2.8有的工程缺乏有针对性的吊装方案,吊装刚架时,未采用临时措施保证刚架的侧向稳定,造成刚架安装倒塌事故。应先安装靠近山墙的有柱间支撑的两榀刚架,而后安装其他刚架。头两榀刚架安装完毕后,应在两榀刚架间将水平系杆,檩条及柱间支撑,屋面水平支撑,隅撑全部装好,安装完成后应利用柱间支撑及屋面水平支撑调整构件的垂直度及水平度,待调整正确后方可锁定支撑,而后安装其他刚架。
3.檩条、支撑等构件的制作安装
3.1为了安装方便,随意增大、加长檩条或檩托板的螺栓孔径。檩条不仅仅是支撑屋面板或悬挂墙面板的构件,而且也是刚架梁柱隅撑设置的支撑体,设置一定数量的隅撑可减少刚架平面外的计算长度,有效的保证了刚架的平面外整体稳定性。若檩条或檩托板孔径过大过长,隅撑就失去了应有的作用。
3.2隅撑角钢与钢梁的腹板直接连接,当刚架受侧向力时,使腹板在该处局部受到侧向水平力作用,容易导致钢梁局部侧向失稳。
3.3有的工程所用檩条仅用电镀,造成工程尚未完工,檩条早已生锈。论文大全。檩条宜采用热镀锌带钢压制而成的檩条,且保证一定的镀锌量。论文大全。
3.4因墙面开设门洞,擅自将柱间垂直支撑一端或两端移位。同一区隔的柱间支撑、屋面水平支撑与刚架形成纵向稳定体系,若随意移动其位置将会破坏其稳定体系。
3.5有些单位为了节省钢材和人工,将檩条和墙梁用钢板支托的侧向加劲肋取消,这将影响檩条的抗扭刚度和墙梁受力的可靠性。故施工单位不得任意取消设计图纸的一些做法。
3.6有的单位擅自增加屋面荷载,原设计未考虑吊顶或设备管道等悬挂荷载,而施工中却任意增加吊顶等悬挂荷载,从而导致钢梁挠度过大或坍塌。任何单位均不得擅自增加设计范围以外的荷载。
3.7屋面板未按要求设置,将固定式改为浮动式,使檩条侧向失稳。往往设计檩条时,会考虑屋面压型钢板与冷弯型钢檩条牢固连接,能可靠的阻止檩条侧向失稳并起到整体蒙皮作用。
3.8刚性系杆、风拉杆的连接板设置位置高低不一,使得水平支撑体系不在同一平面上,从而影响刚架的整体稳定性。刚性系杆与风拉杆构成水平支撑体系,其设置高度在同一坡度方向应保持一致。
4.结论
目前,我国钢结构住宅产业已进入一个新的发展阶段,有关规范和标准已经出台,国内钢材产量充足,有了一批钢结构住宅试点与示范的建设经验和科技成果,钢结构住宅的发展已具备了较好的物质和技术基础。当然,在钢结构住宅发展方面,还有一些技术问题有待解决。钢结构住宅的推广还需要做大量的工作,完善不同类型结构设计规范和施工技术标准,研制新型的轻质保温墙体材料以及与住宅部品的配套问题,同时还要广泛宣传开发轻钢住宅的益处,让更多的开发商、设计师和用户认识了解钢结构住宅的优点。
参考文献
[1]刘玉株.钢结构住宅技术问题讨论.建筑创作,2003,2.
[2]陈禄如等.攻克关键技术推动钢结构住宅发展.建设科技,2003,12.
关键词 :轻型钢结构 门式刚架 优化
Abstract: the door frame is typical of light steel structure, it has to save material, construction period is short and other advantages, and thus as the current domestic industry workshop of the most widely applied in the design of light steel structure. The door frame of the design and construction of steel structure with ordinary compared both consistency, the door frame characteristics of lies mainly in its node, the paper summarizes the door frame design of some key points of the design, bring up for the designers
Keywords: light steel structure the door frame of optimization
中图分类号:TU328 文献标识码:A文章编号:
随着科学技术的发展,生产力水平的提升,我国钢产量的不断提高、种类不断丰富。彩色压型钢板生产的迅速发展,为轻型刚结构房屋的发展奠定了良好的物质基础。轻型钢结构房屋具有跨度大自重轻,费用低,施工迅速,施工污染环境少、造型简洁大方,以及可重复利用等优点,在工业厂房、仓库、展厅等工业与公共建筑的中得到了越来越多的应用和发展。
1 门式刚架的形势及特点
钢架结构是粱 、柱单元构件的组合体,是柱与直线型、弧线型、 折线型横梁钢性连接的承重骨架体系。其形式种类繁多 ,在单层厂房及仓库中,应用较多的为单层单跨,双跨或多跨的双坡门式刚架,它可根据通风 、采光的需要设置天窗 、通风屋脊和采光带等 。
门式钢架的整个构件横截面尺寸较小,可以有效地利用建筑空 间 ,从而降低房屋的高度 ,减小建筑体积 ,在建筑造型上也较简洁美观,其次,钢架构件的刚度较好 ,其平面内、外的刚度差别较小,为制作 、运输 、安装提供有利的条件 。
1.1门式钢架 的结构形式
门式钢架的结构形式多种多样。按构件体系分,有实腹式与格构式 ;按横截面组成分 ,有等截面与变截面。实腹式钢架的横截面一般为H型 ,少数为z型 ;格构式的横截面为矩形或三角形 ;按结构选材分 ,有普通型刚、薄壁型钢 、钢管或钢板焊成 。
1.2门市刚架的特点
(1)采用轻型屋面,可减小梁柱截面及尺寸,可以降低房屋的高度,从而有效地利用建筑空间,减小建筑体积,在建筑造型上也较为简洁美观。
(2)在多跨建筑中可做成一个屋脊的大双坡屋面,为长坡面排水创造了条件。中间柱可减少横梁的跨度,从而降低造价。中间柱可采用钢管制作的上下铰接摇摆柱,占用空间小。
(3)跨度较大的钢架可采用改变腹板高度、厚度及翼缘宽度的变截面。
(4)钢架的腹板允许其部分失稳,利用其屈曲后的强度,即按有效宽度设计,可减小腹板厚度,不设或少设横向加劲肋。
(5)竖向荷载通常是设计的控制荷载,由于结构自重很轻,地震作用一般不起控制作用,使结构设计大为便捷。
(6)支撑可做的较轻便,将其直接或节点板与钢架相连。在非抗震区也可采用张紧的圆钢。
(7) 结构构件可全部在工厂制作,工业化程度高。结构单元可根据运输条件划分 ,单元之建存现场用螺栓相连 ,安装方便快速。基础简单,土建施工量小。
2 轻型结构门式钢架设计要点
2.1合理跨度的确定
厂房的跨度主要由生产工艺流程和使用功能决定。如何确定经济跨度,在满足生产工艺和使用要去的基础上,应根据厂房的高度进行确定。通常,在柱高、荷载不变的情况下,适当增加厂房的跨度,刚架的用钢量增加并不显著,而且这样可节省空间,降低基础造价,节约的成本较为客观。通过大量计算发现当檐口高度为 6米 、柱距为 7.5米 、荷载不变的情况下 (恒载 0.4KN/m2,活 载 0.5 KN/m2 ,基本风压 0.4 KN/m2,无吊车),跨度在18~48m之间的刚架单位用钢量 (Q235―B)为18~35kg/m2; 当檐高为 12m时(其他情况同上 ),跨度在 18~48m之间的刚架用钢量 (Q235―B)为 25~40kg/m2,当檐高超过 18m时,宜采用多跨刚架(中间设摇摆柱),其用钢量较单跨刚架节约 16.7%左右,因此 ,设计人员应根据实际情况在选择方案时,应选择较为经济的跨度,不宜盲目追求大跨度 。
2.2刚架最优间距的确定。
刚架的间距与刚架的跨度、屋面荷载、檩条形式等因素有关 ,在刚架在跨度较小的情况下 ,选用较大的刚架间距 ,增加檩条的用钢量是不经济的,因此从综合经济分析的角度看,确定合理的柱距才能既节约钢材,又能使设计真正作到定型化、专门化、标准化以及轻型化 。从而推动门式刚架轻钢房屋结构体系在我国的发展。经过大量计算,笔者发现:随着柱距的增大,刚架的用钢量比例是逐渐下降的,但当柱距增大到一定数值后 ,刚架的用钢量随着柱距的增大下降的幅度较为平缓。而其他如檩条、吊车梁、墙梁的用钢量随着柱距的增大而增加,就房屋的总用钢量而言 ,随柱距的增大先下降而后又上升。―般情况下 ,门式刚架最优间距应在 6―9m之间,柱距不宜超过 9m,超过 9m时,屋面檩条与墙架体系的用钢量增加太多,综合造价并不经济。
2.3确定科学的结构力学模型
轻型门式刚架的形式多种多样,柱脚和基础通常做成铰接,多跨刚架的中柱多采用摇摆柱。但当柱高较大时,为控制风荷载作用下的柱顶位移,柱脚宜做成刚接,多跨刚架的中柱与横梁的连接也宜采用刚架,多跨刚架的中柱与横梁的连接也宜采用刚接,多跨刚架宜做成多坡,较为节省钢材。门式钢架一般采用实腹式变截面和柱来适应弯矩变化,以达到节约钢材的目的。除腹板高度变化外,厚度也可根据需要变化;上下翼缘可用不同截面;相邻单元的翼缘也可采用不同截面。因此,影响整个刚架用钢量的因素有上翼缘的宽度、厚度 ;下翼缘的宽度 、厚度 ;腹板的厚度;构件大头 、小头的高度 ;而且这些因素之间也互相影响,互相不独立。柱通常为楔形杆件,楔形柱的最大截面高度取最小截面高度 的 2~3倍为最优截面,门式刚架腹板主要以抗剪为主,翼缘以抗弯为主,在无振动荷载作用下,可充分利用腹板屈曲后强度分析构件强度和稳定性,将构件设计成为高而窄的截面形式(最小截面高度宜取跨度的 1/45~1/60,截面高宽比一般为 3~5),PKPM系列软件的 STS模块截面最优化比较简单易行的方法是按照构件内力来调整内力来调整尺寸,经过试算确定重量最小的截面。这种方法不但计算次数少,而且可以人工干预截面优化范围,快速的得到比较理想的截面尺寸。构件的平面外稳定可通过设置隅撑来保证,为使结构具有可靠的整体稳定性,纵向通常设置由十字交叉圆钢组成的屋面横向水平支撑,同事,应在柱顶和屋脊设置刚性杆。在实际工程中,当屋面与檩条连接可靠时,可利用型钢檩条兼做刚性杆。有条件时,檩条可设计成连续檩条,檩条平面外应根据具体情况设置相应拉条。
3 结束语
随着门式钢结构在工业与民用建筑中的广泛应用,提高钢结构工程设 计水平显得日益重要。对越来越多从事轻型房屋钢结构上程设计工作的从业人员 ,除要求掌握专业理论知识外 ,还必须了解轻型房屋钢结构工程的制作安装工艺 、现场环境和相关情况,更深入地理解和 掌握规范 ,只有通过精心和合理的没计 ,才能使轻型房屋钢结构得到更大的发展 。
参考文献 :
【l】樊永华.门式刚架设计应注 意的 问题[J]PKPM新天地,2008(3):25 27.
【2】《轻型钢结构设计手册》编辑委员会. 轻型钢结构设计手册2006年第二版:203
【3】《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册(上册)2004年1月第三版:413
第一作者简介
姓名 张严方 性别 女 出生年 83.12 职称 助理工程师
论文题目 关于工业厂房设计中轻型门式刚架的优化 文章编号
单位名称 国家粮食储备局西安油脂科学研究设计院 邮编 710082
基金项目编号
【关键词】框架桥,弯矩,剪力,变形
1.工程概况。此工程位于烟台市某地,根据市交通局规划和城市人行地道的交通流量,本设计采用单孔5m框架桥结构。施工时采用暗挖施工主通道,出入口和主通道净空2700mm另加装修层50mm,底板厚度为500mm,顶板厚度500mm,侧墙厚度500mm,出入口底板厚30cm。箱涵主体结构和洞门混凝土强度等级为C35,基础垫层混凝土强度等级为C15,支护结构锚喷混凝土为C20,防水保护层混凝土为C30,主要受力钢筋为HRB335.地基为粘土。主通道荷载等级为城-B级,出入口设计荷载3.5kN/m2.
2.恒载计算
2.1材料特性。根据《城市人行天桥和人行地道技术规范》本地道桥框架结构采用C35混凝土,材料特性依据《混凝土结构设计规范》(GB 50010--2002):
2.2 桥跨自重。计算尺寸: 计算宽度 L=5.0m+0.50m=5.5m,计算高度 H=2.7m+0.05m+0.50m=3.25m
2.3 结构荷载
2.3.1板顶均布恒载
2.3.3混凝土收缩影响
根据《城市人行天桥和人行地道技术规范》规定,对于刚架结构,混凝土收缩的影响系假定用降低温度的方法来计算。对于整体灌注的钢筋混凝土结构,相当于降低温度15?莓,线膨胀系数?琢=0.00001,顶板收缩t′=(?琢·l·t)
\3.活载计算3.1汽车活载标准值
3.2人群荷载标准值
4.截面弯矩检算
根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)规定,按照极限状态法进行框架结构截面检算,取框架单位宽度1m作为计算单元。分别取跨中,钢筋弯起点和端部进行计算。
计算参数:
式中:M --弯矩设计值;?琢1 --系数取1;fc --混凝土轴心抗压强度设计值; A?琢、AS′--受拉区、受压区纵向钢筋的截面积; b--矩形截面的宽度;h0 --截面有效高度; ?孜b--界限相对受压区高度; ?琢′--受压区钢筋合力点至截面受压边缘的距离。
对于边墙的截面计算,由于受力钢筋截面没有变化,所以取弯矩绝对值最大的截面进行计算,采用了与底板和顶板相同的计算原理,其中上侧钢筋指相对于左侧,下侧钢筋相对于右侧。经计算各截面均符合要求。
5.截面剪力检算
根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)规定,矩形截面受弯构件,其受剪截面满足条件。
参考文献:
[1]杨工勤,地道桥的设计与施工,[硕士学位论文]四川:西南交通大学2002
论文摘要:轻型金属板材及其配套的门式刚架等系列轻型钢结构已得到了较为广泛的应用,加强钢结构专业队伍素质的提高,已成为一项紧迫的任务。
由于钢结构本身具备自重轻、强度高、施工快等独特优点,因此对高层、大跨度,尤其是超高层、超大跨度,采用钢结构更是非常理想。轻型金属板材及其配套的门式刚架等系列轻型钢结构已得到了较为广泛的应用。下面简单谈一谈轻型钢结构工程中常见的一些质量问题及预防措施。
1 柱脚的制作安装
1.1 预埋地脚螺栓与砼短柱边距离过近。在刚架吊装时,经常不可避免的会人为产生一些侧向外力,而将柱顶部砼拉碎或拉崩。在预埋螺栓时,钢柱侧边螺栓不能过于靠边,应与柱边留有足够的距离。同时,砼短柱要保证达到设计强度后,方可组织刚架的吊装工作。
1.2 往往容易遗忘抗剪槽的留设和抗剪件的设置。柱脚锚栓按承受拉力设计,计算时不考虑锚栓承受水平力。若未设置抗剪件,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。
1.3 柱脚底板与砼柱间空隙过小,使得灌浆料难以填入或填实。一般二次灌料空隙为50mm。
1.4 有些工程地脚螺栓位置不准确,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,造成柱脚底板开孔过大,使得柱脚固定不牢,锚栓最小边(端)距亦不能满足规范要求。
2 梁、柱连接与安装
2.1 多跨门式刚架中柱按摇摆柱设计,而实际工程却把中柱与斜梁焊死,致使实际构造与设计计算简图不符,造成工程事故。所以,安装要严格按照设计图纸施作;
2.2 翼缘板与加厚或加宽连接板对接焊缝时,未按要求做成倾斜度的过渡。对接焊缝连接处,若焊件的宽度或厚度不同,且在同一侧相差4mm以上者,应分别在宽度或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5(1:4)的斜角。
2.3 端板连接面制作粗燥,切割不平整,或与梁柱翼缘板焊接时控制不当,使端板翘曲变形,造成端板间接触面不吻合,连接螺栓不得力,从而满足不了该节点抗弯受拉、抗剪等结构性能。
2.4 刚架梁柱拼接时,把翼缘板和腹板的拼接接头放在同一截面上,造成工程隐患。拼接接头时,翼缘板和腹板的接头一定要按规定错开。
2.5 刚架梁柱构件受集中荷载处未设置对应的加劲肋,容易造成结构构件局部受压失稳。
2.6 连接高强螺栓不符合《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接的技术条件》或《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈型式尺寸与技术条件》的相关规定。高强螺栓拧紧分初拧、终拧,对大型节点还应增加复拧。拧紧应在同一天完成,切勿遗忘终拧。一定要在结构安装完成后,对所有的连接螺栓应逐一检查,以防漏拧或松动。
2.7 有些工程中高强螺栓连接面未按设计图纸要求进行处理,使得抗滑移系数不能满足该节点处抗剪要求。必须按照设计要求的连接面抗滑移系数去处理。
2.8 有的工程缺乏有针对性的吊装方案,吊装刚架时,未采用临时措施保证刚架的侧向稳定,造成刚架安装倒塌事故。应先安装靠近山墙的有柱间支撑的两榀刚架,而后安装其他刚架。头两榀刚架安装完毕后,应在两榀刚架间将水平系杆,檩条及柱间支撑,屋面水平支撑,隅撑全部装好,安装完成后应利用柱间支撑及屋面水平支撑调整构件的垂直度及水平度,待调整正确后方可锁定支撑,而后安装其他刚架。
3 檩条、支撑等构件的制作安装
3.1 为了安装方便,随意增大、加长檩条或檩托板的螺栓孔径。檩条不仅仅是支撑屋面板或悬挂墙面板的构件,而且也是刚架梁柱隅撑设置的支撑体,设置一定数量的隅撑可减少刚架平面外的计算长度,有效的保证了刚架的平面外整体稳定性。若檩条或檩托板孔径过大过长,隅撑就失去了应有的作用。
3.2 隅撑角钢与钢梁的腹板直接连接,当刚架受侧向力时,使腹板在该处局部受到侧向水平力作用,容易导致钢梁局部侧向失稳。
3.3 有的工程所用檩条仅用电镀,造成工程尚未完工,檩条早已生锈。檩条宜采用热镀锌带钢压制而成的檩条,且保证一定的镀锌量。
3.4 因墙面开设门洞,擅自将柱间垂直支撑一端或两端移位。同一区隔的柱间支撑、屋面水平支撑与刚架形成纵向稳定体系,若随意移动其位置将会破坏其稳定体系。
3.5 有些单位为了节省钢材和人工,将檩条和墙梁用钢板支托的侧向加劲肋取消,这将影响檩条的抗扭刚度和墙梁受力的可靠性。故施工单位不得任意取消设计图纸的一些做法。
3.6 有的单位擅自增加屋面荷载,原设计未考虑吊顶或设备管道等悬挂荷载,而施工中却任意增加吊顶等悬挂荷载,从而导致钢梁挠度过大或坍塌。任何单位均不得擅自增加设计范围以外的荷载。
3.7 屋面板未按要求设置,将固定式改为浮动式,使檩条侧向失稳。往往设计檩条时,会考虑屋面压型钢板与冷弯型钢檩条牢固连接,能可靠的阻止檩条侧向失稳并起到整体蒙皮作用。
3.8 刚性系杆、风拉杆的连接板设置位置高低不一,使得水平支撑体系不在同一平面上,从而影响刚架的整体稳定性。刚性系杆与风拉杆构成水平支撑体系,其设置高度在同一坡度方向应保持一致。
目前,我国钢结构住宅产业已进入一个新的发展阶段,有关规范和标准已经出台,国内钢材产量充足,有了一批钢结构住宅试点与示范的建设经验和科技成果,钢结构住宅的发展已具备了较好的物质和技术基础。当然,在钢结构住宅发展方面,还有一些技术问题有待解决。钢结构住宅的推广还需要做大量的工作,完善不同类型结构设计规范和施工技术标准,研制新型的轻质保温墙体材料以及与住宅部品的配套问题,同时还要广泛宣传开发轻钢住宅的益处,让更多的开发商、设计师和用户认识了解钢结构住宅的优点。
参考文献
1.1预埋地脚螺栓与砼短柱边距离过近。在刚架吊装时,经常不可避免的会人为产生一些侧向外力,而将柱顶部砼拉碎或拉崩。在预埋螺栓时,钢柱侧边螺栓不能过于靠边,应与柱边留有足够的距离。同时,砼短柱要保证达到设计强度后,方可组织刚架的吊装工作。
1.2往往容易遗忘抗剪槽的留设和抗剪件的设置。柱脚锚栓按承受拉力设计,计算时不考虑锚栓承受水平力。若未设置抗剪件,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。
1.3柱脚底板与砼柱间空隙过小,使得灌浆料难以填入或填实。一般二次灌料空隙为50mm。
1.4有些工程地脚螺栓位置不准确,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,造成柱脚底板开孔过大,使得柱脚固定不牢,锚栓最小边(端)距亦不能满足规范要求。
2梁、柱连接与安装
2.1多跨门式刚架中柱按摇摆柱设计,而实际工程却把中柱与斜梁焊死,致使实际构造与设计计算简图不符,造成工程事故。所以,安装要严格按照设计图纸施作;
2.2翼缘板与加厚或加宽连接板对接焊缝时,未按要求做成倾斜度的过渡。对接焊缝连接处,若焊件的宽度或厚度不同,且在同一侧相差4mm以上者,应分别在宽度或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5(1:4)的斜角。
2.3端板连接面制作粗燥,切割不平整,或与梁柱翼缘板焊接时控制不当,使端板翘曲变形,造成端板间接触面不吻合,连接螺栓不得力,从而满足不了该节点抗弯受拉、抗剪等结构性能。
2.4刚架梁柱拼接时,把翼缘板和腹板的拼接接头放在同一截面上,造成工程隐患。拼接接头时,翼缘板和腹板的接头一定要按规定错开。
2.5刚架梁柱构件受集中荷载处未设置对应的加劲肋,容易造成结构构件局部受压失稳。
2.6连接高强螺栓不符合《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接的技术条件》或《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈型式尺寸与技术条件》的相关规定。高强螺栓拧紧分初拧、终拧,对大型节点还应增加复拧。拧紧应在同一天完成,切勿遗忘终拧。一定要在结构安装完成后,对所有的连接螺栓应逐一检查,以防漏拧或松动。
2.7有些工程中高强螺栓连接面未按设计图纸要求进行处理,使得抗滑移系数不能满足该节点处抗剪要求。必须按照设计要求的连接面抗滑移系数去处理。
2.8有的工程缺乏有针对性的吊装方案,吊装刚架时,未采用临时措施保证刚架的侧向稳定,造成刚架安装倒塌事故。应先安装靠近山墙的有柱间支撑的两榀刚架,而后安装其他刚架。头两榀刚架安装完毕后,应在两榀刚架间将水平系杆,檩条及柱间支撑,屋面水平支撑,隅撑全部装好,安装完成后应利用柱间支撑及屋面水平支撑调整构件的垂直度及水平度,待调整正确后方可锁定支撑,而后安装其他刚架。
3檩条、支撑等构件的制作安装
3.1为了安装方便,随意增大、加长檩条或檩托板的螺栓孔径。檩条不仅仅是支撑屋面板或悬挂墙面板的构件,而且也是刚架梁柱隅撑设置的支撑体,设置一定数量的隅撑可减少刚架平面外的计算长度,有效的保证了刚架的平面外整体稳定性。若檩条或檩托板孔径过大过长,隅撑就失去了应有的作用。
3.2隅撑角钢与钢梁的腹板直接连接,当刚架受侧向力时,使腹板在该处局部受到侧向水平力作用,容易导致钢梁局部侧向失稳。
3.3有的工程所用檩条仅用电镀,造成工程尚未完工,檩条早已生锈。檩条宜采用热镀锌带钢压制而成的檩条,且保证一定的镀锌量。
3.4因墙面开设门洞,擅自将柱间垂直支撑一端或两端移位。同一区隔的柱间支撑、屋面水平支撑与刚架形成纵向稳定体系,若随意移动其位置将会破坏其稳定体系。
3.5有些单位为了节省钢材和人工,将檩条和墙梁用钢板支托的侧向加劲肋取消,这将影响檩条的抗扭刚度和墙梁受力的可靠性。故施工单位不得任意取消设计图纸的一些做法。
3.6有的单位擅自增加屋面荷载,原设计未考虑吊顶或设备管道等悬挂荷载,而施工中却任意增加吊顶等悬挂荷载,从而导致钢梁挠度过大或坍塌。任何单位均不得擅自增加设计范围以外的荷载。
3.7屋面板未按要求设置,将固定式改为浮动式,使檩条侧向失稳。往往设计檩条时,会考虑屋面压型钢板与冷弯型钢檩条牢固连接,能可靠的阻止檩条侧向失稳并起到整体蒙皮作用。
3.8刚性系杆、风拉杆的连接板设置位置高低不一,使得水平支撑体系不在同一平面上,从而影响刚架的整体稳定性。刚性系杆与风拉杆构成水平支撑体系,其设置高度在同一坡度方向应保持一致。
目前,我国钢结构住宅产业已进入一个新的发展阶段,有关规范和标准已经出台,国内钢材产量充足,有了一批钢结构住宅试点与示范的建设经验和科技成果,钢结构住宅的发展已具备了较好的物质和技术基础。当然,在钢结构住宅发展方面,还有一些技术问题有待解决。钢结构住宅的推广还需要做大量的工作,完善不同类型结构设计规范和施工技术标准,研制新型的轻质保温墙体材料以及与住宅部品的配套问题,同时还要广泛宣传开发轻钢住宅的益处,让更多的开发商、设计师和用户认识了解钢结构住宅的优点。
参考文献
[1]刘玉株.钢结构住宅技术问题讨论.建筑创作,2003年2月.
[2]陈禄如等.攻克关键技术推动钢结构住宅发展.建设科技,2003年12月.