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鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量通病
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鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量通?。。。? 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單步驟和設(shè)計(jì)思路
(一) 判斷結(jié)構(gòu)是否適合用鋼結(jié)構(gòu)
鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層、大跨度、體型復(fù)雜、荷載或吊車(chē)起重量大、有較大振動(dòng)、高溫車(chē)間、密封性要求高、要求能活動(dòng)或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。直觀的說(shuō):大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉(cāng)棚、工廠、住宅和臨時(shí)建筑等。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)相一致的。
(二) 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置
此處僅簡(jiǎn)單介紹。 詳請(qǐng)參考相關(guān)專業(yè)書(shū)籍。由于結(jié)構(gòu)選型涉及廣泛,做結(jié)構(gòu)選型及布置應(yīng)該在經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師指導(dǎo)下進(jìn)行。
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中都應(yīng)該被強(qiáng)調(diào)的是“概念設(shè)計(jì)”,它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要。 對(duì)一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問(wèn)題,可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思想,從全局的角度來(lái)確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施。 運(yùn)用概念設(shè)計(jì)可以在早期迅速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇。所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、概念清晰、定性正確,并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。同時(shí),它也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。
林同炎教授在《結(jié)構(gòu)概念和體系》一書(shū)中介紹了用整體概念來(lái)規(guī)劃結(jié)構(gòu)方案的方法,以及結(jié)構(gòu)總體系和個(gè)分體系間的相互力學(xué)關(guān)系和簡(jiǎn)化近似設(shè)計(jì)方法。[20]
鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面(木行)架、網(wǎng)架(殼)、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)型式。
其理論與技術(shù)大都成熟。亦有部分難題沒(méi)有解決,或沒(méi)有簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)方法,比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定等。
結(jié)構(gòu)選型時(shí),應(yīng)考慮它們不同的特點(diǎn)。在輕鋼工業(yè)廠房中,當(dāng)有較大懸掛荷載或移動(dòng)荷載,就可考慮放棄門(mén)式剛架而采用網(wǎng)架。基本雪壓大的地區(qū),屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落(切線50度內(nèi)需考慮雪載 ),如亞?wèn)|水泥廠石灰石倉(cāng)棚采用三心圓網(wǎng)殼??傃┹d釋放近一半。降雨量大的地區(qū)相似考慮。建筑允許時(shí),在框架中布置支撐會(huì)比簡(jiǎn)單的節(jié)點(diǎn)剛接的框架有更好的經(jīng)濟(jì)性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中,可選擇構(gòu)件受拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,常采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中,不應(yīng)單純?yōu)榱私?jīng)濟(jì)去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型src柱,核心為支撐框架的結(jié)構(gòu)體系。我國(guó)半數(shù)以上的此類高層為前者。對(duì)抗震不利。[19]
結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征,荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般的說(shuō)要?jiǎng)偠染鶆?。力學(xué)模型清晰。盡可能限制大荷載或移動(dòng)荷載的影響范圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)。 柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻。其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)震)的作用線。 否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。 結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線。 比如有支撐框架結(jié)構(gòu),柱子至少應(yīng)能單獨(dú)承受1/4的總水平力。
框架結(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的布置,有時(shí)可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁,但是這會(huì)使主梁截面加大,減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時(shí)會(huì)吃不消,此時(shí)把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。
(三) 預(yù)估截面
結(jié)構(gòu)布置結(jié)束后,需對(duì)構(gòu)件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。
鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接h型鋼截面等。根據(jù)荷載與支座情況,其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇。翼緣寬度根據(jù)梁間側(cè)向支撐的間距按l/b限值確定時(shí),可回避鋼梁的整體穩(wěn)定的復(fù)雜計(jì)算,這種方法很受歡迎。 確定了截面高度和翼緣寬度后,其板件厚度可按規(guī)范中局部穩(wěn)定的構(gòu)造規(guī)定預(yù)估。
柱截面按長(zhǎng)細(xì)比預(yù)估。 通常50<λ<150, 簡(jiǎn)單選擇值在100附近。根據(jù)軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同,可選擇鋼管或h型鋼截面等。
初學(xué)者需注意,對(duì)應(yīng)不同的結(jié)構(gòu),規(guī)范中對(duì)截面的構(gòu)造要求有很大的不同。 如鋼結(jié)構(gòu)所特有的組成構(gòu)件的板件的局部穩(wěn)定問(wèn)題。在普鋼規(guī)范和輕鋼規(guī)范中的限值有很大的區(qū)別。
除此之外,構(gòu)件截面形式的選擇沒(méi)有固定的要求,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該根據(jù)構(gòu)件的受力情況,合理的選擇安全經(jīng)濟(jì)美觀的截面。
(四) 結(jié)構(gòu)分析
目前鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)分析通常為線彈性分析,條件允許時(shí)考慮p-Δ,p-δ。
新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能。這為更精確的分析結(jié)構(gòu)提供了條件。并不是所有的結(jié)構(gòu)都需要使用軟件:
典型結(jié)構(gòu)可查力學(xué)手冊(cè)之類的工具書(shū)直接獲得內(nèi)力和變形。
簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)通過(guò)手算進(jìn)行分析。
復(fù)雜結(jié)構(gòu)才需要建模運(yùn)行程序并做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析。
(五) 工程判定
要正確使用結(jié)構(gòu)軟件,還應(yīng)對(duì)其輸出結(jié)果的做“工程判定”。比如,評(píng)估各向周期、總剪力、變形特征等。根據(jù)“工程判定”選擇修改模型重新分析,還是修正計(jì)算結(jié)果。
不同的軟件會(huì)有不同的適用條件。初學(xué)者應(yīng)充分明了。此外,工程設(shè)計(jì)中的計(jì)算和精確的力學(xué)計(jì)算本身常有一定距離, 為了獲得實(shí)用的設(shè)計(jì)方法,有時(shí)會(huì)用誤差較大的假定, 但對(duì)這種誤差, 會(huì)通過(guò)"適用條件、概念及構(gòu)造"的方式來(lái)保證結(jié)構(gòu)的安全。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,“適用條件、概念及構(gòu)造”是比定量計(jì)算更重要的內(nèi)容。
工程師們不應(yīng)該過(guò)分信任與依賴結(jié)構(gòu)軟件。美國(guó)一位學(xué)者曾警告說(shuō):“誤用計(jì)算機(jī)造成結(jié)構(gòu)破壞而引起災(zāi)難只是一個(gè)時(shí)間的問(wèn)題。”
注重概念設(shè)計(jì)和工程判定是避免這種工程災(zāi)難的方法。
(六) 構(gòu)件設(shè)計(jì)
構(gòu)件的設(shè)計(jì)首先是材料的選擇。 比較常用的是q235(類似a3)和q345(類似16mn)。 通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理。 經(jīng)濟(jì)考慮,也可以選擇不同強(qiáng)度鋼材的組合截面。 當(dāng)強(qiáng)度起控制作用時(shí),可選擇q345; 穩(wěn)定控制時(shí),宜使用q235。
構(gòu)件設(shè)計(jì)中,現(xiàn)行規(guī)范使用的是彈塑性的方法來(lái)驗(yàn)算截面。這和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的彈性方法并不匹配。
當(dāng)前的結(jié)構(gòu)軟件,都提供截面驗(yàn)算的后處理功能。由于程序技術(shù)的進(jìn)步,一些軟件可以將驗(yàn)算時(shí)不通過(guò)的構(gòu)件,從給定的截面庫(kù)里選擇加大一級(jí)。并自動(dòng)重新分析驗(yàn)算,直至通過(guò),如sap2000等。這是常說(shuō)的截面優(yōu)化設(shè)計(jì)功能之一。它減少了結(jié)構(gòu)師的很多工作量。 但是,初學(xué)鋼至少應(yīng)注意兩點(diǎn):
1、軟件在做構(gòu)件(主要是柱)的截面驗(yàn)算時(shí),計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的取定有時(shí)會(huì)不符合規(guī)范的規(guī)定。目前所有的程序都不能完全解決這個(gè)問(wèn)題。所以,尤其對(duì)于節(jié)點(diǎn)連接情況復(fù)雜或變截面的構(gòu)件,結(jié)構(gòu)師應(yīng)該逐個(gè)檢查。
2、當(dāng)上面第(三)條中預(yù)估的截面不滿足時(shí),加大截面應(yīng)該分兩種情況區(qū)別對(duì)待。
(1) 強(qiáng)度不滿足,通常加大組成截面的板件厚度,其中,抗彎不滿足加大翼緣厚度,抗剪不滿足加大腹板厚度。
(2) 變形超限,通常不應(yīng)加大板件厚度,而應(yīng)考慮加大截面的高度,否則,會(huì)很不經(jīng)濟(jì)。
使用軟件的前述自動(dòng)加大截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能,很難考慮上述強(qiáng)度與剛度的區(qū)分,實(shí)際上,常常并不合適。
(七) 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容之一。在結(jié)構(gòu)分析前,就應(yīng)該對(duì)節(jié)點(diǎn)的形式有充分思考與確定。常常出現(xiàn)的一種情況是,最終設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)分析模型中使用的形式不完全一致,這必須避免。 按傳力特性不同,節(jié)點(diǎn)分剛接,鉸接和半剛接。 初學(xué)者宜選擇可以簡(jiǎn)單定量分析的前兩者。常用的參考書(shū)[2]有豐富的推薦的節(jié)點(diǎn)做法及計(jì)算公式。
連接的不同對(duì)結(jié)構(gòu)影響甚大。比如,有的剛接節(jié)點(diǎn)雖然承受彎矩沒(méi)有問(wèn)題,但會(huì)產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動(dòng), 不符合結(jié)構(gòu)分析中的假定。 會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工程變形大于計(jì)算數(shù)據(jù)等的不利結(jié)果。
連接節(jié)點(diǎn)有等強(qiáng)設(shè)計(jì)和實(shí)際受力設(shè)計(jì)兩種常用的方法, 初學(xué)者可偏安全選用前者。設(shè)計(jì)手冊(cè)[2]中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設(shè)計(jì)者查用,比較方便。 也可以使用結(jié)構(gòu)軟件的后處理部分來(lái)自動(dòng)完成。
具體設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容:
1、焊接: 對(duì)焊接焊縫的尺寸及形式等,規(guī)范有強(qiáng)制規(guī)定,應(yīng)嚴(yán)格遵守。 焊條的選用應(yīng)和被連接 金屬 材質(zhì)適應(yīng)。e43對(duì)應(yīng)q235,e50對(duì)應(yīng)q345。 q235與q345連接時(shí),應(yīng)該選擇低強(qiáng)度的e43,而不是e50。
焊接設(shè)計(jì)中不得任意加大焊縫。 焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近。其他詳細(xì)內(nèi)容可查規(guī)范關(guān)于焊縫構(gòu)造方面的規(guī)定。
2、栓接:
鉚接形式,在建筑工程中,現(xiàn)已很少采用。
普通螺栓抗剪性能差, 可在次要結(jié)構(gòu)部位使用。
高強(qiáng)螺栓,使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。根據(jù)受力特點(diǎn)分承壓型和摩擦型。兩者計(jì)算方法不同。 高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格m12。 常用m16~m30。 超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定,設(shè)計(jì)中應(yīng)慎重使用。
自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。 國(guó)外在低層墻板式住宅中,也常用于主結(jié)構(gòu)的連接。
3、連接板: 可簡(jiǎn)單取其厚度為梁腹板厚度加4mm。 然后驗(yàn)算凈截面抗剪等。
4、梁腹板: 應(yīng)驗(yàn)算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強(qiáng)螺栓連接還需驗(yàn)算孔壁局部承壓。
5、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場(chǎng)焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等。構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法安裝是初學(xué)者長(zhǎng)犯的錯(cuò)誤。此外,還應(yīng)盡可能使工人能方便的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位與臨時(shí)固定。
6、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平。 比如鋼管連接節(jié)點(diǎn)的相貫線的切口需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成。
(八) 圖紙編制
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出圖分設(shè)計(jì)圖和施工詳圖兩階段,設(shè)計(jì)圖為設(shè)計(jì)單位提供,施工詳圖通常由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)設(shè)計(jì)圖編制,有時(shí)也會(huì)由設(shè)計(jì)單位代為編制。由于近年鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目增多和設(shè)計(jì)院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺乏的矛盾,有設(shè)計(jì)能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與設(shè)計(jì)圖編制的情況也很普遍。
1、設(shè)計(jì)圖: 是提供制造廠編制施工詳圖的依據(jù)。 深度及內(nèi)容應(yīng)完整但不冗余。 在設(shè)計(jì)圖中,對(duì)于設(shè)計(jì)依據(jù)、荷載資料(包括地震作用)、技術(shù)數(shù)據(jù)、材料選用及材質(zhì)要求、設(shè)計(jì)要求(包括制造和安裝、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)的等級(jí)、涂裝及運(yùn)輸?shù)龋⒔Y(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面選用以及結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均應(yīng)表示清楚,以利于施工詳圖的順利編制,并能正確體現(xiàn)設(shè)計(jì)的意圖。主要材料應(yīng)列表表示。
2、施工詳圖:又稱加工圖或放樣圖等。深度須能滿足車(chē)間直接制造加工。不完全相同的另構(gòu)件單元須單獨(dú)繪制表達(dá),并應(yīng)附有詳盡的材料表。
設(shè)計(jì)圖及施工詳圖的內(nèi)容表達(dá)方法及出圖深度的控制,目前比較混亂,各個(gè)設(shè)計(jì)單位之間及其與鋼結(jié)構(gòu)公司之間不盡相同。 初學(xué)者可參考他人的優(yōu)秀設(shè)計(jì)并參考相關(guān)的工具書(shū)[3],并依據(jù)規(guī)范規(guī)定編制。
我們?cè)谝酝墓こ虣z查中,所發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)制作、安裝存在一些常見(jiàn)多發(fā)性通病,其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
一、對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的會(huì)審不到位 施工單位的職責(zé)是按圖施工,但施工單位也有責(zé)任在施工前應(yīng)對(duì)施工圖進(jìn)行工藝性會(huì)審,對(duì)出現(xiàn)在設(shè)計(jì)圖紙中不完善、不明確或不適合施工、不符合規(guī)范的方面提出來(lái)(特別是對(duì)強(qiáng)制性條文)以期與設(shè)計(jì)單位商討修改。如果不將發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出來(lái),那么工程在施工過(guò)程和驗(yàn)收方面就帶來(lái)困難,施工質(zhì)量也難以得到保證,造成隱患。
我們檢查工程質(zhì)量中,發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙中經(jīng)常出現(xiàn)以下一些問(wèn)題:
第一、設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)用規(guī)范不齊全、不正確。 如有的設(shè)計(jì)說(shuō)明使用了過(guò)時(shí)的、已經(jīng)廢止的標(biāo)準(zhǔn);有的材料牌號(hào)、等級(jí)不全、高強(qiáng)螺栓、普通螺栓和焊接連接點(diǎn)的標(biāo)記不明確或未顯示。對(duì)各類高強(qiáng)螺栓、普通螺栓、栓釘、拉鉚釘及其墊圈的規(guī)格、型號(hào)、性能沒(méi)有具體標(biāo)明,而這些均已列入了鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范,并作為強(qiáng)制性條文要求,如果設(shè)計(jì)圖紙未加說(shuō)明,施工和驗(yàn)收就缺乏依據(jù),造成盲目施工和無(wú)法驗(yàn)收后果。 第二、設(shè)計(jì)總說(shuō)明未寫(xiě)明工程的安全等級(jí)和使用年限。 工程的安全等級(jí)不同,對(duì)焊接等施工檢查要求也不同。安全等級(jí)為一級(jí)的,一、二級(jí)焊縫的焊接材料必須復(fù)試;安全等級(jí)為二級(jí)的,一級(jí)焊縫的焊接材料必須復(fù)試,二級(jí)焊縫的焊接材料就不一定需要復(fù)試。 第三、鋼材的材質(zhì)等級(jí),高強(qiáng)度螺栓的摩試要求不明確。 有的設(shè)計(jì)圖紙只寫(xiě)Q235或Q345,不寫(xiě)等級(jí)A或B,有的不提摩擦面試驗(yàn)要求,也未明確不作摩試要求,施工單位無(wú)所適從。有的施工單位在采購(gòu)材料后,再讓設(shè)計(jì)院認(rèn)可,這是對(duì)工程質(zhì)量采取隨意性的處理,極為不妥。 第四、施工圖未注明焊接的坡口形式,焊縫間隙、鈍邊坡口角度、UT等級(jí)、是否單面焊等。 有的施工圖,對(duì)不同板厚的拼接焊未按規(guī)范要求開(kāi)斜坡,局部應(yīng)力線過(guò)分集中,違反國(guó)家技術(shù)規(guī)范,質(zhì)量驗(yàn)收往往通不過(guò),又造成無(wú)法彌補(bǔ)的缺陷。 第五、施工圖未注明除銹等級(jí)要求。 對(duì)油漆(涂料)的品牌、材質(zhì)、漆膜厚度也沒(méi)有要求,這樣,工程施工和驗(yàn)收就沒(méi)有依據(jù)。
作為施工單位,取得施工圖以后,一定要組織有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員進(jìn)行圖紙會(huì)審,看看應(yīng)用規(guī)范有沒(méi)有問(wèn)題;節(jié)點(diǎn)圖有沒(méi)有表述清楚;強(qiáng)制性條文所要求的內(nèi)容在設(shè)計(jì)總說(shuō)明中有沒(méi)有顯示,各種材料的規(guī)格、型號(hào)、性能、等級(jí)、施工的質(zhì)量要求和工程的安全等級(jí)有沒(méi)有明確;節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是否合理;施工中有沒(méi)有不可逾越的難度等,都要向設(shè)計(jì)單位預(yù)先提出。設(shè)計(jì)圖紙的完善,是確保施工質(zhì)量的前提條件。
二、鋼結(jié)構(gòu)制作質(zhì)量未達(dá)到要求 第一、在切割、下料時(shí),翼緣板尺寸寬窄不一,造成H型鋼與牛腿的尺寸不一致,與牛腿聯(lián)系的鋼梁上下翼緣板錯(cuò)位約一個(gè)板厚;切割邊緣有較深的切痕,板邊有明顯的凹陷,或有較深的鋸齒印,切割粗糙度超標(biāo),拼板邊緣切割不垂直度,拼接錯(cuò)邊等超標(biāo)。
第二、在組裝時(shí),焊接H鋼無(wú)組裝胎架,造成H型鋼高度尺寸有偏差,腹板偏中心;翼腹板對(duì)接后,焊縫未矯平,有明顯凹凸;輕鋼腹板不平整,組裝前未矯正。
第三、在焊接方面,輕鋼焊接H型鋼翼板開(kāi)料后再拼接,焊縫未安裝引熄弧板,造成焊縫不飽滿,邊緣有凹坑未熔合等,與母材不齊平;柱腳、牛腿的焊腳尺寸小于設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定,角焊縫塌邊現(xiàn)象嚴(yán)重,收弧處普遍低于母材,氣孔較多;使用CO2焊的焊縫成形差,寬窄不一致,高低不一致,忽大忽?。皇止ず负缚p不直,寬窄不一,咬邊現(xiàn)象嚴(yán)重;焊渣飛濺未清除干凈。
第四、在鉆孔方面,事前未很好會(huì)審圖紙,在該開(kāi)單排孔的地方,開(kāi)了雙排孔,結(jié)果未補(bǔ)孔就留存在構(gòu)件上。如柱與牛腿連接處的H型鋼為雙排孔,而大梁與次梁相同規(guī)格的H型鋼為單排孔,但開(kāi)孔時(shí)都開(kāi)了雙排孔,安裝后影響了強(qiáng)度和外觀質(zhì)量。
第五、總裝過(guò)程中,鋼柱牛腿與H型鋼梁連接處上下錯(cuò)位,左右錯(cuò)位,未控制好尺寸。
第六、除銹與油漆方面:除銹馬虎,未達(dá)到等級(jí)要求,油漆不久就出現(xiàn)返銹、剝落;漆膜厚度不均勻,陽(yáng)面厚度普遍超厚,可達(dá)250μ m,但陰面往往在90μm左右(室內(nèi)漆膜厚度規(guī)定為125μ m);油漆前雜質(zhì)未清除干凈,污物多,高低不平,流掛現(xiàn)象較普遍。
第七、在構(gòu)件運(yùn)輸和堆放過(guò)程中,無(wú)擱置件墊平堆放,而是隨意卸車(chē),雜亂堆放,甚至讓構(gòu)件埋入泥堆水溝中,造成構(gòu)件變形、碰傷和污染。
第八、構(gòu)件出廠時(shí),鋼柱、鋼梁的中心線標(biāo)記未標(biāo)示,相當(dāng)普遍,給安裝施工矯正檢測(cè)帶來(lái)困難。
第九、翼腹板拼接長(zhǎng)度不符合要求。如翼板拼接長(zhǎng)度不應(yīng)小于翼板寬度的2倍,翼緣板與腹板拼接焊縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)200mm以上,腹板拼接長(zhǎng)度不小于600mm。但實(shí)際往往未達(dá)到上述要求。
針對(duì)以上問(wèn)題,我們提出幾點(diǎn)整改措施:
板制H型鋼的尺寸要嚴(yán)格控制,最好相應(yīng)從整根H型鋼截取,防止牛腿高差錯(cuò)位。 嚴(yán)格工藝。H型鋼組裝時(shí),應(yīng)有組裝胎架。如系組立機(jī)組裝,也應(yīng)隨時(shí)檢查調(diào)整。 鋼板應(yīng)整張大板拼接,采用埋弧焊焊接改善焊縫質(zhì)量,既省時(shí)又省料。 切割應(yīng)提高操作技能和參數(shù)正確,防止割縫、啃邊、塌邊、熄火、粗糙度過(guò)大等。 除銹質(zhì)量盡可能采用拋丸或沖砂處理樣板對(duì)比檢查,使油漆后粘合良好,粗糙度合適利于摩擦系數(shù)的保證。嚴(yán)控油漆厚度,不能忽厚忽薄,防止陰面構(gòu)件小于標(biāo)準(zhǔn)的油漆厚度,油漆過(guò)厚超過(guò)125μm,會(huì)增加較大的費(fèi)用,造成無(wú)謂浪費(fèi)。 構(gòu)件拼接時(shí),排版要按規(guī)范要求,控制好拼接長(zhǎng)度,防止過(guò)短拼接,盡量避免構(gòu)件端面板的拼縫間隙。 拼制H型鋼,應(yīng)注意矯正質(zhì)量,控制角變形值和平整度。 構(gòu)件油漆后應(yīng)標(biāo)注構(gòu)件中心線標(biāo)記,構(gòu)件超過(guò)20噸應(yīng)標(biāo)注起重點(diǎn)標(biāo)記。 構(gòu)件在運(yùn)輸與場(chǎng)地堆放時(shí),應(yīng)有擱置件墊平堆放,防止構(gòu)件變形,碰傷和污染。
三、安裝質(zhì)量問(wèn)題 第一、鋼柱安裝時(shí)違反操作規(guī)程,象蠟燭一樣一根根單插起來(lái),當(dāng)天又無(wú)法形成穩(wěn)固的框架單元,大風(fēng)一來(lái),造成倒塌。這樣的安全事故多次出現(xiàn),應(yīng)絕對(duì)避免。
第二、單位無(wú)安裝工藝,安裝構(gòu)件無(wú)順序。如有一展廳,建筑面積6000平方米,共4層。構(gòu)件已全部安裝到頂,但主鋼柱仍沒(méi)有進(jìn)行焊接固定,而邊上的輔助小鋼柱已全部焊完了。又如,鋼柱安裝完畢后,應(yīng)盡快把鋼柱底部的墊塊墊平焊牢,然后用細(xì)石密實(shí)。但有的工地彩鋼板已開(kāi)始安裝,柱腳卻沒(méi)有封閉。
第三、錨固螺栓高低不一,柱腳平面事先未測(cè),預(yù)埋時(shí)移位,形成柱偏位,應(yīng)先測(cè)后埋。
第四、安裝高強(qiáng)度螺栓,較多的出現(xiàn)以下一些問(wèn)題:露牙不足,甚至低于螺母;螺栓未擰緊,扭剪型的未擰斷梅花頭,大六角的沒(méi)有初擰終擰標(biāo)記;安裝時(shí)摩擦面的防護(hù)紙未撕掉;高強(qiáng)螺栓作臨時(shí)固定用,安裝后48小時(shí)內(nèi)未漆封;未做扭矩與軸力復(fù)試,緊固力矩未按規(guī)定計(jì)算;摩擦系數(shù)試驗(yàn)不到位,有的不做,有的只做一組。拉桿螺栓不擰緊,拉桿不直,腰園孔未用大墊圈,造成螺母與母材接觸面太小,極易穿孔。
第五、現(xiàn)場(chǎng)焊縫普遍不到位。如剛性連接襯墊焊間隙太小,無(wú)法焊透,結(jié)果墊板手一拉就掉;襯墊板規(guī)格不符合要求,甚至用鋼筋代替;焊縫的成形不好,高低不平,寬窄不一,飛濺、焊瘤未清除,咬肉、氣孔較多;弧頭弧尾不加引熄弧板,出現(xiàn)凹陷等等。
第六、圖紙會(huì)審不仔細(xì),造成安裝質(zhì)量缺陷。如設(shè)計(jì)圖紙未注明在吊車(chē)梁翼板上鉆孔,施工單位也未提出,結(jié)果在安裝軌道時(shí)采用焊接,造成吊車(chē)梁下?lián)?。違反強(qiáng)制性條文中有關(guān)吊車(chē)梁不允許下?lián)系囊?guī)定。
第七、圍護(hù)彩鋼板拼縫不密貼,收邊不良,“鼻孔”未封堵,影響對(duì)雨水的防滲漏和美觀。
為了消除安裝工程中的常見(jiàn)病,我們提出幾點(diǎn)整改措施:
安裝構(gòu)件時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按安裝工藝順序進(jìn)行,當(dāng)天應(yīng)形成穩(wěn)固的框架單元,當(dāng)不能形成時(shí),應(yīng)加纜風(fēng)繩固定,防止出現(xiàn)倒坍事故。 鋼構(gòu)件柱、梁安裝完畢后,應(yīng)盡快調(diào)整鋼柱垂直度和高差墊片,然后封閉柱腳,并二次灌漿密實(shí)。 高強(qiáng)螺栓要把好扭矩系數(shù)和緊固軸力的復(fù)試,分別做好制作與安裝摩擦面的抗滑移系數(shù)。安裝高強(qiáng)螺栓控制好施工扭矩,露牙長(zhǎng)度2-3扣,不允許高強(qiáng)螺栓當(dāng)作臨時(shí)固定螺栓使用,高強(qiáng)螺栓終擰必須在48小時(shí)內(nèi)完成。 加強(qiáng)安裝現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量控制,盡可能選擇具有較高水平的焊工焊接,提高焊接質(zhì)量。
四、工程資料不全,問(wèn)題較多 第一、資料漏缺、不全。 漏缺較多的是原材料匯總表,監(jiān)理對(duì)原材料的審批表;構(gòu)件出廠合格證漏寫(xiě)材質(zhì)等級(jí)、構(gòu)件的規(guī)格、長(zhǎng)度;無(wú)質(zhì)量鑒定情況,缺少設(shè)計(jì)圖紙與相應(yīng)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn);安裝缺少軸線偏差記錄。 第二、資料不規(guī)范,不符合要求。 如探傷報(bào)告方面,有的單位8mm以下鋼板的對(duì)接縫不做UT探傷(GB11345-89規(guī)程對(duì)8mm以下板做UT無(wú)明確規(guī)定),建議采用JBJ/T3034.2-96標(biāo)準(zhǔn)探傷為好。又如,有的探傷報(bào)告無(wú)構(gòu)件示意圖比照、構(gòu)件編號(hào),無(wú)法追溯構(gòu)件的探傷部位。有的無(wú)探傷檢測(cè)判定結(jié)果,只有一張報(bào)告,探傷了幾根構(gòu)件,很不規(guī)范?!〉谌?、焊接工藝評(píng)定報(bào)告(WPS)不規(guī)范。 不能清楚顯示坡口形式、角度、間隙、鈍邊、板厚、有無(wú)墊板,采用什么設(shè)備、焊接方法;有的只有一張報(bào)告,填寫(xiě)UT結(jié)果,及物理試驗(yàn)報(bào)告,而沒(méi)有相應(yīng)的UT檢測(cè)試驗(yàn)報(bào)告和焊接記錄(PQR)?!〉谒摹⒑腹o(wú)證操作。 有的焊工只有安全操作證,無(wú)工程建設(shè)焊工合格證書(shū),以安全操作證代合格證和超項(xiàng)操作。
若將好的實(shí)踐方法置之不理,毫無(wú)疑問(wèn)地會(huì)導(dǎo)致外觀、功能以及新建金屬建筑壽命方面的問(wèn)題。以下所描述的是一些不按規(guī)定辦事帶來(lái)的令人心痛的不幸。
1地坪和基礎(chǔ)的問(wèn)題
地腳螺栓的短缺或位置偏差
如果放置時(shí)不采用模板定位,地腳螺栓有可能最終錯(cuò)位并造成一些小危機(jī),比如工程師及制造商可能會(huì)被一些大驚小怪的電話糾纏不休。一些簡(jiǎn)易的整改措施,例如在柱底板上開(kāi)新孔、鉆入膨脹螺栓或化學(xué)螺栓,便可解決這些問(wèn)題,否則可采用一塊更大的柱底板或?qū)⒅装褰娱L(zhǎng)。在實(shí)在嚴(yán)重的情況下,也許要更換基礎(chǔ)。所有擴(kuò)孔底板的地腳螺栓都要在螺母下配置厚墊圈,其厚度通常為5/16英寸至1/2英寸。因此當(dāng)計(jì)算地腳螺栓外露長(zhǎng)度時(shí),應(yīng)計(jì)人該墊圈的厚度。
地腳螺栓外露部分不夠,不能滿足正確的螺母擰入,是個(gè)不容忽視的問(wèn)題。這些問(wèn)題最好的處理方法是將螺栓通過(guò)焊接帶螺紋的鋼筋棒加長(zhǎng),伸長(zhǎng)部分的端部應(yīng)切成45°以保證全熔透焊接。另一種方法,可以在拼接處使用一個(gè)特殊的帶螺紋的連接器,也許有必要清除掉一些柱底板金屬和混凝土。在任何情況下,都必須有幾個(gè)墊圈將螺母抬高到連接材料之上。
通常情況下承建商所提出的在螺母的空缺處進(jìn)行塞焊的建議應(yīng)被拒絕,因?yàn)檫@種方法不能提供強(qiáng)連接,特別是那些用于承受拉力的螺栓。地腳螺栓螺母塞焊損壞的一個(gè)典型例子,發(fā)生在路易斯安那州的一所學(xué)校,在遭遇颶風(fēng)時(shí)焊縫及小部分螺紋被突然拉壞,據(jù)報(bào)告發(fā)生了類似彈簧的作用,柱子及梁被掀入空中。
地坪的開(kāi)裂或翹曲
地坪開(kāi)裂是業(yè)主常年所報(bào)怨的事之一。大多數(shù)潛在的因素是由于糟糕的施工質(zhì)量。由于不正確的控制及施工縫設(shè)置,地坪在鋪設(shè)數(shù)日內(nèi)就會(huì)發(fā)生干縮裂縫。例如,常用的節(jié)頭構(gòu)造要求施工縫處鋼筋網(wǎng)的每根鋼筋都被剪斷,如果不切斷鋼筋,這個(gè)節(jié)頭就不起作用。然而這是通常被忽視的,如果地坪在施工縫處不非常弱,不足以誘發(fā)裂縫在那里發(fā)生,那么地坪將在其他地方開(kāi)裂。
由沉降誘發(fā)的大多數(shù)地坪開(kāi)裂的原因在于不正確的地基處理。其他一些裂縫的根源可以追溯到地坪混凝土養(yǎng)護(hù)不足。
地坪邊緣的翹曲通常源于不正確的構(gòu)造處理及施工縫設(shè)置。例如,眾所周知的塞石縫要比插筋縫更容易翹曲。地坪下使用止水帶而無(wú)沙墊層也與地坪翹曲有關(guān)。
地坪開(kāi)裂或翹曲后怎么辦?修補(bǔ)方法視情況而定:從忽略較小的開(kāi)裂翹曲到用樹(shù)脂填充裂縫,乃至對(duì)于關(guān)鍵地坪進(jìn)行全部翻新。
墻體插筋不當(dāng)或缺少
從基礎(chǔ)墻伸入地坪的插筋有很多作用。最通常的作用是插筋可以幫助地坪跨過(guò)墻邊夯實(shí)較差的土壤區(qū),同時(shí)為墻體頂部提供一個(gè)側(cè)向支撐。這些插筋應(yīng)該在現(xiàn)場(chǎng)彎成,因?yàn)椴褰钌斐鰤γ婧鬅o(wú)法將下層土夯實(shí)。
遺憾的是,無(wú)論設(shè)計(jì)圖紙上畫(huà)了什么,所提供的插筋都是預(yù)先彎好的,然后在現(xiàn)場(chǎng)又彎回去;或者插筋完全被忽視而未留出,要求以后鉆孔、澆入;或者插筋太短根本不能用。由于插筋數(shù)量的出入,不正確的插筋布置可能成為基礎(chǔ)承包商與業(yè)主之間產(chǎn)生磨擦的最主要的根源。
2上部金屬結(jié)構(gòu)的問(wèn)題
柱底板下的縫隙
在傳統(tǒng)建筑中,柱底板通常支承在找平鋼板上或安放在找平的螺母之上。非常大的柱底板可安裝在灌漿層上,與柱分開(kāi),然后再與柱焊接在一起。任何一種情況下,其目的都是為了確保將柱底板完全文承在找平鋼板上。
在預(yù)設(shè)計(jì)金屬建筑中,通常不使用找平底板及二次灌漿。MBMA手冊(cè)的《常用工業(yè)實(shí)踐》中特別將"柱底板下的找平"排除在安裝隊(duì)的工作范圍之外。而土建承包商也許早在找平需要之前已經(jīng)離開(kāi)。那么誰(shuí)來(lái)做這事?
毫不奇怪,預(yù)制金屬建筑的鋼柱必須調(diào)整垂直度至滿足MBMA規(guī)定的允許偏差,它們大部分時(shí)間被直接支承于頂部不完全水平的混凝土樁或基礎(chǔ)墻之頂部。其結(jié)果是柱底板僅有一個(gè)邊支承在混凝土上,而其余部分的下面存在小縫隙。如果這條縫隙不用砂漿灌注或用墊板塞滿,混凝土可能開(kāi)裂,或者柱底板可能在荷載作用下稍稍變形和沉降,造成柱底板與地腳螺母之間的縫隙。支承吊車(chē)的柱底板,由于穩(wěn)定性及安裝精確的要求,必須用砂漿找平。如果有必要,甚至應(yīng)由業(yè)主人員完成。
交叉斜撐松弛
經(jīng)??吹桨惭b在金屬建筑屋面和墻面的圓鋼或鋼絞線斜撐松弛、彎曲甚至缺少。這樣的斜撐無(wú)法滿足房屋的穩(wěn)定性要求,無(wú)法確保房屋在外部荷載作用下不產(chǎn)生過(guò)大變形。
在斜撐被張緊到足以發(fā)揮作用之前,結(jié)構(gòu)變形的積累可能導(dǎo)致采光板、窗、門(mén)立樘開(kāi)裂,以及由結(jié)構(gòu)支承的設(shè)備不能操作--尤其是層間側(cè)移過(guò)大。過(guò)分的變形也造成脆性墻面粉飾損壞,并導(dǎo)致明顯的開(kāi)裂及振動(dòng)。幸運(yùn)的是,這種常見(jiàn)的安裝缺陷是容易發(fā)現(xiàn)并改正的。
隅撐的缺少或安裝不當(dāng)
柱和斜梁內(nèi)翼緣的隅撐(位置由設(shè)計(jì)決定)同樣十分重要。還有,這兩種構(gòu)件的隅撐常常缺少、連接錯(cuò)誤或安裝不正確(例如在交叉支撐的地方設(shè)置了平行于擦條的隅撐)。如果在安裝內(nèi)裝飾及保溫材料之前及時(shí)指出,這種缺陷通常是容易改正的。
3屋面漏水
對(duì)于金屬建筑系統(tǒng)抱怨最多的是屋面漏水問(wèn)題。在設(shè)計(jì)階段,如果屋面板板型及連接細(xì)部進(jìn)行了正確選擇,漏水的機(jī)會(huì)將會(huì)大大減少。但仍然會(huì)有漏水的情況出現(xiàn),最常見(jiàn)的原因是不正確的施工方法。例如,帶梯形接縫的直立鎖縫屋面板,其密閉性很大程度上取決于在檐口處堵頭的安裝是否正確。這個(gè)細(xì)部即使在最好的環(huán)境下也可能不完美。但是,如果這個(gè)端部堵頭被省略或密封不好,漏水則是必然的。因?yàn)楫?dāng)天溝內(nèi)的水積滿或者倒溢出來(lái)時(shí),沒(méi)有任何東西可以阻止水的進(jìn)入。另外兩個(gè)例子是屋面無(wú)防護(hù)的穿透點(diǎn)-眾所周知的漏水點(diǎn)-以及需要的密封帶根本末裝。事實(shí)上,正如Star公司的《安裝指南》(Erection Guide)中所指出的,99%的漏水可以追溯到下列原因:
?。谖菝姘蹇v向接縫處所要求的柱狀或膠狀密閉劑未裝或裝錯(cuò);
.在板的四面搭接處及在據(jù)口處沒(méi)有另外涂密封膠,認(rèn)為這是小事一樁;
?。谧怨ヂ葆旑^部下沒(méi)有安裝橡膠墊;
?。陂芸诜核迮c屋面板下面之間沒(méi)有安裝密封膠條。
在這些關(guān)鍵部位是否有需要的密封膠或膠條可以用一種特殊的"感知"工具來(lái)測(cè)試。它由很薄的(0.005英寸)材料制成,可插入屋面板縫內(nèi)探測(cè)。如果確定某處缺乏密封膠,唯一可依賴的修補(bǔ)方法是拆除有疑問(wèn)的屋面板,并且重新施用密封膠。
這樣的測(cè)試是費(fèi)時(shí)的,同時(shí)超出了那些了解其他可靠的安裝方法的業(yè)主及設(shè)計(jì)工程師的經(jīng)驗(yàn)范圍。最基本最簡(jiǎn)單的預(yù)防措施,是在簽訂合同之前核查安裝隊(duì)安裝無(wú)漏水屋面的成功率。
4項(xiàng)目的接受
有可能存在大量的有待整改的建筑施工缺陷,無(wú)論是大的和小的,還是結(jié)構(gòu)上的以及外觀上的,它們都會(huì)在項(xiàng)目快結(jié)束之前被業(yè)主及他們的設(shè)計(jì)工程師發(fā)現(xiàn)。
與結(jié)構(gòu)有關(guān)的問(wèn)題是最嚴(yán)重的。除了上述問(wèn)題之外,這些問(wèn)題可能還包括欠佳的主剛架連接,如螺栓的螺母松弛、缺少或擰得不正確,以及焊縫不可靠;一些構(gòu)件可能位置不對(duì)或支承長(zhǎng)度不夠;一些外露的緊固件可能沒(méi)有對(duì)齊或未擰緊;對(duì)于帶尼龍墊圈的自攻螺絲可能施加的權(quán)力太小,使得穿透點(diǎn)沒(méi)有得到保護(hù);或者施加的力太大使得板出現(xiàn)凹處。這些問(wèn)題最好留給由業(yè)主雇用的有經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)理或工程師去證實(shí)。
邋遢的布置引起的外觀上的問(wèn)題,也許不會(huì)導(dǎo)致任何結(jié)構(gòu)問(wèn)題,但是肯定會(huì)影響人的感情。門(mén)的立棱不垂直,一英寸寬的密封膠條以及下垂的天溝,是很難忘記的。現(xiàn)場(chǎng)成型的屋面板及墻面板,似乎有著比它們自身應(yīng)有的更大的問(wèn)題,如生銹、屈曲、出現(xiàn)象筒壁那樣的波形表面以及配合性差等。
Star建筑系統(tǒng)公司承建商使用一個(gè)方便的工程竣工檢查表,它與由MBMA所擬的檢查表類似。檢查表主要被鋼結(jié)構(gòu)安裝隊(duì)使用,對(duì)業(yè)主及設(shè)計(jì)專業(yè)人員在要求圓滿實(shí)現(xiàn)金屬建筑系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)方面,該檢查表證明是有益的。一個(gè)正確建造的金屬建筑系統(tǒng)應(yīng)該美觀、實(shí)用以及多年無(wú)需保養(yǎng)?!督饘俳Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與規(guī)范》
門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中的幾個(gè)問(wèn)題
1.前言
《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》公布以來(lái)已經(jīng)快三年。這幾年,這類工程發(fā)展,《規(guī)程》起了很大推動(dòng)作用,但也陸續(xù)聽(tīng)到一些令人不安的情況。今冬雨水較大,降雪較多,有些地方雪特別大,結(jié)構(gòu)壓壞恐怕很難避免,但有的地方雪不大房子也有垮的,漏水的更多。最近某廠屋頂漏水解決不了,找到鋼結(jié)構(gòu)委員會(huì)來(lái)了,不是雨水,是冷凝水,以前還沒(méi)有碰到過(guò)。另外,也看到一些工程,有的框架梁太細(xì),令人擔(dān)心,遇到大雪很可能出問(wèn)題。有的骨架立起來(lái)?yè)u搖幌幌,沒(méi)有支撐,說(shuō)裝上墻板就好了,好象有了墻板就可以不要支撐。現(xiàn)在排架多起來(lái)。用鋼筋砼柱、輕鋼梁,造價(jià)較低,但有的嚴(yán)重不合規(guī)定。現(xiàn)在是市場(chǎng)驅(qū)動(dòng),有些企業(yè)搞承包能省就省,盡量壓低造價(jià),管它是否符合規(guī)定。有的連規(guī)定也不清楚。利用開(kāi)年會(huì)的機(jī)會(huì),結(jié)合了解到的一些情況,就門(mén)式剛架房屋設(shè)計(jì)施工中的問(wèn)題,作一個(gè)發(fā)言,拋磚引玉,希望和與會(huì)代表交流,取得一致看法。
2.設(shè)計(jì)方面
1)屋面活荷載取值
框架荷載取0.3kN/m 2 已經(jīng)沿用多年,不打算修改。但屋面結(jié)構(gòu),包括屋面板和檁條,其活荷載要提高到0.5kN/m 2 ?!朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》征求意見(jiàn)稿規(guī)定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m 2 ,但構(gòu)件的荷載面積大于60m 2 的可乘折減系數(shù)0.6。門(mén)式剛架一般符合此條件,所以可用0.3kN/m 2 ,與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范保持一致。國(guó)外這類,要考慮0.15-0.5N/m 2 的附加荷載,而我們無(wú)此規(guī)定,遇到超載情況,就要出安全問(wèn)題?,F(xiàn)在有的框架梁太細(xì),檁條太小,明顯有克扣荷載情況,今后應(yīng)特別注意,決不允許在有限的活荷載中"挖潛"。
2)屋脊垂度要控制
框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180,除驗(yàn)算坡面斜梁撓度外,是否要驗(yàn)算跨中下垂度?過(guò)去不明確,它可能講課時(shí)說(shuō)過(guò)不包括屋脊點(diǎn)垂度?,F(xiàn)在了解到,美國(guó)是計(jì)算的。他們作框架分析,一般是將構(gòu)件分段,用等截面程序計(jì)算,每段都要計(jì)算水平和豎向位移,不能大于允許值,等于要驗(yàn)算跨中垂度。跨中垂度反映屋面豎向剛度,剛度太小豎向變形就大。要的度本來(lái)就小,脊點(diǎn)下垂后引起屋面漏水,是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過(guò)小,第一榀剛架與山墻間的屋面出現(xiàn)斜坡,使屋面變形?,F(xiàn)在打算做個(gè)規(guī)定,剛架側(cè)移后,當(dāng)山尖下垂對(duì)坡度影響較大時(shí)(例如使坡度小于1/20),要驗(yàn)算山尖垂度,以便對(duì)屋面剛度進(jìn)行控制。
3)鋼柱換砼柱
少數(shù)單位設(shè)計(jì)的門(mén)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砼柱中的預(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,的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架,但此時(shí)梁柱只能鉸接,不能剛接。多高層建筑中,鋼梁與墻的連接也是如此。因?yàn)榛炷潦且环N脆性材料,雖然構(gòu)件可以通過(guò)配筋承受彎矩和剪力,但在連接部位,它的抗拉、抗沖切的性能很并,在外力作用下很容易松動(dòng)和破壞。還有的單位,在門(mén)式剛架設(shè)計(jì)好之后,又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱,而梁截面不變。應(yīng)當(dāng)指出,砼柱加鋼梁作成排架是可以的,但將剛架的鋼柱換成砼柱,而鋼梁不變,是不行的。由于連接不同,構(gòu)件內(nèi)力也不同,要的工程斜梁很細(xì),可能與此有關(guān)。建筑結(jié)構(gòu)是一門(mén)科學(xué),如果不按科學(xué)辦事,是要吃苦頭的。今后國(guó)家要執(zhí)行建筑法,實(shí)行強(qiáng)制性條款,違反其中一項(xiàng),出了工程事故,是要受罰的。
4)檁條計(jì)算不安全
檁條計(jì)算問(wèn)題較大。檁要是冷彎薄壁構(gòu)件,受壓板件或壓彎板件的寬厚比大,在受力時(shí)要屈曲,強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)采用有效寬度,對(duì)原有截面要減弱,不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構(gòu)件技術(shù)規(guī)程》中講的,有的設(shè)計(jì)人員恐怕還不了解,甚至有些設(shè)計(jì)軟件也未考慮。但是,設(shè)計(jì)光靠軟件不行,還要能判斷。軟件未考慮的,自己要考慮,否則就不需要高級(jí)工程師了。再有,設(shè)計(jì)人員往往忽略強(qiáng)度計(jì)算要用凈斷面,忽略釘孔減弱。這種減弱,一般達(dá)到6-15%,對(duì)小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面,如果強(qiáng)度計(jì)算不用凈截面,實(shí)際應(yīng)力將高于計(jì)算值。《規(guī)程》3.1.7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"。曾有人問(wèn),這條規(guī)定是什么意思?如果有人再提這樣的問(wèn)題,我想問(wèn)他,鋼結(jié)構(gòu)學(xué)過(guò)沒(méi)有?因?yàn)檫@是鋼結(jié)構(gòu)的基本概念問(wèn)題。如果這樣的問(wèn)題都簽不出,說(shuō)明他還不具備鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)資格的。有的單位看到國(guó)外資料中檁條很薄,也想用薄的。國(guó)外檁條普遍采用高強(qiáng)度低合金鋼,但我國(guó)低合金鋼Q345的沖壓性能不行,只有用Q235的。人家是按有效截面計(jì)算承載力的。如果用Q235的,又想用得薄 ,計(jì)算時(shí)還不考慮有效截面,荷載稍大時(shí)檁條就要垮。
3.施工方面
1)柱子拔出
有的剛架在大風(fēng)時(shí)柱子被拔起,這是實(shí)際中常出現(xiàn)的事故。主要原因不是剛架計(jì)算失誤,而且設(shè)計(jì)柱間支撐時(shí),未考慮支撐傳給柱腳的拉力。尤其是房屋縱向尺度較小時(shí),只設(shè)置少量柱間支撐來(lái)抵抗縱向風(fēng)荷載,支撐傳給柱腳的拉力很大,而柱腳又沒(méi)有采取可靠的抗拔措施,很可能將柱子拔起。,因此,在風(fēng)荷載較大的地區(qū)剛架柱受拉時(shí),在柱腳應(yīng)考慮抗拔構(gòu)造,例如錨栓端部設(shè)錨板等。
2)沒(méi)有柱間支撐
這種情況最近較多,需要大聲疾呼,這樣不行。蒙皮作用雖然各國(guó)都在研究,但沒(méi)有任何一本規(guī)范允許不設(shè)支撐。蒙皮作用的影響因素太多,并非在任何情況多能發(fā)揮作用。特別是柱間支撐,受力較大,絕不能省略。蒙皮作用最多只能視為一種剛度儲(chǔ)備。
3)端板合不上
端板連接是結(jié)構(gòu)的重要部位。由于加工要求不嚴(yán),而腹板與端板間夾角又,有的工程兩塊端板完全對(duì)不上,合不起來(lái)。強(qiáng)行用螺栓拉在一起,仍留下很寬縫隙,嚴(yán)懲影響工程質(zhì)量。
4)錨栓不鉛直
框架柱柱腳底板水平度差,錨栓不鉛直,柱子安裝后不在一條直線上,東倒西歪,使房屋外觀很難著,這種情況不少。錨栓安裝應(yīng)堅(jiān)持先將底板用下部調(diào)整螺栓調(diào)平,再用用無(wú)收縮砂漿二次灌漿填實(shí),國(guó)外此法施工。最近在上海討論輕鋼施工驗(yàn)收規(guī)程,不少專家強(qiáng)調(diào)了這種方法。
5)保溫材吸水超重
有些房屋雪不大就垮了,究其原因,是屋面防水施工太差,雪融化后水逐漸滲入,為保溫村所吸收。今年冬季落雪多次,遷延時(shí)間較長(zhǎng)。屋面的設(shè)計(jì)荷載很小時(shí),當(dāng)吸水量達(dá)至一定程序,超過(guò)了結(jié)構(gòu)的承載能力,就要倒塌。
6)保溫材料胡亂安裝
保溫材料一般采用玻璃棉,其厚度根據(jù)熱功計(jì)算確定。正規(guī)做法是采用背面帶鋁箔隔汽層的玻璃棉,有的不用鋁箔,用牛皮紙,我不清楚牛皮紙是否可作隔汽層,如果可以,也比不用任何隔汽層好。防止冷凝水向室內(nèi)滴水,是房屋的使用要求之一。有人以為鋁箔只是為了美觀,或承受拉力,實(shí)際上它的主要作用是作隔汽層。承受懸掛時(shí)的拉力還可以用玻璃纖維布或鋼絲網(wǎng)?,F(xiàn)在看到有些工程,玻璃棉不用任何隔汽層。另外,當(dāng)采用內(nèi)層鋼板吊頂時(shí),不是將保溫卷材壓在檁條上,而是為了施工方便,將保溫材剪斷,放在檁條之間的吊頂上,形成冷橋。某工程在這樣處理的同時(shí),又將吊頂鋼板搭接方向弄反。加之,冬季混凝土地坪施工作業(yè)時(shí),將周邊門(mén)窗關(guān)閉,由于室內(nèi)外溫差大,大量水汽在屋頂凝集,由吊頂鋼板搭接處流下,形成了"外面不下里面下"的狀況,使工程不能交工。經(jīng)驗(yàn)告訴我們,當(dāng)保溫卷材有隔汽層并保持接縫處密封時(shí),卷材是干燥的,無(wú)隔汽層時(shí)卷材是濕的。在水份的長(zhǎng)期浸泡下,隨著時(shí)間的推移,保溫棉將被逐漸壓實(shí),最終失去應(yīng)有的保溫作用,因此安裝方法是否對(duì)頭,關(guān)系很大。
4.其它
今年打算對(duì)《規(guī)程》進(jìn)行修訂,剛度指標(biāo)要適當(dāng)調(diào)整,如柱頂位移1/50將改為1/75,其它指標(biāo)也可能有一些調(diào)整。腹板與翼緣用單面焊,將列入正文,除受懸掛荷載外,一般情況下允許采用單面焊,沒(méi)有問(wèn)題。根據(jù)上海所做的試驗(yàn)以及《上海市輕鋼制作安裝驗(yàn)收規(guī)程》(草案),焊縫高度在8mm及以下均無(wú)問(wèn)題。還有一些問(wèn)題沒(méi)有最后定下來(lái),但總的說(shuō)來(lái)改動(dòng)不大。
最近有一本名叫《 金屬 建筑系統(tǒng)》的書(shū)將由清華大學(xué)出版社出版發(fā)行。這本書(shū)譯自美國(guó)門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)專著Metal Building System,由上海美建公司翻譯,是一本系統(tǒng)論述這種結(jié)構(gòu)的最新讀物,希望有關(guān)廠家和設(shè)計(jì)人員都能讀一讀,歡迎讀后寫(xiě)出心得進(jìn)行交流,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候我們將組織交流.
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