门式刚架轻型房屋钢结构设计及施工中的几点体会.doc

门式刚架钢结构厂房几点质量问题的分析
摘 要：本文总结了轻型钢结构厂房工程设计、施工以及售后服务过程中发现的一些问题原因分析及解决办法。
关键词：轻钢结构 门式钢架 质量问题 设计施工原因分析
一． 设计方面
1、 防水系统设计
1）《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：98）中规定：门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取1/8~1/20，在雨水较多的地区宜取其中的较大值。在实际设计工程中，建设单位为节省资金或者其他原因，要求尽量减小屋面坡度，设计单位又往往死搬硬套规定，不考虑实际情况。于是导致很多工程屋面坡度过小，屋面雨水不能及时排入天沟，屋面积水而造成屋面渗水现象。
2）缺少节点设计，施工单位随意选用节点做法，屋脊处女儿墙高度不够，伸出屋面的管道、排气道位置不妥或高度不够，以至影响防水层施工困难。
  　3）围护部分彩板过薄，经过一段时间的使用，外板腐蚀或者受温度影响变形，板之间缝隙增大。
4） 屋面雨水系统未按规范设置溢流措施，暴雨强度超过雨水系统排放能力时就会超过搭接缝，甚至漫上屋面，造成事故。
5） 规范规定构件变形控制值，檩条挠度L／180，屋面梁挠度L／180(式中L为受弯构件的跨度)，屋面檩条截面设计太小、间距过大，在风荷载作用下檩条和压型板变形就会过大。
6）未充分考虑结构变形、温差变形、干缩变形、振动等影响，设防不满足基层变形的需要。
2、屋面活荷载取值
框架荷载取0.3kN/㎡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/㎡。《钢结构设计规范》规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/㎡，但构件的荷载面积大于60㎡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/㎡，与钢结构设计规范保持一致。国外这类，要考虑0.15-0.5N/㎡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/㎡。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”。
3、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。
4、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、抗冲切的性能很弱，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，有的工程斜梁很细，可能与此有关。
5、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、 屋面及维护结构漏水：
1）施工过程中对屋面围护不注意保护，随意踩踏屋面，破坏了屋面的平整度，甚至出现裂纹，密封胶量不足，位置不正确，打拉铆钉过多，并且未进行防水处理。)
　2）天沟不进行防腐，有些施工单位在进行天沟防腐时，只是刷防锈漆或者沥青漆，使用一段时间后，天沟腐蚀严重。　
3）钢结构厂房屋面板，因跨度过大，屋面板存在搭接，虽然在搭接等处采用了聚氨酯密封胶和138900缝合钉等处理，但安装时往往很难达到设计理论标准，导致漏雨。
　4）天沟横向没有坡度，制作时至少应留0.5％的坡度。
2、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。
3、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。
4、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大，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。
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。
6．保温材料安装混乱
保温材料一般采用玻璃棉，其厚度根据热功计算确定。正规做法是采用背面带铝箔隔汽层的玻璃棉，有的不用铝箔，用牛皮纸，我不清楚牛皮纸是否可作隔汽层，如果可以，也比不用任何隔汽层好。防止冷凝水向室内滴水，是房屋的使用要求之一。有人以为铝箔只是为了美观，或承受拉力，实际上它的主要作用是作隔汽层。承受悬挂时的拉力还可以用玻璃纤维布或钢丝网。现在看到有些工程，玻璃棉不用任何隔汽层。另外，当采用内层钢板吊顶时，不是将保温卷材压在檩条上，而是为了施工方便，将保温材剪断，放在檩条之间的吊顶上，形成冷桥。经验告诉我们，当保温卷材有隔汽层并保持接缝处密封时，卷材是干燥的，无隔汽层时卷材是湿的。在水份的长期浸泡下，随着时间的推移，保温棉将被逐渐压实，最终失去应有的保温作用，因此安装方法是否正确，关系很大。
   以上几点是在轻钢结构设计、施工及售后服务中发现问题总结得到的，希望能与从事钢结构施工的同仁共同交流。