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關鍵詞:門式剛架鋼結(jié)構(gòu)
一。設計方面
1.屋面活荷載取值
框架荷載取0.3kN/m2已經(jīng)沿用多年,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/m2.《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》規(guī)定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2,但構(gòu)件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數(shù)0.6.門式剛架一般符合此條件,所以可用0.3kN/m2,與鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范保持一致。國外這類,要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載,而我們無此規(guī)定,遇到超載情況,就要出安全問題。設計時可適當提高至0.5kN/m2.現(xiàn)在有的框架梁太細,檁條太小,明顯有人為減少荷載情況,應特別注意,決不允許在有限的活荷載中“偷工減料”。
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,除驗算坡面斜梁撓度外,是否要驗算跨中下垂度?過去不明確,可能不包括屋脊點垂度。現(xiàn)在應該是計算的。一般是將構(gòu)件分段,用等截面程序計算,每段都要計算水平和豎向位移,不能大于允許值,等于要驗算跨中垂度。跨中垂度反映屋面豎向剛度,剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小,脊點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小,第一榀剛架與山墻間的屋面出現(xiàn)斜坡,使屋面變形。本人有此想法,剛架側(cè)移后,當山尖下垂對坡度影響較大時(例如使坡度小于1/20),要驗算山尖垂度,以便對屋面剛度進行控制。
3.鋼柱換砼柱
少數(shù)設計的門式剛架,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埋螺栓相連,形成剛接,目的是想節(jié)省鋼材和降低造價。在廠房中,的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架,但此時梁柱只能鉸接,不能剛接。多高層建筑中,鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料,雖然構(gòu)件可以通過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和破壞。有些設計,在門式剛架設計好之后,又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱,而梁截面不變。應當指出,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,可能與此有關。
4.檁條計算不安全
檁條計算問題較大。檁要是冷彎薄壁構(gòu)件,受壓板件或壓彎板件的寬厚比大,在受力時要屈曲,強度計算應采用有效寬度,對原有截面要減弱,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)件技術規(guī)范》(GB50018-2002)中講的,有的設計人員恐怕還不了解,甚至有些設計軟件也未考慮。但是,設計光靠軟件不行,還要能判斷。軟件未考慮的,自己要考慮。再有,設計人員往往忽略強度計算要用凈斷面,忽略釘孔減弱。這種減弱,一般達到6-15%,對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,如果強度計算不用凈截面,實際應力將高于計算值。《規(guī)范》4.1.8、9條規(guī)定:“結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受拉強度應按凈截面計算;受壓強度應按有效截面計算;穩(wěn)定性應按有效截面計算。變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計算”。有的單位看到國外資料中檁條很薄,也想用薄的。國外檁條普遍采用高強度低合金鋼,但我國低合金鋼Q345的沖壓性能不行,只有用Q235的。國外是按有效截面計算承載力的。如果用Q235的,又想用得薄,計算時還不考慮有效截面,荷載稍大時檁條就要垮。二。施工方面
1.柱子拔出
有的剛架在大風時柱子被拔起,這是實際中常出現(xiàn)的事故。主要原因不是剛架計算失誤,而且設計柱間支撐時,未考慮支撐傳給柱腳的拉力。尤其是房屋縱向尺度較小時,只設置少量柱間支撐來抵抗縱向風荷載,支撐傳給柱腳的拉力很大,而柱腳又沒有采取可靠的抗拔措施,很可能將柱子拔起。,因此,在風荷載較大的地區(qū)剛架柱受拉時,在柱腳應考慮抗拔構(gòu)造,例如錨栓端部設錨板等。
2.沒有柱間支撐
這種情況最近較多,這樣肯定不行。目前沒有任何一本規(guī)范允許不設支撐。特別是柱間支撐,受力較大,絕不能省略。
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,而腹板與端板間夾角又,有的工程兩塊端板完全對不上,合不起來。強行用螺栓拉在一起,仍留下很寬縫隙,嚴懲影響工程質(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。錨栓安裝應堅持先將底板用下部調(diào)整螺栓調(diào)平,再用用無收縮砂漿二次灌漿填實。
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,遷延時間較長。屋面的設計荷載很小時,當吸水量達至一定程序,超過了結(jié)構(gòu)的承載能力,就要倒塌。
1.1鋼結(jié)構(gòu)設計防腐方面的問題及對策
鋼材受自然因素影響較大,一旦長時間暴露在室外環(huán)境中,就極易被銹蝕,不僅鋼材的外觀會深受影響,鋼材的質(zhì)量也會大打折扣。因此,在鋼結(jié)構(gòu)建筑設計中鋼材防腐問題也是必須引起高度重視。當前,鋼結(jié)構(gòu)建筑設計中對于防腐方面問題的解決方法通常是采用涂抹防腐涂料的措施。設計人員會根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)建筑的要求選用合適的防腐涂料,并要求施工人員在施工中嚴格按照相關要求規(guī)范進行操作。此外,對于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件也有不同的要求,例如有的構(gòu)件在出廠前需要涂刷一層底漆。在鋼材上涂抹防腐涂料就目前來看是最為有效的防腐措施。但是這樣做只是基礎性的防腐,因而為了提高鋼結(jié)構(gòu)的防腐效果,就必須選用耐候鋼作為鋼結(jié)構(gòu)建筑的首選材料,并利用熱浸鍍鋅技術對其進行處理,利用鍍層,達到保護鋼結(jié)構(gòu)不被腐蝕,尤其是應加強有機涂料配套技術的應用,以及陰極保護技術的應用,才能更好地確保其防腐性能得到有效的提升。
1.2鋼結(jié)構(gòu)設計在物理方面的問題及對策
1.2.1噪聲問題及對策
噪聲問題是現(xiàn)代建筑中最為常見的問題之一,且一直沒有得到徹底的解決。怎樣有效降低噪聲已經(jīng)成為當前建筑學中的重要研究課題之一。人類耳朵能夠聽到許多種聲音,而這些聲音又大致能夠分為兩類,一類是無害悅耳的聲音,例如音樂聲、鳥鳴聲等;另一類則是有害的噪聲,例如各種機械發(fā)出的轟鳴聲,刺耳的喇叭聲等。一般情況下,建筑使用功能的不同對隔音的效果要求也不同,例如大型商場建筑,其隔音效果要求較低;尋求安靜的住宅建筑隔音效果要求就較高,這就需要設計人員根據(jù)建筑使用功能以及隔音效果的不同要求進行專門的設計。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設計中所采用的隔音措施主要有:使用隔聲門、隔聲窗,并在建筑或需隔音的房間外墻上使用隔聲性能較好的材料。根據(jù)建筑使用功能的不同,其對吸音的效果要求也不相同。例如音樂廳類型的建筑,其主要使用功能就是讓人類的耳朵吸收發(fā)出的音樂聲,所以在音樂廳類型的建筑中通常會在頂棚增加反射板用來反射聲音,若是音樂廳中的聲音無法反射,那么人類的耳朵所聽到的聲音就會有缺失,甚至是聽不到聲音。當前,解決吸音問題的主要措施有兩種:第一種是科學的設計吸聲結(jié)構(gòu),例如孔石膏板吊頂。第二種是采用先進的吸聲材料,例如玻璃、巖棉等吸聲性能較好的材料。
2建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設計的穩(wěn)定性與設計要點
2.1建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設計的特點
建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設計的特點主要表現(xiàn)為:第一,鋼結(jié)構(gòu)的多樣性。建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設計方面的問題直接影響著鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,特別是承荷載力大的鋼結(jié)構(gòu)部位,在進行這類鋼結(jié)構(gòu)部位設計時必須進行多方面的考慮,并對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行認真分析、探究。第二,鋼結(jié)構(gòu)的整體性。鋼結(jié)構(gòu)建筑是由多種構(gòu)件共同組成的一個整體,任何一個構(gòu)件所具有的作用都是不容忽視的,若是當任意一個構(gòu)件出現(xiàn)問題,例如失穩(wěn)、變形等情況,那么必定會對其他構(gòu)件造成影響,最終導致鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性出現(xiàn)問題。
2.2鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的計算方法
(1)整體剛度計算。在現(xiàn)行的鋼結(jié)構(gòu)計算規(guī)范中,通用的計算方法是軸心壓桿穩(wěn)定計算方法,其主要采用是折減系數(shù)方法和臨界壓力求解法。其中,臨界壓力由歐拉公式給出。(2)整體穩(wěn)定性分析。鋼結(jié)構(gòu)建筑是由多種構(gòu)件共同組成的一個整體,其整體穩(wěn)定性受各種構(gòu)件的制約較大,各構(gòu)件之間是否具有良好的穩(wěn)定性,是確保鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的前提基礎。所以,應對其整體穩(wěn)定性進行分析。(3)其他特點的穩(wěn)定計算。鋼結(jié)構(gòu)的各種組成構(gòu)件又能分為兩大類,為彈性構(gòu)件和柔性構(gòu)件,因而,在進行鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時應重視這一特點。由于柔性構(gòu)件容易發(fā)生變形,進而導致鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部也發(fā)生變化,最終對鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴重的影響,所以,必須重視柔性構(gòu)件的分析。
2.3鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析方法
(1)靜力法。靜力法的分析原理是結(jié)合已經(jīng)出現(xiàn)了微小變形后的一些結(jié)構(gòu)受力的條件,并根據(jù)這些條件來建立相對平衡的微分方程。通過建立的微分方程仔細的計算出構(gòu)件受力的臨界相關荷載。在實際中應用靜力法構(gòu)件平衡微分方程時,應遵循相關設定,具體表現(xiàn)為:直桿構(gòu)件應該為截面,其壓力應始終遵循之前的軸線進行作用。(2)動力法。當鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系處于平衡狀態(tài)下時,若是受到一定的干擾,那么整個結(jié)構(gòu)體系就會產(chǎn)生振動,這時應采用動力法對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行分析。鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性與其所承受的荷載有著密切關聯(lián),在鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形以及鋼結(jié)構(gòu)振動加速時,這種聯(lián)系更加緊密。若是鋼結(jié)構(gòu)所承受的荷載值低于鋼結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定性的極限荷載值時,會出現(xiàn)加速度和之前的鋼結(jié)構(gòu)變形的具體方向相反的狀況。(3)能量法。若是在實際應用中鋼結(jié)構(gòu)載著保守力并且已經(jīng)具備結(jié)構(gòu)變形的相關受力條件,那么就能以此條件構(gòu)建總體勢能。如果要計算鋼結(jié)構(gòu)的總體勢能,則必須滿足一個前提條件,即鋼結(jié)構(gòu)處于相對平衡的狀態(tài)下。
3結(jié)語
要想有效實現(xiàn)混凝土框架頂層加建鋼結(jié)構(gòu)的目標,就一定要明確兩者之間的區(qū)別。混凝土框架具有自重大、剛度大、震害明顯、密閉性好、整體性好、抗壓性好、不易受外界侵蝕等特點;鋼結(jié)構(gòu)具有自重小、延性好、耐火性差、密閉性差、易受外界侵蝕等特點。混凝土框架與鋼結(jié)構(gòu)均是借助傳統(tǒng)力學和數(shù)學公式進行受力計算的,同時在進行抗震設計的時候,均需要設置多道抗震防御體系,這樣才可以保證結(jié)構(gòu)的整體性與牢固性;在進行管理的時候,無論是混凝土框架還是鋼結(jié)構(gòu),均需要管理人員具備相應的專業(yè)素質(zhì)與技能,對施工中可能出現(xiàn)的風險、隱患、質(zhì)量問題等進行預防與處理,保證施工的順利完成。當然,兩者之間也存在著明顯的區(qū)別:首先,材質(zhì)方面。混凝土框架主要就是由鋼筋與混凝土構(gòu)成,自重非常大;鋼結(jié)構(gòu)主要是由鋼構(gòu)件連接組成,自重比較小。其次,震害結(jié)果。根據(jù)相關資料顯示,混凝土框架震害主要表現(xiàn)為裂縫,局部倒塌,很少出現(xiàn)整棟樓倒塌的情況;鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下,經(jīng)常發(fā)生失穩(wěn)、扭曲、變形的情況,并且因為整體性比較差,因此在進行設計的時候,定要對整體性進行充分的考慮。最后,施工管理方面。在實際施工中,對于相同面積的施工,鋼結(jié)構(gòu)要比混凝土框架施工快;在現(xiàn)場施工的時候,混凝土框架施工需要進行現(xiàn)場支模澆筑,進行預制構(gòu)件工廠加工的情況不多,而鋼結(jié)構(gòu)需要在工廠加工很多的預制構(gòu)件,之后運輸至施工現(xiàn)場,進行相應的安裝與焊接。除此之外,針對工程造價而言,鋼結(jié)構(gòu)也要比混凝土框架低一些,在進行實際施工時,可以根據(jù)市場情況,進行適當?shù)倪x擇。
2加建工程的現(xiàn)狀
我國加建設計起步比較晚,與世界先進國家之間存在著一定的差距。隨著社會的不斷發(fā)展與進步,科學技術水平的不斷提高,加建工程得到了很大的發(fā)展空間,并且在我國各地都開展了一些舊房挖潛、改造、加建等工程,并且在上海、重慶、廣州、貴陽、昆明等地都將舊房改造工程列入到了城市規(guī)劃項目當中,頒布了相應的文件與規(guī)章制度。由此可以看出,我國加建工程得到了很大的發(fā)展空間。1)由以往的單個房屋加建發(fā)展為成片住宅區(qū)的加建工程;2)各種新材料、新工藝應用到了加建工程當中;3)輕鋼結(jié)構(gòu)加建技術得到了深入的分析與研究,并且在加建工程中得到了廣泛的應用。
3鋼結(jié)構(gòu)加建的優(yōu)缺點
開展鋼結(jié)構(gòu)加建工程的時候,具有以下優(yōu)點:1)節(jié)約土地,提高土地面積的使用效率,縮短建設工期;2)因為鋼結(jié)構(gòu)的自重比較輕,因此,加建部分的荷載作用對原結(jié)構(gòu)的影響非常小,不需要單獨對地基進行加固處理,這樣不僅可以減少工作量,還可以縮短工期,節(jié)省部分施工成本;3)鋼結(jié)構(gòu)具有較強的多樣性,在進行加建的時候,可以充分發(fā)揮空間的優(yōu)勢,降低對原建筑結(jié)構(gòu)的影響;4)鋼結(jié)構(gòu)加建的適用范圍比較廣,不僅可以對房屋建筑進行加建,還可以對工業(yè)建筑進行加建,因此,在建筑加建工程中得到了廣泛的應用。當然,其也存在著一些缺點:1)在進行鋼結(jié)構(gòu)加建之后,其整體建筑結(jié)構(gòu)就會呈現(xiàn)一種上柔下剛、上輕下重的質(zhì)量與剛度分布,導致建筑整體性較差,缺乏一定的抗震性能;2)鋼結(jié)構(gòu)耐久性較差,在進行加建的時候,需要進行防腐、防火等措施的考慮,這樣就會增加一些建筑材料的使用,此時不僅會涉及到原材料的質(zhì)量問題,還要考慮原材料的成本問題,因此,存在著一定的不足。
4混凝土框架頂層加建鋼結(jié)構(gòu)設計
1)樓板設計。在設計樓板的時候,現(xiàn)階段一般選用的都是現(xiàn)澆灌技術。目前,現(xiàn)澆灌技術是樓板設計中最為常用與有效的方法,在采用此種方式進行鋼結(jié)構(gòu)施工的時候,可以有效提高建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性、牢固性與安全性。同時,在鋼結(jié)構(gòu)施工中,此種方法可以對出現(xiàn)的問題進行靈活的處理與調(diào)整,根據(jù)實際情況,提出有效的解決辦法,保證樓板設計與施工的順利進行,確保建筑工程的整體施工質(zhì)量。2)梁設計。在進行梁設計的時候,一定要結(jié)合國際設計標準與實際設計情況,制定合理、科學的鋼構(gòu)設計要求:首先,在進行梁設計的時候,一定要保證其截面寬度不會低于200mm,同時寬度與高度之間的比值不要超過4。其次,在梁設計中必然要使用一些鋼筋,對其使用鋼筋也要進行一定的規(guī)定,保證梁結(jié)構(gòu)具有一定的硬度與抗震性能,進而確保建筑工程整體結(jié)構(gòu)的牢固性與安全性。最后,在設計扁梁的時候,一定要保證梁中線和柱中線重合,采用雙向布置結(jié)構(gòu)。同時對扁梁進行嚴格的計算與設計,保證其結(jié)構(gòu)的合理性與科學性,增強建筑工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。3)柱設計。在進行柱設計的時候,一定要保證其截面符合設計標準:通常情況下,柱截面寬度與高度均不可低于300mm,柱直徑一定要超過350mm,截面短邊與長邊的比值不可以超過3,柱縱向鋼筋配比不可以低于0.2%等。在設計柱的時候,一定要嚴格遵照以上要求,這樣才可以保證柱設計的合理性與科學性,同時增強鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,保證建筑工程施工的順利完成。4)基礎承載重量構(gòu)件設計。在進行基礎承載重量構(gòu)件設計的時候,一定要綜合考慮各方面的因素,結(jié)合建筑負荷、結(jié)構(gòu)形式、施工狀況等,加強基礎設計的合理性與科學性,使其達到建筑工程整體設計要求。針對設計不合理、不符合要求的部分,一定要進行相應的修改,保證其設計的合理性與科學性,這樣才可以保證建筑工程整體的施工質(zhì)量。
5結(jié)語