钢结构设计施工的技术措施

前言
　　轻钢结构因其有轻质高强、施工方便、施工周期短、节约造价等优点已被广泛应用于民用和工业建筑。特别是城市经济开发区内，轻钢厂房结构非常普遍。由于大批量钢结构建筑的建设，使得钢结构设计、施工单位的数量也大幅增长，有的设计单位在没有设计经验的情况下也也参与其中，由此造成了一些钢结构建筑物在使用或施工阶段就发生坍塌或失衡。文章从钢结构的设计和施工角度分析了钢结构建筑中易被忽视的问题。
　　1.屋面水平支撑计算模型
　　屋面水平支撑和柱间支撑共同构成了空间几何不变体系，除了传递纵向水平力和承受压力之外，在安装中可以增加刚架的侧向刚度，这对稳定刚架起着关键作用。很多刚架发生失衡大都源于此。在屋面刚性系杆和水平交叉撑一起构成的水平桁架中，交叉紧张的圆钢常用作交叉撑杆，按柔性拉杆设计，而刚性系杆主要承受压力保持桁架的稳定。 当山墙的布置规则、刚架柱距和抗风柱间距相差很小时，一般设计可以依据建筑的跨度、柱间距按照刚度控制条确定刚性系杆。但是由于水平支撑桁架体系是由水平交叉撑和刚性系撑共同组成的，刚性系杆受力不仅受到水平交叉撑布局的影响，同时还受到抗风柱布置的影响，所以，刚性系杆除了长细比满足要求外，还应该根据实际情况考虑其稳定性和强度。
　　
　　图1 山墙抗风柱布置
　　
　　图2 屋面水平支撑计算模型
　　图1a为某实际工程的山墙结构布置，考虑到有较大机械设备出入，该厂房两侧山墙抗风柱仅布置在屋脊处，屋面水平支撑布置见图2。根据山墙的结构布置图，抗风柱承担的风荷载受荷宽度为13.5 m，因此屋面水平支撑体系的正确计算模型应为图2a。如果按图2b选取刚性系杆截面，造成系杆内力相差高达1倍，在台风来临时，刚性系杆内力因超过极限承载力而失稳，屋面支撑系统因此失效，引发连锁反应，厂房顷刻间整体倒塌。
　　2. 檩条的支撑作用
　　门式刚架作为超静定结构，梁的弯矩包络图上存在反弯点，所以刚架梁的上下翼有可能均受压。如果梁下翼受到挤压时，隅撑通过檩条连接有弹性侧移的刚架梁下翼缘上，这样梁下翼缘侧弯则会得到有效的阻止，梁下翼缘平面外计算长度应取隅撑间距上；当梁上翼受到压力时，如果檩条不在通长刚性系杆的支点上，所有檩条都可能会随着梁的上翼侧弯，因此，隅撑设置处的檩条不能够作为刚架梁上翼受压的侧向支点。若屋面刚度好且与檩条有可靠连接时，考虑屋面实际存在的蒙皮作用，取2个檩距，在实践中也是可行的。当檩条与刚架梁之间不设隅撑时，刚架梁平面外计算长度可取侧向支撑间距，或根据一般情况下梁端为负弯矩、跨中为正弯矩的弯矩包络图，取平面外计算长度为0.4 L，L为侧向支承点间的距离。因此设计人员在考虑檩条对刚架梁平面外计算长度的影响时，对上下翼缘应当区别对待，做到概念清楚。值得注意的是，对兼作支撑体系中的刚性系杆的檩条，设计人员一般均能按压弯构件对檩条进行设计，檩条在承受屋面均布荷载的同时，还承担由山墙传递来的风荷载；但是当梁下翼缘侧向支撑点间距取隅撑间距时，檩条除承担屋面均布荷载外，还应按式(1)计算梁的侧向力对檩条产生的轴向压力。
　　
　　 (1)
　　
　　3. 施工因素的影响
　　轻钢结构体中H型组合截面的高后比和宽厚比一般相对较大，板件也比较单薄，往往在安装的过程中构件实力和设计不尽相同，所以对平面布置不规则、柱距较大或者有高差的门式刚架体系，工程设计人员应该主动积极参与施工组织设计。除了安装顺序符合门规第8.2.5条之外，应根据工程的具体进度进行有效调整，及时安装隅撑、檩条、支撑或临时支撑，确保安装的部分钢结构体系的形成，维持整个钢结构建筑的稳定。当有檩条兼作刚性系杆时，在工程的设计和施工阶段都应该受到特别的关注。在平面刚架安装到位后施工人员应该立即在此处安装檩条。另外，由于螺栓连接对安装有严格的要求，在安装的过程中有些施工单位遇到螺栓安装不上时，没有和设计单位商量，直接将其改为了焊接，造成了计算的计算模型和实际受力不符，给工程安全留下了隐患。
　　4. 结论
　　本文从设计和施工的角度，结合工程实例轻钢结构的对影响轻钢结构安全性的几个因素进行分析，以期引起从业人员的重视，促进轻型房屋设计产品质量的提高和施工水平的成熟,避免不必要的经济损失。
　　
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