輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)中的誤區(qū)

【摘要】輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)工程中，為業(yè)主了提供大跨度大空間，滿(mǎn)足業(yè)主的生產(chǎn)工藝流程的要求。本文對(duì)設(shè)計(jì)中的抗風(fēng)柱、屋面板、檁條、吊車(chē)梁等方面做了論述。

【關(guān)鍵詞】 輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋；抗風(fēng)柱；屋面板及檁條；吊車(chē)梁；柱間支撐；主鋼材質(zhì)的選擇

【Abstract】Light steel structure the house is extensive application at the industry produce engineering in， for owner provide big across one degree big space， satisfy owner of produce craft process of request.This text did to discuss to the anti- breeze pillar， house front-panel， Lin， hoist beam...etc. in the design.

【Key words】Light steel structure house；Anti- breeze pillar；House front-panel and Lin；Hoist beam；The pillar prop up；The choice of the lord steel material quality

輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋相對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)而言其造價(jià)要低，施工工期短，同時(shí)能提供大的工作空間，滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝流程，因而常被作為廠(chǎng)房和車(chē)間等房屋的首選結(jié)構(gòu)形式。在多年的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，認(rèn)為輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)在此方面存在一些誤區(qū)。

1. 抗風(fēng)柱設(shè)計(jì)

有的認(rèn)為抗風(fēng)柱作為端排剛架的支點(diǎn)，限制了剛架的垂直變形，產(chǎn)生與中排剛架的垂直變形不一致，因而弊大于利。實(shí)際上即使不設(shè)抗風(fēng)柱，因?yàn)槎伺艅偧芎奢d與中排剛架荷載值不同，端排剛架垂直變形與中排剛架垂直變形兩者也不一樣的。另外檁條與剛架連接是鉸接，邊跨檁條兩端沉降允許有差值，屋面板也能適應(yīng)邊跨檁條兩端沉降的差值，設(shè)計(jì)了抗風(fēng)柱對(duì)抗地震和風(fēng)的水平荷載有較大作用。

2. 屋面檁條應(yīng)不等距設(shè)計(jì)

在屋面檁條的設(shè)計(jì)中，現(xiàn)在做法通常是檁條等間距布置，檁條對(duì)屋面而言是等跨支座，如跨度18米以上的鋼架多為雙坡，每坡屋面板在9米以上。根據(jù)檁條的布置，屋面板多按五等跨的連續(xù)板設(shè)計(jì)，其結(jié)果是屋面板端跨的跨中彎矩比中跨的跨中彎矩大得多，按端跨跨中彎矩選用屋面板的話(huà)，則中跨的屋面板就不能充分發(fā)揮作用。對(duì)檁條的線(xiàn)荷載又以屋面板的第二支座反力為依據(jù)，第二支座反力是五跨續(xù)板中支座反力最大的支座，以此反力來(lái)設(shè)計(jì)檁條，此時(shí)只有屋面板第二支座的檁條能充分發(fā)揮作用，中跨支座檁條承載能力富裕較多，不能充分發(fā)揮其作用。為此建議檁條采用不等跨布置，檁條的布置在段跨間距減少，而在中間跨處放大以使屋面板的端跨彎矩和中部跨彎矩比較接近，或由于不等跨布置使屋面板支座反力比較接近，這樣能充分發(fā)揮屋面系統(tǒng)的材料性能，降低單位用鋼量，從而降低成本。

3. 有的吊車(chē)梁可不設(shè)計(jì)制動(dòng)桁架

我們?cè)谠O(shè)計(jì)中經(jīng)常見(jiàn)到一些輕鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房，其跨度在24米內(nèi)，且吊車(chē)為5～20噸，吊車(chē)梁跨度為6～8米之間，有相當(dāng)一部分設(shè)置了制動(dòng)桁架；更有甚者跨度10米，吊車(chē)僅3噸，吊車(chē)梁跨度6米也設(shè)置了制動(dòng)桁架。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，類(lèi)似以上吊車(chē)噸位和跨度的輕型鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房可不設(shè)置制動(dòng)桁架，在《規(guī)程》[1]中規(guī)定輕鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房只能設(shè)中、輕級(jí)工作制橋式吊車(chē)，且起重量不大于20噸。這時(shí)只要滿(mǎn)足吊車(chē)梁的強(qiáng)度和變形，同時(shí)在橫向水平剎車(chē)力的作用下滿(mǎn)足吊車(chē)梁的側(cè)向穩(wěn)定要求即可，當(dāng)有必要時(shí)可適當(dāng)加大吊車(chē)梁上翼緣的寬度來(lái)保證其穩(wěn)定性。不設(shè)置制動(dòng)桁架不僅可以減少安裝工作量還可以降低造價(jià)。

4. 柱間支撐

一些輕型鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房關(guān)于柱間支撐的設(shè)置多為角鋼剪力撐，每一肢均同時(shí)滿(mǎn)足受壓和受拉的長(zhǎng)細(xì)比要求，這樣導(dǎo)致設(shè)計(jì)的柱間支撐截面較大。對(duì)于輕型鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房的圍護(hù)墻體多為壓型鋼板加保溫材料，對(duì)柱頂?shù)奈灰葡拗挡皇呛車(chē)?yán)，并且吊車(chē)噸位不大，縱向水平剎車(chē)力也較小，盡管有風(fēng)載和地震作用，可設(shè)置剪刀式鋼筋拉桿來(lái)替代角鋼剪力撐，剪刀式鋼筋拉桿只考慮受拉而不考慮受壓。鋼筋的直徑可根據(jù)縱向水平力之和來(lái)確定，但要求必須將鋼筋拉緊，使之能夠傳遞縱向水平力。用剪刀式鋼筋替代角鋼剪力撐給制作和安裝帶來(lái)很大的方便。

5. 主鋼材質(zhì)的選用并非鋼材強(qiáng)度越高越省材料

在一些招標(biāo)文件中經(jīng)常見(jiàn)到要求鋼架材質(zhì)為Q345鋼材的條款 ，這些建設(shè)單位認(rèn)為材質(zhì)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度越高，構(gòu)件尺寸越小，這樣就越省鋼材，就會(huì)降低造價(jià)。這種考慮有其局限性，不是對(duì)所有的鋼結(jié)構(gòu)都實(shí)用。因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)要滿(mǎn)足考慮強(qiáng)度設(shè)計(jì)、剛度和穩(wěn)定性要求，同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的因素很多，如建筑物的跨度、高度、風(fēng)載、地震烈度、場(chǎng)地類(lèi)別和是否有吊車(chē)及吊車(chē)的噸位等。對(duì)于非地震區(qū)和地震烈度低的地區(qū)如果風(fēng)載較小和跨度較大時(shí)，其構(gòu)件的內(nèi)力較大，這時(shí)以強(qiáng)度控制為主，這種情況下采用高強(qiáng)度的鋼材倒是可以降低造價(jià)；但對(duì)于地震烈度高而且風(fēng)載較大地區(qū)，設(shè)計(jì)時(shí)往往是由剛度控制為主，材料強(qiáng)度即使再高也得保證構(gòu)件有足夠的構(gòu)件截面，才能有足夠的剛度滿(mǎn)足變形要求，此時(shí)如果還是采用高強(qiáng)度的鋼材，就會(huì)造成不必要的浪費(fèi)了。

6. 雪荷載及活荷載的確定

設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)工程時(shí)一般都是采用軟件進(jìn)行計(jì)算的，但模型、參數(shù)如何假定和采用最為關(guān)鍵，如荷載的選用問(wèn)題，對(duì)于雪荷載，軟件一般都是按均布荷載輸入的，沒(méi)有考慮《規(guī)范》[2]中屋面積雪分布系數(shù)，對(duì)于雙坡屋面及高低跨相鄰的屋面，不考慮雪荷載的不均勻系數(shù)，會(huì)給工程帶來(lái)了安全隱患。尤其北方雪荷載是屋面的主控荷載，如何確定雪荷載分布參數(shù)就格外重要。因此在設(shè)計(jì)時(shí)尤其是在高低跨相鄰的鋼結(jié)構(gòu)建筑物時(shí)即使程序沒(méi)考慮雪荷載的不均勻系數(shù)也得人為自行調(diào)整，以保證結(jié)構(gòu)的安全。其次活荷載確定也是很關(guān)鍵的，如果說(shuō)在計(jì)算整榀剛架時(shí)活荷載按《規(guī)程》[1]取0.3KN/m2還有據(jù)可查的話(huà)（雖然這與《規(guī)范》[2]中的0.5KN/m2有矛盾），那么在計(jì)算檁條等構(gòu)件時(shí)，如果活荷載也按0.3KN/m2計(jì)算的話(huà)那就大錯(cuò)特錯(cuò)了，由此可見(jiàn)活荷載的選取也要根據(jù)對(duì)象來(lái)具體對(duì)待，這個(gè)可以在一些圖集（如中南標(biāo)《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu) （04ZG501）》）中就可以體現(xiàn)出來(lái)的。

7. 結(jié)束語(yǔ)

以上僅是本人在設(shè)計(jì)中的幾點(diǎn)心得體會(huì)，但愿能起到拋磚引玉的作用，愿各位同行從大局著眼，從細(xì)微入手，把鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做得更加合理。

參考文獻(xiàn)

[1] CECS102：2002.門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程

[2] GB50009-2001.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范

[3] GB50017-2003.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

[文章編號(hào)]1619-2737（2015）09-16-131

[作者簡(jiǎn)介]貢介全 （1973-），男，學(xué)歷：大學(xué)專(zhuān)科，職稱(chēng)：高級(jí)工程師、國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)師，國(guó)家注冊(cè)監(jiān)理工程師，主要從事建筑、水利結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及監(jiān)理工作。