輕型門式剛架設(shè)計(jì)與施工中易出現(xiàn)問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)分析

謝志新 謝向丹 朱耀倫

輕型門式剛架在具體應(yīng)用期間如果遇到大風(fēng)、降雨等惡劣天氣時(shí)，一些工程由于結(jié)構(gòu)中采用的截面不合理，可能會發(fā)生坍塌問題。為了提高輕型門式剛架性能，提高其在后期應(yīng)用的穩(wěn)定性，要加強(qiáng)對輕型門式剛架設(shè)計(jì)與施工內(nèi)容的探討。

1.輕型門式剛架設(shè)計(jì)方面內(nèi)容探討

1.1 控制屋脊垂度

剛架斜梁豎向撓度限制通常規(guī)定為1/180，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要對坡面撓度進(jìn)行運(yùn)算，而且還要對跨中下垂度情況進(jìn)行驗(yàn)算，包括屋脊垂度，確保垂度合理，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。通常來說，要對采用構(gòu)件分段，通過計(jì)算機(jī)程序完成相應(yīng)計(jì)算工作，保證水平位移和豎向位移始終處于最大允許值范圍之內(nèi)，驗(yàn)算跨中垂度。跨中垂度能夠直接反映建設(shè)屋面在豎向上的實(shí)際剛度，若剛度過小，則豎向會發(fā)生較大變形[1]。脊點(diǎn)如果發(fā)生下垂問題，則會導(dǎo)致屋面發(fā)生漏水問題。剛架與山墻間屋面會存在一定斜坡，這會是屋面出現(xiàn)較為嚴(yán)重變形，若鋼架受外界因素影響，在側(cè)向上發(fā)生了移動，若一定之后，山尖對坡度造成嚴(yán)重影響，必須及時(shí)驗(yàn)算山尖垂度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對屋面具體剛度的全面控制。

1.2 豎墻梁和橫梁的計(jì)算

1.2.1 豎墻梁計(jì)算

在不考慮墻板自重由墻梁承擔(dān)的情況下，豎墻梁、橫墻梁都承擔(dān)墻梁自重和風(fēng)荷載，對豎墻梁而言，墻梁自重只引起軸向力，不會引起彎矩；風(fēng)荷載引起墻梁在腹板平面內(nèi)的彎矩，豎墻梁是單向受彎構(gòu)件。對橫墻梁而言，墻梁自重引起墻梁在腹板平面外的彎矩，風(fēng)荷載引起墻梁在腹板平面內(nèi)的彎矩，橫墻梁是雙向受彎構(gòu)件[2]。

現(xiàn)有軟件只能計(jì)算橫墻梁，不能計(jì)算豎墻梁，應(yīng)對的辦法是將豎墻梁當(dāng)作橫墻梁來計(jì)算，也就是把單向受彎構(gòu)件當(dāng)作雙向受彎構(gòu)件來計(jì)算[3]。試算結(jié)果證明，墻梁自重引起的在腹板平面外的彎矩影響不可忽略，為了將這一影響降到最低，計(jì)算時(shí)可按有拉條來計(jì)算。拉條可以當(dāng)作墻梁的豎向支撐點(diǎn)，在豎向平面內(nèi)墻梁是多跨連續(xù)梁，豎向平面內(nèi)的彎矩峰值大大減小。

1.2.2 橫墻梁的計(jì)算

橫墻梁是主墻梁，風(fēng)荷載通過豎墻梁以集中力的形式作用于橫墻梁，這些集中力的作用點(diǎn)間距較小，為簡化計(jì)算，將這些集中力按均布荷載考慮，誤差不大。

在豎向平面內(nèi)，豎向墻梁可以當(dāng)作橫墻梁在豎向平面的支撐點(diǎn)，也就是橫墻梁在豎向平面內(nèi)是多跨連續(xù)梁，因此在計(jì)算橫墻梁時(shí)，也可按有拉條計(jì)算，用拉條模擬豎墻梁提供的支座。

1.3 檁條計(jì)算

檁條計(jì)算是一項(xiàng)復(fù)雜工作，在具體設(shè)計(jì)期間，僅依靠軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)是行不通的，設(shè)計(jì)人員還要對以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)與判斷，對于軟件考慮不到的問題，設(shè)計(jì)人員要主動考慮[5]。此外，要在繼續(xù)寧剛架分析期間，采用全截面，若強(qiáng)度計(jì)算不采用凈截面，具體應(yīng)力值要高于計(jì)算值。

1.4 采用砼柱取代鋼柱

少數(shù)門式剛架采用鋼斜梁和鋼筋混凝土柱共同構(gòu)成，對于結(jié)構(gòu)中斜梁利用豎放式端板與砼柱中預(yù)埋螺栓進(jìn)行連接，在整個(gè)結(jié)構(gòu)中形成鋼接，這樣做到的目的是降低造價(jià)，減少鋼材應(yīng)用量，提高工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益。目前，許多廠房都由很多鋼桁架和砼柱構(gòu)成，針對該現(xiàn)象，要利用鉸接方式連接梁柱，不得采用鋼接，避免影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，降低工程質(zhì)量。混凝土作為一種脆性材料，通過對混凝土構(gòu)件中的配筋進(jìn)行應(yīng)用，可以承受一定彎矩和受剪力，但外力會對連接部位造成影響，容易松動，甚至?xí)馐芷茐腫4]。一些門式剛架設(shè)計(jì)結(jié)束后，由于業(yè)主需求發(fā)生了變化，會采用砼柱取代鋼柱，而梁截面并不會改變。需要相關(guān)人員注意的是，采用鋼梁和砼柱相互制作成排架是可行的，但是，直接將鋼柱換成砼柱是不可行的。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)采用的連接方式不同，因此，構(gòu)件內(nèi)力也存在一定差異，在設(shè)計(jì)時(shí)，要提高對該項(xiàng)內(nèi)容的重視，確保最終設(shè)計(jì)的合理性。

2.輕型門式剛架施工探討

2.1 柱子施工問題

一些剛架在使用期間，在大風(fēng)天氣下柱子會被連根拔起，這也是工程在長期使用過程中十分常見的一種故障。導(dǎo)致該項(xiàng)問題的原因并非人們計(jì)算鋼架時(shí)出現(xiàn)了各種不同類型的錯(cuò)誤，而是工作人員在設(shè)計(jì)柱間支撐時(shí)，為準(zhǔn)確考慮支撐傳給柱腳的實(shí)際拉力。尤其是房屋縱向尺度較小，在房屋中并未設(shè)置大量柱間支撐，對房屋中的支撐進(jìn)行應(yīng)用，可以抵御縱向風(fēng)荷載，同時(shí)，支撐在應(yīng)用時(shí)，其發(fā)揮出相應(yīng)作用，能夠?qū)⑤^大壓力傳給腳柱，而實(shí)際施工中，若未采用合理措施對柱腳進(jìn)行抗拔預(yù)防，當(dāng)縱向風(fēng)力較大時(shí)，可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中的剛架受到較大拉力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中的柱子被拔起[6]。由此可見，在具體施工期間，如果工程所在區(qū)域的風(fēng)荷載較大，為了避免柱子被較大風(fēng)荷載影響，對于柱腳施工時(shí)，要充分考慮抗拔構(gòu)造，其中常用的措施為在錨栓端部設(shè)置錨板，提高工程抵抗縱向風(fēng)荷載能力，避免柱子被拔起。

2.2 柱間支撐問題

一些輕型門式剛架工程在設(shè)計(jì)時(shí)沒有柱間支撐，這種情況較為常見，這種做法看似降低了工程施工工作量，減少了材料施工量，但是從實(shí)際情況來看，會降低工程整體質(zhì)量。從目前情況來看，沒有任何規(guī)范允許不設(shè)支撐，尤其是中柱列柱間支撐，其需要承受的力較大，不得以任何理由將其省略。

2.3 端板施工問題

端板是輕型門式剛架連接結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)重要部位。在具體施工期間，受加工不嚴(yán)影響，同時(shí)，腹板與端板之間存在夾角，一些工程兩塊端板會出現(xiàn)完全對不上的現(xiàn)象，無法合成，如果利用螺栓強(qiáng)行將兩者擰在一起，最終將會存在一個(gè)很大寬度的縫隙，這會對最終工程質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，無法滿足應(yīng)用需求。

2.4 保溫材料吸水出現(xiàn)超重問題

一些工程承重性較差，沒有多大的積水和積雪就發(fā)生了坍塌事故，針對這一問題進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，主要原因是屋面防水施工作業(yè)太差，水會逐漸滲透，水會被建筑工程中保溫材料吸收[7]。當(dāng)發(fā)生持續(xù)降雨或者降雪量較大時(shí)，保溫材料吸水量過大，導(dǎo)致保溫材料重量不斷加大，如果屋面設(shè)計(jì)荷載小，當(dāng)保溫材料吸水量達(dá)到一定數(shù)值后，載重超出了結(jié)構(gòu)的承載時(shí)，將發(fā)生坍塌事故，因此，在施工時(shí)，要提高屋面防水的施工質(zhì)量，確保保溫材料不會因吸水而增加自重。

2.5 保溫材料安裝問題

輕型門式剛架工程中采用的保溫材料通常都為玻璃棉，具體施工厚度要依據(jù)熱工計(jì)算進(jìn)行確定。在實(shí)際施工期間，正規(guī)做法是利用背面帶鋁箔隔汽層玻璃棉，在施工時(shí)，要先對采用的材料性能進(jìn)行檢查，確保其符合要求后，再開展施工。采用鋁箔不僅是為美觀，而且可以作為隔熱汽層。懸掛時(shí)的拉力讓鋼絲網(wǎng)或玻璃纖維承擔(dān)。從目前施工情況來看，一些工程中采用的玻璃棉沒有用任何隔汽層。此外，采用內(nèi)層鋼板吊頂，施工人員為了降低施工難度，沒有將工程中保溫卷材壓在檁條上，而直接將保溫材剪斷，將其放在檁條空隙中，這會產(chǎn)生冷橋，對其保溫性能造成不良影響。某工程在施工時(shí)采用了上述方式進(jìn)行處理，同時(shí)，弄反了下層鋼板搭接方向，同時(shí)，在冬季混凝土地坪施工期間，關(guān)閉了門窗，室內(nèi)外溫差大，這也就導(dǎo)致屋頂聚積了大量水汽，這會出現(xiàn)屋外不下雨屋內(nèi)下雨的情況，導(dǎo)致工程延期竣工。保溫卷材被水長期浸泡影響，保溫棉會被壓實(shí)，破壞其保溫性能，可見，科學(xué)安裝對于確保工程質(zhì)量達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)意義重大。

3.結(jié)語

輕型門式剛架設(shè)計(jì)與施工對于各項(xiàng)技術(shù)的要求都較高，具體設(shè)計(jì)與施工作業(yè)會受到不同因素影響，這使設(shè)計(jì)與施工經(jīng)常出現(xiàn)各種問題，導(dǎo)致最終的工程質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，在輕型門式剛架設(shè)計(jì)與施工期間，必須加強(qiáng)對相關(guān)內(nèi)容的探討，做好分析工作，提高最終建設(shè)的工程質(zhì)量，使其滿足應(yīng)用需求。