亚洲国产另类一区在线5_久久精品国产亚洲一区二区_久久精品国产精品青草色艺_亚洲欧美另类自拍

門式剛架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念與工程實(shí)踐的若干問題

作者:陳友泉 孫學(xué)水    
時(shí)間:2011-12-01 16:56:16 [收藏]
本文就門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念結(jié)合工程實(shí)踐探討以下問題: (1)以隅撐間距作為屋面梁平面外計(jì)算長(zhǎng)度需隅撐連接檁條體系滿足門檻約束剛度;(2)圍護(hù)板蒙皮效應(yīng)對(duì)檁條穩(wěn)定計(jì)算方法的影響,即使是弱蒙皮效應(yīng)也能顯著提高檁條穩(wěn)定性;(3)應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的剪應(yīng)力水平考慮設(shè)置橫
    關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)理念 工程

    1 引言
    鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)包括設(shè)計(jì)、制作、安裝三個(gè)方面,這三個(gè)方面技術(shù)是緊密相連互相影響的,但設(shè)計(jì)處于技術(shù)的主導(dǎo)地位,它規(guī)定了制作和安裝的技術(shù)要求,故對(duì)制作和安裝有很大的約束性,因此,很難想象單憑一個(gè)不熟悉鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝的技術(shù)人員能夠做出一項(xiàng)完美的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。另一方面,指導(dǎo)設(shè)計(jì)的是國(guó)家頒發(fā)的各種技術(shù)規(guī)范和技術(shù)手冊(cè),故技術(shù)規(guī)范和技術(shù)手冊(cè)與時(shí)俱進(jìn)很重要,它需要及時(shí)地吸收工程實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn),尤其是新技術(shù)、新工藝,否則,技術(shù)規(guī)范和技術(shù)手冊(cè)會(huì)阻礙技術(shù)進(jìn)步。我國(guó)早期的鋼結(jié)構(gòu)建筑,除了大跨度橋梁外,主要是重型廠房建筑,所采用的規(guī)范和技術(shù)直接來自于前蘇聯(lián),這些規(guī)范和技術(shù)體現(xiàn)了顯著的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代的特點(diǎn),改革開放前建筑鋼結(jié)構(gòu)極少,其技術(shù)和規(guī)范變化不大,符合當(dāng)時(shí)的國(guó)情。自改革開放以來,建筑鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)如雨后春筍般地涌現(xiàn)出來,先是鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu),隨后是門式剛架鋼結(jié)構(gòu),而門式剛架因其更強(qiáng)的適應(yīng)性,得到最為廣泛的應(yīng)用。我國(guó)的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[2]及其他的相關(guān)技術(shù)規(guī)范等雖經(jīng)數(shù)次修訂,但跟不上時(shí)代的步伐,難以適應(yīng)新型鋼結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用,市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要催生了《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[3],這本規(guī)程引進(jìn)了大量的歐美國(guó)家的先進(jìn)技術(shù),為我國(guó)門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展起了極為重要的作用,但需要配套的工程施工驗(yàn)收規(guī)范等沒有得到應(yīng)有的關(guān)注,僅有一本制作方面的補(bǔ)充驗(yàn)收規(guī)范[5],至今沒有一本全面適合這類結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范。
    顯然,我國(guó)門式剛架鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展速度過于迅猛,超前于相關(guān)技術(shù)人員和操作工人的成長(zhǎng),工程實(shí)踐中必然存在大量的問題,其原因除了鋼構(gòu)企業(yè)技術(shù)素質(zhì)和管理素質(zhì)欠缺外,也有監(jiān)管人員,包括包括前面講到的國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范、施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)方面技術(shù)觀念過時(shí)或不適應(yīng)的問題,這些問題在一定程度上阻礙了門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用,制約了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)的健康發(fā)展。當(dāng)前,我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的在建項(xiàng)目比任何一個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的都要多得多,其中,門式剛架鋼結(jié)構(gòu)的建筑規(guī)模和復(fù)雜性也遠(yuǎn)超過歐美國(guó)家,僅依靠原先引進(jìn)的技術(shù)是不夠的,有許多新的問題需要探討,尤其是在設(shè)計(jì)理念方面需要?jiǎng)?chuàng)新,這種創(chuàng)新必須要結(jié)合工程實(shí)踐才能到位。
    門式剛架鋼結(jié)構(gòu)建筑是一種全鋼結(jié)構(gòu)體系:其圍護(hù)板體系需要檁條系統(tǒng)支承,但反過來圍護(hù)板又對(duì)檁條提供約束提高其穩(wěn)定性;檁條體系需要主剛架系統(tǒng)支承,但反過來檁條又對(duì)主剛架提供約束提高其穩(wěn)定性,在設(shè)計(jì)中利用好這種約束關(guān)系可得到非常經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)結(jié)果,但這需要鎖定其結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征來保證,意味著設(shè)計(jì)必須要考慮制作和安裝兩方面的實(shí)際操作能力和可執(zhí)行技術(shù)條件。另一方面,門式剛架鋼結(jié)構(gòu)又是一種預(yù)制式建筑體系,主要的制作在工廠完成,是一種適合于工業(yè)自動(dòng)化流水線作業(yè)方式,這意味著應(yīng)該走標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、產(chǎn)品化的道路,否則,必將導(dǎo)致效率低下,質(zhì)量不穩(wěn)定。盡管門式剛架鋼結(jié)構(gòu)有這樣一些特點(diǎn),但在工程實(shí)踐中,由于體制的原因,不得不受到傳統(tǒng)建筑工程運(yùn)行模式的影響,即:由設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),找一家鋼構(gòu)企業(yè)專門負(fù)責(zé)加工制作,再由一家土建單位或掛靠土建單位的施工隊(duì)負(fù)責(zé)安裝,其協(xié)調(diào)、配合的麻煩與困難幾乎貫穿于整個(gè)工程過程中,所謂標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、產(chǎn)品化是難以實(shí)現(xiàn)的,工程的經(jīng)濟(jì)合理性可想而知。解決這個(gè)問題的出路在于鋼構(gòu)企業(yè)能精于設(shè)計(jì),以設(shè)計(jì)為龍頭,集成制作和安裝兩方面技術(shù),在設(shè)計(jì)好結(jié)構(gòu)體系的同時(shí),大量使用與之配套的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),其各種連接、五金配件和防水建筑構(gòu)造等都要與配套,除此之外,還要考慮到工地現(xiàn)場(chǎng)的安裝偏差,事先設(shè)計(jì)好各種必備的、用于調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化楔片等等問題。但我國(guó)的國(guó)情,市場(chǎng)的無序競(jìng)爭(zhēng)使得眾多的鋼構(gòu)企業(yè)難以專注于此,它們惶惶然應(yīng)付各種施工質(zhì)量問題,只能顧及眼前利益,無暇于長(zhǎng)遠(yuǎn)的打算,使得這個(gè)目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然,有部分鋼構(gòu)企業(yè)致力于鋼構(gòu)件加工質(zhì)量的保證,但與工程整體的經(jīng)濟(jì)合理性和高效率不是一回事。
    綜上所述,如何正確地運(yùn)用技術(shù)規(guī)范、規(guī)程,如何創(chuàng)新門式剛架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念,如何將設(shè)計(jì)理念與工程實(shí)踐相結(jié)合就成為鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的一個(gè)重要任務(wù),本文就這方面的問題在技術(shù)層面上進(jìn)行一些探討,作為拋磚引玉供同行參考。
     
    2 門式剛架鋼結(jié)構(gòu)的幾個(gè)設(shè)計(jì)理念
      2. 1 屋面梁的平面外計(jì)算長(zhǎng)度問題
       在外荷載作用下,當(dāng)屋面梁的上翼緣受壓應(yīng)力時(shí),由檁條提供側(cè)向約束很容易解決其彎扭失穩(wěn)問題;當(dāng)屋面梁的下翼緣受壓應(yīng)力時(shí),根據(jù)文[3],連接下翼緣和檁條的隅撐作為解決屋面梁彎扭失穩(wěn)的側(cè)向支撐,由此,隅撐的間距就取作屋面梁的平面外計(jì)算長(zhǎng)度。這個(gè)計(jì)算模式對(duì)于一般的較小型門式剛架是沒有什么問題的,但當(dāng)門式剛架跨度較大或有較大吊掛荷載時(shí),則屋面梁受壓翼緣面積變大,比如大于2000mm2(相當(dāng)于一個(gè)20010的板件)時(shí),則隅撐+檁條體系所能提供的剛度條件可能不足以構(gòu)成完全的支撐條件,即,不滿足計(jì)算模式所需要的支撐約束門檻剛度,因此,需要根據(jù)計(jì)算考慮將隅撐的間距乘以一個(gè)大于1.0的修正系數(shù)[11,13],否則,計(jì)算結(jié)果偏于不安全,關(guān)于這個(gè)問題,中、外技術(shù)規(guī)范均沒有考慮。所以在工程實(shí)踐中,當(dāng)面臨較大的門式剛架設(shè)計(jì)時(shí),要么不管這個(gè)支撐約束條件,結(jié)構(gòu)可能有不安全隱患,這種情況占大多數(shù);要么用其他的、與門式剛架結(jié)構(gòu)體系不相稱的結(jié)構(gòu)處理方式或干脆改用其他結(jié)構(gòu)體系,所以,應(yīng)該解決好這個(gè)問題。
    根據(jù)文[10]的方法,分別計(jì)算隅撐+檁條體系作用下的屋面梁臨界彎矩和簡(jiǎn)支彎梁的臨界彎矩,通過兩者的比較即可得到這個(gè)計(jì)算長(zhǎng)度的修正系數(shù),在隅撐+檁條體系作用下的屋面梁臨界彎矩是:

    \
    \

    2. 2
    檁條的穩(wěn)定計(jì)算問題
    工程上采用冷彎薄壁型鋼作為檁條和墻梁無疑是經(jīng)濟(jì)合理的,國(guó)內(nèi)有大量的論文研究冷彎薄壁型鋼檁條的穩(wěn)定計(jì)算,但大多數(shù)是從復(fù)雜的穩(wěn)定屈曲理論上尋求簡(jiǎn)化計(jì)算公式以便于工程應(yīng)用,而實(shí)踐工程中,檁條必然受到屋面板的約束,對(duì)于這種約束的考慮,國(guó)內(nèi)規(guī)范[4]所能做到的僅限于要么約束很強(qiáng)無需考慮穩(wěn)定問題,要么完全不考慮其約束,按理想化的屈曲模式計(jì)算,無疑,其計(jì)算結(jié)果有較大偏差,有的情況下甚至是巨大偏差,檁條穩(wěn)定計(jì)算的復(fù)雜性在文[13]中有較詳細(xì)的論述,
    冷彎薄壁型鋼主要采用C形或Z形構(gòu)件,荷載作用線與構(gòu)件的剪切中心偏離較大,故有較大的扭矩存在,根據(jù)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》[4]計(jì)算這種構(gòu)件的承載能力,需要計(jì)算因扭矩帶來的雙力矩,由雙力矩產(chǎn)生翹曲應(yīng)力,如果檁條跨中無側(cè)向約束,則這個(gè)翹曲應(yīng)力一般會(huì)大于彎曲應(yīng)力,文[1213]有詳細(xì)的論述。要計(jì)算翹曲應(yīng)力是極為麻煩的,但在工程實(shí)踐中幾乎無人去計(jì)算它,是不是可以忽略不計(jì)?關(guān)鍵是如何考慮屋面板對(duì)于檁條的扭轉(zhuǎn)約束效果問題,對(duì)于普通的壓型鋼板通過自攻釘直接固定在檁條上的這種90年代最為常用的結(jié)構(gòu)形式,屋面板對(duì)于檁條的扭轉(zhuǎn)約束剛度足夠強(qiáng)大,可以消除翹曲應(yīng)力,不用計(jì)算;而且,這個(gè)扭轉(zhuǎn)約束剛度遠(yuǎn)超過檁條彎扭穩(wěn)定所需要的門檻剛度,當(dāng)檁條上翼緣受壓時(shí),完全可以不用考慮檁條的穩(wěn)定計(jì)算;對(duì)于檁條下翼緣受壓時(shí),這個(gè)扭轉(zhuǎn)約束剛度也能起很大作用,文[3]的附錄計(jì)算實(shí)例充分說明了這一點(diǎn)?,F(xiàn)在的工程實(shí)踐,為得到最好的屋面防水性能,流行采用360o咬合式屋面板,它需要屋面板與檁條之間能夠錯(cuò)動(dòng)滑移以適應(yīng)溫度的變化,這種屋面板的蒙皮剛度遠(yuǎn)小于前述板的蒙皮剛度[14],但這種弱蒙皮效應(yīng)仍對(duì)檁條的穩(wěn)定很有幫助[12,13],如果再輔之以設(shè)置拉條的話,就較容易達(dá)到按照文[3]風(fēng)吸力作用下檁條穩(wěn)定計(jì)算模式所需要的抗扭約束門檻剛度,這就是為什么這么多年來國(guó)內(nèi)鋼構(gòu)企業(yè)用的是360o咬合式屋面板,而采用的是根據(jù)普通壓型鋼板試驗(yàn)得到的穩(wěn)定計(jì)算公式,在工程實(shí)踐中沒有因此而發(fā)生問題的根本原因。圖2-22007年沈陽(yáng)大雪作用下的某廠房端部的檁條在堆積雪作用下嚴(yán)重彎曲沒有失穩(wěn),其屋面用的就是360o咬合式屋面板。
    \
    這里需要說明的是文[3]引用的是歐共體的EC 3-1-3[6],穩(wěn)定計(jì)算公式僅考慮蒙皮效應(yīng),沒有考慮拉條作用的計(jì)算,實(shí)際上,因采用的蒙皮效應(yīng)很強(qiáng),拉條的效果被蒙皮效應(yīng)包括進(jìn)去了;在它的2006年版本則將蒙皮效應(yīng)和拉條作用分開考慮,但給出的公式蒙皮效應(yīng)仍是針對(duì)普通壓型鋼板的,并沒有涉及360o咬合式屋面板的情況;該版本的重要意義在于:將蒙皮效應(yīng)和拉條作用分開考慮后,便于這種計(jì)算模式能夠套用到弱蒙皮屋面板的工程中去。故此,針對(duì)我國(guó)的狀況,要解決好檁條的穩(wěn)定計(jì)算需要國(guó)內(nèi)行業(yè)界確定出幾種典型的360o咬合式屋面板對(duì)檁條的扭轉(zhuǎn)約束剛度,用這些扭轉(zhuǎn)約束剛度放到公式里去計(jì)算。顯然,我國(guó)的設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)盡快引進(jìn)EC 3-1-3的2006年版本,以便適應(yīng)工程實(shí)踐中的各種不同情況[13]。
    \
    \
    \
    2. 5 溫度區(qū)段長(zhǎng)度問題
        一般設(shè)計(jì)人員僅按規(guī)程設(shè)計(jì),很少去思考規(guī)程所做的規(guī)定有其適應(yīng)條件,根據(jù)文[3]縱向溫度區(qū)段長(zhǎng)度可取為300m,這對(duì)于無吊車梁的輕型門式剛架鋼結(jié)構(gòu)是沒有問題的,因?yàn)闄_條與剛架的連接采用的是橢圓孔,圍護(hù)板用得是肋型板,它們?cè)诮ㄖ锏目v向都有極好的變形能力,不會(huì)使柱間支撐產(chǎn)生大的溫度應(yīng)力,故設(shè)計(jì)時(shí)不需計(jì)算溫度應(yīng)力,但要求縱向系桿也應(yīng)是普通螺栓連接,而不是焊縫連接(如此,溫度應(yīng)力得不到釋放),否則,柱間支撐內(nèi)力仍將很大。如果設(shè)有吊車梁,因吊車梁的剛度很大,溫度區(qū)段仍是300m的話,則一般來說柱間支撐的溫度應(yīng)力早已超過屈服點(diǎn)甚至有被拉斷的可能;如果去掉兩端區(qū)間的下柱支撐,使吊車梁的計(jì)算溫度區(qū)段成為100m,可大大減少吊車梁和柱間支撐的溫度應(yīng)力,但對(duì)柱間支撐來說,其溫度應(yīng)力仍很大,不能忽略不計(jì)。所以,設(shè)計(jì)人員應(yīng)該有自己的判斷,雖然同是門式剛架體系卻因構(gòu)件剛度及連接方式的不同溫度應(yīng)力大相徑庭,不要以為凡是按規(guī)范、規(guī)程給出的溫度區(qū)段設(shè)計(jì)就可以不管其他。
    3 制作方面的問題
     3. 1 薄腹板制作變形及質(zhì)量驗(yàn)收問題
    焊接鋼構(gòu)件有一個(gè)不均勻的熱脹冷縮過程,因而會(huì)產(chǎn)生各種變形,H型鋼腹板與翼緣之間的焊縫在冷卻收縮時(shí),腹板靠近焊縫區(qū)域產(chǎn)生拉應(yīng)力,腹板的其它區(qū)域產(chǎn)生壓應(yīng)力,正是這個(gè)壓應(yīng)力使腹板沿縱向屈曲形成波浪性鼓曲變形[13]。對(duì)于這種變形,文[2]規(guī)定了判斷構(gòu)件合格的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),它與文[1]是配套的,傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件用的腹板厚度大,不容易屈曲,所以變形很小,顯然,按照傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)編制的關(guān)于腹板變形的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)用于輕鋼構(gòu)件是不合適的,這使得我國(guó)的輕鋼構(gòu)件很難應(yīng)用在工程上,只好加厚腹板來制作鋼構(gòu)件了。
    構(gòu)件受彎時(shí),腹板一半為壓應(yīng)力一半為拉應(yīng)力,且壓應(yīng)力為三角形分布,最大應(yīng)力又發(fā)生在與翼緣相交處,翼緣對(duì)腹板的約束也在此處,故這種受彎應(yīng)力模式的腹板屈曲臨界應(yīng)力高,因此,控制腹板高厚比的臨界應(yīng)力主要由受剪控制,在剪力作用下,總是有一對(duì)正交的主拉、主壓應(yīng)力場(chǎng),主壓應(yīng)力超過臨界應(yīng)力時(shí)腹板屈曲,主拉應(yīng)力場(chǎng)則有阻止其屈曲的效果,使腹板屈曲后仍有承載能力。如果在腹板上配之以橫向加勁肋之后,則實(shí)腹式H構(gòu)件可轉(zhuǎn)化成類似空腹式桁架的結(jié)構(gòu)形式,見圖3-1(a)所示,此時(shí),腹板的局部屈曲對(duì)構(gòu)件的極限承載力影響大為減弱,如果端部有針對(duì)張拉場(chǎng)的豎梁的話,見圖3-1(b)所示,腹板的局部屈曲就不再會(huì)影響構(gòu)件的極限承載力,有鑒于此,對(duì)薄腹板變形的驗(yàn)收規(guī)定是否仍需按普通鋼結(jié)構(gòu)那樣嚴(yán)格就值得探討。
    有理由認(rèn)為,在設(shè)計(jì)人員按照設(shè)計(jì)規(guī)范利用屈曲后強(qiáng)度理論計(jì)算[3],對(duì)允許的剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值折減之后,可以考慮參考美國(guó)同行的做法,對(duì)腹板平整度的允許變形值給予適當(dāng)?shù)姆潘桑ㄔO(shè)部頒布的《門式剛架輕型房屋鋼構(gòu)件》[5]規(guī)定的腹板變形允許值參考了美國(guó)金屬結(jié)構(gòu)規(guī)程MBMA[7],但將其允許變形值由h/72減小到h/100,采用文[5],使得輕鋼構(gòu)件比較便于通過驗(yàn)收。但這當(dāng)中還有問題,就是我國(guó)規(guī)范對(duì)平整度的定義和美國(guó)的MBMA及焊接規(guī)范AWSD 1.1[8]不同,美國(guó)規(guī)范的定義是按腹板的鼓曲變形規(guī)律考慮的,認(rèn)為腹板的鼓曲變形一定是符合正弦波規(guī)律,其正弦波峰距中性線的距離即是平整度的定義,見圖3-2(a),此完全符合腹板的實(shí)際變形狀況,也符合按拐點(diǎn)(正弦波與中性線的交點(diǎn))作為邊界條件分析薄板屈曲的力學(xué)原理(屈曲理論),正確地反映了腹板鼓曲變形的力學(xué)本質(zhì)。我國(guó)規(guī)范沿用過去傳統(tǒng)的以1m范圍作為度量平整度的依據(jù),見圖3-2(b),顯然不符合腹板的變形規(guī)律和力學(xué)特征,用了這個(gè)平整度的定義之后,使得文[5]所規(guī)定的腹板變形允許值雖然比文[2]要寬松,但比美國(guó)規(guī)程仍要嚴(yán)格許多,例如,當(dāng)腹板鼓曲的波長(zhǎng)不超過1m,意味按我國(guó)規(guī)范定義的變形值比美國(guó)定義的要大一倍,這就是我國(guó)輕鋼構(gòu)件難以推廣運(yùn)用的一個(gè)重要原因之一。按照文[8],對(duì)腹板變形的限定要考慮到構(gòu)件的觀感,對(duì)觀感要求高則應(yīng)嚴(yán)一些,否則可松一些。當(dāng)構(gòu)件設(shè)有間距a≤1.5h(h為構(gòu)件截面高度)的橫向加勁肋時(shí),允許腹板變形還可適當(dāng)放松一些。
     
    \
    3. 2 吊車梁突緣支座加勁肋下端刨平頂緊問題[13,20]
    為使吊車梁在牛腿上傳力盡量不產(chǎn)生偏心,通常采用突緣支座加勁肋方式,它要求突緣支座加勁肋下端刨平頂緊傳力,這是傳統(tǒng)的做法,可得到極好的傳力模式,但其工程成本將極大地增加,在當(dāng)前市場(chǎng)條件下幾乎不可能實(shí)行。首先,所有吊車梁必須做預(yù)拼裝,通過精加工達(dá)到刨平頂緊之目的,預(yù)拼裝必須對(duì)構(gòu)件采用一對(duì)一的編號(hào)方式,吊車梁在工廠裝車和現(xiàn)場(chǎng)卸車必須按原預(yù)拼裝一對(duì)一的編號(hào)位置順序放置在工地上等待安裝,否則,原先的刨平頂緊不起作用,這就使得管理難度極大地增加。正是因?yàn)槿绱耍?span style="color: black">使得這個(gè)設(shè)計(jì)意圖只是停留在圖紙上,并沒有在工程上真正實(shí)施,況且,一般的中、小企業(yè)也沒有設(shè)備條件去做預(yù)拼裝精加工。如果不這樣做,則只能保證牛腿上一側(cè)的吊車梁突緣支座加勁肋基本符合刨平頂緊條件,另一側(cè)吊車梁的突緣支座加勁肋受到螺栓的約束其下端在牛腿上可能是點(diǎn)接觸,點(diǎn)接觸傳力意味該吊車梁有附加扭矩,附加扭矩將由連接吊車梁的各種螺栓承擔(dān),極易造成螺栓松動(dòng),行車振動(dòng),極為不利。鑒于這樣的情況,宜退而求其次,將突緣支座加勁肋上的螺栓孔徑加大2mm,使兩吊車梁在端頭的連接處能有微小的松動(dòng),使兩側(cè)的吊車梁基本達(dá)到在牛腿上頂緊傳力之目的,突緣支座加勁肋上的螺栓不需要承擔(dān)吊車荷載,加大螺栓孔徑不會(huì)有安全之患。
    當(dāng)然,對(duì)于重要的重級(jí)工作制吊車梁,考慮傳統(tǒng)的突緣支座加勁肋下端刨平頂緊,仍有其必要,但需要市場(chǎng)有優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的公平與約束機(jī)制(這正是國(guó)情難以解決的問題),否則,工程實(shí)踐不但不能符合設(shè)計(jì)意圖,反而連上述退而求其次的措施都不做,而這正是當(dāng)前工程中普遍的狀況。
     
    4 安裝方面
     4.1 端板式高強(qiáng)度螺栓連接的技術(shù)要點(diǎn)
    傳統(tǒng)的高強(qiáng)度螺栓連接主要采用摩擦型連接見圖4-1(a),節(jié)點(diǎn)復(fù)雜,成本高;輕鋼結(jié)構(gòu)采用的高強(qiáng)度螺栓連接見圖4-1(b),簡(jiǎn)單方便,成本低,此種連接可稱之為“張拉性連接”,但有人并不了解這種連接的技術(shù)特點(diǎn),認(rèn)為這種螺栓“采用張拉力,實(shí)際上降低了受拉螺栓的承載能力,是極其不合理的”[16],當(dāng)然,這種觀點(diǎn)是完全錯(cuò)誤的[17]。實(shí)際上,這種“張拉性連接”節(jié)點(diǎn)不是完全的剛性節(jié)點(diǎn),它會(huì)有一點(diǎn)“附加轉(zhuǎn)角”[18],所以,應(yīng)當(dāng)保證像摩擦型連接那樣的預(yù)拉力來保證節(jié)點(diǎn)的剛度。
    \
    另一方面,“張拉性連接”無需像摩擦型連接那樣要求嚴(yán)格的抗滑移系數(shù),可以對(duì)其接觸面涂刷普通的防銹油漆,這一點(diǎn)很重要,因端板之間是有縫隙的,以后濕氣引起的銹蝕是無法整治的,經(jīng)常遇到工地上施工監(jiān)理按照文[2]中摩擦型高強(qiáng)度螺栓的做法,不允許鋼構(gòu)企業(yè)涂刷防銹油漆,百害而無益。另一方面,為便于螺栓安裝,還可以沖成橢圓孔,這在美國(guó)用得很普遍,因?yàn)樗麄兊脑O(shè)計(jì)規(guī)范有針對(duì)橢圓孔承載力的計(jì)算圖表,我國(guó)規(guī)范無相應(yīng)計(jì)算方法,使橢圓孔在工程實(shí)踐中難以推廣,大大增加了安裝難度。
    這種端板式連接在現(xiàn)場(chǎng)安裝經(jīng)常出現(xiàn)的問題:一是個(gè)別螺栓孔對(duì)不上;二是端板間有縫隙,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理不清楚這種連接節(jié)點(diǎn)的技術(shù)特點(diǎn),往往按照傳統(tǒng)摩擦型連接的方法做,對(duì)螺栓穿不上孔不容許火焰擴(kuò)孔,對(duì)端板縫隙不容許加楔片,要采用火焰矯正的辦法,使得現(xiàn)場(chǎng)操作極為困難。實(shí)際上,這種“張拉性連接”節(jié)點(diǎn)主要的技術(shù)關(guān)鍵就是保證予拉力,火焰擴(kuò)孔不會(huì)有什么問題,如美國(guó)的高強(qiáng)度螺栓施工規(guī)范對(duì)這種“張拉性連接”是容許火焰擴(kuò)孔的[9];對(duì)端板縫隙加楔片也不會(huì)有什么問題,如果用火焰矯正的辦法,所形成的殘余應(yīng)力與外荷載產(chǎn)生的應(yīng)力有迭加關(guān)系,使得節(jié)點(diǎn)呈剛度退化現(xiàn)象,反而對(duì)結(jié)構(gòu)不利。
      4.2 混凝土柱頂上鋼斜梁拱的安裝問題
        在工程實(shí)踐中常會(huì)遇到混凝土柱頂上采用鋼斜梁拱這樣一種結(jié)構(gòu)體系,從結(jié)構(gòu)理論來說,這種結(jié)構(gòu)體系與門式剛架無關(guān),但很多技術(shù)人員仍將此看作是門式剛架,因不知其中的技術(shù)特點(diǎn)引起諸多的工程隱患,故在此討論。實(shí)際上,這種(單跨的)斜梁拱是一種很不合理的結(jié)構(gòu)形式,文[19,20]有詳細(xì)的分析,它的要害是拱腳處的反推力對(duì)于結(jié)構(gòu)有極大的影響,而施工時(shí)很難保證這種反推力符合設(shè)計(jì)模型;再有,在拱頂處用的是端板式高強(qiáng)度螺栓連接,該處的“附加轉(zhuǎn)角”也對(duì)結(jié)構(gòu)的下?lián)希ㄒ嗉雌露龋┯泻艽蟮挠绊?,而坡度的變化?duì)內(nèi)力的影響很大[20]
        在施工時(shí)應(yīng)對(duì)這種鋼結(jié)構(gòu)體系考慮兩個(gè)特殊的措施:一是安裝時(shí)適當(dāng)?shù)赜枰云鸸?,使抵消拱頂?jié)點(diǎn)的“附加轉(zhuǎn)角”影響;二是在跨中加臨時(shí)支撐,消除柱頂處的反推力,待澆灌的混凝土固結(jié)后再撤去臨時(shí)支撐,或是一次性做好混凝土柱頂?shù)臉?biāo)高和平整度,設(shè)置帶抗剪件的預(yù)埋件,在地面上一次性裝配好斜梁拱,在斜梁拱的吊構(gòu)松開之前,將其焊接在預(yù)埋件上,總之,需要采取有效措施保證反推力才能消除工程隱患。
      4.3 吊車梁安裝的偏心問題
        因土建安裝的偏差,吊車梁擱在牛腿上很容易出現(xiàn)偏心,見圖4-2(a),因有此偏心則吊車梁下翼緣的連接板螺栓孔就對(duì)不上,見圖4-2(b),這是常見的安裝毛病。解決這個(gè)問題需有兩個(gè)措施[13, 21]:第一,在安裝時(shí),應(yīng)該從建筑的中央分別往兩端逐一調(diào)整吊車梁的位置,避免從一端安裝到另一端造成累積誤差,安裝調(diào)節(jié)順序見圖4-3所示;第二,需要設(shè)計(jì)和制作兩方面都要配合好,所設(shè)計(jì)的吊車梁端部之間插入的調(diào)節(jié)板厚度不能定死,要提供幾種不同厚度的調(diào)節(jié)板供現(xiàn)場(chǎng)選用,由此,可以微調(diào)土建安裝造成的偏差。第二個(gè)措施說起來容易,但實(shí)行起來并不容易,一般設(shè)計(jì)人員不會(huì)去關(guān)注調(diào)節(jié)板厚度問題,只是照抄吊車梁標(biāo)準(zhǔn)圖集給出的調(diào)節(jié)板厚度;制作方面更不會(huì)去考慮這個(gè)問題;現(xiàn)場(chǎng)安裝人員只是被動(dòng)地做事,也不知道調(diào)節(jié)板的作用是什么,故需要作為技術(shù)龍頭的設(shè)計(jì)人員意識(shí)到這個(gè)問題,在設(shè)計(jì)施工圖上給出可操作的做法。
    \
    5 小結(jié)
        在工程實(shí)踐中,因設(shè)計(jì)不能充分考慮制作工藝和安裝技術(shù)會(huì)帶來一系列不切實(shí)際的技術(shù)困難或工程質(zhì)量問題,因此,在設(shè)計(jì)理念上重視克服僵化的本本主義,緊密結(jié)合工程實(shí)踐,作為龍頭集成制作和安裝技術(shù)實(shí)屬必要;另一方面,作為指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的國(guó)家技術(shù)規(guī)范、規(guī)程?棄過時(shí)、守舊的技術(shù),結(jié)合不斷發(fā)展的工程實(shí)踐,創(chuàng)新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是極為重要的。
     
    參考文獻(xiàn)
    [1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,GB 50017-2003
    [2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范,GB 50205-2001
    [3] 中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn),門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程,CECS 102:2002
    [4] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范,GB50018-2002
    [5]  中華人民共和國(guó)建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):門式剛架輕型房屋鋼構(gòu)件,JG 1442002
    [6] Euro code 3, Design of Steel Structures, Cold Formed Thin Gauge Members and Sheeting EC-3-ENV1993-1-3.
    [7] Metal Building Manufacturers AssociationMetal Building Systems Manual,2002,Cleveland,Ohio 44115.
    [8]美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)AWSD1.12000。鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范。上海振華港口機(jī)械有限公司譯叢出版
    [9] AISCSpecification for Structural Joints Using ASTM A325 or A490 Bolts,The Research Council on Structural Connections
    June 30,2004.
    [10] 童根樹,鋼結(jié)構(gòu)的平面外穩(wěn)定,中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007,196-199
    [11] 陳友泉、王磊,規(guī)程CECS 102的三個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算問題及其解決辦法,建筑結(jié)構(gòu),2010,404):27-30
    [12] 陳友泉,冷彎薄壁型鋼檁條兩種穩(wěn)定計(jì)算模式的比較,鋼結(jié)構(gòu),2009,24(7):62-65
    [13] 陳友泉、魏潮文,門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工疑難問題釋義,中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.
    [14] 陳友泉、王彥敏,輕鋼結(jié)構(gòu)蒙皮效應(yīng)的應(yīng)用探討,建筑結(jié)構(gòu),2002322):29-33
    [15] 陳紹蕃,鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)指南(第二版),中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004,198-201
     
    [16]周皓淳趙希平,高強(qiáng)度螺栓連接與使用中一些問題的探討,鋼結(jié)構(gòu),2004,191
    [17]陳友泉,高強(qiáng)度螺栓連接的應(yīng)用問題探討,鋼結(jié)構(gòu),2004,194):23-25
    [18]湯征,輕鋼結(jié)構(gòu)門式剛架端板連接節(jié)點(diǎn)附加轉(zhuǎn)角的分析,工業(yè)建筑,2001,307
    [19] 魏潮文、陳友泉,混凝土柱上輕鋼屋蓋兩鉸直線拱的設(shè)計(jì),建筑結(jié)構(gòu),2005,35(2):31-33
    [20]蔡益燕、陳友泉,混凝土柱頂上鋼斜梁拱的設(shè)計(jì)與施工問題,鋼結(jié)構(gòu),2009,24(10):32-35
    [21]陳友泉,吊車梁系統(tǒng)的施工安裝問題探討,上海鋼結(jié)構(gòu),2010,第2期:57-59
    下載附件:
  • 點(diǎn)擊下載

  • "歡迎大家轉(zhuǎn)摘!轉(zhuǎn)載須注明中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)(shenmingdayi.com)謝謝合作!"



文章標(biāo)題
建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)--中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)建筑鋼結(jié)構(gòu)分會(huì)官方