门式刚架钢结构设计及施工问题分析

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摘要：随着我国经济的飞速发展，钢结构被应用在了大量的建筑物中，由于钢结构建筑物具有施工周期短以及造价成本相对比较低等特点，所以很多的工业厂房、超市以及展厅等都采用了钢结构建筑的形式，因此我国的钢结构的设计与施工得到了很好的发展。本文就总结了钢结构设计及施工中的一些问题与体会。对这些问题原因进行了分析，并提出了一些改进措施。

关键词：钢结构；门式刚架；问题；分析；措施

Abstract: With the rapid development of our economy, steel structure is applied in a large number of buildings, as the steel structure building has a short construction period and the cost is relatively low, so a lot of industrial plants, supermarkets and hall were used steel structure architectural form, therefore China's steel structure design and construction has been very good development. This paper summed up the steel structural design and some problems in construction and experience. These problems are analyzed, and put forward some measures for improvement.

Key words: steel structure; portal frame; problem analysis; measures;

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

然而在钢结构建筑工程迅速发展的同时，在设计和施工中也时常发现一些例如钢结构建筑的房屋被压坏以及漏水严重等问题。由于一些钢结构工程的钢架太细在遇到大雨、大风、大雪等情况时很可能出问题，实在令人担心。目前在市场经济的驱动下，有的承包企业是能省就省，尽可能的降低造价成本，不管是否符合相关的规定和设计要求。本文结合了实际工程中的一些设计和施工情况，就门式刚架钢结构房屋的设计和施工中的问题进行了分析和探究。

二、设计方面

1、防水设计

（1）在实际的设计工程中，建设单位为节约成本或方便施工等原因，要求尽可能的减小屋面的设计坡度。我们设计单位必须考虑实际情况，合理的设计屋面的坡度，防止钢结构工程的建筑屋面坡度过小，而引起的屋面雨水不能及时的排入天沟中，导致屋面积水，甚至造成屋面渗水现象。

（2）进行节点设计时，由于施工单位随意选用节点，会造成屋脊处的女儿墙高度太低，以至于伸出屋面的管道以及排气道高度不够，我设计时要进行合理的设计以防止影响到防水层施工困难的现象。

（3）如果设计的围护部分彩板过薄，在经过较长的一段时间使用后，会发生外板腐蚀或由于温度的影响发生变形的现象，导致板间出现较大的缝隙。我们进行设计时，要特别的注意保证使用期的良好质量，做到防水的效果。

（4） 进行屋面雨水系统设计时要严格依照规范要求设计溢流措施，防止在暴雨强度超过系统排放能力时发生漫上屋面的现象，造成安全事故。

（5） 依照相关规范的规定设计构件变形控制值，例如屋面梁的挠度L／180(L为受弯构件跨度)，防止屋面檩条截面设计过小、在风荷载作用下檩条与压型板发生变形现象。

2、屋脊垂度设计

钢结构建筑设计的框架斜梁在竖向挠度极限值一般情况规定为1/180。设计计算时一般是先将构件分段，再用等截面程序计算，计算每段的水平与竖向位移时，都不能大于规定的数值。跨中垂度屋面竖向刚度的反映，如果刚度太小就会发生竖向变形过大的现象。至于屋面漏水的现象是由于脊点下垂引起的，因此在有的工程中，因为屋面竖向刚度设计过小的现象导致第一榀刚架和山墙间的屋面出现斜坡，导致屋面变形。个人认为在刚架发生侧移后，要先对山尖垂度进行验算，以便对屋面的刚度进行合理控制。

3、钢柱结构设计

在钢结构设计建筑中，有一些门式刚架的设计采用的钢筋混凝土柱与轻钢斜梁结合的组成结构，钢斜梁用竖放式的端板与混凝土柱中的预埋螺栓相连接，形成刚接。在一些工业的厂房设计中，有很多是采用混凝土柱与钢桁架组成的框架，然而这种梁柱只能进行铰接，不能进行刚接，可以增加其稳定性，而且达到了降低成本的目的。在高层建筑中，钢梁和墙的连接方式一般也是铰接。由于混凝土是一种脆性施工材料，虽然混凝土构件可以通过内部的配筋承受剪力与弯矩，但是在其连接的部位，它的抗冲切、抗拉的物理性能却很弱，一旦在外力的作用下就很容易发生松动于破坏的现象。因此在一些门式刚架钢结构设计中，在门式刚架设计完成后，还要根据业的主要求将钢柱换成混凝土柱，而梁的截面积不变。混凝土柱加钢梁制作成排架的设计是可行的，但是如果将刚架中的钢柱换成混凝土柱，是不行的。

4、檩条安全设计

钢结构设计时的计算问题很严重的问题。檩条是一个冷弯薄壁构件，在结构受力时就会发生弯曲。檩条进行强度计算时应采用的有效宽度，对于原有的截面计算要减弱，不能用全截面进行有效计算。然而我们设计人员在强度计算时往往忽略要用净断面，以及钉孔减弱的相关计算要求，这种减弱，对于小截面的窄翼缘梁的影响比较大。门式刚架进行整体分析时采用的是全截面计算，如果檩条强度计算时不用净截面进行，那实际的应力就会高于计算值，容易造成安全隐患。

三、施工方面

1、屋面及围护结构施工

门式刚架的钢结构建筑由于施工的不完善，会造成建筑使用过程中发生漏水现象。

（1）在施工过程中要注意对屋面围护的保护，不能随意的踩踏屋面，这样破坏屋面的平整度，严重时甚至出现裂纹。在钢结构施工完成后，还要用密封胶对屋面进行密封处理；对于打拉铆钉过多的位置不正确，还要进行防水处理。

（2）施工单位在对天沟进行防腐处理时，不能只是沥青漆或刷防锈漆，在使用一段时间后，需要对天沟进行二次腐蚀处理，确保其质量得到保障；并且在天沟施工制作时应至少保留0.5％的坡度，以防止存水腐蚀。

（3）在钢结构工业厂房的屋面板施工时，由于跨度过大等原因，屋面板存在搭接的现象，在安装施工时要严格的按照设计理论标准进行：在搭接等处采用聚氨酯密封胶密封等处理，防止出现漏雨的情况。

2、柱子施工

在经常出现的一些实际事故中：有的刚架在刮大风时出现柱子被拔起的现象。其主要原因是在设计柱间支撑时，没有充分的考虑和计算支撑传给柱脚的拉力。特别是是房屋纵向的尺度比较小时，仅仅设置少量的柱间支撑抵抗纵向的风荷载，造成支撑传给柱脚的拉力非常大，并且柱脚没有可靠的抗拔措施，致使将柱子被拔起。因此风荷载比较大的地区，在进行刚架柱的施工时，在柱脚部位应设置抗拔构造，如在锚栓端部设锚板等。

3、端板施工

端板是钢结构的重要部分。施工时应严格依照相关的规定进行，防止出现腹板和端板间的夹角过大，以至于两块端板对不上的情况发生，要对两块端板用螺栓进行拉结，以免出现缝隙，影响工程质量。

4、防止保温材吸水施工

有的钢结构房屋雨、雪天发生坍塌事故就是由于是屋面的防水施工不完善，导致雨水、融化后的雪水逐渐的渗透进入屋面中，被保温层所吸收，导致钢结构的荷载严重增加。当保温材料的吸水量达到一定程度，超过了屋面钢结构的所能承载荷载能力，就会倒塌，因此在施工中我们必须对屋面进行良好的防水处理，保温材料尽量采用吸水性能差的材料。

5、保温材料安装施工

施工中对于保温材料的选取一般采用玻璃棉。施工工艺是采用背面带铝箔隔汽层的玻璃棉。这种材料可以防止水汽凝结成冷凝水，造成屋顶滴水的情况，铝箔的作用不仅仅是为了美观，它实际上的主要作用是作为隔汽层。施工中一般采用玻璃纤维布或者钢丝网承受保温材料悬挂时的拉力。而且内层钢板吊顶施工时，为了施工的方便不是将保温卷材压在檩条上，而是将保温材剪断放在檩条之间的吊顶上，形成冷桥。

四、总结

随着我国钢结构工程的快速发展，钢结构的设计和施工还存在一些问题和不足，需要我们不断的去改进和完善，只有这样才能使我们的钢结构工程的发展更上一层楼。

【参考文献】：

[1] 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[M].北京中国计划出版社.2002.

[2] 钢结构设计规范上册[M].北京:中国计划出版社.2003.

[3] 钢结构设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社.

[4] 冷弯薄壁型钢结构技术规程[M].北京:中国计划出版社.2010.