輕鋼結(jié)構(gòu)檢測若干問題
更新時間：2021-04-10 17:51
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【摘 要】本文從工程角度簡要介紹了輕鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測中發(fā)現(xiàn)的各類設(shè)計施工問題，并分析導(dǎo)致這些問題的原因并提出相應(yīng)對策，為設(shè)計施工人員提供參考，避免類似問題及事故的再次發(fā)生。
【關(guān)鍵詞】輕鋼結(jié)構(gòu)；檢測；設(shè)計施工
引言
由于對輕鋼結(jié)構(gòu)認識上的不足，以及設(shè)計和施工的不規(guī)范，輕鋼結(jié)構(gòu)在施工和使用中的工程事故屢屢發(fā)生。筆者在進行輕鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測時多次發(fā)現(xiàn)輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中存在的問題，輕者為以后的安全埋下了隱患，重者隨時能夠?qū)е螺p鋼結(jié)構(gòu)的倒塌破壞，造成嚴(yán)重的后果。本文通過介紹輕鋼結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)場檢測中發(fā)現(xiàn)的各類問題，提出相應(yīng)對策，為工程設(shè)計人員以及施工單位提供參考。
1、現(xiàn)場檢測中遇到的問題
1.1 安裝施工中出現(xiàn)的問題
1）安裝施工中梁側(cè)向彎曲或連續(xù)失穩(wěn)倒塌。此類情況都是發(fā)生在主剛架施工安裝階段，究其原因是施工順序和施工中的構(gòu)造措施不當(dāng)引起的?！堕T式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002 第 8.2.5 條規(guī)定“：門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的安裝順序宜先從靠近山墻的有柱間支撐的兩榀鋼架開始，在剛架安裝完畢后應(yīng)將其間的檁條、支撐、隅撐等全部安裝好，然后以這兩榀鋼架為起點，向房屋另一端順序安裝?！辈⑶矣袕娭茥l文規(guī)定：“鋼架在施工中應(yīng)及時安裝支撐，必要時增設(shè)纜風(fēng)繩充分固定?！钡趯嶋H安裝過程中，有些施工單位為了趕工程進度常常不按照規(guī)程進行，一次性把所有柱立好再安裝屋面梁，最后安裝檁條、支撐等構(gòu)造措施，施工中也沒有臨時支撐設(shè)置，使結(jié)構(gòu)一直屬于可變體系，施工過程中一旦出現(xiàn)陣風(fēng)或有水平力沖擊，極易引發(fā)此類事故。
為了避免類似工程事故的發(fā)生，施工人員要嚴(yán)格遵守施工規(guī)范，注意采用合理的施工順序，安裝必要的構(gòu)造措施，保證實際結(jié)構(gòu)與計算模型的一致性。
2）柱腳錨栓偏移。柱腳錨栓在基礎(chǔ)中的精確預(yù)埋一直是鋼結(jié)構(gòu)施工中存在的常見問題。在澆筑基礎(chǔ)混凝土前，不對預(yù)埋件位置進行復(fù)核或者復(fù)核不準(zhǔn)確，還有錨栓固定不牢固，在澆筑混凝土過程中錨栓變形、錯位，都會造成柱腳錨栓位置偏移。
為了避免此類問題的發(fā)生，施工時應(yīng)采取措施保證柱腳錨栓的位置準(zhǔn)確，在澆筑基礎(chǔ)混凝土前，對預(yù)埋件位置進行復(fù)核。剛架和支撐等配件安裝就位，并經(jīng)檢測和校正幾何尺寸確認無誤后，應(yīng)對柱腳底板和基礎(chǔ)頂面之間的空間采用灌漿料填實，避免二次澆灌層灌不滿、有空洞的情況發(fā)生。
3）節(jié)點連接問題。多跨門式鋼架中柱常設(shè)計為搖擺柱，搖擺柱柱頂和斜梁的連接應(yīng)為鉸接，而在實際工程的施工中常把搖擺柱和斜梁焊死，鉸節(jié)點改為剛節(jié)點，使實際工程與設(shè)計計算模型不符，形成安全隱患，造成事故發(fā)生。
門式鋼架的梁梁、梁柱節(jié)點很多是靠端板通過摩擦型高強螺栓連接，端板接觸面要做摩擦處理，需要保證端板接觸達到緊密貼合。由于加工要求不嚴(yán)，腹板與端板間又有夾角偏差，現(xiàn)場安裝時出現(xiàn) 2 塊端板完全合不攏，有很大的縫隙，嚴(yán)重影響高強螺栓受力，安裝時強行用高強螺栓拉在一起，仍留下縫隙，給工程安全埋下隱患。對于此類問題，可采用在有縫隙的端板間加鋼墊板的方法進行處理，鋼墊板的尺寸和縫隙的尺寸相同，但是此種處理方法實施起來并不容易，每個縫隙尺寸不同，鋼墊板尺寸也不同。因此，還是要在加工、施工和安裝過程中提高精準(zhǔn)度，避免此類問題的產(chǎn)生，也避免了以后處理的麻煩。對于焊接節(jié)點，需要根據(jù)焊縫的質(zhì)量等級進行外觀質(zhì)量檢查或者焊縫探傷。
1.2 混凝土柱―――鋼梁結(jié)構(gòu)形式
混凝土柱―――鋼梁結(jié)構(gòu)形式是現(xiàn)場檢測中經(jīng)常遇到的情況，一些廠家為了節(jié)約鋼材、降低造價采用了此種結(jié)構(gòu)形式。在結(jié)構(gòu)受力上，混凝土柱―――鋼梁結(jié)構(gòu)與門式剛架明顯不同。門式剛架結(jié)構(gòu)中，梁柱節(jié)點為剛接，而鋼梁和混凝土柱的連接是無法做成經(jīng)濟、適用、
安全可靠的剛節(jié)點的，梁端一般采用螺栓鉸接連接，此時鋼梁中部彎矩比相同跨度的門式剛架中鋼梁彎矩大得多。實際工程中，有些業(yè)主擅自將原設(shè)計的門式剛架改為混凝土柱―――鋼梁結(jié)構(gòu)，鋼梁截面仍然采用原截面，這是相當(dāng)危險的。也有些工程中，鋼梁截面雖然滿足要求，但是鋼梁與混凝土柱的連接節(jié)點采用鋼梁與柱頂預(yù)埋件簡單焊接或者干脆直接將鋼梁放在混凝土柱上，這些做法都是不符合要求的。還有部分工程跨度較大，此時屋面鋼梁對混凝土柱產(chǎn)生很大的水平推力，如果不能保證柱的強度要求，可在梁下設(shè)鋼拉桿抵消部分或全部水平力。
對于此種結(jié)構(gòu)，設(shè)計施工人員一定要熟悉結(jié)構(gòu)概念，處理好鋼梁和混凝土柱的連接，保證實際工程與結(jié)構(gòu)計算模型相符。實際工程中，鋼屋架―――混凝土柱結(jié)構(gòu)形式也很常見，此種結(jié)構(gòu)形式比鋼梁―――混凝土柱結(jié)構(gòu)形式更為經(jīng)濟適用。
1.3 在原有多層建筑上加層擴建輕鋼結(jié)構(gòu)
現(xiàn)場檢測中經(jīng)常碰到在已建成的砌體或者鋼筋混凝土多層建筑上加層，為了減輕荷載，采用門式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)形式中，2 種結(jié)構(gòu)阻尼比不同，上下 2部分的剛度存在突變，屬于超規(guī)范、超規(guī)程設(shè)計。一般情況下，設(shè)計單位通常將新加鋼結(jié)構(gòu)按照一般條件獨立設(shè)計，將反力傳于原結(jié)構(gòu)進行設(shè)計計算，門式剛架與原結(jié)構(gòu)連接采用植筋錨栓，其規(guī)格數(shù)量按照在地面上布置的計算結(jié)果選用。如此處理，缺乏理論依據(jù)，在地震發(fā)生時可能會出現(xiàn)安全事故。
對于此種結(jié)構(gòu)，設(shè)計計算時可參照現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》5.2.4 條處理：“采用底部剪力法時，突出屋面的屋頂間、女兒墻、煙囪等的地震作用效應(yīng)，宜乘以增大系數(shù) 3，此增大部分不應(yīng)往下遞，但與該突出部分相連的構(gòu)件應(yīng)予計入”。此外，應(yīng)對新舊建筑結(jié)構(gòu)進行整體分析，對基礎(chǔ)進行復(fù)核驗算，若加層后原建筑結(jié)構(gòu)承載力有不滿足規(guī)范要求的構(gòu)件，則需要及時進行加固處理。
1.4 積灰影響
在檢測冶金重工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房時，普遍現(xiàn)象是屋面、鋼屋架或者鋼梁的積灰較嚴(yán)重，沒有即時清理積灰。國內(nèi)由于積灰過大引起的屋面垮塌事故較多。一般的冶金廠房都沒有先進的除塵環(huán)保系統(tǒng)，也沒有建立嚴(yán)格的清灰制度，造成積灰越來越多，最終由于局部積灰超載引起事故。對于設(shè)計人員，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明中應(yīng)注明是否考慮積灰或所考慮的積灰荷載值，便于使用單位定期檢查清理。
1.5 積雪影響
輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)由于設(shè)計荷載取值小、強度計算比值偏大、構(gòu)件截面偏弱，對雪荷載作用很敏感。
因此，在進行輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一定要根據(jù)實際情況選擇合適的雪荷載，在雪荷載和活荷載中取較大值考慮，并且要考慮截面強度計算比值留有一定的富裕度，屋面坡度不應(yīng)太小，女兒墻設(shè)計高度不應(yīng)太高；在施工時要做好防水處理，保證施工質(zhì)量；在使用過程中要及時清除積雪，也要避免次生災(zāi)害的產(chǎn)生。
1.6 風(fēng)荷載影響
輕鋼結(jié)構(gòu)由于本身自重較輕，屋面荷載較小，因此對風(fēng)荷載作用非常敏感，在較大的風(fēng)荷載作用下，會出現(xiàn)輕鋼屋蓋被掀掉的事故，更嚴(yán)重的還會導(dǎo)致柱腳錨栓拉斷，柱子拔起，結(jié)構(gòu)整體倒塌。因此，風(fēng)荷載是設(shè)計人員進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時要重點考慮的一項內(nèi)容，尤其對于大跨度、復(fù)雜屋面來說，屋面風(fēng)荷載體形系數(shù)的取值尤其重要，可利用有限元軟件進行模擬，必要時可進行風(fēng)洞試驗來確定。
1.7 火災(zāi)事故
對鋼結(jié)構(gòu)來說，由于鋼材耐高溫性較差，當(dāng)溫度達到 430 ℃～540 ℃時，鋼材的屈服點、抗拉強度和彈性模量將急劇下降，失去承載能力，因此耐火性差是鋼結(jié)構(gòu)的一大缺點。目前鋼結(jié)構(gòu)的防火措施之一就是采用防火涂料。我國的防火涂料發(fā)展尚不夠成熟，某些防火
涂料經(jīng)過使用一段時間后，涂料主要成分被氧化、降解，從而會削弱原有的防火性能，遇到火災(zāi)時起不到應(yīng)有的作用，造成鋼結(jié)構(gòu)的安全事故。
2、結(jié)語
綜上所述，輕鋼結(jié)構(gòu)由于本身自重輕、用料省、易于施工等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用在工業(yè)廠房及體育館等大型公共建筑中。本文介紹了輕鋼結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)場檢測中遇到的各類設(shè)計施工問題，分析原因并提出相應(yīng)對策，避免類似問題及事故的再次發(fā)生。
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