門式剛架常見的問題和其改進(jìn)相關(guān)措施

1、門式剛架常見的問題和其改進(jìn)相關(guān)措施3.1 基本設(shè)計(jì)規(guī)定常見問題 3.1.6 鋼柱腳未采用混凝土包裹防護(hù)改 進(jìn) 措 施 原因分析： 許多事例表明地面以下的鋼柱腳若不用混凝土包裹,柱腳處由于積水使鋼材嚴(yán)重銹蝕，對結(jié)構(gòu)存在著安全隱患，因此鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范GB50017對地面以下的鋼柱腳用混凝土進(jìn)行包裹列為強(qiáng)制性條文。改進(jìn)措施：應(yīng)按鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范第條（強(qiáng)制性條文）規(guī)定，對柱腳在地面以下部分采用強(qiáng)度等級較低的混凝土包裹（保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm），包裹的混凝土應(yīng)高出地面不小于150mm。 當(dāng)柱腳底面在地面以上時，柱腳高出地面的高度不應(yīng)小于100mm。3.1 基本設(shè)計(jì)規(guī)定常見問題3.1.7 在房屋的溫度區(qū)段內(nèi)，未

2、設(shè)置能獨(dú)立構(gòu)成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的支撐體系。改 進(jìn) 措 施 結(jié)構(gòu)布置時，在溫度區(qū)段內(nèi)應(yīng)使結(jié)構(gòu)成為能保持空間穩(wěn)定的獨(dú)立體系，按門式剛架規(guī)程CECS 102第條第1款設(shè)置支撐體系。3.2 支撐體系常見問題3.2.1 屋面橫向水平支撐與柱間支撐未布置在同一跨間內(nèi)。改 進(jìn) 措 施原因分析： 布置在同一跨間內(nèi)的屋面橫向水平支撐和柱間支撐同門式剛架一道構(gòu)成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)體系，既可承受和傳遞房屋縱向的各種荷載和作用，又方便于門式剛架結(jié)構(gòu)的施工安裝。改進(jìn)措施：根據(jù)門式剛架規(guī)程CECS102第條第2款和第條第1款的規(guī)定，宜將屋面橫向水平支撐和柱間支撐同時布置在房屋溫度區(qū)段端部第一開間或第二開間，在布置柱間支撐的開間，

3、宜同時布置屋面橫向水平支撐，如圖所示。 當(dāng)無法布置在同一跨間時，可布置在相鄰跨間，有一定搭接區(qū)，但這種情況在溫度區(qū)段內(nèi)只能是個別的，否則應(yīng)對整個支撐系統(tǒng)重新合理布置。圖門式剛架支撐布置示意圖圖門式剛架支撐布置示意圖3.2 支撐體系常見問題3.2.2 屋面橫向水平支撐布置在房屋溫度區(qū)段端部第二開間，而在第一開間相應(yīng)于屋面橫向水平支撐豎腹桿位置未布置縱向剛性系桿。改 進(jìn) 措 施原因分析： 房屋端墻(山墻)的風(fēng)荷載或地震作用要靠屋面橫向水平支撐傳遞給房屋縱向柱間支撐。屋面橫向水平支撐布置在第二開間時，第一開間僅布置未按壓彎桿件驗(yàn)算和加強(qiáng)的檁條，不足以傳遞端墻的風(fēng)荷載或地震作用。改進(jìn)措施：根據(jù)門式剛架

4、規(guī)程CECS102第條第1款的規(guī)定，在房屋溫度區(qū)段的第一開間相應(yīng)于屋面橫向水平支撐豎腹桿位置布置滿足受壓桿件長細(xì)比要求和受壓（壓彎）桿件承載力要求的剛性系桿。 如圖所示。圖門式剛架端開間屋面剛性系桿布置示意圖3.2 支撐體系常見問題3.2.3 屋面橫向水平支撐的豎腹桿未按剛性壓桿設(shè)計(jì)。改 進(jìn) 措 施原因分析： 屋面橫向水平支撐的計(jì)算簡圖為簡支于有柱間支撐柱列的門式剛架柱頂?shù)乃借旒?，其交叉斜腹桿系柔性系桿，只能承受拉力，豎腹桿必須設(shè)計(jì)成剛性壓桿才能組成幾何不變體系，傳遞端墻的荷載或作用。改進(jìn)措施：根據(jù)門式剛架規(guī)程CECS102第條第 6款和第條的規(guī)定，將屋面橫向水平支撐桁架的豎腹桿按壓桿設(shè)計(jì)；

5、當(dāng)檁條位于屋面橫向水平支撐桁架節(jié)點(diǎn)處擬由其兼作屋面橫向水平支撐的豎腹桿時，檁條應(yīng)滿足對壓彎桿件的剛度和承載力要求，必要時應(yīng)加強(qiáng)。如圖所示。3.2 支撐體系常見問題3.2.4 屋面橫向水平支撐的節(jié)點(diǎn)未與抗風(fēng)柱布置相應(yīng)協(xié)調(diào)。改 進(jìn) 措 施原因分析： 屋面橫向水平支撐桁架的節(jié)點(diǎn)布置在抗風(fēng)柱處，可以使抗風(fēng)柱柱頂?shù)姆戳χ苯觽鬟f，避免剛架斜梁受扭。改進(jìn)措施： 首先根據(jù)房屋的使用要求布置抗風(fēng)柱，然后根據(jù)抗風(fēng)柱柱頂位置布置屋面橫向水平支撐桁架的節(jié)點(diǎn)及支撐桿件；因?yàn)閯偧苄绷涸试S在任意位置布置屋面橫向水平支撐的節(jié)點(diǎn)，屋面橫向水平支撐的交叉斜桿為柔性拉桿，與剛架斜梁的連接較為簡單，可以不必等間距布置，這是門式剛架與

6、普通屋架不同之處。在抗風(fēng)柱與剛架斜梁連接處，剛架斜梁下翼緣應(yīng)設(shè)隅撐。如圖所示。圖3.2.4 抗風(fēng)柱連接節(jié)點(diǎn)示意圖3.2 支撐體系常見問題3.2.5 屋面橫向水平支撐和柱間支撐采用圓鋼時，未設(shè)張緊裝置；當(dāng)設(shè)有橋式吊車時，柱間支撐未采用型鋼支撐。改 進(jìn) 措 施原因分析：圓鋼支撐側(cè)向剛度小，安裝時會因自重而下垂，再加上圓鋼支撐初始彎曲和連接松弛等缺陷，不設(shè)張緊裝置就不能保證支撐始終處于張緊狀態(tài)，對門式剛架房屋的整體穩(wěn)定性和整體剛度起不到應(yīng)有的作用。當(dāng)有吊車時，柱間支撐改而采用型剛支撐，也是為了保證門式剛架房屋的縱向剛度。改進(jìn)措施： 采用圓鋼支撐時，應(yīng)按門式剛架規(guī)程CECS102和薄壁型鋼規(guī)范GB50

7、018第條的要求設(shè)置張緊裝置。有吊車時,柱間支撐應(yīng)采用型鋼支撐；在8度及以上地震區(qū)或地震作用效應(yīng)組合控制時，門式剛架房屋的屋面橫向水平支撐和柱間支撐亦應(yīng)采用型鋼支撐。3.2 支撐體系常見問題3.2.6 在剛架轉(zhuǎn)折處(邊柱柱頂和屋脊、多跨房屋中間柱柱頂)，未沿房屋縱向全長設(shè)置剛性系桿。改 進(jìn) 措 施原因分析： 在剛架轉(zhuǎn)折處設(shè)置剛性系桿，除了承受壓力和傳遞縱向水平力外，在安裝過程中可增加剛架的側(cè)向剛度，保證結(jié)構(gòu)安全。改進(jìn)措施：根據(jù)門式剛架規(guī)程CECS102第條第5款的規(guī)定，在剛架的邊柱柱頂和屋脊處及多跨房屋適當(dāng)位置的中間柱柱頂處，均沿房屋全長設(shè)置通長的剛性系桿；不宜由加強(qiáng)的檁條代替剛架轉(zhuǎn)折處的剛性

8、系桿，如圖所示。3.2 支撐體系常見問題3.2.7 壓型鋼板薄壁型鋼檁條屋面，當(dāng)檁條跨度大于4m時，未合理設(shè)置拉條、斜拉條及撐桿體系。改 進(jìn) 措 施原因分析： 冷彎薄壁型鋼檁條通常采用Z型鋼和卷邊槽鋼檁條，由于其重心高，弱軸抗彎能力差。當(dāng)檁條跨度大于4m時，應(yīng)設(shè)置拉條、斜拉條及撐桿體系，以提高其側(cè)向剛度與承載力，減少其在安裝和使用階段的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)。改進(jìn)措施：根據(jù)門式剛架規(guī)程CECS102第條和條的規(guī)定，當(dāng)檁條跨度大于4m不大于6m時，應(yīng)在檁條跨中設(shè)置一道拉條，當(dāng)檁條跨度大于6m時，應(yīng)在檁條跨度 3分點(diǎn)處各設(shè)一道拉條，拉條宜設(shè)置在距檁條上翼緣 1/3腹板高度范圍內(nèi)。為了防止檁條向屋脊方向彎扭

9、失穩(wěn)，在設(shè)置拉條的同時，應(yīng)在檐口處增設(shè)斜拉條和撐桿；為了承受屋面的坡向分力，在屋脊處(有天窗時在天窗處）亦應(yīng)增設(shè)斜拉條和撐桿；當(dāng)屋面坡面過大時，在檐口和屋脊之間的適當(dāng)位置必要時也宜增設(shè)斜拉條和撐桿。當(dāng)門式剛架跨度不大、屋面對稱屋脊布置且坡度較小時，屋脊處可不設(shè)斜拉條和撐桿。拉條應(yīng)根據(jù)最大的屋面坡向分力按拉桿計(jì)算確定，撐桿則按壓桿設(shè)計(jì)，如圖所示：圖3.2.7 檁條間拉條布置示意圖3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算常見問題3.3.1 剛架梁、柱高強(qiáng)度螺栓連接節(jié)點(diǎn)的端板，不滿足最小厚度16mm的要求。改 進(jìn) 措 施原因分析： 剛架梁、柱連接節(jié)點(diǎn)通常假定按剛性連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，要保證連接節(jié)點(diǎn)與計(jì)算模型相符，傳力可靠，除滿足

10、計(jì)算要求外，必須嚴(yán)格控制端板厚度不小于16mm，以保證端板有足夠的剛度。改進(jìn)措施：根據(jù)門式剛架規(guī)程CECS102第條規(guī)定，設(shè)計(jì)剛架梁、柱連接節(jié)點(diǎn)端板時,如計(jì)算出的端板厚度不足16mm時,應(yīng)取端板厚度16mm；工程習(xí)慣上，端板的厚度也不宜小于節(jié)點(diǎn)所用高強(qiáng)度螺栓的直徑d。同時， 根據(jù)門式剛架規(guī)程CECS102第條規(guī)定，端板與剛架柱翼緣和斜梁翼緣的連接應(yīng)采用全熔透對接焊，焊縫質(zhì)量等級為二級；端板與剛架構(gòu)件腹板的連接應(yīng)采用角對接組合焊縫或與腹板等強(qiáng)的角焊縫。3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算常見問題3.3.2 柱腳錨栓的直徑，不滿足不小于24mm的要求，且未設(shè)置雙螺帽。改 進(jìn) 措 施原因分析： 剛架柱腳通常假設(shè)與基礎(chǔ)為

11、鉸接相連，有吊車時則應(yīng)采用剛接柱腳;柱腳錨栓直徑除按計(jì)算確定外，考慮到實(shí)際工程中可能會承受部分水平剪力等不利因素，其直徑不宜過小。改進(jìn)措施：根據(jù)門式剛架規(guī)程CECS102第條規(guī)定，當(dāng)計(jì)算出的柱腳錨栓直徑小于24mm時，應(yīng)取24mm。一般情況下，剛架跨度不大于18m時,采用2個M24的錨栓；剛架跨度不大于27m時,采用4個M24的錨栓；剛架跨度不大于30m時,采用4個M30的錨栓。柱腳錨栓均應(yīng)設(shè)雙螺帽，以防螺帽松動，影響柱腳安全可靠的工作。3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算常見問題3.3.3 未復(fù)核有柱間支撐的柱腳錨栓在風(fēng)荷載作用下的上拔力。改 進(jìn) 措 施原因分析： 門式剛架房屋端墻(山墻)上的風(fēng)荷載經(jīng)由抗風(fēng)柱、

12、屋面橫向水平支撐等結(jié)構(gòu)構(gòu)件傳至柱間支撐，柱間支撐的最大豎向分力使與其相連的柱腳錨栓產(chǎn)生上拔力。改進(jìn)措施：根據(jù)門式剛架規(guī)程CECS102第條規(guī)定，進(jìn)行有柱間支撐的柱腳錨栓在風(fēng)荷載作用下的上拔力計(jì)算。計(jì)算柱間支撐產(chǎn)生的最大豎向分力時，不考慮活荷載(或雪荷載)、積灰荷載和附加荷載的影響，恒荷載的分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)取1.0;計(jì)算柱腳錨栓的受拉承載力時，對Q235鋼錨栓，其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fat=140N/mm,錨栓的面積取螺紋處的有效截面面積。3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算常見問題3.3.4 未復(fù)核柱腳底部水平剪力能否由底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力承受，當(dāng)摩擦力不足時，應(yīng)設(shè)柱腳抗剪鍵。改 進(jìn) 措 施原因分析：根據(jù)門式剛架規(guī)程C

13、ECS102第條規(guī)定，柱腳錨栓不宜用于承受柱腳底部的水平剪力。此水平剪力可由柱腳底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力(摩擦系數(shù)可取0.4)或設(shè)置抗剪鍵承受。改進(jìn)措施：按門式剛架規(guī)程的規(guī)定，復(fù)核柱腳底部的水平剪力是否可由柱腳底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力承受，當(dāng)摩擦力不足時，柱腳底板下應(yīng)加焊抗剪鍵。柱腳底部的水平剪力和摩擦力均應(yīng)取可能的最不利的組合設(shè)計(jì)值。柱腳抗剪鍵的截面尺寸和連接焊縫應(yīng)按混凝土的局部抗壓和抗剪鍵本身的彎剪承載力計(jì)算確定。3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算常見問題3.3.5 檁條和墻梁設(shè)計(jì)計(jì)算時，未按門式剛架規(guī)程的附錄A計(jì)算風(fēng)荷載，也未考慮風(fēng)吸力的不利影響。改 進(jìn) 措 施原因分析：門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋屬于低矮

14、房屋范疇，進(jìn)行風(fēng)荷載計(jì)算時所需要的風(fēng)荷載體形系數(shù)，由于我國現(xiàn)有的資料不完備,門式剛架規(guī)程CECS102建議采用美國MBMA手冊中的規(guī)定,并作為附錄A列于規(guī)程中。為和MBMA手冊配套，門式剛架規(guī)程要求將我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)荷載規(guī)范GB50009的基本風(fēng)壓值乘以綜合調(diào)整系數(shù)。改進(jìn)措施： 進(jìn)行門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋檁條和墻梁設(shè)計(jì)計(jì)算時，取自荷載規(guī)范第條的基本風(fēng)壓值應(yīng)乘以的綜合調(diào)整系數(shù)，風(fēng)壓高度變化系數(shù)按荷載規(guī)范第條和第條的規(guī)定采用，當(dāng)高度小于10m時，按10m處的數(shù)值采用；風(fēng)荷載體型系數(shù)，考慮內(nèi)、外風(fēng)壓最大值的組合，且含陣風(fēng)系數(shù)，按門式剛架規(guī)程附錄A的條的規(guī)定采用。在風(fēng)吸力作用下，冷彎薄壁型鋼檁條下翼緣

15、受壓時，當(dāng)屋面能阻止檁條上翼緣側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)時，可偏安全地按薄壁型鋼規(guī)范GB50018的公式(8.1.1-2)進(jìn)行驗(yàn)算。墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算與檁條類同。3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算常見問題3.3.6 門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的剛架立柱隨意改為鋼筋混凝土柱，仍按門式剛架結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)，會造成工程事故。改 進(jìn) 措 施原因分析：門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)是一種跨變結(jié)構(gòu)，其斜梁和立柱可以是變截面的，也可以是等截面的，立柱與基礎(chǔ)的連接可以鉸接，也可以剛接，但斜梁與立柱必須剛接。鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)則不同，它的屋面主構(gòu)件可以是鋼筋混凝土梁或鋼梁，也可以是鋼筋混凝土屋架或鋼屋架，并且與鋼筋混凝土柱頂鉸接，鋼筋混凝土柱腳則與基礎(chǔ)剛接

16、。 顯然，這是完全不同的兩種結(jié)構(gòu)體系。因此，按門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的房屋，不應(yīng)隨意將剛架立柱改為鋼筋混凝土柱。因?yàn)殇摬暮弯摻罨炷羶煞N材料在材性、剛度和承載力方面有很大差別，不能簡單代換，而且在柱頂，鋼結(jié)構(gòu)的斜梁與鋼筋混凝土的柱是兩種不同材性的構(gòu)件，很難實(shí)現(xiàn)剛接。所以隨意將門式剛架立柱改為鋼筋混凝土柱會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不安全。改進(jìn)措施：（1）不得隨意將門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的立柱改為鋼筋混凝土柱，也就是說不得隨意改變結(jié)構(gòu)的材料和體系； （2）當(dāng)必須將門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的立柱改為鋼筋混凝土柱時，鋼筋混凝土柱必須與基礎(chǔ)剛接，鋼斜梁與柱頂應(yīng)按能承受水平推力的鉸接連接進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)，所構(gòu)成的跨變排架結(jié)

17、構(gòu)應(yīng)重新進(jìn)行內(nèi)力分析，除應(yīng)重新驗(yàn)算斜梁的承載力外，還應(yīng)按承載力和柱頂位移限值確定鋼筋混凝土柱的截面尺寸和配筋，也應(yīng)重新復(fù)核地基及基礎(chǔ)的承載力。3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算常見問題3.3.7 屋面橫向水平支撐、柱間支撐、抗風(fēng)柱及剛架結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)(含柱腳連接節(jié)點(diǎn)及支撐構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn))無計(jì)算書。改 進(jìn) 措 施原因分析：屋面橫向水平支撐、柱間支撐、抗風(fēng)柱和剛架一道形成門式剛架結(jié)構(gòu)的空間體系，共同承受屋面和墻面結(jié)構(gòu)傳來的垂直荷載、水平荷載和地震作用，其構(gòu)件和連接的承載能力必須滿足門式剛架規(guī)程CECS102第條、第條和第節(jié)的要求。改進(jìn)措施： 在施工圖階段,設(shè)計(jì)單位的校審人員除校審門式剛架的計(jì)算書外，還應(yīng)校審屋面橫向水平

18、支撐、柱間支撐和抗風(fēng)柱等主要受力構(gòu)件的計(jì)算書，也應(yīng)校審剛架結(jié)構(gòu)體系各連接節(jié)點(diǎn)的計(jì)算書；計(jì)算書齊全后才可以連同施工圖圖紙一道送施工圖審查單位審查。支撐構(gòu)件采用型鋼時，連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)采用焊接連接節(jié)點(diǎn)。3.4 構(gòu)造要求常見問題3.4.1 檁條與剛架斜梁上翼緣連接處設(shè)置單板檁托未加焊加勁肋。改 進(jìn) 措 施原因分析： 檁托除安裝時固定檁條防止檁條傾覆外，尚要承受檁條因荷載偏心產(chǎn)生的扭矩。因此檁托應(yīng)有必要的剛度和承載力，以便對檁條端部提供扭轉(zhuǎn)約束。改進(jìn)措施：根據(jù)薄壁型鋼規(guī)范GB50018第條規(guī)定，垂直于斜梁上翼緣設(shè)置的單板檁托，應(yīng)加焊側(cè)向加勁肋，以提高其對檁條端部扭轉(zhuǎn)的約束剛度。為了有效地約束檁條端部的扭轉(zhuǎn)，

19、檁托高度不宜小于檁條高度的2/3。墻梁的支托宜參照檁托設(shè)計(jì),如圖所示。 當(dāng)屋面坡度及荷載均較小,且檁條高度也不大時，可采用單板檁托。單板檁托宜與剛架斜梁上翼緣坡口熔透焊。3.4 構(gòu)造要求常見問題3.4.2 位于坡屋面坡頂?shù)奈菁闺p檁，未用型鋼或圓鋼相互連接。改 進(jìn) 措 施原因分析：門式剛架房屋通常采用實(shí)腹式冷彎薄壁型鋼檁條，并在屋脊處布置雙檁。屋脊雙檁間用型鋼或圓鋼相互連接形成一體共同受力，并同屋面拉條、斜拉條及撐桿組合，使屋面的整體性和坡向剛度大大提高。改進(jìn)措施：根據(jù)門式剛架規(guī)程CECS102第條屋脊雙檁間用型鋼相互連接時，可根據(jù)具體情況采用焊接或螺栓連接;用圓鋼相互連接時,應(yīng)在每個連接點(diǎn)處檁條腹板兩側(cè)各設(shè)置一個鎖緊螺帽;雙脊檁間相互連接點(diǎn)的位置在檁條跨度的3分點(diǎn)處及拉條連接點(diǎn)處。如圖和圖3.4.2 所示。 屋脊雙檁也可用撐桿(鋼管內(nèi)設(shè)拉條)相互連接。圖脊檁連接示意圖3.4 構(gòu)造要求常見問題3.4.3 在剛架斜梁下翼緣受壓區(qū)和柱內(nèi)側(cè)翼緣受壓區(qū)未設(shè)置保證其穩(wěn)定的隅撐。改 進(jìn) 措 施原因分析：剛架梁、柱