一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師考試輔導(dǎo):輕型鋼結(jié)構(gòu)與普通鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(2)

　?。ㄋ模┙Y(jié)構(gòu)分析

　　目前鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)分析通常為線彈性分析，條件允許時(shí)考慮p－Δ，p－δ。

　　新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能。這為更精確的分析結(jié)構(gòu)提供了條件。并不是所有的結(jié)構(gòu)都需要使用軟件：

　　典型結(jié)構(gòu)可查力學(xué)手冊(cè)之類(lèi)的工具書(shū)直接獲得內(nèi)力和變形。

　　簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)通過(guò)手算進(jìn)行分析。

　　復(fù)雜結(jié)構(gòu)才需要建模運(yùn)行程序并做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析。

　?。ㄎ澹┕こ膛卸?/P>

　　要正確使用結(jié)構(gòu)軟件，還應(yīng)對(duì)其輸出結(jié)果的做“工程判定”。比如，評(píng)估各向周期、總剪力、變形特征等。根據(jù)“工程判定”選擇修改模型重新分析，還是修正計(jì)算結(jié)果。

　　不同的軟件會(huì)有不同的適用條件。初學(xué)者應(yīng)充分明了。此外，工程設(shè)計(jì)中的計(jì)算和精確的力學(xué)計(jì)算本身常有一定距離， 為了獲得實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，有時(shí)會(huì)用誤差較大的假定， 但對(duì)這種誤差， 會(huì)通過(guò)"適用條件、概念及構(gòu)造"的方式來(lái)保證結(jié)構(gòu)的安全。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，“適用條件、概念及構(gòu)造”是比定量計(jì)算更重要的內(nèi)容。

　　工程師們不應(yīng)該過(guò)分信任與依賴結(jié)構(gòu)軟件。美國(guó)一位學(xué)者曾警告說(shuō)：“誤用計(jì)算機(jī)造成結(jié)構(gòu)破壞而引起災(zāi)難只是一個(gè)時(shí)間的問(wèn)題?！?/P>

　　注重概念設(shè)計(jì)和工程判定是避免這種工程災(zāi)難的方法。

　?。?gòu)件設(shè)計(jì)

　　構(gòu)件的設(shè)計(jì)首先是材料的選擇。 比較常用的是q235（類(lèi)似a3）和q345（類(lèi)似16mn）。通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理。 經(jīng)濟(jì)考慮，也可以選擇不同強(qiáng)度鋼材的組合截面。 當(dāng)強(qiáng)度起控制作用時(shí)，可選擇q345； 穩(wěn)定控制時(shí)，宜使用q235.

　　構(gòu)件設(shè)計(jì)中，現(xiàn)行規(guī)范使用的是彈塑性的方法來(lái)驗(yàn)算截面。這和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的彈性方法并不匹配。

　　當(dāng)前的結(jié)構(gòu)軟件，都提供截面驗(yàn)算的后處理功能。由于程序技術(shù)的進(jìn)步，一些軟件可以將驗(yàn)算時(shí)不通過(guò)的構(gòu)件，從給定的截面庫(kù)里選擇加大一級(jí)。并自動(dòng)重新分析驗(yàn)算，直至通過(guò)，如sap2000等。這是常說(shuō)的截面優(yōu)化設(shè)計(jì)功能之一。

　　它減少了結(jié)構(gòu)師的很多工作量。但是，初學(xué)鋼至少應(yīng)注意兩點(diǎn)：

　　1、軟件在做構(gòu)件（主要是柱）的截面驗(yàn)算時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的取定有時(shí)會(huì)不符合規(guī)范的規(guī)定。目前所有的程序都不能完全解決這個(gè)問(wèn)題。所以，尤其對(duì)于節(jié)點(diǎn)連接情況復(fù)雜或變截面的構(gòu)件，結(jié)構(gòu)師應(yīng)該逐個(gè)檢查。

　　2、當(dāng)上面第（三）條中預(yù)估的截面不滿足時(shí)，加大截面應(yīng)該分兩種情況區(qū)別對(duì)待。

　?。?） 強(qiáng)度不滿足，通常加大組成截面的板件厚度，其中，抗彎不滿足加大翼緣厚度，抗剪不滿足加大腹板厚度。

　　（2） 變形超限，通常不應(yīng)加大板件厚度，而應(yīng)考慮加大截面的高度，否則，會(huì)很不經(jīng)濟(jì)。

　　使用軟件的前述自動(dòng)加大截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，很難考慮上述強(qiáng)度與剛度的區(qū)分，實(shí)際上，常常并不合適。

　　（七）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

　　連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容之一。在結(jié)構(gòu)分析前，就應(yīng)該對(duì)節(jié)點(diǎn)的形式有充分思考與確定。常常出現(xiàn)的一種情況是，最終設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)分析模型中使用的形式不完全一致，這必須避免。 按傳力特性不同，節(jié)點(diǎn)分剛接，鉸接和半剛接。 初學(xué)者宜選擇可以簡(jiǎn)單定量分析的前兩者。常用的參考書(shū)[2]有豐富的推薦的節(jié)點(diǎn)做法及計(jì)算公式。

　　連接的不同對(duì)結(jié)構(gòu)影響甚大。比如，有的剛接節(jié)點(diǎn)雖然承受彎矩沒(méi)有問(wèn)題，但會(huì)產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動(dòng)， 不符合結(jié)構(gòu)分析中的假定。 會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工程變形大于計(jì)算數(shù)據(jù)等的不利結(jié)果。

　　連接節(jié)點(diǎn)有等強(qiáng)設(shè)計(jì)和實(shí)際受力設(shè)計(jì)兩種常用的方法， 初學(xué)者可偏安全選用前者。設(shè)計(jì)手冊(cè)[2]中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設(shè)計(jì)者查用，比較方便。 也可以使用結(jié)構(gòu)軟件的后處理部分來(lái)自動(dòng)完成。

　　具體設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容：

　　1、焊接： 對(duì)焊接焊縫的尺寸及形式等，規(guī)范有強(qiáng)制規(guī)定，應(yīng)嚴(yán)格遵守。 焊條的選用應(yīng)和被連接金屬材質(zhì)適應(yīng)。e43對(duì)應(yīng)q235，e50對(duì)應(yīng)q345. q235與q345連接時(shí)，應(yīng)該選擇低強(qiáng)度的e43，而不是e50.

　　焊接設(shè)計(jì)中不得任意加大焊縫。 焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近。其他詳細(xì)內(nèi)容可查規(guī)范關(guān)于焊縫構(gòu)造方面的規(guī)定。

　　2、栓接：

　　鉚接形式，在建筑工程中，現(xiàn)已很少采用。

　　普通螺栓抗剪性能差， 可在次要結(jié)構(gòu)部位使用。

　　高強(qiáng)螺栓，使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。根據(jù)受力特點(diǎn)分承壓型和摩擦型。兩者計(jì)算方法不同。高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格m12. 常用m16～m30. 超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)中應(yīng)慎重使用。

　　自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。 國(guó)外在低層墻板式住宅中，也常用于主結(jié)構(gòu)的連接。

　　3、連接板： 可簡(jiǎn)單取其厚度為梁腹板厚度加4mm. 然后驗(yàn)算凈截面抗剪等。

　　4、梁腹板： 應(yīng)驗(yàn)算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強(qiáng)螺栓連接還需驗(yàn)算孔壁局部承壓。

　　5、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場(chǎng)焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等。構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法安裝是初學(xué)者長(zhǎng)犯的錯(cuò)誤。此外，還應(yīng)盡可能使工人能方便的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位與臨時(shí)固定。

　　6、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平。 比如鋼管連接節(jié)點(diǎn)的相貫線的切口需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成。

　　（八）圖紙編制

　　鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出圖分設(shè)計(jì)圖和施工詳圖兩階段，設(shè)計(jì)圖為設(shè)計(jì)單位提供，施工詳圖通常由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)設(shè)計(jì)圖編制，有時(shí)也會(huì)由設(shè)計(jì)單位代為編制。由于近年鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目增多和設(shè)計(jì)院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺乏的矛盾，有設(shè)計(jì)能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與設(shè)計(jì)圖編制的情況也很普遍。

　　1、設(shè)計(jì)圖： 是提供制造廠編制施工詳圖的依據(jù)。 深度及內(nèi)容應(yīng)完整但不冗余。 在設(shè)計(jì)圖中，對(duì)于設(shè)計(jì)依據(jù)、荷載資料（包括地震作用）、技術(shù)數(shù)據(jù)、材料選用及材質(zhì)要求、設(shè)計(jì)要求（包括制造和安裝、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)的等級(jí)、涂裝及運(yùn)輸?shù)龋?、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面選用以及結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均應(yīng)表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現(xiàn)設(shè)計(jì)的意圖。主要材料應(yīng)列表表示。

　　2、施工詳圖：又稱(chēng)加工圖或放樣圖等。深度須能滿足車(chē)間直接制造加工。不完全相同的另構(gòu)件單元須單獨(dú)繪制表達(dá)，并應(yīng)附有詳盡的材料表。

　　設(shè)計(jì)圖及施工詳圖的內(nèi)容表達(dá)方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個(gè)設(shè)計(jì)單位之間及其與鋼結(jié)構(gòu)公司之間不盡相同。初學(xué)者可參考他人的優(yōu)秀設(shè)計(jì)并參考相關(guān)的工具書(shū)[3]，并依據(jù)規(guī)范規(guī)定編制。

　　三、門(mén)式剛架工程中一些技術(shù)問(wèn)題的探討

　　（一）檁條在向上風(fēng)吸力下的下翼緣失穩(wěn)

　　1.問(wèn)題的提出

　　鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范及手冊(cè)的檁條規(guī)定都未考慮風(fēng)向上的下翼緣失穩(wěn)，拉條都是按圖1布置的，當(dāng)時(shí)屋面還未采用彩鋼板屋面，坡度比較大，屋面比較重，拉條主要是平衡屋面荷載的水平力和對(duì)彎曲中心的扭轉(zhuǎn)，拉條也只要求在屋檐加水平支撐拉住。目前，屋面已很輕很平，幾次風(fēng)災(zāi)中都有屋面被掀起，有一些是由于受風(fēng)吸力作用檁條下翼緣失穩(wěn)而引起的，因此應(yīng)引起關(guān)注。

　　2.屋面的蒙皮作用

　　對(duì)檁條在風(fēng)吸力作用下的下翼緣失穩(wěn)的驗(yàn)算，薄壁型鋼規(guī)范是不考慮屋面蒙皮作用，計(jì)算結(jié)果很不經(jīng)濟(jì)。屋面蒙皮作用國(guó)內(nèi)外都在研究。蒙皮作用會(huì)提高門(mén)式剛架的承載力。如波蘭做的雙層網(wǎng)架（12m×12m，24m×24m）的足尺試驗(yàn)，屋面波形板蒙皮作用可提高上弦承載力10%，提高下弦、腹桿承載力6%，對(duì)門(mén)式剛架承載力將會(huì)有更大的提高。但國(guó)外研究表明，準(zhǔn)確計(jì)算蒙皮作用是不易的，計(jì)算參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的形式和構(gòu)造細(xì)部很敏感，必須進(jìn)行足尺結(jié)構(gòu)試驗(yàn)才能確定這些參數(shù)。屋面蒙皮作用對(duì)檁條下翼緣失穩(wěn)承載力影響很大，國(guó)外正致力于考慮在檁條下翼緣失穩(wěn)時(shí)利用屋面蒙皮作用，但計(jì)算公式還不成熟。

　　彩板屋面蒙皮的抗剪能力對(duì)檁條上翼緣提供側(cè)向支撐是不成問(wèn)題的。根據(jù)試驗(yàn)，只有當(dāng)屋面抗剪能力Q值小時(shí)才會(huì)因Q增加而增加檁條下翼緣的失穩(wěn)承載力；而Q值達(dá)一定數(shù)值后，Q值增加不會(huì)使檁條承載力有明顯變化，屋面抗剪能力一般能達(dá)到此要求。因此屋面蒙皮作用對(duì)檁條下翼緣扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)的約束是影響檁條承載力的重要因素。

　　另外，屋面蒙皮作用也可用于門(mén)式剛架的平面外穩(wěn)50定，即平面外穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，其平面外支點(diǎn)可以采用檁條之間距，而不是采用水平支撐的間距，由于此假定不同，各種程序會(huì)有不同的計(jì)算結(jié)果。墻板的蒙皮作用也是討論的問(wèn)題，國(guó)外設(shè)計(jì)墻擦不考慮自重，不設(shè)拉條，比較簡(jiǎn)單，應(yīng)該說(shuō)墻體蒙皮作用是可以考慮的，但絕不能省去柱間支撐，而且不宜采用圓鋼。

　　3.計(jì)算理論

　　關(guān)于檁條翼緣失穩(wěn)的計(jì)算理論模型，國(guó)外主要有二種，一種是有限元法；另一種是將屋面板和受拉翼緣及部分腹板簡(jiǎn)化為彈性地基，剩余的檁條腹板及受壓翼緣被簡(jiǎn)化為支撐在彈性地基上的壓彎構(gòu)件。國(guó)內(nèi)門(mén)式剛架規(guī)程也是采用歐洲規(guī)范EC3-ENV-996規(guī)定的彈性地基的經(jīng)典模型。目前，考慮風(fēng)的吸力作用，檁條下翼緣穩(wěn)定設(shè)計(jì)的方法有四種：

　　（1）按照薄壁型鋼規(guī)范計(jì)算，由于該規(guī)范未考慮屋面蒙皮作用，因此計(jì)算結(jié)果很保守，不適用。

　?。?）參考BHP、奧多Strimat公司的檁條設(shè)計(jì)手冊(cè)，這些手冊(cè)基本一樣，承載力用W01表達(dá)，其中下角0表示風(fēng)向上，1是中間一個(gè)支點(diǎn)，二個(gè)支點(diǎn)即以W02表達(dá)，承載力為標(biāo)準(zhǔn)荷載，考慮了屋面蒙皮作用心這些澳大利亞設(shè)計(jì)手冊(cè)均是計(jì)算與試驗(yàn)的結(jié)果，又經(jīng)國(guó)外工程應(yīng)用，我認(rèn)為是可以參考的。

　　（3）按澳大利亞AS/NZS4600：1996規(guī)范計(jì)算，由于本規(guī)范在國(guó)內(nèi)無(wú)法律效應(yīng)，很不普及也難以應(yīng)用。

　　（4）門(mén)式剛架規(guī)程是按照歐洲規(guī)范EC3-ENV-1996規(guī)定的，也考慮了屋面蒙皮作用，假定為彈性地基的典型模型，又具有法律效應(yīng)，比較合理，應(yīng)該采用。但我們對(duì)照ENV1993-1-2：1996/AC提出以下問(wèn)題，有些檁條計(jì)算程序也存在這些問(wèn)題。

　　①規(guī)程[1]附錄E中規(guī)定Ct1=130n是有特定條件的，根據(jù)文獻(xiàn)[2]，只有在b =55~57，螺釘3~4個(gè)/m，而連接件（即板與檁條連接件）間距e =2br，屋面與檁條的連接剛度又因采用的隔熱材料而削弱時(shí)，公式才適用。如果情況發(fā)生改變應(yīng)按照etl=C100（b/100）來(lái)修正，C100取值參考表1.這里，b為屋面板翼緣寬度，br為波距（最大為185mm），螺釘直徑￠=6.3mrn，面板厚≥0.66mm.

　　②對(duì)失穩(wěn)承載力影響最大的還是計(jì)算長(zhǎng)度。根據(jù)文獻(xiàn)[2]，門(mén)式剛架規(guī)程中計(jì)算長(zhǎng)度ey為拉條之間距離，應(yīng)改為檁條自由翼緣承受壓應(yīng)力之長(zhǎng)度，對(duì)于簡(jiǎn)支模條來(lái)說(shuō)等于跨長(zhǎng)l.這兩種說(shuō)法對(duì)模條失穩(wěn)承載力影響十分大，ey=l時(shí)，門(mén)式剛架規(guī)程中針對(duì)拉條對(duì)檁條下翼緣失穩(wěn)公式考慮屋面扭轉(zhuǎn)約束的作用非常小，而從其他理論分析以及BHP設(shè)計(jì)手冊(cè)和試驗(yàn)可知，拉條作用非常大。我們參考澳大利亞規(guī)范中的檁條計(jì)算，其ey 也是取拉條之間的距離。因此我們認(rèn)為ey用拉條之間距離是合理的。

　?、垡?guī)程CECS102：98關(guān)于抗扭彈簧剛度Ct的式（E.0.4-1）來(lái)自ENV1993-1-3：1996，存在明顯的印刷錯(cuò)誤，正確的表達(dá)應(yīng)為下式：

　　Ct=1/（1/Ct1+1/Ct2）

　　④拉條的構(gòu)造非常重要，根據(jù)BHP設(shè)計(jì)手冊(cè)，拉條只用于>10.的屋面，且應(yīng)拉在下翼緣邊，并每隔一個(gè)問(wèn)距用C形壓桿頂住防止扭動(dòng)，較平屋面只要求二個(gè)檁條之間用C形壓桿頂住即可。因此檁條拉條布置絕不能按鋼結(jié)構(gòu)手冊(cè)的布置，一定要保證拉條不動(dòng)。為了驗(yàn)證拉條的作用，我們與天津大學(xué)在奧多公司資助下做了檁條下翼緣失穩(wěn)的整體試驗(yàn)，試驗(yàn)中檁條間距2.5m，檁條跨度5.0m，中間加一根拉條。采用雙跨屋面板帶3根檁條做整體試驗(yàn)。

　　試驗(yàn)加載到23KN/m時(shí)由于檁條的拉條未拉住而提前破壞，破壞處正在拉條附近，扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)破壞跡象明顯，拉條的作用很明顯，如果拉條不變形，承載力將提高很多。

　　我們根據(jù)以上4種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算對(duì)比，選用C254×76×20.6×2.4，跨度4.75m，間距2.5m的簡(jiǎn)支檁條（中間加拉桿），鋼材屈服應(yīng)力G450MPa，設(shè)計(jì)屈服應(yīng)力0.9×450MPa，反算檁條標(biāo)準(zhǔn)線荷載q.

　　BHP、奧多、Stramit公司的檁條設(shè)計(jì)手冊(cè)中選用c250×2.4，按l =4.8m查得：?jiǎn)慰鐀=5.07KN/m，雙跨q=5.09 KN/m門(mén)式剛架規(guī)程計(jì)算結(jié)果：q=4.18KN/m；澳大利亞規(guī)范計(jì)算結(jié)果：q=4.21 KN/m；薄壁型鋼規(guī)范計(jì)算結(jié)果較為保守。

　　以上計(jì)算結(jié)果說(shuō)明，門(mén)式剛架規(guī)程及設(shè)計(jì)手冊(cè)均是可以采用的，但希望盡快做足尺整體試驗(yàn)，不斷積累數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提出合理公式。對(duì)于跨度較大的檁條，選用上海大通鋼結(jié)構(gòu)有限公司的高頻焊接輕型H型鋼來(lái)解決下翼緣失穩(wěn)是經(jīng)濟(jì)合理的。

　?。ǘ┪菝姘宓倪x用

　　1.屋面板的抗風(fēng)措施

　　近年來(lái)連續(xù)幾次發(fā)生臺(tái)風(fēng)掀起屋面，如1996年湛江，1999年廈門(mén)14級(jí)臺(tái)風(fēng)。這些臺(tái)風(fēng)都已超出規(guī)范限定的范圍，值得注意。臺(tái)風(fēng)掀起屋面板的主要原因之一是屋面板的搭接問(wèn)題。板的橫向搭接主要有穿透式、暗扣式（EP一個(gè)扣件與檁條連接，板則與扣件扣上）和咬邊式。穿透式的缺點(diǎn)主要是螺栓穿透處易滲漏；暗扣式雖然避免了螺栓穿透，但必須用高強(qiáng)鋼材并用專(zhuān)用的高強(qiáng)鋼材軋機(jī)成型，保證形狀準(zhǔn)確并富有彈性，才能達(dá)到扣緊吻合，使搭接處能留一個(gè)防止毛細(xì)現(xiàn)象的空槽。

　　臺(tái)風(fēng)掀起屋面更主要的原因是不注意門(mén)窗的抗臺(tái)風(fēng)設(shè)計(jì)，臺(tái)風(fēng)中門(mén)被吹開(kāi)，尤其卷簾門(mén)強(qiáng)度更差。有的窗玻璃靠膩?zhàn)庸潭?，風(fēng)向外吹，膩?zhàn)痈卷敳蛔?，門(mén)窗大開(kāi)，向上的風(fēng)力大大超過(guò)設(shè)計(jì)所考慮的。有的屋面被掀起也可能是風(fēng)吸力下檁條失穩(wěn)所致。

　　當(dāng)然屋面板本身也有加強(qiáng)和改進(jìn)的必要，如暗扣式屋面被掀起的原因，有的是扣件未采用高強(qiáng)鋼材，扣不住板；有的是扣件邊上未用螺栓與檁條連接，使扣件受彎破壞；有的在邊區(qū)約1/6房屋寬度范圍內(nèi)未加抗臺(tái)風(fēng)螺栓，或抗臺(tái)風(fēng)螺栓墊圈面積太小，結(jié)果被拔出。

　　采光板更是暗扣式滲漏與可能被拔起的重點(diǎn)，因?yàn)椴晒獍迮c屋面板橫向搭接處由于二者膨脹不同，很易形成縫，而采光板剛度又比較小，附加檁條不夠，采光板更柔更易形成縫，大風(fēng)大雨即灌進(jìn)去：采光板強(qiáng)度又不如面板，更易使螺栓拔出。所以建議在面板與采光板橫向搭接處上面再壓一根鋁條，下墊膠條用螺栓及大墊圈牢牢壓住，采光板跨度應(yīng)不大于1.0m.總之暗扣式用于抗臺(tái)風(fēng)時(shí)應(yīng)特別注意防掀起與漏雨，應(yīng)采取上述加強(qiáng)措施。

　　咬邊式從外形看對(duì)防漏與防掀起會(huì)有利些，但也要注意采用的咬邊形式，如層層卷邊比較可靠，但加工安裝較麻煩；圖4單層咬邊處剛度不夠，不吻合又松動(dòng)，很難加膠粘結(jié)，大風(fēng)大雨就會(huì)漏進(jìn)去，咬不好也會(huì)被掀起。而國(guó)外有些產(chǎn)品用得很好，咬邊式一般只能是沒(méi)有彩色涂層的鋼板，彩色涂層在咬邊時(shí)會(huì)剝落，咬邊式在返修時(shí)也有困難，不能小面積拆換，只能整個(gè)翻修。

　　2.彩板的優(yōu)選

　　高強(qiáng)鋼的板材硬度大，不易變形，能保證搭接尺寸的吻合，使防水可靠，進(jìn)口板多數(shù)用G550.

　　熱鍍鋁鎊合金進(jìn)口板大多采用55%鋁，43.5%鋅，15%矽的合金成份，合金平均含量在200g/m2以上。鋁合金化表面有一層不溶解于水的非活性氧化膜，防止氧化，其性能比鐵活潑，比鋅遲飩，電化學(xué)作用比鋅慢，鋁表面的致密氧化鋁比鋅耐蝕2倍，十分穩(wěn)定，有陽(yáng)極保護(hù)作用。國(guó)外也有熱鍍鋅鋁，即5%鋁，95%鋅，認(rèn)為雖裸板耐蝕不如鍍鋁鋅，但在剪板成型保護(hù)方面較優(yōu)，總之這二種合金化均比熱浸鋅要耐蝕。國(guó)產(chǎn)板目前均不具備生產(chǎn)熱鍍鋁鋅合金的條件，仍為熱鍍鋅板或熱鍍鋅合金化板。

　　涂層目前有聚脂、硅改性聚脂、聚偏二氟乙烯PVDF（或叫氟碳PVF2）和塑料溶膠，一般國(guó)產(chǎn)均為聚脂，進(jìn)口板有聚脂、聚偏二氟乙烯。目前關(guān)于耐久性尚無(wú)統(tǒng)一說(shuō)法，但從退色看，聚偏二氟乙烯15年后退色20%，而聚脂7年后退色50%，可說(shuō)明聚偏二氟乙烯的質(zhì)量。但聚偏二氟乙烯一定要占70%，其余30%為丙烯酸。有的進(jìn)口板聚偏二氟乙烯只占50%，這樣性能就比聚脂好不了多少。塑料溶膠介于聚脂與聚偏二氟乙烯中間，用得不多。

　　3.彩板的防漏

　　屋面滲漏水吸人保溫層，使荷載會(huì)危及結(jié)構(gòu)安全，設(shè)計(jì)應(yīng)予以注意。

　　板的縱向搭接有的認(rèn)為用長(zhǎng)板不搭接最好，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)也不能越長(zhǎng)越好，太長(zhǎng)，由于溫度影響板的伸縮引起螺栓擴(kuò)孔，也會(huì)滲漏，另外也擔(dān)心現(xiàn)場(chǎng)軋制，有的會(huì)減少軋制次數(shù)，或損傷涂層，不能保證質(zhì)量。我們現(xiàn)在工程中用到35m一個(gè)搭接，效果很好，但建議搭接處高低錯(cuò)開(kāi)，并填以厚50mm的硅膠。

　　最近我們處理工程中發(fā)現(xiàn)冷凝水造成滲漏，正確的做法是保溫層用鋁箱作隔汽層隔絕水汽，而有的工程錯(cuò)誤地取消了隔汽層，并錯(cuò)誤地將保溫層鋪在下板上，而下板搭接方向又錯(cuò)誤地使冷凝水滲下。

　　曲面彩板尤其是球殼的彩板是防滲的難題，特別是在球的頂部，現(xiàn)在比較多的工程均用BHP的脊板做法，即橫向搭接邊是切成斜邊在凹橫向板部分彎折成堤，然后上加蓋板，在球頂部分則用三道防線即板彎折成堤，得泰復(fù)式町膠，封口板PE上加脊板。我們?cè)谥楹ｓw育館第一次采用了上述做法，效果尚可，但圓頂做法還是相當(dāng)復(fù)雜，處理不好很易滲漏。現(xiàn)在比較好的辦法是用夾心板做成平坦屋面，上鋪瑞士獨(dú)資生產(chǎn)的防水材料（在濟(jì)南），可以有各種顏色。中國(guó)香港會(huì)展大廳用了效果很好，是比較可靠美觀的防水做法。

　?。ㄈ╅T(mén)式剛架的承壓型高強(qiáng)螺栓

　　我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定，摩擦型高強(qiáng)螺栓要求測(cè)定扭矩系數(shù)、摩擦系數(shù)以控制預(yù)拉應(yīng)力?？讖揭蟊嚷菟ㄖ睆酱?mm.承壓型高強(qiáng)螺栓除保留上述要求外，還要求孔徑比螺栓直徑不得大于0.5~1.0mm，減少孔徑，可以在非動(dòng)力荷載下允許螺栓有極小滑動(dòng)，并在摩擦與頂緊共同作用下使承壓型高強(qiáng)螺栓承載力比摩擦型的提高30%，但國(guó)內(nèi)實(shí)際工程從未用過(guò)承壓型高強(qiáng)螺栓。日本也取消了承壓型高強(qiáng)螺栓。德國(guó)雖用承壓型高強(qiáng)螺栓，但制定了專(zhuān)門(mén)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，以免出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

　　門(mén)式剛架規(guī)程參考了美國(guó)經(jīng)驗(yàn)，采用了承壓型高強(qiáng)螺栓或摩擦型高強(qiáng)螺栓。但美國(guó)門(mén)式剛架所謂的承壓型高強(qiáng)螺栓內(nèi)涵與我國(guó)不同。美國(guó)要求孔徑比螺栓直徑不大于1.5mm，不要求試驗(yàn)扭矩系數(shù)及摩擦系數(shù)，只要求螺栓用人工擰緊，然后再轉(zhuǎn)l/4圈即可，目前不少美國(guó)公司在我國(guó)也是如此做法。這說(shuō)明可能美國(guó)習(xí)慣于不用扭短系數(shù)，因?yàn)榕ざ滔禂?shù)與預(yù)拉力也只是間接關(guān)系，并不一定可靠；更主要的可能還是對(duì)門(mén)式剛架的高強(qiáng)螺栓要求并不需太高，與大跨重型鋼結(jié)構(gòu)及橋梁的高強(qiáng)螺栓應(yīng)有所區(qū)別。因?yàn)殚T(mén)式剛架畢竟是輕鋼結(jié)構(gòu)，跨度小，受力小，尤其門(mén)式剛架是受彎構(gòu)件，高強(qiáng)螺栓不是靠摩擦傳遞很大的拉壓力。螺栓主要是受拉并承受一些剪力，在拼接處一般剪力很小，僅在支承處剪力稍大。斜支座本身可承受很大的剪力，直支座一般上面還有蓋板或在下面加托板承受剪力，即使沒(méi)有這些輔助件，剪力也都比較富裕，對(duì)門(mén)式剛架高強(qiáng)螺栓顯然不需要象現(xiàn)在這樣與大跨度鋼結(jié)構(gòu)要求一樣。

　?。ㄋ模╅T(mén)式剛架設(shè)計(jì)中的幾個(gè)小問(wèn)題

　　1.拼接點(diǎn)的位置要不要在計(jì)算前定下來(lái)

　　拼接點(diǎn)是為了拼裝分段，拼接點(diǎn)處剛度與其他斷面一致，計(jì)算時(shí)根本不需考慮拼接點(diǎn)，但構(gòu)造中卻應(yīng)該在拼接點(diǎn)處將二塊拼接板伸出斷面外，并在斷面外布置一排拼接螺栓，這樣的構(gòu)造其剛度基本與截面接近，但也要注意將拼接板加厚。

　　2.腹板縱向肋

　　有的工地反映，設(shè)計(jì)院已滿足規(guī)程5.2.l .3集中力下的腹板穩(wěn)定要求，不需設(shè)縱向肋，但為了安全仍加了縱向肋，給加工增加了很多麻煩。設(shè)計(jì)方面可能認(rèn)為門(mén)式剛架對(duì)腹板高厚比放寬太多，所以不太放心，加之門(mén)式剛架規(guī)程條文說(shuō)明又加了“具體設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)制造廠的技術(shù)條件采用適當(dāng)高原比”，估計(jì)這些說(shuō)明使設(shè)計(jì)者更加保守。門(mén)式剛架規(guī)程腹板高厚比是參照歐洲規(guī)范EC3-ENV-1993-1-l及美國(guó)規(guī)范AISC一1986/89，規(guī)范考慮屈曲后強(qiáng)度只是形式上與我國(guó)冷彎薄壁型鋼規(guī)范GBJ18-87表達(dá)一致，不必要加縱向肋只要加橫向肋即可，因?yàn)楦拱鍛?yīng)力場(chǎng)要求豎桿。條文說(shuō)明中所提制造廠技術(shù)條件是指板很薄時(shí)，如3mm，對(duì)于焊接及平整的技術(shù)有一定難度，國(guó)內(nèi)公司技術(shù)水平又不具備，因此就提醒一下應(yīng)根據(jù)具體條件在腹板很薄時(shí)要適當(dāng)選用寬厚比并不是要加縱向肋。

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