導(dǎo)語：房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計問題研討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1正確選用鋼材質(zhì)量等級和焊縫質(zhì)量等級

按照規(guī)范要求，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計文件中，應(yīng)當(dāng)注明鋼結(jié)構(gòu)所采用的材料的質(zhì)量等級(包括相適應(yīng)的焊接材料型號)，并對焊縫質(zhì)量提出質(zhì)量等級要求。在審查的實際工程項目中，有的焊接鋼結(jié)構(gòu)在材料一項，只注明材料采用Q235鋼或Q345鋼，不提出質(zhì)量等級要求；對于焊縫質(zhì)量等級，部分項目不提出要求，部分項目提出的要求不當(dāng)。鋼結(jié)構(gòu)房屋所使用的鋼材應(yīng)當(dāng)具有抗拉強度、屈服強度、伸長率、冷彎試驗和硫、磷含量的合格保證；對于焊接鋼結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)具有含碳量的合格保證。抗震設(shè)計時，當(dāng)焊接鋼結(jié)構(gòu)的鋼板厚度不小于40ram且承受沿板厚方向的拉力時，還應(yīng)保證板厚方向截面收縮率不低于Z15級的要求。在地震區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)所使用的鋼材，除了具有上述合格保證外，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011—2001)(以下簡稱《抗震規(guī)范》)還要求它們具有沖擊韌性的合格保證。對沖擊韌性的合格保證，還應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)不同的工作溫度提出不同的要求。為保證結(jié)構(gòu)有必要的安全儲備和足夠的塑性變形能力，《抗震規(guī)范》還對鋼材的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值、伸長率的限值和良好的可焊性等物理力學(xué)指標做出了明確的規(guī)定，并要求也要寫入設(shè)計文件中。一般來說，鋼結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件宜采用Q235B及以上等級的碳素結(jié)構(gòu)鋼和Q345B及以上等級的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。不建議使用質(zhì)量等級為A級的鋼材，原因是這種類型的鋼材不保證沖擊韌性和延性性能，Q235A級鋼材還不保證焊接要求的含碳量限值。在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)中，焊接連接已成為鋼結(jié)構(gòu)連接的最基本方法，焊縫質(zhì)量的好壞直接影響到結(jié)構(gòu)安全，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性和受力性能及焊縫的受力情況，確定焊縫的質(zhì)量等級。通常，板材的對接焊縫，承受動力荷載構(gòu)件(如吊車梁)的較重要的焊縫，需作疲勞驗算的焊縫，以及須與鋼材等強的受拉、受彎對接焊縫(如框架梁、柱及其連接節(jié)點的對接焊縫，工字形截面與其端板的對接焊縫)，其焊縫應(yīng)采用坡口全熔透對接焊縫，其焊縫質(zhì)量等級不得低于二級。其他部位的焊縫，一般均可采用角焊縫。角焊縫由于應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴重，內(nèi)部探傷亦很困難，其焊縫質(zhì)量等級一般只能是三級，其中某些重要角焊縫可允許要求其外觀缺陷符合二級的要求。

2房屋的溫度區(qū)段內(nèi)應(yīng)按規(guī)范規(guī)定設(shè)置獨立的空間穩(wěn)定支撐體系

下面以門式剛架設(shè)計為例，介紹支撐體系設(shè)置不當(dāng)?shù)那闆r：(1)有的項目未將屋面橫向水平支撐和柱間支撐布置在同一跨間內(nèi)，無法形成獨立的空間支撐體系，不僅不利于抗震，給施工安裝也帶來不便。(2)有的項目將屋面橫向水平支撐設(shè)在端部第二個開間，但未在端跨相應(yīng)位置設(shè)置剛性縱向系桿，使山墻的風(fēng)荷載等水平力不能可靠傳遞。(3)屋面支撐的布置未與山墻抗風(fēng)柱的位置相協(xié)調(diào)，使抗風(fēng)柱的柱頂反力不能直接傳到屋面橫向支撐的節(jié)點上，造成山墻處屋面系統(tǒng)受力復(fù)雜化，影響結(jié)構(gòu)的安全。(4)比較多的項目屋面橫向水平支撐的直腹桿(包括屋脊處和柱頂處)未按剛性系桿考慮，采用檁條兼做時，又未對檁條的剛度和承載力進行驗算。除屋脊處布置雙檁，相互之間又有不少于兩點(根據(jù)檁條跨度大小確定連接點數(shù))用剛性連接件連接起來可以起到剛性系桿的作用外，其他各處(包括柱頂處)未經(jīng)加強的檁條很難起到剛性系桿作用，因為常用的z形或c形冷彎薄壁型鋼檁條側(cè)向剛度很差。屋面橫向水平支撐的直腹桿剛度不足，柱頂系桿剛度不足，直接影響到房屋的縱向受力和傳力性能。當(dāng)檁條無法起到剛性直腹桿的作用時，通常應(yīng)在屋脊處、柱頂處以及屋面設(shè)置橫向水平支撐直腹桿，在剛架斜梁間設(shè)置鋼管、H型鋼或其它截面形式的剛性桿件，以保證房屋縱向結(jié)構(gòu)安全可靠地工作。在剛架轉(zhuǎn)角處(邊柱柱頂和屋脊，以及多跨房屋相應(yīng)位置的中間柱柱頂)的剛性系桿應(yīng)沿房屋全長設(shè)置。(5)屋面支撐和柱間支撐當(dāng)采用柔性圓鋼拉條時，宜設(shè)張緊裝置(如花蘭螺栓)，當(dāng)荷載較大時，這些柔性圓鋼拉條宜改為型鋼，這也是一部分項目注意得不夠的地方。

3實腹式門式剛架應(yīng)按規(guī)范規(guī)定設(shè)置隅撐

規(guī)范規(guī)定，在檁條或墻梁與剛架的連接處，在斜梁下翼緣的受壓區(qū)或剛架柱內(nèi)側(cè)翼緣的受壓區(qū)，至少每隔一根檁條或墻梁應(yīng)設(shè)置按受壓構(gòu)件設(shè)計的隅撐，將檁條或墻梁與翼緣受壓區(qū)直接連接起來。采用雙層屋面板時亦應(yīng)設(shè)置隅撐。隅撐雖小，作用很大，它是用來保證斜梁下翼緣或剛架柱內(nèi)側(cè)翼緣受壓穩(wěn)定的重要措施。但是，有相當(dāng)一部分工程未按規(guī)范要求設(shè)置隅撐，或者設(shè)置得很少，或者設(shè)置得不當(dāng)，這將影響剛架的整體穩(wěn)定性，危及結(jié)構(gòu)的安全。當(dāng)山墻抗風(fēng)柱與剛架斜梁下翼緣連接時，連接處的斜粱下翼緣亦應(yīng)設(shè)置隅撐。

4合理設(shè)置壓型鋼板輕型屋面的拉條

對于有檁體系的壓型鋼板輕型屋面，為了減少檁條在使用階段和施工過程中的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，通常在檁條間要設(shè)置拉條(包括斜拉條和撐桿，以下同)作為檁條的側(cè)向支點，以保證檁條的側(cè)向穩(wěn)定。當(dāng)檁條跨度大于4m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)在檁條跨度三分點處各設(shè)一道拉條。拉條按拉桿設(shè)計，當(dāng)采用圓鋼時直徑不宜小于10mm。撐桿按壓桿設(shè)計，多采用鋼管或角鋼制作。圓鋼拉條通常設(shè)置在距檁條上翼緣1／3腹板高度范圍內(nèi)。當(dāng)風(fēng)吸力作用下檁條下翼緣受壓時，屋面板宜采用自攻螺釘直接與檁條連接，拉條則宜設(shè)在檁條下翼緣附近；當(dāng)屋面采用扣合式或咬合式鋼板時，宜分別在距檁條上下翼緣1／3腹板高度范圍內(nèi)同時設(shè)置拉條。有的項目檁條跨度大于4m甚至達到6m時也不設(shè)拉條：有的項目雖設(shè)拉條，但不設(shè)斜拉條和撐桿；有的項目的拉條靠檐口的一端拉接點設(shè)在檁條上1／3范圍內(nèi)，靠屋脊的一端，拉接點設(shè)在檁條下1／3范圍內(nèi)。這些都是不妥當(dāng)?shù)摹＠瓧l不大，但作用不小，必須十分重視。同樣，采用冷彎薄壁型鋼墻梁時，亦應(yīng)根據(jù)其跨度大小設(shè)置必要的拉條和撐桿。

5混凝土樓板設(shè)計

(1)某鋼框架結(jié)構(gòu)房屋，現(xiàn)澆混凝土樓板長度達90m，超長很多，未設(shè)溫度伸縮縫，也未采取其他減小溫度和混凝土收縮作用的措施。鋼結(jié)構(gòu)房屋和混凝土結(jié)構(gòu)房屋由于材料性質(zhì)不同，溫度伸縮縫區(qū)段長度差別很大。例如現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋，溫度伸縮縫區(qū)段長度最大為55m，鋼框架結(jié)構(gòu)房屋，溫度伸縮縫區(qū)段長度約為120m。為了防止或減輕混凝土樓板開裂，鋼框架結(jié)構(gòu)房屋采用現(xiàn)澆混凝土樓板時，原則上仍應(yīng)按混凝土結(jié)構(gòu)的要求留設(shè)溫度伸縮縫。只有當(dāng)采用設(shè)置施工后澆帶和其他減小混凝土溫度變化或收縮的可靠措施時，才可以適當(dāng)增大溫度伸縮縫區(qū)段長度。(2)壓型鋼板組合混凝土樓板，除了按計算(并滿足構(gòu)造要求)在鋼梁上焊接栓釘外，為了保證混凝土和壓型鋼板共同工作，它們之間應(yīng)有連接措施。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，其連接措施可以依靠壓型鋼板的縱向波槽或依靠壓型鋼板上的壓痕、開的小洞或沖成的不閉合孔眼，也可以依靠壓型鋼板上焊接的橫向鋼筋。由于產(chǎn)品規(guī)格的限制，目前國內(nèi)帶縱向波槽的壓型鋼板和帶壓痕或開小洞的壓型鋼板不多。所以，當(dāng)無法采用上述這兩種板型時，要實現(xiàn)壓型鋼板和混凝土的連接，可在壓型鋼板上焊接橫向鋼筋，而且在任何情況下，壓型鋼板端部必須焊接栓釘(圖1)。但有的項目沒有完全這樣做，直接影響到壓型鋼板和混凝土板的共同工作，這是不妥當(dāng)?shù)摹?3)當(dāng)框架型鋼梁(無壓型鋼板底模的非組合梁)直接支承現(xiàn)澆混凝土樓板時，應(yīng)在鋼梁上焊接構(gòu)造抗剪連接件，通常采用彎筋連接件。彎筋連接件的鋼筋彎折方向應(yīng)與混凝土翼板對鋼梁的水平剪力方向相同(圖2)，而不應(yīng)像某些項目那樣，或者不彎折，或者在垂直水平剪力方向彎折。(4)在框架梁柱連接處，當(dāng)柱截面尺寸較大時，通常應(yīng)在梁端之間焊接45o的角鋼支托來支承壓型鋼板，但在混凝土板頂面，規(guī)范并未要求采取任何加強措施。鋼框架梁柱節(jié)點處的混凝土板位于負彎矩區(qū)，受力較大且復(fù)雜，鋼柱的存在使該處混凝土樓板不連續(xù)。因此筆者認為，當(dāng)鋼柱截面尺寸較大時，應(yīng)當(dāng)象混凝土樓板開洞時洞邊加強的處理辦法那樣，通過設(shè)置加強鋼筋來加強該處的混凝土樓板。

6網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計

(1)網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)分開計算時，通常假定網(wǎng)架支座剛度為無窮大，因此所有支座剛度相同(類似于結(jié)構(gòu)力學(xué)中簡支板的支座假定)，算出支座反力后再加到下部結(jié)構(gòu)上。下部結(jié)構(gòu)可能是柱，也可能是粱，也可能是其他結(jié)構(gòu)形式，不僅剛度是有限的，而且剛度差異可能很大。在這種假定條件下，算出來的網(wǎng)架內(nèi)力和支座反力及下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力與采用網(wǎng)架支座剛度為實際剛度且上、下部結(jié)構(gòu)共同工作的力學(xué)模型所計算出來的結(jié)果肯定是不相同的，因為超靜定的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和反力分配與結(jié)構(gòu)剛度分布有關(guān)。有計算分析表明，這種不同對有的構(gòu)件可能高達好幾倍。網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)分開計算會導(dǎo)致不合理的結(jié)果。那么為什么出事故的工程只占少數(shù)呢?這是因為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是高次超靜定空間結(jié)構(gòu)，鋼材又是非常理想的彈塑性材料，個別桿件出現(xiàn)超載達到流限，會立即發(fā)生塑性內(nèi)力重分布，使該桿件不至于斷裂破壞。這正是鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的重要優(yōu)點之一，但不應(yīng)因此就認為分開計算是正確的。(2)由于現(xiàn)行《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》(JGJ7—91)沒有規(guī)定必須把網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)連成一體整體分析，國內(nèi)多數(shù)網(wǎng)架專用程序都是把網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)分開來計算的，這顯然是不妥當(dāng)?shù)摹＿@種現(xiàn)狀應(yīng)當(dāng)改變，規(guī)程JGJ7—91應(yīng)盡快修訂，應(yīng)當(dāng)明確要求網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)必須連在一起進行整體分析計算，網(wǎng)架專用程序亦應(yīng)隨之修改。

7抗震設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)房屋與混凝土結(jié)構(gòu)房屋不同，無抗震等級之分。抗震設(shè)計時，鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)根據(jù)設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度，采用不同的地震作用效應(yīng)調(diào)整系數(shù)，并采取不同的抗震構(gòu)造措施。鋼框架結(jié)構(gòu)及鋼框架支撐結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施主要根據(jù)設(shè)防烈度和房屋高度，控制框架柱和支撐的長細比，控制梁、柱及支撐桿件板件的寬厚比，控制梁柱連接節(jié)點的構(gòu)造要求——包括設(shè)置加勁肋、設(shè)置側(cè)向支撐，包括連接焊縫的質(zhì)量要求和高強度螺栓連接的構(gòu)造要求等。施工圖設(shè)計中存在的問題主要是某些項目對板件寬厚比和支撐長細比控制不當(dāng)，僅按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017—2003)的要求控制是不夠的，抗震設(shè)計時應(yīng)按《抗震規(guī)范》第8章的要求控制。有的設(shè)計者可能不清楚，規(guī)范CB50017—2003的構(gòu)造規(guī)定并不完全適用于抗震設(shè)防地區(qū)。有的框架結(jié)構(gòu)房屋，梁柱剛性連接時，有的設(shè)計者未注意到《抗震規(guī)范》第8．3．6條(強制性條文)的要求：組合柱在粱翼緣上下各500mm的節(jié)點范圍內(nèi)，柱翼緣與柱腹板間或箱形柱壁板間的連接焊縫，應(yīng)采用坡口全熔透焊縫，不允許采用角焊縫。

8建筑鋼結(jié)構(gòu)防護

建筑鋼結(jié)構(gòu)的防護主要包括兩個方面，即防腐蝕和防火及隔熱。有的設(shè)計人員往往在這兩個方面注意得不夠，沒有在設(shè)計文件中加以強調(diào)和說明。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017—2003)把鋼結(jié)構(gòu)的防護列為強制性條文，要求在設(shè)計文件中注明所要求的鋼材除銹等級和涂料及涂層厚度：柱腳在地面以下的部分應(yīng)采用混凝土包裹，受侵蝕作用的柱腳不宜埋入地下；鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防火保護層厚度應(yīng)根據(jù)建筑物的耐火等級和構(gòu)件的不同耐火極限進行設(shè)計；受高溫作用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)不同情況采取相應(yīng)的隔熱防護措施。