门式刚架轻钢结构的设计与施工

作者：王荣娣1,钮雪明2,张　峰2

(1.南京钢铁联合有限公司中厚板卷厂,江苏南京　210035;　2.江苏大阳工程建设监理有限公司,江苏南京　210007 )

摘要:介绍了门式刚架的一些特点,对设计、施工中应注意的一些问题作了探讨。

关键词:门式刚架;轻钢结构;特点;设计与施工

中图分类号:TU973+·13

　　引　言

门式刚架轻钢结构是一种新型的建筑结构形式,近年来在工业厂房及公共民用建筑中得到广泛应用。门式刚架轻钢结构以门式刚架为结构受力体系,围护结构为薄壁C型或Z型钢檩条和彩色压型钢板。

本文通过对门式刚架轻钢结构厂房的施工实践,对该种结构的特点及设计与施工中应注意的问题作了初步分析探讨。

1　门式刚架轻钢结构的特点

1·1　用钢量少,自重轻

门式刚架轻钢结构采用防水、围护一体化的轻质多功能新型屋面和墙体材料,大大减轻了荷载重量。其承重构件普遍采用高强钢材,以减轻结构自重。通常门式刚架轻钢结构的重量只有钢筋混凝土结构的1/8~1/10,是普通钢结构重量的1/2~1/3。

1·2　适应性强

门式刚架轻钢结构的跨度、柱距设置灵活,单跨、多跨可随意组合,可应用于不同工艺、不同规模、不同用途的各类建筑中。

1·3　施工速度快、周期短

结构件工厂化生产,效率高、精度高、质量稳定,工地拼装,施工简便、迅速、工期短。一般5 000~10 000 m2的单层工业厂房工期仅需3个月。

1·4　符合“美观、经济、实用”的原则

造价合理,投资见效快,综合经济效益好。空间使用率高,外观新颖别致,时代感强。

1·5　符合环保要求

无粉尘、无噪音,建筑垃圾少;易拆卸,可再次利用。利用率可达100%,利于城市环境保护。

2　设计中应注意的问题

2·1　优化设计,减少用钢量

(1)必须按照《门式刚架轻钢结构设计规程》进行设计、计算,而不能沿用现行的《钢结构设计规范》来进行门式刚架轻钢结构的设计计算。

(2)选用合理的柱网布置。在门式刚架中,主刚架和檩条的用钢量占90%以上,在相同的荷载条件下,柱网布置不同,对主钢架和檩条的用钢量影响很大。因此,在满足工艺要求的同时,要选择经济用钢量的跨度和柱距。

(3)设计中要选择合理的截面形式和连续支承构件。承重构件要选用薄壁宽肢的C型、Z型或H型截面,当荷载一定时,连续支承构件比简支构件的截面要小,因此在轻型门式刚架中非框架构件的檩条和墙梁均采用连续支承方式。

(4)采用楔形构件和变截面构件同时变化翼缘厚度和腹板厚度,可显著节省钢材。

2·2　注意板型设计

板型对建筑物的外观及使用效果影响很大,如屋面板施工中常采用暗扣式压型彩板,此板为咬边隐蔽连接,防水、防腐、防风性能优于其他板型,经咬边成型后的屋面无螺栓孔,保证屋面板各处同等使用寿命,表面光洁美观。因此设计中不仅要写明板的材料,还应注明板型。

2·3　注意节点、包角和屋脊的设计

包角设计不好,直接影响外观效果和使用性能。压型钢板屋面漏水问题大部分集中在屋脊处,设计中可考虑采用双层屋脊盖板的做法,这样既能防止雨水由于风力作用而倒灌,又能防止上层屋脊盖板涂敷密封膏不严而漏水。

3　施工中应注意的问题

(1)加强对施工企业的工厂化制作和现场安装全过程的监理,要有详实的记录,确保工程质量具有真实性和可追溯性。

(2)结构件的制作

(a)钢材的规格、型号及质量应符合设计要求和国家现行规范的规定,并经复检合格后方可使用。

(b)下料切割时要根据钢板厚度及材质,按工艺要求严格控制切割速度,采取措施控制切割变形,保证切割边缘平直。随时检查板宽,严格控制工艺尺寸。

(c)组立前应对腹板、翼缘板进行调直、调平,在组立机上组立时,按工艺规定的焊条及电流进行点焊,焊点间隔应均匀一致,应随时检查及测量其垂直度和对中度,经检查无误后方可施焊。

(d)焊接要严格按照工艺操作,焊缝布置要对称,防止焊接变形。主要受力构件的焊缝应做超声波检查。

(e)螺栓孔制作精度要求较高,螺栓孔尺寸位置必须准确,如出现孔距偏差,要采用与材质相匹配的焊条补焊后重新制孔。

(f)除锈和涂装:涂装前表面除锈要均匀彻底,处理后的表面不得有焊渣、焊瘤、灰尘、油污、水、毛刺等。除锈后应及时涂刷防锈底漆。刷漆时应保护柱脚二次浇灌砼处不得刷漆。涂层厚度要均匀,与基层附着要牢固,不得出现起皮鼓泡现象。

(3)安装

(a)首先要对钢柱基础轴线定位、柱基标高、预埋螺栓定位尺寸、螺栓露出高度等进行复测。基础施工时,钢结构安装人员要到现场配合。

(b)吊装人员要有类似工程经验,吊装时可采用多吊点、加固或扁担吊装,以避免屋面梁发生永久性变形。提运屋面板时采用铁丝滑道的方法,避免屋面板与屋面檩条碰撞,以免损伤板底。

(c)高强螺栓应做预应力、抗滑移、抗扭等试验,高强螺栓应自由穿入螺栓孔,螺栓孔如有不重合或有偏差时,应进行修整,但不允许气割扩孔。连接摩擦面应保持干燥、整洁,不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、污垢等,除设计要求外摩擦面不应涂装。安装螺栓时要用校正过扭距值的扭力扳手拧紧,其扭距值偏差不得大于5%,高强螺栓连接副终拧后,其外露的丝扣不得小于2扣。

(d)注意包角、节点、天沟及屋面洞口的处理。对泛水板、包角板等配件,应检查其折弯面宽度和折弯角度。压型金属板、泛水板和包角板等应固定可靠、牢固,防腐涂料涂刷和密封材料敷设应完好,连接件数量、间距应符合要求。所有面板、包角、节点等的缝隙都必须灌注密封材料,灌注必须饱满、粗细均匀,密封条的搁置必须平直,确保永久防水。

4　结束语

在门式刚架轻钢结构的工程实践中,首先必须做好优化设计工作,合理布置、结构设计准确、细部处理周到。施工中要严格控制进场材料的质量,把好结构件的加工制作关,控制安装质量,关键部位实施旁站,创建优质工程。