[钢结构房屋设计中常见问题分析]两层120平米钢结构造价

　　摘要：文章根据笔者多年从事钢结构房屋设计的相关经验，对钢结构房屋设计在钢材选择、网架结构以及抗震设计等可能出现的一些问题作了深入的分析。针对这些问题，提出了相应的解决方案和应该注意的问题，为钢结构房屋设计的后来者提供参考。
　　关键词：钢结构房屋；施工图审查；结构设计
　　中图分类号：TU3文献标识码：A
　　笔者在多年从事相关的工作,审查过大量的钢结构工程设计图。常见的有门式钢架、网架和多层民用钢框架房屋以及少数高层钢结构房屋。下面就钢结构房屋结构设计中常见的一些问题进行简要分析和讨论。
　　1 正确选用钢材质量等级和焊缝质量等级
　　钢结构设计文件，依照相关的规范，应当对选用的材料的质量等级进行明确的标注，并规定焊缝质量等级要求。但是在实际的项目文件中，只标注所选用的材料的种类，对质量等级却没有提出明确的要求，还有部分项目还存在着要求不当的情况。
　　钢结构房屋所使用的钢材需要较高的标准，应该具有抗拉度高、强度高的要求，而焊接钢结构，对于钢材的含碳量有比较严格的要求。在进行抗震设计时，焊接钢钢板厚度应该大于40毫米，并且保证板厚方向截面收缩率能够达到Z15 级的要求。除了以上的要求，震区房屋钢结构所使用的钢材还应该具有冲击韧性的合格保证，还应该根据实际温度的不同，设计不同的钢结构。在进行文件设计时，必须充分考虑钢结构安全储备和足够的塑性变形能力，还要标识所使用钢材的抗拉强度与屈服强度实际测量值的比率。
　　在钢结构中的主要的承重部件，使用的碳素钢不应该低于Q235B等级。由于没有冲击韧性和延性性能的保证，在钢结构中主要受力部件不建议使用A级的钢材。即使是质量等级达到Q235A的钢材也无法满足焊接要求的含碳量值。
　　焊接连接时当前钢结构最为普遍的连接方法，钢结构的安全性直接取决于焊缝质量的高低。所以在确定焊缝质量等级之前，一定要充分考虑钢结构部件受力大小以及重要程度。
　　在一般情况下，以下焊缝质量等级不得低于二级并且要使用坡口全熔透对接焊缝：板材的对接焊缝、承受动力荷载构件的较重要的焊缝、需作疲劳验算的焊缝,以及须与钢材等强的受拉、受弯对接焊缝。而其他部位的焊缝,一般均可采用角焊缝。由于应力集中现象严重的原因, 很难对角焊缝内部进行探伤。因此，其焊缝质量等级一般只能是三级,其中某些重要角焊缝可允许要求其外观缺陷符合二级的要求。
　　2 房屋的温度区段内应按规范规定设置独立的空间稳定支撑体系下面以门式刚架设计为例,介绍支撑体系设置不当的情况：
　　2.1 有的项目未将屋面横向水平支撑和柱间支撑布置在同一跨间内,无法形成独立的空间支撑体系,不仅不利于抗震,给施工安装也带来不便。
　　2.2有的项目将屋面横向水平支撑设在端部第二个开间,但未在端跨相应位置设置刚性纵向系杆,使山墙的风荷载等水平力不能可靠传递。
　　2.3屋面支撑的布置未与山墙抗风柱的位置相协调,使抗风柱的柱顶反力不能直接传到屋面横向支撑的节点上,造成山墙处屋面系统受力复杂化,影响结构的安全。
　　2.4相当多的项目，没有按照刚性系杆考虑屋面横向水平支撑的直腹杆。同时，在使用檩条时，没有测算檩条的承载力和刚度。两根檩条被安装在屋脊处，两个檩条之间，由于被刚性连接件连接起来，因此能够起到刚性系杆的作用。在别的地方使用的没有经过加强的檩条很难发挥刚性系杆作用。这是由于常用的檩条的侧向刚度很差。房屋的纵向受力和传力性能的高低，主要由屋面横向水平支撑的直腹杆刚度和柱顶系杆刚度来决定。为了保证房屋纵向结构安全，横向水平支撑直腹杆将会被在屋脊处、柱顶处使用，这样可以消除檩条无法起到刚性直腹杆的作用所带来的负面影响。
　　2.5如果柔性圆钢拉条被用于屋面和柱间支撑时，可以使用花兰螺栓等张紧装置。还可以将柔性圆钢拉条改为型钢，以应对大的负荷。
　　3实腹式门式刚架应按规范规定设置隅撑
　　檩条或墙梁与刚架的连接处，按照相关的规范 ,应该在斜梁下翼缘以及刚架柱内侧翼缘的受压区设置按受压构件设计的隅撑，距离为每隔一根檩条或墙梁。将檩条或墙梁与翼缘受压区直接连接起来。隅撑虽然不大,但是作用却不小。它是用来保证斜梁下翼缘或刚架柱内侧翼缘受压稳定的重要措施。但是,在实际中，隅撑在很多工程中没有设置,或者偷工减料很少设置,即使是数目够了，但是设置方法不对,这对钢架的整体稳定性将会产生重大影响。当山墙抗风柱与刚架斜梁下翼缘连接时,连接处的斜梁下翼缘亦应设置隅撑。
　　4合理设置压型钢板轻型屋面的拉条
　　在檩条使用阶段和施工过程中，拉条设置在檩条间，起到侧向支点的作用，可以减少檩条在的侧向变形和扭转，从而保证檩条的侧向稳定。拉条通常设置在不小于4米的檩条跨度中。拉条设置在跨度不小于6米的檩条之间的三分点处。应该使用直径大于10毫米的圆钢设计拉杆。一般情况下，通常使用角钢来设计压杆。一般在距檩条上翼缘三分之一腹板高度范围内设置圆钢拉条。檩条下翼缘受到风的吸力影响时，应该把檩条用自攻螺钉连接到屋面板上，在檩条下翼缘附近设置拉条。扣合式钢板或咬合式钢板组成的屋面，拉条应该设置在距离檩条上翼缘或者下翼缘三分之一腹板高的范围之内。有些跨度达到4米的项目不设拉条，甚至达到6米也不设置拉条。拉条不大,但作用不小,必须十分重视。同样,采用冷弯薄壁型钢墙梁时,亦应根据其跨度大小设置必要的拉条和撑杆。
　　5混凝土楼板设计
　　将混凝土楼板与压型钢板搭配使用，通过测算，把栓钉焊在钢梁上，在混凝土楼板和压型钢板中间设置连接装置，确保二者协调工作。可以利用压型钢板的纵向波槽或者压痕、小孔来设置连接装置。但是，国内由于种种原因，压型钢板上很少有纵向波槽或者压痕。因此在找不到上面两种压型钢板时，可以通过在压型钢板上横向焊接钢筋，来使压型钢板和混凝土楼板互相连接。
　　6网架结构设计
　　首先假定网架支座具有无限大的刚度，然后把网架和下部结构分开计算，这样所有的支架便有了相等的刚度。下部结构可能存在很大差异的刚度，这是因为下部结构不仅仅是柱，也有很大的几率为梁或者是别的结构。在这个假设出来的大前提下，支座反力的计算结果和网架内力的计算结果就是实际刚度，这与两部分共同工作模型的计算结果一定是不一样的。造成这种结果的原因与内力和反力分配与结构刚度分布有关。有研究数据显示，这种结果的差异在有的不见中可能会高于其他不见好几倍。既然分别计算下部结构和网架最终得出的结果是不科学的。那为什么仅仅有极少数的工程最后才出状况？原因是作为一种弹塑性材料，钢材是非常有优势的，而钢网架结构本身又是一种高次超静定空间结构。这样，当某个部件承受的负荷超过额定值之后，由于塑性内力的重新分布，这个部件往往不容易发生完全的损坏。虽然，这体现了钢网架结构的优势，但是并不能因此而将它们分开计算。
　　7抗震设计
　　与传统意义上的混凝土结构房屋不同，钢结构房屋并无抗震等级之分。钢结构房屋在进行抗震设计时,应该考虑钢结构能够抵抗的地震烈度、结构类型和房屋高度。从而通过调整钢结构不同的地震作用效应系数来获得不同的抗震效果。钢框架结构及钢框架支撑结构的抗震构造措施主要根据设防烈度和房屋高度,控制框架柱和支撑的长细比,控制梁、柱及支撑杆件板件的宽厚比,控制梁柱连接节点的构造要求，包括设置加劲肋、设置侧向支撑,包括连接焊缝的质量要求和高强度螺栓连接的构造要求等。
　　参考文献
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