孙中一
哈尔滨正鑫钢结构彩板有限公司
摘要：门式刚架轻钢结构建筑是当前非常普遍的一种建筑形式，如果地基出现了不均匀沉降的现象或者是沉降量过大都会使得建筑体本身产生非常严重的倾斜现象，这样也会给建筑本身的质量和安全性以及建筑自身的稳定性产生非常不利的影响。本文主要分析了门式刚架轻钢结构设计中地基沉降问题，以供参考和借鉴。
关键词：门式钢架轻钢结构；地基沉降；钢结构设计
建筑施工的过程中如果出现了荷载方面的差异或者是地基不均匀的情况就会使得建筑出现比较严重的不均匀沉降的现象，这样就可以在建筑上端出现非常明显的裂缝或者是沉降的现象，而如果地基的沉降现象已经达到了一定水平的时候就会对建筑结构产生非常严重的破坏，针对地基沉降的问题，应该进行更加科学的计算，同时还要采取有效的措施来防止地基不均匀沉降产生的一系列损害。
1、门式钢架轻钢结构设计中地基沉降允许值
在这种结构设计的过程中主要的施工依据分为三种类型，这三种类型的依据都会对建筑物地基施工的允许值做出了非常明确的规定，如果地基土是中性的压缩土，同时其还是单层排架结构，柱基的沉降量就必须要控制在120毫米，如果地基土是高压缩性的土质，地基的沉降量就应该控制在20毫米以内，同时还要对桥式吊车轨面的倾斜度也应该予以严格的控制，在施工的过程中对支撑的允许偏差也应该参照相关的规定和要求进行设置。
2、地基的竖向沉降对轻钢结构的影响分析
2.1无吊车双跨门式钢结构的影响分析
2.1.1计算荷载及参数条件相同于单跨结构。在计算按平面结构处理中，以一榀刚架为计算单元，脚均为铰接，刚架边柱截面为H240×（350～550）×12×6，刚架梁截面为H220×（600～400～6000～400～800）×10×6，刚架中柱截面为（H240×400×12×6，其中结构对称布置。
2.1.2计算结果及其讨论。
图1为柱顶侧移和跨中挠度之间的关系。
图1 为柱顶侧移和跨中挠度之间的关系
对相关的图形和数据进行分析就可以发现，柱Y方向不断扩大的情况下，结构的挠跨比也会有所减小，同时柱顶侧移的比值也会产生一定的变化，但是这种变化还是可以保证其可以满足施工和设计的具体要求。边柱Y方向的沉降量如果有了比较明显的增加就会使得弯矩力有所增加，这一应力随着时间的推移也会发生非常明显的变化，在这样的情况下也非常容易造成比较严重的安全隐患。梁端和边柱柱顶的弯矩以及应力也会发生非常大的变化，中柱的弯矩变化会有所减小，中柱部分所产生的应力也在不断的减小，沉降量也会在这一过程中不断的增大，结构本身的柱顶侧移比产生非常明显的变化，但是这种变化还是可以充分的满足建筑结构设计的相关标准和要求，而如果中柱在Y方向上出资按了沉降量增加的现象，结构的梁端和梁中以及边柱的弯矩和应力对沉降的影响和对结构的影响刚好处在相反的状态，在这样的情况下中柱的弯矩和应力也会有非常明显的增大趋势，但是其变化的幅度相对较小，因此这也不能成为设计过程中的主要控制点。
2.2有吊车单跨门式刚架轻钢结构
2.2.1计算参数：刚架材料采用Q345-B，抗剪强度设计值为fV=180N/mm2；抗拉强度设计值为fy=310N/mm2，梁节梁柱点连接均采用10.9级M24摩擦型高强螺栓。刚架边柱截面为H240×450×12×6，刚架梁截面为H220×（600～400～600）×10×6，结构对称布置；牛腿标高6.5m，刚架檐口标高为8m，屋面跨度为24m，坡度为5%，柱距为8m。
2.2.2计算结果。在计算的过程中主要要计算的是恒载+活载+吊车荷载+Y方向的沉降，在结构变形控制方面也应该充分的满足相关的标准和要求柱顶的侧移比应该控制在1：180，屋面梁的跨挠比也应该保持在1：180梁和柱的应力比也应该保持在0.85，在双跨吊车结构控制上和上述的标准和要求也是基本相同的。
3、钢材与刚架截面的选取
一般情况下，当刚架跨度较小时，结构主要由强度控制，此时可选用较高强度等级的钢材，较厚的翼缘，这样可以减小构件截面高度，降低造价，同时又能满足结构的安全性。但当刚架跨度较大时，结构往往由钢梁挠度控制，此时宜选用较薄的翼缘，较高的腹板，来达到控制钢梁挠度的目的，同时又不致于使结构应力比过小。由于钢材强度对挠度没有影响，此时设计人员应优先选用价格较低的钢材型号，以达到既安全又经济的目的。
在满足强度、挠度等的同时，构件还应满足局部稳定的要求。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》中规定的腹板高厚比比《钢结构设计规范》中宽松很多，原因是轻钢结构设计时考虑了腹板的屈曲后强度。利用腹板屈曲后强度的前提是腹板高度变化不大于60mm/m。因此不能为了降低用钢量而过多的减小变截面构件小端头截面高度。
4、钢梁的分段
山墙刚架由钢梁、钢柱、抗风柱组成。抗风柱与钢梁连接方式不同，刚架的计算模型也不同。第一种连接方式，抗风柱与钢梁通过弹簧片连接。按照这种连接方式，竖向荷载全部由刚架承受，抗风柱不承受上部刚架传递的竖向荷载，只承受山墙水平风荷载，此时的抗风柱是名副其实的“抗风柱”。在这种连接方式下，山墙刚架与中间榀刚架计算模型无异。抗风柱则为两端简支梁，承受水平风荷载。这种情况下，刚架用钢量偏大，抗风柱用钢量偏小。第二种连接方式，抗风柱柱顶与钢梁铰接。这种连接方式下，刚架和抗风柱共同承受竖向荷载，由于抗风柱的分担，刚架的用钢量会降低。此时抗风柱就需要按压弯构件考虑，在抗风柱平面内承受计算宽度内的风荷载，同时还承受刚架传来的竖向荷载。此时抗风柱用钢量会增加。设计人员应当合理的选择抗风柱与钢梁的连接方式。不能选择了弹簧片连接，又让抗风柱承受竖向荷载，此时对刚架受力是不利的。
5、门式轻钢刚架常见设计质量问题及预防措施
5.1梁、柱拼接节点一般按刚接节点计算，但往往由于端部封板较簿而导致与计算有较大出入，故应严格控制封板厚，以保证端板有足够刚度。
5.2有的设计斜梁与柱按刚接计算而实际工程则把钢柱省去，把斜梁支承在钢筋混凝土柱或砖柱上，造成工程事故，设计时应注意把节点构造表达清楚，节点构造一定要与计算相符。
5.3多跨门式刚架中柱按摇摆柱设计，而实际工程却把中柱和斜梁焊死致使计算简图与实际构造不符，造成工程事故。
5.4檩条设计常忽略在风吸力作用下的稳定，导致大风吸力作用下很容易失稳破坏，设计时应注意验算檩条截面在风吸力作用下是否满足要求。
5.5有的工程在门式刚架斜梁拼接时，把翼缘和腹板的拼接接头放在同一截面上，造成工隐患，设计拼接接头时翼缘接头和腹板接头一定要错开。
5.6有的单位檩条设计时只简单要求镀锌，没有提出镀锌方法镀锌量，故施工单位用电镀，造成工程尚未完成，檩条已生锈，设计时要提出宜采用热镀锌带钢压制而成的翼缘，并提出镀锌量要求。
6、结语
对门式刚架轻钢结构设计的过程中，很多因素都会对其设计的质量产生重大的影响，而在实际的设计中其设计质量也会直接影响到建筑地基沉降，所以在实际的施工中，一定要对这一问题引起高度的重视，针对地基不均匀沉降现象，一定要采取有效的措施，只有这样才能更好的保证建筑物自身的稳定性和安全性，同时还可以保证工程的质量，充分的发挥该结构自身的优势。
参考文献：
[1]吕辉勇.轻型门式刚架平面内稳定性能及空间性能分析[D].兰州理工大学2006
[2]周宏宇.论轻钢结构在建筑中的应用[J].黑龙江科技信息.2011（02）
论文作者:孙中一
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/15
标签：地基论文; 结构论文; 荷载论文; 截面论文; 腹板论文; 钢梁论文; 抗风论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;