摘要：在现代建筑体系中，钢结构的应用越来越多，钢结构因其安全性高、美观轻巧的优点而被广泛应用在现代建筑结构中。门式钢架轻型钢结构以其围护系统质量轻、用钢量小、结构布置灵活等优点而在工业建筑中获得广泛使用。本文分析了屋架轻钢结构的制作，并阐述了现代工业建筑中轻型钢结构的应用。
关键词：钢结构；施工；工艺
目前的屋架轻钢结构已由过去的型钢拼接结构逐步发展成为钢网架结构和由钢板焊制拼接的H 型钢结构。特别是H 型钢结构由于其有可随意加工、制作成本低、建造周期短、可工厂化大批生产等特点,因而被现代建筑市场广泛应用。但是,由于轻钢结构的发展迅速,使得其设计和施工规范的制定、修订和完善工作无法及时跟上,因此存在着设计图纸不完善、施工规范要求不明确和施工变更和修改频繁等现象的不断产生,从而为钢结构的设计、施工及监理等工作提出了一些新的课题。
一、结构的制作工艺
1、门式H 型轻钢结构制作时切割、焊接工作量大,因此要尽可能实现工厂化生产,在加工车间内进行,根据其产品的长度一般可分为几段逐节制作。因此,门式H 型钢结构的立柱和横梁以及横梁各段之间的连接,大多采用高强螺栓连接或焊接连接。采用高强螺栓连接的构件可在加工车间内100% 焊接生产,这样容易保证构件的质量,但是如果制作工作量大,且要求加工、制作的精度高的话,适合在大型结构件厂生产,其安装较为简单,此种方法工程成本较高;采用焊接连接的构件,除在加工车间分段制作外,还需在安装现场进行拼装、组焊,其制作量相对较小,易加工,且由于分段制作,运输方便,但现场安装量大,对安装要求高, 同时工程成本较低。
2、在制作螺栓连接构件时,应对各构件的下料、组装严格把关;构件连接板的螺栓孔应配对制孔;每一榀梁的构件按图纸进行放样预组装;将梁和端面连接板编号后再焊接;现场组对安装时按编号进行。
3、在工厂和加工车间制作焊接连接的构件应根据运输车辆的能力分段加工,将连接处的上、下翼板焊缝错开,且每个构件两端翼板和腹板焊缝保留100mm 的区域不焊接,以确保现场安装时两构件翼板焊缝平滑过渡，梁与梁之间的十字支撑在制作时,其与梁连接的连接板上所有焊缝应在现场进行焊接。
二、门式屋架现场安装工艺
1、结构的组对。门式屋架的安装宜采用先立柱后装梁的顺序,首先安装所有的立柱,然后调整立柱间跨距、间距和垂直度,使其达到图纸设计及规范的要求。然后在地面对构件进行组对连接。梁的安装 是先将每半榀梁组成一体,再将其组成一榀人字梁。梁在组装时要保证每个与地面接触点的标高应一致,测量并保持其拱度。将相邻两榀梁用C 型钢檩条连接组成一体,尽量优先组装有十字支撑的两榀梁的檩条,这样既减少了檩条和十字支撑的高空安装量,又能够确保安装精度, 提高工作效率。在设计膨胀缝的结构安装时,应考虑膨胀缝两侧的安装。我们以往经常遇到结构中膨胀缝距离小,后安装的梁在与立柱焊接或紧固螺栓时没有足够的操作空间。因此, 建议设计部门在此空间的设计时,最好考虑适当地加大膨胀缝两侧的门架距离,以便安装时操作。
2、吊装方案的选择。在两榀梁组装好后,进行吊装前,主要应考虑的是吊装的位置和吊装的数量。每榀梁上确定两个吊点,吊装时须采取措施保证吊点处钢丝绳垂直地面,防止梁的扭曲。每榀梁由于受自重影响会产生下挠,因此吊装点的位置应该确保梁起重后的跨度和设计值一致了。这个吊点的选择须经过计算和试吊后才能正确确定。
3、檩条的安装。门式屋架结构中的檩条在设计时大多选择C 型钢或Z 型钢,其刚度较小,屋面和墙面檩条尤其是墙面檩条会产生下挠,虽然有些设计已采用圆钢或角钢将上下檩条或拉、或撑,使得檩条串连成一体,但是,由于其最上部或最下部未与钢梁或地面连接,因此其防止下挠的效果不是很好。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可见,设计部门在门或屋架结构设计时必须充分考虑上述因素,将檩条的拉、撑件上部梁或下部的基础牢固连接。设计门窗边缘如果采用C 型钢时更应增加加固点,或者采用比C 型钢刚度更大的槽钢替代。
4、彩板的安装。由于结构墙面门窗较多,设计时应根据选用的彩板型号对墙面彩板进行排版,从而确定门窗的位置及大小,这样可以减少现场的彩板切割量,不但节约材料还提高了结构的美观程度。在空气湿度大的地区,屋面单层彩板的内部结露现象非常普遍,因此生产或存放易潮物品的结构应采用双层保温板屋面。结构的外露彩板均应采用自攻钉与C 型钢固定。墙面亦宜采用自攻枪攻入自攻钉,屋面则应采用手电钻打孔然后手工拧入自攻钉,以防止因自攻枪用力过锰而对屋面板造成损害。大型结构的屋面自攻钉的数量较大,其钻孔产生的铁屑是一个不容匆视的问题。一是由于安装人员在屋面行走脚下的铁屑对屋面产生破坏;二是刮风时铁屑易在屋面通风口处积聚,因此,安装人员在屋面板安装时应及时将钻孔所产生的铁屑清理干净。一般门式屋架结构的下部都有2-3m 的防护墙,此处的彩板安装多采用将龙骨用钉子与墙体固定,然后再将彩板与龙骨用钉子连接的方法。由于墙的平直度达不到彩板的要求,且用轻钢龙骨也不易调整,其牢固程度较差,造成安装效果不好。因此, 在防护墙体施工时,安装人员可在防护墙体或防护墙的构造内预留钢板,将C 型钢焊接在钢板上的方法来解决上述问题。
三、轻型钢结构在现代工业建筑中的应用
1、选择轻型钢结构。从轻型钢结构优势发现，该结构体系适合应用在中多框架及多层框架体系中。这些框架体系具有简单、建造速度快和管线安装方便、能够重复利用材料等优势非常符合现代工业建筑的要求。将此框架体系布置在现代工业建筑物时尽管具有抗震性强、刚度腐败均匀、自重轻、自振周期长及灵活等的优势，但其侧向刚度不大，很容易导致侧向位移问题。所以，为提高侧向钢度以实现满足施工要求，应将抗剪桁结构同剪力墙结构相结合。因多跨多层框架体系由框架支撑、框架体系和柱支撑体系等构成，所以，各个体系都具有不同的适用范围。比如，柱支撑体系中，因其是框架铰接形式柱梁节点利用柱高来设置纵向或横向的支撑，进而获得空间承载力及其刚度，这种框架体系适合用于株距不大的建筑。框架体系则是利用纵向、横向的多层钢接框架获取空间承载力和刚度的，这种框架体系适合株距相对大的建筑物。框架支撑体系适应于无支撑、无单向的条件下利用钢量及施工等综合考虑，常用于纵向长、横向短的现代工业建筑物中。
2、多层多跨框架节点连接方式。铰接、钢接及半钢接是多层多跨轻型钢结构节点的三种连接方式，尽管钢接的结构非常简单且安装也方便，但必须对其设置钢度、剪力墙承受力和支撑。同半钢接相比，钢接的连接方式简单，且性能也不铰接良好。所以，在现代工业建筑中选择铰接或钢接作为多跨多层轻型钢结构的节点连接较为合适。
3、轻型钢结构的增厚技术。轻量化及消能两种技术是增厚轻型钢结构的主要技术。其中，消能则是在某钢结构部位按照消能装置，以耗散或吸收该部位拥有的地震输入能力，进而降低整个建筑对地震的反应，以避免其出现倒塌或破坏。轻量化则主要是用来节省材料。
总之，由于轻型钢结构的迅速发展，其在建筑领域的应用也更加广泛，特别是在现代工业建筑物中的应用，其完善的技术及结构特点不但确保了建筑的安全和实用性，也使建筑结构更加美观，投入也大大减少。
参考文献
[1] 陈进,樊艳.大型双梁桁架门式起重机钢结构设计与研究[J].中国工程机械学报,2012(1):63-67.
[2] 董本万,曹秋霞,朱绘丽.大跨度双梁桁架门式起重机主梁的三维参数化设计[J]. 河南机电高等专科学校学报,2014(3):1-4.
[3] 温四梅,郑铁军.桁架门式起重机主梁结构的优化设计[J].装备制造技术,2012(5):34-36.
[4] 郭涛，李涛． 工业建筑轻型钢结构的分析及应用［J］． 机械管理开发， 2015， 30( 02) : 81 － 83．
论文作者:张贵平
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/10
标签：结构论文; 檩条论文; 钢结构论文; 型钢论文; 屋架论文; 构件论文; 框架论文; 《基层建设》2018年第21期论文;