1 引言
鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)包括設(shè)計(jì)、制作、安裝三個(gè)方面，這三個(gè)方面技術(shù)是緊密相連互相影響的，但設(shè)計(jì)處于技術(shù)的主導(dǎo)地位，它規(guī)定了制作和安裝的技術(shù)要求，故對(duì)制作和安裝有很大的約束性，因此，很難想象單憑一個(gè)不熟悉鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝的技術(shù)人員能夠做出一項(xiàng)完美的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。另一方面，指導(dǎo)設(shè)計(jì)的是國(guó)家頒發(fā)的各種技術(shù)規(guī)范和技術(shù)手冊(cè)，故技術(shù)規(guī)范和技術(shù)手冊(cè)與時(shí)俱進(jìn)很重要，它需要及時(shí)地吸收工程實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)，尤其是新技術(shù)、新工藝，否則，技術(shù)規(guī)范和技術(shù)手冊(cè)會(huì)阻礙技術(shù)進(jìn)步。我國(guó)早期的鋼結(jié)構(gòu)建筑，除了大跨度橋梁外，主要是重型廠房建筑，所采用的規(guī)范和技術(shù)直接來(lái)自于前蘇聯(lián)，這些規(guī)范和技術(shù)體現(xiàn)了顯著的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代的特點(diǎn)，改革開放前建筑鋼結(jié)構(gòu)極少，其技術(shù)和規(guī)范變化不大，符合當(dāng)時(shí)的國(guó)情。自改革開放以來(lái)，建筑鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)如雨后春筍般地涌現(xiàn)出來(lái)，先是鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，隨后是門式剛架鋼結(jié)構(gòu)，而門式剛架因其更強(qiáng)的適應(yīng)性，得到最為廣泛的應(yīng)用。我國(guó)的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[2]及其他的相關(guān)技術(shù)規(guī)范等雖經(jīng)數(shù)次修訂，但跟不上時(shí)代的步伐，難以適應(yīng)新型鋼結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要催生了《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[3]，這本規(guī)程引進(jìn)了大量的歐美國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)，為我國(guó)門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展起了極為重要的作用，但需要配套的工程施工驗(yàn)收規(guī)范等沒(méi)有得到應(yīng)有的關(guān)注，僅有一本制作方面的補(bǔ)充驗(yàn)收規(guī)范[5]，至今沒(méi)有一本全面適合這類結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范。
顯然，我國(guó)門式剛架鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展速度過(guò)于迅猛，超前于相關(guān)技術(shù)人員和操作工人的成長(zhǎng)，工程實(shí)踐中必然存在大量的問(wèn)題，其原因除了鋼構(gòu)企業(yè)技術(shù)素質(zhì)和管理素質(zhì)欠缺外，也有監(jiān)管人員，包括包括前面講到的國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范、施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)方面技術(shù)觀念過(guò)時(shí)或不適應(yīng)的問(wèn)題，這些問(wèn)題在一定程度上阻礙了門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用，制約了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)的健康發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的在建項(xiàng)目比任何一個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的都要多得多，其中，門式剛架鋼結(jié)構(gòu)的建筑規(guī)模和復(fù)雜性也遠(yuǎn)超過(guò)歐美國(guó)家，僅依靠原先引進(jìn)的技術(shù)是不夠的，有許多新的問(wèn)題需要探討，尤其是在設(shè)計(jì)理念方面需要?jiǎng)?chuàng)新，這種創(chuàng)新必須要結(jié)合工程實(shí)踐才能到位。
門式剛架鋼結(jié)構(gòu)建筑是一種全鋼結(jié)構(gòu)體系：其圍護(hù)板體系需要檁條系統(tǒng)支承，但反過(guò)來(lái)圍護(hù)板又對(duì)檁條提供約束提高其穩(wěn)定性；檁條體系需要主剛架系統(tǒng)支承，但反過(guò)來(lái)檁條又對(duì)主剛架提供約束提高其穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)中利用好這種約束關(guān)系可得到非常經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)結(jié)果，但這需要鎖定其結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征來(lái)保證，意味著設(shè)計(jì)必須要考慮制作和安裝兩方面的實(shí)際操作能力和可執(zhí)行技術(shù)條件。另一方面，門式剛架鋼結(jié)構(gòu)又是一種預(yù)制式建筑體系，主要的制作在工廠完成，是一種適合于工業(yè)自動(dòng)化流水線作業(yè)方式，這意味著應(yīng)該走標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、產(chǎn)品化的道路，否則，必將導(dǎo)致效率低下，質(zhì)量不穩(wěn)定。盡管門式剛架鋼結(jié)構(gòu)有這樣一些特點(diǎn)，但在工程實(shí)踐中，由于體制的原因，不得不受到傳統(tǒng)建筑工程運(yùn)行模式的影響，即：由設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，找一家鋼構(gòu)企業(yè)專門負(fù)責(zé)加工制作，再由一家土建單位或掛靠土建單位的施工隊(duì)負(fù)責(zé)安裝，其協(xié)調(diào)、配合的麻煩與困難幾乎貫穿于整個(gè)工程過(guò)程中，所謂標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、產(chǎn)品化是難以實(shí)現(xiàn)的，工程的經(jīng)濟(jì)合理性可想而知。解決這個(gè)問(wèn)題的出路在于鋼構(gòu)企業(yè)能精于設(shè)計(jì)，以設(shè)計(jì)為龍頭，集成制作和安裝兩方面技術(shù)，在設(shè)計(jì)好結(jié)構(gòu)體系的同時(shí)，大量使用與之配套的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，其各種連接、五金配件和防水建筑構(gòu)造等都要與配套，除此之外，還要考慮到工地現(xiàn)場(chǎng)的安裝偏差，事先設(shè)計(jì)好各種必備的、用于調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化楔片等等問(wèn)題。但我國(guó)的國(guó)情，市場(chǎng)的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)使得眾多的鋼構(gòu)企業(yè)難以專注于此，它們惶惶然應(yīng)付各種施工質(zhì)量問(wèn)題，只能顧及眼前利益，無(wú)暇于長(zhǎng)遠(yuǎn)的打算，使得這個(gè)目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，有部分鋼構(gòu)企業(yè)致力于鋼構(gòu)件加工質(zhì)量的保證，但與工程整體的經(jīng)濟(jì)合理性和高效率不是一回事。
綜上所述，如何正確地運(yùn)用技術(shù)規(guī)范、規(guī)程，如何創(chuàng)新門式剛架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，如何將設(shè)計(jì)理念與工程實(shí)踐相結(jié)合就成為鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的一個(gè)重要任務(wù)，本文就這方面的問(wèn)題在技術(shù)層面上進(jìn)行一些探討，作為拋磚引玉供同行參考。
2 門式剛架鋼結(jié)構(gòu)的幾個(gè)設(shè)計(jì)理念
2. 1 屋面梁的平面外計(jì)算長(zhǎng)度問(wèn)題
在外荷載作用下，當(dāng)屋面梁的上翼緣受壓應(yīng)力時(shí)，由檁條提供側(cè)向約束很容易解決其彎扭失穩(wěn)問(wèn)題；當(dāng)屋面梁的下翼緣受壓應(yīng)力時(shí)，根據(jù)文[3]，連接下翼緣和檁條的隅撐作為解決屋面梁彎扭失穩(wěn)的側(cè)向支撐，由此，隅撐的間距就取作屋面梁的平面外計(jì)算長(zhǎng)度。這個(gè)計(jì)算模式對(duì)于一般的較小型門式剛架是沒(méi)有什么問(wèn)題的，但當(dāng)門式剛架跨度較大或有較大吊掛荷載時(shí)，則屋面梁受壓翼緣面積變大，比如大于2000mm2（相當(dāng)于一個(gè)20010的板件）時(shí)，則隅撐+檁條體系所能提供的剛度條件可能不足以構(gòu)成完全的支撐條件，即，不滿足計(jì)算模式所需要的支撐約束門檻剛度，因此，需要根據(jù)計(jì)算考慮將隅撐的間距乘以一個(gè)大于1.0的修正系數(shù)[11,13]，否則，計(jì)算結(jié)果偏于不安全，關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，中、外技術(shù)規(guī)范均沒(méi)有考慮。所以在工程實(shí)踐中，當(dāng)面臨較大的門式剛架設(shè)計(jì)時(shí)，要么不管這個(gè)支撐約束條件，結(jié)構(gòu)可能有不安全隱患，這種情況占大多數(shù)；要么用其他的、與門式剛架結(jié)構(gòu)體系不相稱的結(jié)構(gòu)處理方式或干脆改用其他結(jié)構(gòu)體系，所以，應(yīng)該解決好這個(gè)問(wèn)題。
根據(jù)文[10]的方法，分別計(jì)算隅撐+檁條體系作用下的屋面梁臨界彎矩和簡(jiǎn)支純彎梁的臨界彎矩，通過(guò)兩者的比較即可得到這個(gè)計(jì)算長(zhǎng)度的修正系數(shù)，在隅撐+檁條體系作用下的屋面梁臨界彎矩是：
2. 2 檁條的穩(wěn)定計(jì)算問(wèn)題
工程上采用冷彎薄壁型鋼作為檁條和墻梁無(wú)疑是經(jīng)濟(jì)合理的，國(guó)內(nèi)有大量的論文研究冷彎薄壁型鋼檁條的穩(wěn)定計(jì)算，但大多數(shù)是從復(fù)雜的穩(wěn)定屈曲理論上尋求簡(jiǎn)化計(jì)算公式以便于工程應(yīng)用，而實(shí)踐工程中，檁條必然受到屋面板的約束，對(duì)于這種約束的考慮，國(guó)內(nèi)規(guī)范[4]所能做到的僅限于要么約束很強(qiáng)無(wú)需考慮穩(wěn)定問(wèn)題，要么完全不考慮其約束，按理想化的屈曲模式計(jì)算，無(wú)疑，其計(jì)算結(jié)果有較大偏差，有的情況下甚至是巨大偏差，檁條穩(wěn)定計(jì)算的復(fù)雜性在文[13]中有較詳細(xì)的論述，
冷彎薄壁型鋼主要采用C形或Z形構(gòu)件，荷載作用線與構(gòu)件的剪切中心偏離較大，故有較大的扭矩存在，根據(jù)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》[4]計(jì)算這種構(gòu)件的承載能力，需要計(jì)算因扭矩帶來(lái)的雙力矩，由雙力矩產(chǎn)生翹曲應(yīng)力，如果檁條跨中無(wú)側(cè)向約束，則這個(gè)翹曲應(yīng)力一般會(huì)大于彎曲應(yīng)力，文[12，13]有詳細(xì)的論述。要計(jì)算翹曲應(yīng)力是極為麻煩的，但在工程實(shí)踐中幾乎無(wú)人去計(jì)算它，是不是可以忽略不計(jì)？關(guān)鍵是如何考慮屋面板對(duì)于檁條的扭轉(zhuǎn)約束效果問(wèn)題，對(duì)于普通的壓型鋼板通過(guò)自攻釘直接固定在檁條上的這種90年代最為常用的結(jié)構(gòu)形式，屋面板對(duì)于檁條的扭轉(zhuǎn)約束剛度足夠強(qiáng)大，可以消除翹曲應(yīng)力，不用計(jì)算；而且，這個(gè)扭轉(zhuǎn)約束剛度遠(yuǎn)超過(guò)檁條彎扭穩(wěn)定所需要的門檻剛度，當(dāng)檁條上翼緣受壓時(shí)，完全可以不用考慮檁條的穩(wěn)定計(jì)算；對(duì)于檁條下翼緣受壓時(shí)，這個(gè)扭轉(zhuǎn)約束剛度也能起很大作用，文[3]的附錄計(jì)算實(shí)例充分說(shuō)明了這一點(diǎn)。現(xiàn)在的工程實(shí)踐，為得到最好的屋面防水性能，流行采用360o咬合式屋面板，它需要屋面板與檁條之間能夠錯(cuò)動(dòng)滑移以適應(yīng)溫度的變化，這種屋面板的蒙皮剛度遠(yuǎn)小于前述板的蒙皮剛度[14]，但這種弱蒙皮效應(yīng)仍對(duì)檁條的穩(wěn)定很有幫助[12，13]，如果再輔之以設(shè)置拉條的話，就較容易達(dá)到按照文[3]風(fēng)吸力作用下檁條穩(wěn)定計(jì)算模式所需要的抗扭約束門檻剛度，這就是為什么這么多年來(lái)國(guó)內(nèi)鋼構(gòu)企業(yè)用的是360o咬合式屋面板，而采用的是根據(jù)普通壓型鋼板試驗(yàn)得到的穩(wěn)定計(jì)算公式，在工程實(shí)踐中沒(méi)有因此而發(fā)生問(wèn)題的根本原因。圖2-2是2007年沈陽(yáng)大雪作用下的某廠房端部的檁條在堆積雪作用下嚴(yán)重彎曲沒(méi)有失穩(wěn)，其屋面用的就是360o咬合式屋面板。
這里需要說(shuō)明的是文[3]引用的是歐共體的EC 3-1-3
[6]，穩(wěn)定計(jì)算公式僅考慮蒙皮效應(yīng)，沒(méi)有考慮拉條作用的計(jì)算，實(shí)際上，因采用的蒙皮效應(yīng)很強(qiáng)，拉條的效果被蒙皮效應(yīng)包括進(jìn)去了；在它的2006年版本則將蒙皮效應(yīng)和拉條作用分開考慮，但給出的公式蒙皮效應(yīng)仍是針對(duì)
普通壓型鋼板的，并沒(méi)有涉及360o咬合式屋面板的情況；該版本的重要意義在于：將蒙皮效應(yīng)和拉條作用分開考慮后，便于這種計(jì)算模式能夠套用到弱蒙皮屋面板的工程中去。故此
，針對(duì)我國(guó)的狀況，要解決好檁條的穩(wěn)定計(jì)算需要國(guó)內(nèi)行業(yè)界確定出幾種典型的360o咬合式屋面板對(duì)檁條的扭轉(zhuǎn)約束剛度，用這些扭轉(zhuǎn)約束剛度放到公式里去計(jì)算。顯然，我國(guó)的設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)盡快引進(jìn)EC 3-1-3的2006年版本，以便適應(yīng)工程實(shí)踐中的各種不同情況
[13]。
2. 5 溫度區(qū)段長(zhǎng)度問(wèn)題
一般設(shè)計(jì)人員僅按規(guī)程設(shè)計(jì)，很少去思考規(guī)程所做的規(guī)定有其適應(yīng)條件，根據(jù)文[3]縱向溫度區(qū)段長(zhǎng)度可取為300m，這對(duì)于無(wú)吊車梁的輕型門式剛架鋼結(jié)構(gòu)是沒(méi)有問(wèn)題的，因?yàn)闄_條與剛架的連接采用的是橢圓孔，圍護(hù)板用得是肋型板，它們?cè)诮ㄖ锏目v向都有極好的變形能力，不會(huì)使柱間支撐產(chǎn)生大的溫度應(yīng)力，故設(shè)計(jì)時(shí)不需計(jì)算溫度應(yīng)力，但要求縱向系桿也應(yīng)是普通螺栓連接，而不是焊縫連接（如此，溫度應(yīng)力得不到釋放），否則，柱間支撐內(nèi)力仍將很大。如果設(shè)有吊車梁，因吊車梁的剛度很大，溫度區(qū)段仍是300m的話，則一般來(lái)說(shuō)柱間支撐的溫度應(yīng)力早已超過(guò)屈服點(diǎn)甚至有被拉斷的可能；如果去掉兩端區(qū)間的下柱支撐，使吊車梁的計(jì)算溫度區(qū)段成為100m，可大大減少吊車梁和柱間支撐的溫度應(yīng)力，但對(duì)柱間支撐來(lái)說(shuō)，其溫度應(yīng)力仍很大，不能忽略不計(jì)。所以，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該有自己的判斷，雖然同是門式剛架體系卻因構(gòu)件剛度及連接方式的不同溫度應(yīng)力大相徑庭，不要以為凡是按規(guī)范、規(guī)程給出的溫度區(qū)段設(shè)計(jì)就可以不管其他。
3 制作方面的問(wèn)題
3. 1 薄腹板制作變形及質(zhì)量驗(yàn)收問(wèn)題
焊接鋼構(gòu)件有一個(gè)不均勻的熱脹冷縮過(guò)程，因而會(huì)產(chǎn)生各種變形，H型鋼腹板與翼緣之間的焊縫在冷卻收縮時(shí)，腹板靠近焊縫區(qū)域產(chǎn)生拉應(yīng)力，腹板的其它區(qū)域產(chǎn)生壓應(yīng)力，正是這個(gè)壓應(yīng)力使腹板沿縱向屈曲形成波浪性鼓曲變形[13]。對(duì)于這種變形，文[2]規(guī)定了判斷構(gòu)件合格的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，它與文[1]是配套的，傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件用的腹板厚度大，不容易屈曲，所以變形很小，顯然，按照傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)編制的關(guān)于腹板變形的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)用于輕鋼構(gòu)件是不合適的，這使得我國(guó)的輕鋼構(gòu)件很難應(yīng)用在工程上，只好加厚腹板來(lái)制作鋼構(gòu)件了。
構(gòu)件受彎時(shí)，腹板一半為壓應(yīng)力一半為拉應(yīng)力，且壓應(yīng)力為三角形分布，最大應(yīng)力又發(fā)生在與翼緣相交處，翼緣對(duì)腹板的約束也在此處，故這種受彎應(yīng)力模式的腹板屈曲臨界應(yīng)力高，因此，控制腹板高厚比的臨界應(yīng)力主要由受剪控制，在剪力作用下，總是有一對(duì)正交的主拉、主壓應(yīng)力場(chǎng)，主壓應(yīng)力超過(guò)臨界應(yīng)力時(shí)腹板屈曲，主拉應(yīng)力場(chǎng)則有阻止其屈曲的效果，使腹板屈曲后仍有承載能力。如果在腹板上配之以橫向加勁肋之后，則實(shí)腹式H構(gòu)件可轉(zhuǎn)化成類似空腹式桁架的結(jié)構(gòu)形式，見圖3-1(a)所示，此時(shí)，腹板的局部屈曲對(duì)構(gòu)件的極限承載力影響大為減弱，如果端部有針對(duì)張拉場(chǎng)的豎梁的話，見圖3-1（b）所示，腹板的局部屈曲就不再會(huì)影響構(gòu)件的極限承載力，有鑒于此，對(duì)薄腹板變形的驗(yàn)收規(guī)定是否仍需按普通鋼結(jié)構(gòu)那樣嚴(yán)格就值得探討。
有理由認(rèn)為，在設(shè)計(jì)人員按照設(shè)計(jì)規(guī)范利用屈曲后強(qiáng)度理論計(jì)算[3]，對(duì)允許的剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值折減之后，可以考慮參考美國(guó)同行的做法，對(duì)腹板平整度的允許變形值給予適當(dāng)?shù)姆潘桑ㄔO(shè)部頒布的《門式剛架輕型房屋鋼構(gòu)件》[5]規(guī)定的腹板變形允許值參考了美國(guó)金屬結(jié)構(gòu)規(guī)程MBMA[7]，但將其允許變形值由h/72減小到h/100，采用文[5]，使得輕鋼構(gòu)件比較便于通過(guò)驗(yàn)收。但這當(dāng)中還有問(wèn)題，就是我國(guó)規(guī)范對(duì)平整度的定義和美國(guó)的MBMA及焊接規(guī)范AWSD 1.1[8]不同，美國(guó)規(guī)范的定義是按腹板的鼓曲變形規(guī)律考慮的，認(rèn)為腹板的鼓曲變形一定是符合正弦波規(guī)律，其正弦波峰距中性線的距離即是平整度的定義，見圖3-2（a），此完全符合腹板的實(shí)際變形狀況，也符合按拐點(diǎn)（正弦波與中性線的交點(diǎn)）作為邊界條件分析薄板屈曲的力學(xué)原理（屈曲理論），正確地反映了腹板鼓曲變形的力學(xué)本質(zhì)。我國(guó)規(guī)范沿用過(guò)去傳統(tǒng)的以1m范圍作為度量平整度的依據(jù)，見圖3-2(b)，顯然不符合腹板的變形規(guī)律和力學(xué)特征，用了這個(gè)平整度的定義之后，使得文[5]所規(guī)定的腹板變形允許值雖然比文[2]要寬松，但比美國(guó)規(guī)程仍要嚴(yán)格許多，例如，當(dāng)腹板鼓曲的波長(zhǎng)不超過(guò)1m，意味按我國(guó)規(guī)范定義的變形值比美國(guó)定義的要大一倍，這就是我國(guó)輕鋼構(gòu)件難以推廣運(yùn)用的一個(gè)重要原因之一。按照文[8]，對(duì)腹板變形的限定要考慮到構(gòu)件的觀感，對(duì)觀感要求高則應(yīng)嚴(yán)一些，否則可松一些。當(dāng)構(gòu)件設(shè)有間距a≤1.5h（h為構(gòu)件截面高度）的橫向加勁肋時(shí)，允許腹板變形還可適當(dāng)放松一些。
3. 2 吊車梁突緣支座加勁肋下端刨平頂緊問(wèn)題[13，20]
為使吊車梁在牛腿上傳力盡量不產(chǎn)生偏心，通常采用突緣支座加勁肋方式，它要求突緣支座加勁肋下端刨平頂緊傳力，這是傳統(tǒng)的做法，可得到極好的傳力模式，但其工程成本將極大地增加，在當(dāng)前市場(chǎng)條件下幾乎不可能實(shí)行。首先，所有吊車梁必須做預(yù)拼裝，通過(guò)精加工達(dá)到刨平頂緊之目的，預(yù)拼裝必須對(duì)構(gòu)件采用一對(duì)一的編號(hào)方式，吊車梁在工廠裝車和現(xiàn)場(chǎng)卸車必須按原預(yù)拼裝一對(duì)一的編號(hào)位置順序放置在工地上等待安裝，否則，原先的刨平頂緊不起作用，這就使得管理難度極大地增加。正是因?yàn)槿绱耍?span style="color: black">使得這個(gè)設(shè)計(jì)意圖只是停留在圖紙上，并沒(méi)有在工程上真正實(shí)施，況且，一般的中、小企業(yè)也沒(méi)有設(shè)備條件去做預(yù)拼裝精加工。如果不這樣做，則只能保證牛腿上一側(cè)的吊車梁突緣支座加勁肋基本符合刨平頂緊條件，另一側(cè)吊車梁的突緣支座加勁肋受到螺栓的約束其下端在牛腿上可能是點(diǎn)接觸，點(diǎn)接觸傳力意味該吊車梁有附加扭矩，附加扭矩將由連接吊車梁的各種螺栓承擔(dān)，極易造成螺栓松動(dòng)，行車振動(dòng)，極為不利。鑒于這樣的情況，宜退而求其次，將突緣支座加勁肋上的螺栓孔徑加大2mm，使兩吊車梁在端頭的連接處能有微小的松動(dòng)，使兩側(cè)的吊車梁基本達(dá)到在牛腿上頂緊傳力之目的，突緣支座加勁肋上的螺栓不需要承擔(dān)吊車荷載，加大螺栓孔徑不會(huì)有安全之患。
當(dāng)然，對(duì)于重要的重級(jí)工作制吊車梁，考慮傳統(tǒng)的突緣支座加勁肋下端刨平頂緊，仍有其必要，但需要市場(chǎng)有優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的公平與約束機(jī)制（這正是國(guó)情難以解決的問(wèn)題），否則，工程實(shí)踐不但不能符合設(shè)計(jì)意圖，反而連上述退而求其次的措施都不做，而這正是當(dāng)前工程中普遍的狀況。
4 安裝方面
4.1 端板式高強(qiáng)度螺栓連接的技術(shù)要點(diǎn)
傳統(tǒng)的高強(qiáng)度螺栓連接主要采用摩擦型連接見圖4-1(a),節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，成本高；輕鋼結(jié)構(gòu)采用的高強(qiáng)度螺栓連接見圖4-1(b)，簡(jiǎn)單方便，成本低，此種連接可稱之為“張拉性連接”，但有人并不了解這種連接的技術(shù)特點(diǎn)，認(rèn)為這種螺栓“采用張拉力，實(shí)際上降低了受拉螺栓的承載能力，是極其不合理的”[16]，當(dāng)然，這種觀點(diǎn)是完全錯(cuò)誤的[17]。實(shí)際上，這種“張拉性連接”節(jié)點(diǎn)不是完全的剛性節(jié)點(diǎn)，它會(huì)有一點(diǎn)“附加轉(zhuǎn)角”[18]，所以，應(yīng)當(dāng)保證像摩擦型連接那樣的預(yù)拉力來(lái)保證節(jié)點(diǎn)的剛度。
另一方面，“張拉性連接”無(wú)需像摩擦型連接那樣要求嚴(yán)格的抗滑移系數(shù)，可以對(duì)其接觸面涂刷普通的防銹油漆，這一點(diǎn)很重要，因端板之間是有縫隙的，以后濕氣引起的銹蝕是無(wú)法整治的，經(jīng)常遇到工地上施工監(jiān)理按照文[2]中摩擦型高強(qiáng)度螺栓的做法，不允許鋼構(gòu)企業(yè)涂刷防銹油漆，百害而無(wú)益。另一方面，為便于螺栓安裝，還可以沖成橢圓孔，這在美國(guó)用得很普遍，因?yàn)樗麄兊脑O(shè)計(jì)規(guī)范有針對(duì)橢圓孔承載力的計(jì)算圖表，我國(guó)規(guī)范無(wú)相應(yīng)計(jì)算方法，使橢圓孔在工程實(shí)踐中難以推廣，大大增加了安裝難度。
這種端板式連接在現(xiàn)場(chǎng)安裝經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題：一是個(gè)別螺栓孔對(duì)不上；二是端板間有縫隙，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理不清楚這種連接節(jié)點(diǎn)的技術(shù)特點(diǎn)，往往按照傳統(tǒng)摩擦型連接的方法做，對(duì)螺栓穿不上孔不容許火焰擴(kuò)孔，對(duì)端板縫隙不容許加楔片，要采用火焰矯正的辦法，使得現(xiàn)場(chǎng)操作極為困難。實(shí)際上，這種“張拉性連接”節(jié)點(diǎn)主要的技術(shù)關(guān)鍵就是保證予拉力，火焰擴(kuò)孔不會(huì)有什么問(wèn)題，如美國(guó)的高強(qiáng)度螺栓施工規(guī)范對(duì)這種“張拉性連接”是容許火焰擴(kuò)孔的[9]；對(duì)端板縫隙加楔片也不會(huì)有什么問(wèn)題，如果用火焰矯正的辦法，所形成的殘余應(yīng)力與外荷載產(chǎn)生的應(yīng)力有迭加關(guān)系，使得節(jié)點(diǎn)呈剛度退化現(xiàn)象,反而對(duì)結(jié)構(gòu)不利。
4.2 混凝土柱頂上鋼斜梁拱的安裝問(wèn)題
在工程實(shí)踐中常會(huì)遇到混凝土柱頂上采用鋼斜梁拱這樣一種結(jié)構(gòu)體系，從結(jié)構(gòu)理論來(lái)說(shuō)，這種結(jié)構(gòu)體系與門式剛架無(wú)關(guān)，但很多技術(shù)人員仍將此看作是門式剛架，因不知其中的技術(shù)特點(diǎn)引起諸多的工程隱患，故在此討論。實(shí)際上，這種（單跨的）斜梁拱是一種很不合理的結(jié)構(gòu)形式，文[19,20]有詳細(xì)的分析，它的要害是拱腳處的反推力對(duì)于結(jié)構(gòu)有極大的影響，而施工時(shí)很難保證這種反推力符合設(shè)計(jì)模型；再有，在拱頂處用的是端板式高強(qiáng)度螺栓連接，該處的“附加轉(zhuǎn)角”也對(duì)結(jié)構(gòu)的下?lián)希ㄒ嗉雌露龋┯泻艽蟮挠绊懀露鹊淖兓瘜?duì)內(nèi)力的影響很大[20]。
在施工時(shí)應(yīng)對(duì)這種鋼結(jié)構(gòu)體系考慮兩個(gè)特殊的措施：一是安裝時(shí)適當(dāng)?shù)赜枰云鸸埃沟窒绊敼?jié)點(diǎn)的“附加轉(zhuǎn)角”影響；二是在跨中加臨時(shí)支撐，消除柱頂處的反推力，待澆灌的混凝土固結(jié)后再撤去臨時(shí)支撐，或是一次性做好混凝土柱頂?shù)臉?biāo)高和平整度，設(shè)置帶抗剪件的預(yù)埋件，在地面上一次性裝配好斜梁拱，在斜梁拱的吊構(gòu)松開之前，將其焊接在預(yù)埋件上，總之，需要采取有效措施保證反推力才能消除工程隱患。
4.3 吊車梁安裝的偏心問(wèn)題
因土建安裝的偏差，吊車梁擱在牛腿上很容易出現(xiàn)偏心，見圖4-2(a)，因有此偏心則吊車梁下翼緣的連接板螺栓孔就對(duì)不上，見圖4-2(b)，這是常見的安裝毛病。解決這個(gè)問(wèn)題需有兩個(gè)措施[13, 21]：第一，在安裝時(shí)，應(yīng)該從建筑的中央分別往兩端逐一調(diào)整吊車梁的位置，避免從一端安裝到另一端造成累積誤差，安裝調(diào)節(jié)順序見圖4-3所示；第二，需要設(shè)計(jì)和制作兩方面都要配合好，所設(shè)計(jì)的吊車梁端部之間插入的調(diào)節(jié)板厚度不能定死，要提供幾種不同厚度的調(diào)節(jié)板供現(xiàn)場(chǎng)選用，由此，可以微調(diào)土建安裝造成的偏差。第二個(gè)措施說(shuō)起來(lái)容易，但實(shí)行起來(lái)并不容易，一般設(shè)計(jì)人員不會(huì)去關(guān)注調(diào)節(jié)板厚度問(wèn)題，只是照抄吊車梁標(biāo)準(zhǔn)圖集給出的調(diào)節(jié)板厚度；制作方面更不會(huì)去考慮這個(gè)問(wèn)題；現(xiàn)場(chǎng)安裝人員只是被動(dòng)地做事，也不知道調(diào)節(jié)板的作用是什么，故需要作為技術(shù)龍頭的設(shè)計(jì)人員意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，在設(shè)計(jì)施工圖上給出可操作的做法。
5 小結(jié)
在工程實(shí)踐中，因設(shè)計(jì)不能充分考慮制作工藝和安裝技術(shù)會(huì)帶來(lái)一系列不切實(shí)際的技術(shù)困難或工程質(zhì)量問(wèn)題，因此，在設(shè)計(jì)理念上重視克服僵化的本本主義，緊密結(jié)合工程實(shí)踐，作為龍頭集成制作和安裝技術(shù)實(shí)屬必要；另一方面，作為指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的國(guó)家技術(shù)規(guī)范、規(guī)程?棄過(guò)時(shí)、守舊的技術(shù)，結(jié)合不斷發(fā)展的工程實(shí)踐，創(chuàng)新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是極為重要的。
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