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鋼結構的設計原理和常見錯誤做法

時間:2020-11-11 14:50:05 結構工程師 我要投稿

鋼結構的設計原理和常見錯誤做法

  鋼結構是主要由鋼制材料組成的結構,是主要的建筑結構類型之一。結構主要由型鋼和鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構件組成,各構件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。因其自重較輕,且施工簡便,廣泛應用于大型廠房、場館、超高層等領域。

鋼結構的設計原理和常見錯誤做法

  鋼結構設計原理

  (1) 將預埋的插筋清理干凈,按1:6調整其保護層厚度符合規范要求。先綁2~4根豎筋,并畫好橫筋分擋標志,然后在下部及齊胸處綁兩根橫筋定位,并畫好豎筋分檔標志。一般情況橫筋在外,豎筋在里,所以先綁豎筋后綁橫筋,橫豎筋的間距及位置應符合設計要求。

  (2) 墻筋為雙向受力鋼筋,所有鋼筋交叉點應逐點綁扎,豎筋搭接范圍內,水平筋不少于三道。橫豎筋搭接長度和搭接位置,符合設計圖紙和施工規范要求。

  (3) 雙排鋼筋之間應綁間距支撐和拉筋,以固定鋼筋間距和保護層厚度。支撐或拉筋可用φ6和φ8鋼筋制作,間距600mm左右,用以保證雙排鋼筋之間的距離。

  (4) 在墻筋的外側應綁扎或安裝墊塊,以保證鋼筋保護層厚度。

  (5) 為保證門窗洞口標高位置正確,在洞口豎筋上畫出標高線。門窗洞口要按設計要求綁扎過梁鋼筋,錨入墻內長度要符合設計及規范要求。

  (6) 各連接點的抗震構造鋼筋及錨固長度,均應按設計要求進行綁扎。

  (7) 配合其他工程安裝預埋管件、預留洞口等,其位置、標高均應符合設計要求。

  2、頂板鋼筋綁扎

  (1) 清理模板上的雜物,用墨斗彈出主筋,分布筋間距。

  (2) 按設計要求,先擺放受力主筋,后放分布筋。綁扎板底鋼筋一般用順扣或八字扣,除外圍兩根筋的相交點全部綁扎外,其余各點可交錯綁扎(雙向板相交點須全部綁扎)。如板為雙層鋼筋,兩層筋之間須加鋼筋馬凳,以確保上部鋼筋的位置。

  (3) 板底鋼筋綁扎完畢后,及時進行水電管路的敷設和各種埋件的預埋工作。

  (4) 水電預埋工作完成后,及時進行鋼筋蓋鐵的綁扎工作。綁扎時要掛線綁扎,保證蓋鐵兩端成行成線。蓋鐵與鋼筋相交點必須全部綁扎。

  (5) 鋼筋綁扎完畢后,及時進行鋼筋保護層墊塊和蓋鐵馬凳的安裝工作。墊塊厚度等于保護層厚度,如設計無要求時為15mm。鋼筋的錨固長度應符合設計要求。

  常見錯誤做法總結于下:

  1.暗梁當樓面梁使用。這是最常見的錯誤。暗梁之所以不能當樓面梁是因為其剛度不夠,荷載不能按自己設想的方式傳遞,即樓面荷載—板—暗梁—柱的傳遞方式幾乎是不可能的。這樣將大大低估板的內力。我個人認為,根據內力按最短距離傳遞的原則,用暗梁代替梁只有在板受集中力時,在集中力處沿板的最短方向(雙向板沿兩個垂直方向)設置暗梁,可以認為集中力由暗梁承受以滿足抗彎強度和裂縫要求,此時板的計算跨度絕對不能按支承于暗梁來考慮。但很多時候,這種做法也沒有必要,直接加大板的受力鋼筋即可,除非因抗剪(沖切)需要箍筋而使用暗梁。

  2.與上一個問題相對應的`是,在剛度發生較大突變(增加)處,應視為梁。典型的問題是不同高程的板之間出現的錯臺,錯臺本身平面外剛度比較大,而板的平面外剛度較小,不管你是否愿意,板上的荷載都要傳遞到錯臺上,因此應當按梁來設計,尤其是抗剪鋼筋應滿足要求。地下通道、車站遇到的這種情況較多,其荷載又比較大,但大多數人對錯臺的處理卻非常草率,這很令人擔憂。

  3.框架結構形成事實上的鉸接。最常見的是梁剛度比柱大的多,使柱對梁的約束作用較弱,形成事實上的鉸。這樣減少了超靜定次數,于抗震不利,也難以形成“強柱弱梁”。 坂神地震時,地鐵車站柱的破壞相當嚴重,也提醒我們不能忽視這個問題。地鐵車站頂底板可看作筏板,其梁的剛度當然大于柱,但中板處不宜將梁的剛度做得較大。另外,地下工程如通道、涵洞、地鐵車站等,有時不小心也容易作成剛度較大的頂底板和剛度較小的側墻,這樣橫剖面就形成鉸接的四邊形,兩側墻土壓力相差較大時很容易失穩,也不利于抗震。

  4.板墻受力鋼筋置于分布鋼筋的內側。很多人總把分布鋼筋想象成類似梁的箍筋,因此配筋不小心就這樣倒置。分布鋼筋的作用在于固定受力鋼筋位置,傳遞受力及防止溫度收縮裂縫,它不需要象梁柱箍筋那樣外包以防止鋼筋受壓向外鼓出,更重要的是,板墻截面高度較小,為增加有效高度發揮受力筋作用,一般情況下應當外置受力鋼筋。某些特殊情況,如地下連續墻,由于施工方便原因可犧牲板有效高度,將受力鋼筋內置。

  5.在緊靠柱的位置框架梁上搭梁。由于緊靠柱支承的位置,框架梁的轉動受到約束,當其上所搭的梁荷載較大時,將產生很大的扭矩,使框架梁的配筋變得困難。某些設計人員將此處框架梁與搭接梁的連接看作鉸接,這是很不安全的,因為梁的塑性變形能力有限。

  6.板鋼筋不伸入上翻梁受力鋼筋之上。這在地面上結構中還不容易出現,但在地下工程中,由于結構形式不夠直觀,稍有疏忽就會犯錯。最常見的是通道入口處頂板有一道收口的橫梁,其底部順板向下傾斜,形成不規則的梁。多數人配筋將此梁受力鋼筋仍然沿水平方向布置,板的縱向鋼筋則從下側錨入梁內。地下工程沒有完全的分布鋼筋,在這個橫梁處,板的縱向鋼筋實際上是受力鋼筋,不但要按受力鋼筋錨固,還應當在梁受力鋼筋之上。另外,很多人認為此梁受力小,因而配筋馬虎。實際上,此梁由于單邊受力,有一定的扭矩,配筋應考慮板上荷載傳遞到此梁上。

  7.地鐵車站不計中板開洞。由于開洞的影響比較難算,也由于部分人對開洞影響沒有當成一回事,因而計算時都加以忽略。當開洞較小時,這樣也許沒有多大影響,但地鐵車站有時在中板沿橫向平行布置三排樓、扶梯,嚴重削弱該處樓板剛度,雖然洞邊有加強的梁,但梁高受到限制,中板厚度通常都為400~500,因此不足以彌補其剛度的損失。至于加暗梁來加強洞口,更不能彌補計算模式與實際不符的不足。

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