(一) 判斷結構是否適合用鋼結構
　　鋼結構通常用于高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。直觀的說：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉棚、工廠、住宅和臨時建筑等。這是和鋼結構自身的特點相一致的。
　　(二) 結構選型與結構布置
　　此處僅簡單介紹。 詳請參考相關專業(yè)書籍。由于結構選型涉及廣泛,做結構選型及布置應該在經驗豐富的工程師指導下進行。
　　在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是“概念設計”,它在結構選型與布置階段尤其重要。 對一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問題，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。 運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。同時，它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
　　林同炎教授在《結構概念和體系》一書中介紹了用整體概念來規(guī)劃結構方案的方法，以及結構總體系和個分體系間的相互力學關系和簡化近似設計方法。[20]
　　鋼結構通常有框架、平面(木行)架、網架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結構型式。
　　其理論與技術大都成熟。亦有部分難題沒有解決,或沒有簡單實用的設計方法，比如網殼的穩(wěn)定等。
　　結構選型時，應考慮它們不同的特點。在輕鋼工業(yè)廠房中，當有較大懸掛荷載或移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網架�；�本雪壓大的地區(qū)，屋面曲線應有利于積雪滑落（切線50度內需考慮雪載 ），如亞東水泥廠石灰石倉棚采用三心圓網殼�？傃┹d釋放近一半。降雨量大的地區(qū)相似考慮。建筑允許時，在框架中布置支撐會比簡單的節(jié)點剛接的框架有更好的經濟性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構件受拉為主的懸索或索膜結構體系。高層鋼結構設計中，常采用鋼混凝土組合結構，在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應單純?yōu)榱私洕�去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型src柱，核心為支撐框架的結構體系。我國半數以上的此類高層為前者。對抗震不利。[19]
　　結構的布置要根據體系特征,荷載分布情況及性質等綜合考慮。一般的說要剛度均勻。力學模型清晰。盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎。 柱間抗側支撐的分布應均勻。其形心要盡量靠近側向力(風震)的作用線。 否則應考慮結構的扭轉。 結構的抗側應有多道防線。 比如有支撐框架結構,柱子至少應能單獨承受1/4的總水平力。
　　框架結構的樓層平面次梁的布置,有時可以調整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會使主梁截面加大，減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時會吃不消，此時把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。
　　(三) 預估截面
　　結構布置結束后，需對構件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。
　　鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接h型鋼截面等。根據荷載與支座情況，其截面高度通常在跨度的1/20～1/50之間選擇。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時，可回避鋼梁的整體穩(wěn)定的復雜計算，這種方法很受歡迎。 確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按規(guī)范中局部穩(wěn)定的構造規(guī)定預估。
　　柱截面按長細比預估。 通常50<λ<150, 簡單選擇值在100附近。根據軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同,可選擇鋼管或h型鋼截面等。
　　初學者需注意，對應不同的結構，規(guī)范中對截面的構造要求有很大的不同。 如鋼結構所特有的組成構件的板件的局部穩(wěn)定問題。在普鋼規(guī)范和輕鋼規(guī)范中的限值有很大的區(qū)別。
　　除此之外，構件截面形式的選擇沒有固定的要求，結構工程師應該根據構件的受力情況，合理的選擇安全經濟美觀的截面。
　　(四) 結構分析
　　目前鋼結構實際設計中,結構分析通常為線彈性分析,條件允許時考慮p－Δ,p－δ。
　　新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能。這為更精確的分析結構提供了條件。并不是所有的結構都需要使用軟件:
　　典型結構可查力學手冊之類的工具書直接獲得內力和變形。
　　簡單結構通過手算進行分析。
　　復雜結構才需要建模運行程序并做詳細的結構分析。
　　(五) 工程判定
　　要正確使用結構軟件，還應對其輸出結果的做“工程判定”。比如，評估各向周期、總剪力、變形特征等。根據“工程判定”選擇修改模型重新分析,還是修正計算結果。
　　不同的軟件會有不同的適用條件。初學者應充分明了。此外,工程設計中的計算和精確的力學計算本身常有一定距離, 為了獲得實用的設計方法,有時會用誤差較大的假定, 但對這種誤差, 會通過"適用條件、概念及構造"的方式來保證結構的安全。 鋼結構設計中,“適用條件、概念及構造”是比定量計算更重要的內容。
　　工程師們不應該過分信任與依賴結構軟件。美國一位學者曾警告說：“誤用計算機造成結構破壞而引起災難只是一個時間的問題。”
　　注重概念設計和工程判定是避免這種工程災難的方法。
　　(六) 構件設計
　　構件的設計首先是材料的選擇。 比較常用的是q235(類似a3)和q345(類似16mn)。 通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理。 經濟考慮,也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。 當強度起控制作用時,可選擇q345; 穩(wěn)定控制時,宜使用q235。
　　構件設計中,現行規(guī)范使用的是彈塑性的方法來驗算截面。這和結構內力計算的彈性方法并不匹配。
　　當前的結構軟件,都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術的進步,一些軟件可以將驗算時不通過的構件，從給定的截面庫里選擇加大一級。并自動重新分析驗算，直至通過，如sap2000等。這是常說的截面優(yōu)化設計功能之一。它減少了結構師的很多工作量。 但是，初學鋼至少應注意兩點：
　　1、軟件在做構件(主要是柱)的截面驗算時,計算長度系數的取定有時會不符合規(guī)范的規(guī)定。目前所有的程序都不能完全解決這個問題。所以,尤其對于節(jié)點連接情況復雜或變截面的構件,結構師應該逐個檢查。
　　2、當上面第(三)條中預估的截面不滿足時，加大截面應該分兩種情況區(qū)別對待。
　　(1) 強度不滿足,通常加大組成截面的板件厚度，其中,抗彎不滿足加大翼緣厚度，抗剪不滿足加大腹板厚度。
　　(2) 變形超限，通常不應加大板件厚度，而應考慮加大截面的高度，否則，會很不經濟。
使用軟件的前述自動加大截面的優(yōu)化設計功能，很難考慮上述強度與剛度的區(qū)分，實際上，常常并不合適。
　　(七) 節(jié)點設計
　　連接節(jié)點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一。在結構分析前,就應該對節(jié)點的形式有充分思考與確定。常常出現的一種情況是,最終設計的節(jié)點與結構分析模型中使用的形式不完全一致,這必須避免。 按傳力特性不同,節(jié)點分剛接,鉸接和半剛接。 初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。常用的參考書[2]有豐富的推薦的節(jié)點做法及計算公式。
　　連接的不同對結構影響甚大。比如,有的剛接節(jié)點雖然承受彎矩沒有問題,但會產生較大轉動, 不符合結構分析中的假定。 會導致實際工程變形大于計算數據等的不利結果。
　　連接節(jié)點有等強設計和實際受力設計兩種常用的方法, 初學者可偏安全選用前者。設計手冊[2]中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設計者查用,比較方便。 也可以使用結構軟件的后處理部分來自動完成。
　　具體設計主要包括以下內容:
　　1、焊接: 對焊接焊縫的尺寸及形式等,規(guī)范有強制規(guī)定,應嚴格遵守。 焊條的選用應和被連接 金屬 材質適應。e43對應q235,e50對應q345。 q235與q345連接時,應該選擇低強度的e43,而不是e50。
　　焊接設計中不得任意加大焊縫。 焊縫的重心應盡量與被連接構件重心接近。其他詳細內容可查規(guī)范關于焊縫構造方面的規(guī)定。
　　2、栓接:
　　鉚接形式,在建筑工程中，現已很少采用。
　　普通螺栓抗剪性能差, 可在次要結構部位使用。
　　高強螺栓,使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個強度等級。根據受力特點分承壓型和摩擦型。兩者計算方法不同。 高強螺栓最小規(guī)格m12。 常用m16～m30。 超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定,設計中應慎重使用。
　　自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。 國外在低層墻板式住宅中,也常用于主結構的連接。
　　3、連接板: 可簡單取其厚度為梁腹板厚度加4mm。 然后驗算凈截面抗剪等。
　　4、梁腹板: 應驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。
　　5、節(jié)點設計必須考慮安裝螺栓、現場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。構件運到現場無法安裝是初學者長犯的錯誤。此外，還應盡可能使工人能方便的進行現場定位與臨時固定。
　　6、節(jié)點設計還應考慮制造廠的工藝水平。 比如鋼管連接節(jié)點的相貫線的切口需要數控機床等設備才能完成。
　　(八) 圖紙編制
　　鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段，設計圖為設計單位提供，施工詳圖通常由鋼結構制造公司根據設計圖編制，有時也會由設計單位代為編制。由于近年鋼結構項目增多和設計院鋼結構工程師缺乏的矛盾，有設計能力的鋼結構公司參與設計圖編制的情況也很普遍。
　　1、設計圖: 是提供制造廠編制施工詳圖的依據。 深度及內容應完整但不冗余。 在設計圖中,對于設計依據、荷載資料（包括地震作用）、技術數據、材料選用及材質要求、設計要求（包括制造和安裝、焊縫質量檢驗的等級、涂裝及運輸等）、結構布置、構件截面選用以及結構的主要節(jié)點構造等均應表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現設計的意圖。主要材料應列表表示。
　　2、施工詳圖:又稱加工圖或放樣圖等。深度須能滿足車間直接制造加工。不完全相同的另構件單元須單獨繪制表達，并應附有詳盡的材料表。
　　設計圖及施工詳圖的內容表達方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個設計單位之間及其與鋼結構公司之間不盡相同。 初學者可參考他人的優(yōu)秀設計并參考相關的工具書[3]，并依據規(guī)范規(guī)定編制。
我們在以往的工程檢查中，所發(fā)現鋼結構制作、安裝存在一些常見多發(fā)性通病，其主要表現在以下幾個方面：

　　一、對設計圖紙的會審不到位　施工單位的職責是按圖施工，但施工單位也有責任在施工前應對施工圖進行工藝性會審，對出現在設計圖紙中不完善、不明確或不適合施工、不符合規(guī)范的方面提出來（特別是對強制性條文）以期與設計單位商討修改。如果不將發(fā)現的問題提出來，那么工程在施工過程和驗收方面就帶來困難，施工質量也難以得到保證，造成隱患。

　 我們檢查工程質量中，發(fā)現設計圖紙中經常出現以下一些問題：

　 第一、設計圖紙應用規(guī)范不齊全、不正確。 　如有的設計說明使用了過時的、已經廢止的標準；有的材料牌號、等級不全、高強螺栓、普通螺栓和焊接連接點的標記不明確或未顯示。對各類高強螺栓、普通螺栓、栓釘、拉鉚釘及其墊圈的規(guī)格、型號、性能沒有具體標明，而這些均已列入了鋼結構施工質量驗收規(guī)范，并作為強制性條文要求，如果設計圖紙未加說明，施工和驗收就缺乏依據，造成盲目施工和無法驗收后果。 　第二、設計總說明未寫明工程的安全等級和使用年限。 　　工程的安全等級不同，對焊接等施工檢查要求也不同。安全等級為一級的，一、二級焊縫的焊接材料必須復試；安全等級為二級的，一級焊縫的焊接材料必須復試，二級焊縫的焊接材料就不一定需要復試。 　第三、鋼材的材質等級，高強度螺栓的摩試要求不明確。 　有的設計圖紙只寫Q235或Q345，不寫等級A或B，有的不提摩擦面試驗要求，也未明確不作摩試要求，施工單位無所適從。有的施工單位在采購材料后，再讓設計院認可，這是對工程質量采取隨意性的處理，極為不妥。 　第四、施工圖未注明焊接的坡口形式，焊縫間隙、鈍邊坡口角度、UT等級、是否單面焊等。 　　有的施工圖，對不同板厚的拼接焊未按規(guī)范要求開斜坡，局部應力線過分集中，違反國家技術規(guī)范，質量驗收往往通不過，又造成無法彌補的缺陷。 　第五、施工圖未注明除銹等級要求。 　對油漆（涂料）的品牌、材質、漆膜厚度也沒有要求，這樣，工程施工和驗收就沒有依據。

　 作為施工單位，取得施工圖以后，一定要組織有經驗的技術人員進行圖紙會審，看看應用規(guī)范有沒有問題；節(jié)點圖有沒有表述清楚；強制性條文所要求的內容在設計總說明中有沒有顯示，各種材料的規(guī)格、型號、性能、等級、施工的質量要求和工程的安全等級有沒有明確；節(jié)點設計是否合理；施工中有沒有不可逾越的難度等，都要向設計單位預先提出。設計圖紙的完善，是確保施工質量的前提條件。

　　二、鋼結構制作質量未達到要求　第一、在切割、下料時，翼緣板尺寸寬窄不一，造成H型鋼與牛腿的尺寸不一致，與牛腿聯系的鋼梁上下翼緣板錯位約一個板厚；切割邊緣有較深的切痕，板邊有明顯的凹陷，或有較深的鋸齒印，切割粗糙度超標，拼板邊緣切割不垂直度，拼接錯邊等超標。

　　第二、在組裝時，焊接H鋼無組裝胎架，造成H型鋼高度尺寸有偏差，腹板偏中心；翼腹板對接后，焊縫未矯平，有明顯凹凸；輕鋼腹板不平整，組裝前未矯正。

　　第三、在焊接方面，輕鋼焊接H型鋼翼板開料后再拼接，焊縫未安裝引熄弧板，造成焊縫不飽滿，邊緣有凹坑未熔合等，與母材不齊平；柱腳、牛腿的焊腳尺寸小于設計圖紙的規(guī)定，角焊縫塌邊現象嚴重，收弧處普遍低于母材，氣孔較多；使用CO2焊的焊縫成形差，寬窄不一致，高低不一致，忽大忽��；手工焊焊縫不直，寬窄不一，咬邊現象嚴重；焊渣飛濺未清除干凈。

　　第四、在鉆孔方面，事前未很好會審圖紙，在該開單排孔的地方，開了雙排孔，結果未補孔就留存在構件上。如柱與牛腿連接處的H型鋼為雙排孔，而大梁與次梁相同規(guī)格的H型鋼為單排孔，但開孔時都開了雙排孔，安裝后影響了強度和外觀質量。

　　第五、總裝過程中，鋼柱牛腿與H型鋼梁連接處上下錯位，左右錯位，未控制好尺寸。

　　第六、除銹與油漆方面：除銹馬虎，未達到等級要求，油漆不久就出現返銹、剝落；漆膜厚度不均勻，陽面厚度普遍超厚，可達250μ m，但陰面往往在90μm左右（室內漆膜厚度規(guī)定為125μ m）；油漆前雜質未清除干凈，污物多，高低不平，流掛現象較普遍。

　　第七、在構件運輸和堆放過程中，無擱置件墊平堆放，而是隨意卸車，雜亂堆放，甚至讓構件埋入泥堆水溝中，造成構件變形、碰傷和污染。

　　第八、構件出廠時，鋼柱、鋼梁的中心線標記未標示，相當普遍，給安裝施工矯正檢測帶來困難。

　　第九、翼腹板拼接長度不符合要求。如翼板拼接長度不應小于翼板寬度的2倍，翼緣板與腹板拼接焊縫應錯開200mm以上，腹板拼接長度不小于600mm。但實際往往未達到上述要求。

　　針對以上問題，我們提出幾點整改措施：

　　板制H型鋼的尺寸要嚴格控制，最好相應從整根H型鋼截取，防止牛腿高差錯位。 嚴格工藝。H型鋼組裝時，應有組裝胎架。如系組立機組裝，也應隨時檢查調整。 鋼板應整張大板拼接，采用埋弧焊焊接改善焊縫質量，既省時又省料。 切割應提高操作技能和參數正確，防止割縫、啃邊、塌邊、熄火、粗糙度過大等。 除銹質量盡可能采用拋丸或沖砂處理樣板對比檢查，使油漆后粘合良好，粗糙度合適利于摩擦系數的保證。嚴控油漆厚度，不能忽厚忽薄，防止陰面構件小于標準的油漆厚度，油漆過厚超過125μm，會增加較大的費用，造成無謂浪費。 構件拼接時，排版要按規(guī)范要求，控制好拼接長度，防止過短拼接，盡量避免構件端面板的拼縫間隙。 拼制H型鋼，應注意矯正質量，控制角變形值和平整度。 構件油漆后應標注構件中心線標記，構件超過20噸應標注起重點標記。 構件在運輸與場地堆放時，應有擱置件墊平堆放，防止構件變形，碰傷和污染。

　　三、安裝質量問題　第一、鋼柱安裝時違反操作規(guī)程，象蠟燭一樣一根根單插起來，當天又無法形成穩(wěn)固的框架單元，大風一來，造成倒塌。這樣的安全事故多次出現，應絕對避免。

　　第二、單位無安裝工藝，安裝構件無順序。如有一展廳，建筑面積6000平方米，共4層。構件已全部安裝到頂，但主鋼柱仍沒有進行焊接固定，而邊上的輔助小鋼柱已全部焊完了。又如，鋼柱安裝完畢后，應盡快把鋼柱底部的墊塊墊平焊牢，然后用細石密實。但有的工地彩鋼板已開始安裝，柱腳卻沒有封閉。

　　第三、錨固螺栓高低不一，柱腳平面事先未測，預埋時移位，形成柱偏位，應先測后埋。

　　第四、安裝高強度螺栓，較多的出現以下一些問題：露牙不足，甚至低于螺母；螺栓未擰緊，扭剪型的未擰斷梅花頭，大六角的沒有初擰終擰標記；安裝時摩擦面的防護紙未撕掉；高強螺栓作臨時固定用，安裝后48小時內未漆封；未做扭矩與軸力復試，緊固力矩未按規(guī)定計算；摩擦系數試驗不到位，有的不做，有的只做一組。拉桿螺栓不擰緊，拉桿不直，腰園孔未用大墊圈，造成螺母與母材接觸面太小，極易穿孔。

　　第五、現場焊縫普遍不到位。如剛性連接襯墊焊間隙太小，無法焊透，結果墊板手一拉就掉；襯墊板規(guī)格不符合要求，甚至用鋼筋代替；焊縫的成形不好，高低不平，寬窄不一，飛濺、焊瘤未清除，咬肉、氣孔較多；弧頭弧尾不加引熄弧板，出現凹陷等等。

　　第六、圖紙會審不仔細，造成安裝質量缺陷。如設計圖紙未注明在吊車梁翼板上鉆孔，施工單位也未提出，結果在安裝軌道時采用焊接，造成吊車梁下撓。違反強制性條文中有關吊車梁不允許下撓的規(guī)定。

　　第七、圍護彩鋼板拼縫不密貼，收邊不良，“鼻孔”未封堵，影響對雨水的防滲漏和美觀。

　　為了消除安裝工程中的常見病，我們提出幾點整改措施：

　　安裝構件時應嚴格按安裝工藝順序進行，當天應形成穩(wěn)固的框架單元，當不能形成時，應加纜風繩固定，防止出現倒坍事故。 鋼構件柱、梁安裝完畢后，應盡快調整鋼柱垂直度和高差墊片，然后封閉柱腳，并二次灌漿密實。 高強螺栓要把好扭矩系數和緊固軸力的復試，分別做好制作與安裝摩擦面的抗滑移系數。安裝高強螺栓控制好施工扭矩，露牙長度2-3扣，不允許高強螺栓當作臨時固定螺栓使用，高強螺栓終擰必須在48小時內完成。 加強安裝現場焊接質量控制，盡可能選擇具有較高水平的焊工焊接，提高焊接質量。

　　四、工程資料不全，問題較多　第一、資料漏缺、不全。 　漏缺較多的是原材料匯總表，監(jiān)理對原材料的審批表；構件出廠合格證漏寫材質等級、構件的規(guī)格、長度；無質量鑒定情況，缺少設計圖紙與相應的驗收標準；安裝缺少軸線偏差記錄。　第二、資料不規(guī)范，不符合要求。 　如探傷報告方面，有的單位8mm以下鋼板的對接縫不做UT探傷（GB11345-89規(guī)程對8mm以下板做UT無明確規(guī)定），建議采用JBJ/T3034.2-96標準探傷為好。又如，有的探傷報告無構件示意圖比照、構件編號，無法追溯構件的探傷部位。有的無探傷檢測判定結果，只有一張報告，探傷了幾根構件，很不規(guī)范�！〉谌�、焊接工藝評定報告（WPS）不規(guī)范。 　不能清楚顯示坡口形式、角度、間隙、鈍邊、板厚、有無墊板，采用什么設備、焊接方法；有的只有一張報告，填寫UT結果，及物理試驗報告，而沒有相應的UT檢測試驗報告和焊接記錄（PQR）�！〉谒摹⒑腹�無證操作。 　有的焊工只有安全操作證，無工程建設焊工合格證書，以安全操作證代合格證和超項操作。
若將好的實踐方法置之不理，毫無疑問地會導致外觀、功能以及新建金屬建筑壽命方面的問題。以下所描述的是一些不按規(guī)定辦事帶來的令人心痛的不幸。
　　1地坪和基礎的問題
　　地腳螺栓的短缺或位置偏差
　　如果放置時不采用模板定位，地腳螺栓有可能最終錯位并造成一些小危機，比如工程師及制造商可能會被一些大驚小怪的電話糾纏不休。一些簡易的整改措施，例如在柱底板上開新孔、鉆入膨脹螺栓或化學螺栓，便可解決這些問題，否則可采用一塊更大的柱底板或將柱底板接長。在實在嚴重的情況下，也許要更換基礎。所有擴孔底板的地腳螺栓都要在螺母下配置厚墊圈，其厚度通常為5/16英寸至1／2英寸。因此當計算地腳螺栓外露長度時，應計人該墊圈的厚度。
　　地腳螺栓外露部分不夠，不能滿足正確的螺母擰入，是個不容忽視的問題。這些問題最好的處理方法是將螺栓通過焊接帶螺紋的鋼筋棒加長，伸長部分的端部應切成45°以保證全熔透焊接。另一種方法，可以在拼接處使用一個特殊的帶螺紋的連接器，也許有必要清除掉一些柱底板金屬和混凝土。在任何情況下，都必須有幾個墊圈將螺母抬高到連接材料之上。
　　通常情況下承建商所提出的在螺母的空缺處進行塞焊的建議應被拒絕，因為這種方法不能提供強連接，特別是那些用于承受拉力的螺栓。地腳螺栓螺母塞焊損壞的一個典型例子，發(fā)生在路易斯安那州的一所學校，在遭遇颶風時焊縫及小部分螺紋被突然拉壞，據報告發(fā)生了類似彈簧的作用，柱子及梁被掀入空中。
　　地坪的開裂或翹曲
　　地坪開裂是業(yè)主常年所報怨的事之一。大多數潛在的因素是由于糟糕的施工質量。由于不正確的控制及施工縫設置，地坪在鋪設數日內就會發(fā)生干縮裂縫。例如，常用的節(jié)頭構造要求施工縫處鋼筋網的每根鋼筋都被剪斷，如果不切斷鋼筋，這個節(jié)頭就不起作用。然而這是通常被忽視的，如果地坪在施工縫處不非常弱，不足以誘發(fā)裂縫在那里發(fā)生，那么地坪將在其他地方開裂。
　　由沉降誘發(fā)的大多數地坪開裂的原因在于不正確的地基處理。其他一些裂縫的根源可以追溯到地坪混凝土養(yǎng)護不足。
　　地坪邊緣的翹曲通常源于不正確的構造處理及施工縫設置。例如，眾所周知的塞石縫要比插筋縫更容易翹曲。地坪下使用止水帶而無沙墊層也與地坪翹曲有關。
　　地坪開裂或翹曲后怎么辦?修補方法視情況而定：從忽略較小的開裂翹曲到用樹脂填充裂縫，乃至對于關鍵地坪進行全部翻新。
　　墻體插筋不當或缺少
　　從基礎墻伸入地坪的插筋有很多作用。最通常的作用是插筋可以幫助地坪跨過墻邊夯實較差的土壤區(qū)，同時為墻體頂部提供一個側向支撐。這些插筋應該在現場彎成，因為插筋伸出墻面后無法將下層土夯實。
　　遺憾的是，無論設計圖紙上畫了什么，所提供的插筋都是預先彎好的，然后在現場又彎回去；或者插筋完全被忽視而未留出，要求以后鉆孔、澆入；或者插筋太短根本不能用。由于插筋數量的出入，不正確的插筋布置可能成為基礎承包商與業(yè)主之間產生磨擦的最主要的根源。
　　2上部金屬結構的問題
　　柱底板下的縫隙
　　在傳統(tǒng)建筑中，柱底板通常支承在找平鋼板上或安放在找平的螺母之上。非常大的柱底板可安裝在灌漿層上，與柱分開，然后再與柱焊接在一起。任何一種情況下，其目的都是為了確保將柱底板完全文承在找平鋼板上。
　　在預設計金屬建筑中，通常不使用找平底板及二次灌漿。MBMA手冊的《常用工業(yè)實踐》中特別將"柱底板下的找平"排除在安裝隊的工作范圍之外。而土建承包商也許早在找平需要之前已經離開。那么誰來做這事?
　　毫不奇怪，預制金屬建筑的鋼柱必須調整垂直度至滿足MBMA規(guī)定的允許偏差，它們大部分時間被直接支承于頂部不完全水平的混凝土樁或基礎墻之頂部。其結果是柱底板僅有一個邊支承在混凝土上，而其余部分的下面存在小縫隙。如果這條縫隙不用砂漿灌注或用墊板塞滿，混凝土可能開裂，或者柱底板可能在荷載作用下稍稍變形和沉降，造成柱底板與地腳螺母之間的縫隙。支承吊車的柱底板，由于穩(wěn)定性及安裝精確的要求，必須用砂漿找平。如果有必要，甚至應由業(yè)主人員完成。
　　交叉斜撐松弛
　　經�？吹桨惭b在金屬建筑屋面和墻面的圓鋼或鋼絞線斜撐松弛、彎曲甚至缺少。這樣的斜撐無法滿足房屋的穩(wěn)定性要求，無法確保房屋在外部荷載作用下不產生過大變形。
　　在斜撐被張緊到足以發(fā)揮作用之前，結構變形的積累可能導致采光板、窗、門立樘開裂，以及由結構支承的設備不能操作--尤其是層間側移過大。過分的變形也造成脆性墻面粉飾損壞，并導致明顯的開裂及振動。幸運的是，這種常見的安裝缺陷是容易發(fā)現并改正的。
　　隅撐的缺少或安裝不當
　　柱和斜梁內翼緣的隅撐(位置由設計決定)同樣十分重要。還有，這兩種構件的隅撐常常缺少、連接錯誤或安裝不正確(例如在交叉支撐的地方設置了平行于擦條的隅撐)。如果在安裝內裝飾及保溫材料之前及時指出，這種缺陷通常是容易改正的。
　　3屋面漏水
　　對于金屬建筑系統(tǒng)抱怨最多的是屋面漏水問題。在設計階段，如果屋面板板型及連接細部進行了正確選擇，漏水的機會將會大大減少。但仍然會有漏水的情況出現，最常見的原因是不正確的施工方法。例如，帶梯形接縫的直立鎖縫屋面板，其密閉性很大程度上取決于在檐口處堵頭的安裝是否正確。這個細部即使在最好的環(huán)境下也可能不完美。但是，如果這個端部堵頭被省略或密封不好，漏水則是必然的。因為當天溝內的水積滿或者倒溢出來時，沒有任何東西可以阻止水的進入。另外兩個例子是屋面無防護的穿透點-眾所周知的漏水點-以及需要的密封帶根本末裝。事實上，正如Star公司的《安裝指南》(Erection Guide)中所指出的，99％的漏水可以追溯到下列原因：
　�。�在屋面板縱向接縫處所要求的柱狀或膠狀密閉劑未裝或裝錯；
　�。�在板的四面搭接處及在據口處沒有另外涂密封膠，認為這是小事一樁；
　　．在自攻螺釘頭部下沒有安裝橡膠墊；
　�。�在檐口泛水板與屋面板下面之間沒有安裝密封膠條。
　　在這些關鍵部位是否有需要的密封膠或膠條可以用一種特殊的"感知"工具來測試。它由很薄的(0．005英寸)材料制成，可插入屋面板縫內探測。如果確定某處缺乏密封膠，唯一可依賴的修補方法是拆除有疑問的屋面板，并且重新施用密封膠。
　　這樣的測試是費時的，同時超出了那些了解其他可靠的安裝方法的業(yè)主及設計工程師的經驗范圍。最基本最簡單的預防措施，是在簽訂合同之前核查安裝隊安裝無漏水屋面的成功率。
　　4項目的接受
　　有可能存在大量的有待整改的建筑施工缺陷，無論是大的和小的，還是結構上的以及外觀上的，它們都會在項目快結束之前被業(yè)主及他們的設計工程師發(fā)現。
　　與結構有關的問題是最嚴重的。除了上述問題之外，這些問題可能還包括欠佳的主剛架連接，如螺栓的螺母松弛、缺少或擰得不正確，以及焊縫不可靠；一些構件可能位置不對或支承長度不夠；一些外露的緊固件可能沒有對齊或未擰緊；對于帶尼龍墊圈的自攻螺絲可能施加的權力太小，使得穿透點沒有得到保護；或者施加的力太大使得板出現凹處。這些問題最好留給由業(yè)主雇用的有經驗的監(jiān)理或工程師去證實。
　　邋遢的布置引起的外觀上的問題，也許不會導致任何結構問題，但是肯定會影響人的感情。門的立棱不垂直，一英寸寬的密封膠條以及下垂的天溝，是很難忘記的�，F場成型的屋面板及墻面板，似乎有著比它們自身應有的更大的問題，如生銹、屈曲、出現象筒壁那樣的波形表面以及配合性差等。
　　Star建筑系統(tǒng)公司承建商使用一個方便的工程竣工檢查表，它與由MBMA所擬的檢查表類似。檢查表主要被鋼結構安裝隊使用，對業(yè)主及設計專業(yè)人員在要求圓滿實現金屬建筑系統(tǒng)的優(yōu)點方面，該檢查表證明是有益的。一個正確建造的金屬建筑系統(tǒng)應該美觀、實用以及多年無需保養(yǎng)。《金屬結構系統(tǒng)設計與規(guī)范》
門式剛架輕型房屋鋼結構設計施工中的幾個問題
1．前言
　　 《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》公布以來已經快三年。這幾年，這類工程發(fā)展，《規(guī)程》起了很大推動作用，但也陸續(xù)聽到一些令人不安的情況。今冬雨水較大，降雪較多，有些地方雪特別大，結構壓壞恐怕很難避免，但有的地方雪不大房子也有垮的，漏水的更多。最近某廠屋頂漏水解決不了，找到鋼結構委員會來了，不是雨水，是冷凝水，以前還沒有碰到過。另外，也看到一些工程，有的框架梁太細，令人擔心，遇到大雪很可能出問題。有的骨架立起來搖搖幌幌，沒有支撐，說裝上墻板就好了，好象有了墻板就可以不要支撐。現在排架多起來。用鋼筋砼柱、輕鋼梁，造價較低，但有的嚴重不合規(guī)定。現在是市場驅動，有些企業(yè)搞承包能省就省，盡量壓低造價，管它是否符合規(guī)定。有的連規(guī)定也不清楚。利用開年會的機會，結合了解到的一些情況，就門式剛架房屋設計施工中的問題，作一個發(fā)言，拋磚引玉，希望和與會代表交流，取得一致看法。
2．設計方面
　　 1）屋面活荷載取值
　　 框架荷載取0.3kN/m 2 已經沿用多年，不打算修改。但屋面結構，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m 2 。《鋼結構設計規(guī)范》征求意見稿規(guī)定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m 2 ，但構件的荷載面積大于60m 2 的可乘折減系數0.6。門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m 2 ，與鋼結構設計規(guī)范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5N/m 2 的附加荷載，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題�，F在有的框架梁太細，檁條太小，明顯有克扣荷載情況，今后應特別注意，決不允許在有限的活荷載中"挖潛"。
　　 2）屋脊垂度要控制
　　 框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，它可能講課時說過不包括屋脊點垂度�，F在了解到，美國是計算的。他們作框架分析，一般是將構件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度�？缰写苟确从澄菝尕Q向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現斜坡，使屋面變形。現在打算做個規(guī)定，剛架側移后，當山尖下垂對坡度影響較大時（例如使坡度小于1/20），要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進行控制。
　　 3）鋼柱換砼柱
　　 少數單位設計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。還有的單位，在門式剛架設計好之后，又根據業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應當指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構件內力也不同，要的工程斜梁很細，可能與此有關。建筑結構是一門科學，如果不按科學辦事，是要吃苦頭的。今后國家要執(zhí)行建筑法，實行強制性條款，違反其中一項，出了工程事故，是要受罰的。
　　 4）檁條計算不安全
　　 檁條計算問題較大。檁要是冷彎薄壁構件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強度計算應采用有效寬度，對原有截面要減弱，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構件技術規(guī)程》中講的，有的設計人員恐怕還不了解，甚至有些設計軟件也未考慮。但是，設計光靠軟件不行，還要能判斷。軟件未考慮的，自己要考慮，否則就不需要高級工程師了。再有，設計人員往往忽略強度計算要用凈斷面，忽略釘孔減弱。這種減弱，一般達到6-15%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面，如果強度計算不用凈截面，實際應力將高于計算值�！兑�(guī)程》3.1.7條規(guī)定："結構構件的受拉強度應按凈截面計算，受壓強度應按有效截面計算，穩(wěn)定性應按有效截面計算，變形和各種穩(wěn)定系數均可按毛截面計算"。曾有人問，這條規(guī)定是什么意思？如果有人再提這樣的問題，我想問他，鋼結構學過沒有？因為這是鋼結構的基本概念問題。如果這樣的問題都簽不出，說明他還不具備鋼結構的設計資格的。有的單位看到國外資料中檁條很薄，也想用薄的。國外檁條普遍采用高強度低合金鋼，但我國低合金鋼Q345的沖壓性能不行，只有用Q235的。人家是按有效截面計算承載力的。如果用Q235的，又想用得薄 ，計算時還不考慮有效截面，荷載稍大時檁條就要垮。
3．施工方面
　　 1）柱子拔出
　　 有的剛架在大風時柱子被拔起，這是實際中常出現的事故。主要原因不是剛架計算失誤，而且設計柱間支撐時，未考慮支撐傳給柱腳的拉力。尤其是房屋縱向尺度較小時，只設置少量柱間支撐來抵抗縱向風荷載，支撐傳給柱腳的拉力很大，而柱腳又沒有采取可靠的抗拔措施，很可能將柱子拔起。，因此，在風荷載較大的地區(qū)剛架柱受拉時，在柱腳應考慮抗拔構造，例如錨栓端部設錨板等。
　　 2）沒有柱間支撐
這種情況最近較多，需要大聲疾呼，這樣不行。蒙皮作用雖然各國都在研究，但沒有任何一本規(guī)范允許不設支撐。蒙皮作用的影響因素太多，并非在任何情況多能發(fā)揮作用。特別是柱間支撐，受力較大，絕不能省略。蒙皮作用最多只能視為一種剛度儲備。
　　 3）端板合不上
　　 端板連接是結構的重要部位。由于加工要求不嚴，而腹板與端板間夾角又，有的工程兩塊端板完全對不上，合不起來。強行用螺栓拉在一起，仍留下很寬縫隙，嚴懲影響工程質量。
　　 4）錨栓不鉛直
　　 框架柱柱腳底板水平度差，錨栓不鉛直，柱子安裝后不在一條直線上，東倒西歪，使房屋外觀很難著，這種情況不少。錨栓安裝應堅持先將底板用下部調整螺栓調平，再用用無收縮砂漿二次灌漿填實，國外此法施工。最近在上海討論輕鋼施工驗收規(guī)程，不少專家強調了這種方法。
　　 5）保溫材吸水超重
　　 有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐漸滲入，為保溫村所吸收。今年冬季落雪多次，遷延時間較長。屋面的設計荷載很小時，當吸水量達至一定程序，超過了結構的承載能力，就要倒塌。
　　 6）保溫材料胡亂安裝
　　 保溫材料一般采用玻璃棉，其厚度根據熱功計算確定。正規(guī)做法是采用背面帶鋁箔隔汽層的玻璃棉，有的不用鋁箔，用牛皮紙，我不清楚牛皮紙是否可作隔汽層，如果可以，也比不用任何隔汽層好。防止冷凝水向室內滴水，是房屋的使用要求之一。有人以為鋁箔只是為了美觀，或承受拉力，實際上它的主要作用是作隔汽層。承受懸掛時的拉力還可以用玻璃纖維布或鋼絲網�，F在看到有些工程，玻璃棉不用任何隔汽層。另外，當采用內層鋼板吊頂時，不是將保溫卷材壓在檁條上，而是為了施工方便，將保溫材剪斷，放在檁條之間的吊頂上，形成冷橋。某工程在這樣處理的同時，又將吊頂鋼板搭接方向弄反。加之，冬季混凝土地坪施工作業(yè)時，將周邊門窗關閉，由于室內外溫差大，大量水汽在屋頂凝集，由吊頂鋼板搭接處流下，形成了"外面不下里面下"的狀況，使工程不能交工。經驗告訴我們，當保溫卷材有隔汽層并保持接縫處密封時，卷材是干燥的，無隔汽層時卷材是濕的。在水份的長期浸泡下，隨著時間的推移，保溫棉將被逐漸壓實，最終失去應有的保溫作用，因此安裝方法是否對頭，關系很大。
4．其它
　　 今年打算對《規(guī)程》進行修訂，剛度指標要適當調整，如柱頂位移1/50將改為1/75，其它指標也可能有一些調整。腹板與翼緣用單面焊，將列入正文，除受懸掛荷載外，一般情況下允許采用單面焊，沒有問題。根據上海所做的試驗以及《上海市輕鋼制作安裝驗收規(guī)程》（草案），焊縫高度在8mm及以下均無問題。還有一些問題沒有最后定下來，但總的說來改動不大。
　　 最近有一本名叫《 金屬 建筑系統(tǒng)》的書將由清華大學出版社出版發(fā)行。這本書譯自美國門式剛架輕型房屋鋼結構專著Metal Building System，由上海美建公司翻譯，是一本系統(tǒng)論述這種結構的最新讀物，希望有關廠家和設計人員都能讀一讀，歡迎讀后寫出心得進行交流，在適當的時候我們將組織交流。