一、前言
    門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)近十幾年的發(fā)展以其成熟的技術(shù)已形成了特定結(jié)構(gòu)型式，這類結(jié)構(gòu)特別適用于大跨度的單層工業(yè)與民用建筑，在安裝工地現(xiàn)場(chǎng)擯棄了傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)大量焊接的做法，采用預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)螺栓連接，或自攻釘、抽芯拉鉚釘連接方法，不用搭腳手架即可完成整個(gè)建筑的安裝工作。簡(jiǎn)單方便的安裝方式，施工周期快速，綜合造價(jià)低廉等優(yōu)勢(shì)使得門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)得到極為廣泛的應(yīng)用。然而門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)既有其自身長(zhǎng)處，也有其自身短處，正確地理解、熟悉這類結(jié)構(gòu)技術(shù)的特點(diǎn)，在安裝工作中顯得極為重要。由于受傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)建造方式的影響，在輕鋼結(jié)構(gòu)安裝中存在不少不合理乃至錯(cuò)誤的安裝方式，或造成工程質(zhì)量隱患，或造成工程費(fèi)用浪費(fèi)，這其中當(dāng)然有不少管理方面原因和工人的個(gè)人技術(shù)素質(zhì)原因，本文著重討論施工技術(shù)方面的一些問題及其解決辦法。
    二、輕鋼結(jié)構(gòu)安裝中的倒塌事故分析
    很多的鋼構(gòu)公司，包括外資企業(yè)都有過輕鋼結(jié)構(gòu)在安裝時(shí)風(fēng)吹倒剛架的事故，這種事故都是發(fā)生在安裝支撐系統(tǒng)之前。事故發(fā)生后，柱、梁和檁條損壞，需重做，但一般不會(huì)有人身傷亡發(fā)生，其原因在于鋼構(gòu)安裝時(shí)靠地腳錨栓固定，柔性很好，被風(fēng)吹倒時(shí)是拉壞了地腳錨栓而慢慢倒下，不會(huì)突然傾覆，柱與梁空間間隔大，現(xiàn)場(chǎng)人員容易躲避。
    為使設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)，門式剛架大多設(shè)計(jì)成柱底簡(jiǎn)單地由4個(gè)錨栓連接的鉸接構(gòu)造型式，在剛開始安裝時(shí)，僅有孤立的柱和梁，或用檁條將各剛架簡(jiǎn)單串連起來，各種支撐還沒有安裝，此時(shí)的剛架沒有形成穩(wěn)定的空間體系，在剛架平面外方向非常軟弱不穩(wěn)定，只要有不大的風(fēng)，就可以對(duì)柱底4個(gè)錨栓構(gòu)成極大的危脅，此時(shí)高空的屋面梁在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的傾覆力矩對(duì)于柱子下面的4個(gè)錨栓就類似于有杠桿撥鐵釘那樣的效果，設(shè)計(jì)的4個(gè)錨栓不可能強(qiáng)大到能抵抗住這種杠桿撬力矩。因此在安裝屋面橫向水平支撐和柱間支撐之前，必須設(shè)置臨時(shí)風(fēng)纜繩才能保證安全。但如果風(fēng)纜繩設(shè)置不當(dāng)，也有可能會(huì)出現(xiàn)倒塌事故，下面是一個(gè)實(shí)際發(fā)生倒塌的工程實(shí)例：
    剛架跨度30m，柱距6m，檐高10m，如圖1所示，在安裝好3榀剛架之后，沒有安裝屋面橫向水平支撐和柱間支撐，拉了臨時(shí)風(fēng)纜繩，施工人員為了圖方便，直接利用鄰近的柱基礎(chǔ)固定風(fēng)纜繩，致使風(fēng)纜繩于屋蓋梁成一角度很小的斜交，在風(fēng)荷載作用下，盡管斜拉風(fēng)纜繩引起的屋蓋梁的附加軸向應(yīng)力很小，估計(jì)不到6N/mm2，但由于屋蓋梁繞弱軸的長(zhǎng)細(xì)比已高達(dá)λy＝445，相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定折減系數(shù)φ＝0.028，穩(wěn)定應(yīng)力則高達(dá)200N/ mm2以上，再加上風(fēng)荷載對(duì)屋蓋梁產(chǎn)生的側(cè)向彎曲應(yīng)力，足以使屋蓋梁出現(xiàn)側(cè)向彎扭整體失穩(wěn)。如果是與屋蓋梁垂直方向拉風(fēng)纜繩或?qū)ΨQ地斜拉風(fēng)纜繩，則無此附加壓應(yīng)力，也就不會(huì)失穩(wěn)。
 

    另一個(gè)工程實(shí)例是由于砼基礎(chǔ)頂面標(biāo)高沒有到位，致使錨栓外露過長(zhǎng)，而安裝時(shí)柱底面是支承在錨栓的調(diào)節(jié)螺母上，在柱底灌漿填料之前，由于錨栓失穩(wěn)而出事故。對(duì)此問題應(yīng)在柱底板四角加焊臨時(shí)支承小角鋼，見圖2所示，由此小角鋼直接支承剛架則無失穩(wěn)問題。
    三、加楔片調(diào)整屋蓋梁平直度
    門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)的梁—柱連接、梁—梁連接均采用端板式高強(qiáng)螺栓連接，由于制作焊接變形的影響，端板的傾斜度會(huì)有一定偏差，按照《門式剛架輕型房屋鋼構(gòu)件》JG144-2002的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[1]，端板傾斜度允許偏差是H/300，根據(jù)相似三角形原理可知，由此引起的屋蓋梁下?lián)隙仁荓/300，對(duì)于屋蓋梁來說，具有可觀的折彎現(xiàn)象，解決此問題最佳的辦法就是加楔片處理，見圖3所示，有的施工隊(duì)用火焰矯正來處理，存在工程隱患，一是火焰烘烤，使高強(qiáng)螺栓預(yù)拉力有所喪失，節(jié)點(diǎn)剛度減少，會(huì)加劇屋蓋梁在外力作用下的撓度；二是殘余應(yīng)力很大，對(duì)結(jié)構(gòu)不利，用楔片處理則無此兩個(gè)問題。端板式高強(qiáng)螺栓連接的受力模式主要是靠高強(qiáng)螺栓受拉來實(shí)現(xiàn)，用加楔片調(diào)整屋蓋梁不會(huì)有后遺癥[2]。
 

      四、高強(qiáng)螺栓連接

    門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)通常采用端板式連接，這種連接最為簡(jiǎn)單方便，但從嚴(yán)格意義上講，這種連接不是全剛性連接，根據(jù)文獻(xiàn)[3]介紹，對(duì)于一根簡(jiǎn)支梁，在跨中采用一個(gè)端板式連接節(jié)點(diǎn)，梁的撓度會(huì)增加10％～24％，因此，為保證連接的剛度，對(duì)高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力應(yīng)像摩擦型高強(qiáng)螺栓連接那樣嚴(yán)加控制[2]，至于端板之間的抗滑移系數(shù)要求是很低的，無需像摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接那樣，花費(fèi)大量的費(fèi)用去作抗滑移系數(shù)試驗(yàn)，因輕鋼結(jié)構(gòu)端板式連接中的剪應(yīng)力很小，按設(shè)計(jì)要求可定為μ＝0.15，如此小的摩擦系數(shù)無需專門控制可自動(dòng)滿足，（規(guī)范規(guī)定僅對(duì)μ＞0.3時(shí)，需作抗滑移試驗(yàn)來保證）
    五、砼柱上兩鉸直線拱的施工問題
    有時(shí)會(huì)遇到在鋼筋砼結(jié)構(gòu)上加鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的工程，采用實(shí)腹式屋蓋梁是常用的方法之一，此時(shí)的屋蓋梁設(shè)計(jì)成兩鉸直線拱型式，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4所示，作為兩鉸直線拱的屋蓋梁在端頭與砼柱一般做不成剛接，只能是鉸接，但這種鉸接具有很大的水平推力，依靠這水平推力，大大改善了屋蓋梁的彎矩分布，使跨中截面彎矩大大降低，如無水平推力則跨中截面的彎矩如簡(jiǎn)支梁，彎矩將增大約一倍，此外，無水平推力，跨中下?lián)蠈⒃龃蠹s五倍，正是因?yàn)閮摄q直線拱對(duì)水平推力如此敏感，在施工安裝就要特別當(dāng)心。事實(shí)上，有不少這類建筑，設(shè)計(jì)人員和施工安裝人員都沒有認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)，在鋼梁與砼柱連接中仍像一般的柱底鉸接那樣處理，就要出問題了。因?yàn)橥两ㄖ械腻^栓連接，都是在安裝構(gòu)件完成之后，再對(duì)錨栓補(bǔ)焊加強(qiáng)墊板，這種方式用于柱底連接是可行的，用于兩鉸直線拱則有大問題，因?yàn)樵谘a(bǔ)焊加強(qiáng)墊板和灌漿填料之前，兩鉸拱已產(chǎn)生較大滑移，水平推力已釋放，大撓度已形成，補(bǔ)焊加強(qiáng)墊板只能對(duì)以后的荷載有效果。正確的做法有三種，一種是對(duì)屋蓋梁加臨時(shí)支撐，使兩鉸拱在無水平滑移的狀態(tài)下施工安裝，待補(bǔ)焊加強(qiáng)墊板并且灌漿填料完全固化之后，才可撤除臨時(shí)支撐，顯然用此方法安裝非常麻煩。另一種做法是在安裝兩鉸拱的同時(shí)，在柱子的預(yù)埋件上直接焊一個(gè)止推鍵頂緊拱端，見圖5所示，這就要求鋼筋砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員事先配合好，設(shè)計(jì)一個(gè)能支持止推鍵的預(yù)埋件。最后一種做法是在擱置兩鉸拱時(shí)，直接與砼柱頂預(yù)埋件現(xiàn)場(chǎng)焊牢[4]，但這種方式對(duì)施工精度要求高，要求每榀拱安裝一步到位，事后無法進(jìn)行調(diào)整。
    六、屋面壓型鋼板系統(tǒng)的安裝技術(shù)
 

    十幾年前的壓型鋼板的構(gòu)造型式簡(jiǎn)單，僅用掛鉤或自攻釘直接固定在檁條或墻梁上�，F(xiàn)在屋面板有360°咬邊式、扣合式，墻面板有自攻釘隱藏式，這些類型的板或靠公、母肋互相咬邊固定或靠公、母肋互相卡緊扣牢。與這些板型相配合的泛水、包邊也就有各式各樣的，其中最為復(fù)雜的是360°咬邊式屋面板系統(tǒng)。這種板型一個(gè)最大特點(diǎn)是能夠隨溫度變化自由伸縮而不影響屋面板下面結(jié)構(gòu)的連接及變形，從而具有了永久性的防滲漏功能。為配合這種屋面板體系，則屋脊處的陽堵頭，檐口處的陰堵頭都需要有良好的防水密封性，尤其麻煩的是出屋面風(fēng)機(jī)類構(gòu)造的防水處理，因風(fēng)機(jī)是固定在檁條上的，而四周的泛水、包邊又必須連在屋面板上，屋面板與檁條之間又是可以相互滑移的，其滑移量最大可達(dá)80mm之多，此外，山墻面的屋檐包邊板一頭固定在墻面板上，另一頭又要包住屋面板使其不會(huì)滲水，墻面板一般是由自攻釘直接固定在檁條上，而屋面板又是可以有相對(duì)滑移的，這些問題必須由設(shè)計(jì)和制作做精細(xì)的考慮，施工安裝單位必須仔細(xì)地研究熟悉這些構(gòu)造原理和要求，才能使安裝質(zhì)量到位。
    此外，在風(fēng)吸力作用下，屋面板系統(tǒng)在檐口處、建筑物的四角處受到特別大的風(fēng)荷作用，其作用力是其余區(qū)域的2.23倍[5]，屬于屋面板系統(tǒng)的薄弱處，需特別加強(qiáng)，這一點(diǎn)往往不被施工安裝單位注意，通常在檐口區(qū)域所有的緊固件需加密一倍，如屬沿海地區(qū)則需加密2倍，以確保結(jié)構(gòu)安全。
    七、關(guān)于雨水滲漏的幾個(gè)安裝方面問題
    輕鋼結(jié)構(gòu)建筑滲漏雨水是一個(gè)常見的、比較難以處理的問題，問題發(fā)生的原因存在于設(shè)計(jì)、制作、防水材料品質(zhì)、安裝技術(shù)諸方面，其中問題最多、最難控制的在安裝方面，在施工安裝方面需掌握以下幾條基本原則：
    1）除扣合式屋面板外，凡屋面板與板之間的搭接縫處，均需填充合格的防水密封膠條。
    2）凡泛水板、包邊板之間以及與屋面板之間的搭接縫處，均需填充合格防水密封膠條。
    3）屋面的各種泛水板與包邊板必須考慮屋面板的變形特征，并以滿足這種特征的要求來安裝泛水板、包邊板。
    4）屋脊處的陽堵頭、檐口處的陰堵頭必須在其四周填充防水密封膠條。
    5）采光帶應(yīng)和屋面板連接，不應(yīng)直接固定在其下的檁條上，采光帶的熱脹冷縮系數(shù)大，溫度變形非常顯著，采光帶之間的搭接連接處應(yīng)有剛性壓條上下固定采光帶，并填充雙道密封膠條，緊固件應(yīng)有加大加厚的防水墊圈以適應(yīng)采光帶的大變形情況。
    6）在溫度伸縮縫處，應(yīng)安裝有溫度變形功能的特殊包邊板。
    7）兼作窗框的墻檁，在安裝時(shí)應(yīng)加臨時(shí)木撐，避免安裝時(shí)踩踏下?lián)�，一旦墻檁下?lián)吓c窗框之間形成較大間隙，積水滲漏就難以避免，建筑密封膏只能解決平整微小縫隙的防水，不能解決大間隙的防水。
    8）在檐口處應(yīng)特別注意保溫棉的端頭纖維毛細(xì)吸水效應(yīng)，屋面保溫棉應(yīng)在此處由防水層反卷阻擋其毛細(xì)吸水產(chǎn)生，見圖6所示。
    9）天溝與屋面板之間是一個(gè)防水的薄弱點(diǎn)，在北方有積雪結(jié)凍的地區(qū)不應(yīng)采用內(nèi)天溝做法，再好的防水密封膏在反復(fù)積雪結(jié)凍的狀態(tài)下也要出問題，一般設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量做成外天溝形式，并允許下暴雨時(shí)天溝溢水。外掛天溝不光是無需考慮滲漏問題，且將后維修更換也非常方便。

    如果能掌握好以上9條原則，鋼結(jié)構(gòu)的滲漏問題是可以避免的。
    八、小結(jié)
    用常規(guī)方法安%考試|大|裝輕鋼結(jié)構(gòu)，存在結(jié)構(gòu)安
全方面問題，也存在著雨水滲漏方面問題，只有熟悉輕鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)，有針對(duì)性采取相應(yīng)的措施才能經(jīng)濟(jì)合理地解決好輕鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問題。