论文灾害性天气增多对轻钢结构质监工作的思考

工程质量技术交流2019-01-09 15:07:57


2008年是中国不平凡的一年

除了汶川地震

还有一件事让人瞩目

那就是全国大雪成灾


下面我们一起翻开记忆,

去看看2008年冬季的大雪。

2008年初,中国雪灾。

2008年1月10日起,以中国南方为主的大范围内出现低温、雨雪、冰冻等自然灾害。20个省均不同程度受到低温、雨雪、冰冻灾害影响。因灾直接经济损失超过1516亿元人民币。

南方地区多地出现大雪结冰压塌通讯设施的事件,导致多个地区省份出现停电情况。

一场百年一遇的大雪导致半个中国的交通瘫痪,铁路、高速、航空所有的交通工具全部中断,而此时正值春节返乡期间,上亿返乡人被滞留。

寒冷的气温夹着雨雪,看到这样的图片都难免会感到一丝寒冷,可想而知,当时的气候是多么恶劣。

个别省份气温降至零下几十度,不仅路边出现厚厚的一层硬冰,连停在路边的汽车都被“冰镇”。

大雪几乎都将汽车埋没,可想当时的雪得有多大。


在降雪期间,要重点关注轻钢结构建筑和构筑物、工棚、车棚、玻璃雨棚、阳光房、悬挑类构件的安全,适当采取加固和防范措施,尽量不要在不上人的屋面和棚顶安排人员进行清雪,增加额外荷载。

接下来,本编将10年前写的论文,抛砖引玉,供大家参考。



灾害性天气增多对轻钢结构质监工作的思考


摘要:研究表明由于全球气候变化和城市化进程的双重影响,中国最为富裕的经济区域长江三角洲地区灾害性天气明显增多。轻钢结构作为最近十几年中发展迅猛的一种结构形式在历次的灾害性天气中经受了很大的考验,也为我们提供了很多经验和教训,同时也对我们质量监督工作提出了新的课题和更高的要求。

关键词:灾害性天气 轻钢结构 质量监督


一、前言

据统计,近40年来长三角大部分地区降水量都有所增加,同时短时强降水、雷雨大风、冰雹、龙卷风、台风等灾害性天气也频繁光顾,发生频率有增多的趋势。特别是2008年出现的强降雪,对于建筑行业是不小的考验。

轻钢结构作为钢结构中非常重要的一部分,由于其工业化程度高,综合经济效益好,施工速度快,延性好,工期短,自重轻,利用空间大等众多优点,得到了较快发展,也有着广泛的使用前景。尤其象在四川抗震救灾中能够起到非常显著的作用。但是轻钢结构又有其明显的弱点,就是对于上述提及的极端天气非常敏感,在灾害中的倒坍及局部破坏等情况对人民生命财产都造成了很大的损失。

另外目前轻钢结构行业的现状也不容乐观,由于制作利润偏低,恶性竞争严重,制作安装单位甚至包括设计单位鱼龙混杂,各环节管理人员不到位,监理单位钢结构专业化人才偏少,甲方单位过度追求经济效益等对轻钢结构行业发展造成很多问题和困惑。

在此状况下,本人结合平时工作中发现的问题,就轻钢结构的质量监督提出个人的一些看法和建议。


二、管理方面

2.1  加强信息化管理

目前各地都在推广和完善质监工作各环节的信息化管理,也收到了很大的成效。本人建议应加强对轻钢结构的破坏情况和事故原因的信息化统计,以便进行系统化分析,得出一些结论,并能对现场做到前瞻性控制。

2.2  扩大轻钢结构的监督范围

在各次的灾害性天气中,可以看到正式报建的项目质量得到了有效的控制,而一些私自搭建和临时增设的轻钢结构遭到破坏的现象很多。我们应该增强参建方的质量意识,尽可能的将不规范的部分纳入到监管的范畴中来。

2.3  加强图纸变更的管理

市场经济条件下,甲方通常追求利益最大化,因此很多项目会默认或指使施工单位或其他个人对钢结构进行所谓“优化”,按白图施工。本人在工作中还发现,某些项目私自提高厂房高度,改变摇摆柱节点构造,在厂房上面增设天窗,改变桁车吨位等等,对这些情况我们必须要求甲方将图纸进行重新审图或按原图施工。

2.4  加强监理在钢结构方面的业务学习

目前大部分监理单位在土建方面懂混凝土结构的人员较多,懂钢结构的人员非常少,在实际工作中对钢结构的监理工作有名无实。因此本人建议监理公司要加强钢结构方面的业务学习,工程上应做到专人专项,对有钢结构的工程,钢结构分项工程应有专人负责。


三、技术方面

3.1  设计问题

3.1.1  屋面荷载取值

目前规范中屋面结构构件,包括面板和檩条,活荷载,其活荷载为0.5KN/m2,当受荷水平投影面积大于60m2的钢架构件,屋面活荷载可考虑0.6的折减,为不小于0.3 KN/m2。这目前在荷载规范、《钢结构设计规范》和《门刚规程》是统一的。屋面均布活荷载取活荷载与雪荷载两者中的较大值。灾后湖南省湘建设〔2008〕80号文中更将不上人屋面活荷载调整到不小于0.7KN/m2。

本人认为在现行规范基础上设计审图阶段必须严格要求,决不允许在有限的活荷载中“挖潜”。

另外,现场吊挂情况应小于设计图纸中要求的悬挂荷载,本人在处理某网架车间项目雪灾局部破坏的事故中发现甲方在车间内新增加了吊顶,大于原设计图纸中0.2 KN/m2的悬挂荷载。

3.1.2  软件计算

有资料表明厂房倒塌的原因中雪荷载的不利分布造成局部失稳占了很大比例。国内象3D3S等软件无法自动对活荷载不利分布进行计算,必须通过人为设定,但是部分钢结构设计人员忽视未能对此设置,希望能在审图阶段加以重视。


3.2  施工问题

3.2.1  高强度螺栓抗滑移系数报告

轻钢结构中高强度螺栓抗滑移系数的确定非常重要。在工程资料的检查中,我们发现很多工地仅有制造厂在厂内的抗滑移系数试验报告,缺乏提供给工地现场的试件的抗滑移系数的复试报告。

3.2.2  高强度螺栓连接

高强螺栓进场必须要有出厂合格证,高强螺栓分两种:大六角头高强螺栓和扭剪型高强螺栓。其中扭剪型高强螺栓仅有10.9级(抗拉强度约1kN/mm2,屈服强度为抗拉强度的0.9倍)这一个级别,施工时分初拧和终拧,终拧是采用专用板手以拧掉尾部梅花头为标志;初拧可采用扭矩扳手,初拧扭矩按下式计算:

扭剪型初拧扭矩:T0=0.065Pc×d

Pc=P+ΔP

式中T0——初拧扭矩

Pc——施工预拉力

P——高强度螺栓设计预拉力

ΔP——预拉力损失值   

d——高强度螺栓螺纹直径

扭剪型高强度螺栓是一种自标量型的螺栓,安装后螺栓预拉力难以检查,故要求扭剪型高强螺栓必须复试预拉力,确定其是否能满足设计预拉力的要求。

在工程项目中绝大多数使采用大六角头螺栓,它有两个级别:10.9级和8.8级,施工时也分初拧和终拧,初拧扭矩宜取终拧扭矩的50%,终拧扭矩按下式下算:

大六角头终拧扭矩(初拧宜取终拧扭矩的50%):

Tc=kc×Pc×d

Pc=P+ΔP

式中Tc——终拧扭矩

kc——扭矩系数

施工扭矩确定后,扭矩系数kc值的大小,直接影响螺栓预拉力,因此大六角头螺栓要求复试扭矩系数并应合格。高强螺栓安装时,在终拧后用“小锤敲击法”检查,方法是用手指按住螺母的一个边(尽量靠近垫圈处)用0.3~0.5kg重的小锤敲击螺母相对应的一边,如手指感到轻微颤动即为合格,颤动较大即为欠拧或漏拧,完全不颤动即为超拧;并在安装1h后,24h内进行扭矩检查。

3.2.3  端接板摩擦面间隙

高强度螺栓的连接除了终拧数值的检查外,还有一个问题,就是上文提过的连接板的平面翘曲所带来的接触面不紧贴。由于摩擦型高强度螺栓连接方法是靠螺栓压紧构件间连接处,用摩擦来阻止构件之间滑动达到内力传递。因此当构件与拼接板面有间隙时,则固定后有间隙处的摩擦面间压力减小,影响承载能力。规范要求凡顶紧的节点接触面不应少于70%紧贴,且边缘最大间隙不应大于0.8mm。实际常有超标甚至严重超偏的情况发生。试验证明,当间隙小于或等于1mm时,其对受力摩擦面滑移影响不大,基本能达到内力正常传递;当间隙大于1mm时,抗滑移力就要下降10%。因此当接触面有间隙时,分别作如下处理:S≤1.0mm可不处理;1.0mm<S≤3.0mm应将高出的部分磨成1:10的斜面;打磨方向应与受力方向垂直;S>3.0mm应加垫板,垫板两面应作摩擦面处理,其方法与构件相同。

3.2.4  檩条的斜拉条

不论是屋檩还是墙檩,跨度大于4m时,往往需要设置斜拉条。屋檩一般在檐口和屋脊处设置,墙檩在最上排设置。当房屋左右对称时,屋脊处可以取消斜拉条,但由于国内屋面板大部分都是采用单层板,且非自攻钉类固定,且屋面活荷载不一定均布,因此最好还是在屋脊处设置斜拉条。现场发现部分工地随意取消斜拉条或斜拉条不张紧。还有《门刚规程》6.3.5条“斜拉条应与刚性檩条连接”,很多工地也往往忽视。

规程规定,当墙板的竖向荷载有可靠途径直接传至地面或托梁时,可不设置拉条。一般采用自承重墙体或采用双层墙板且采用自攻钉连接,才可满足以上条件。

3.2.5  隅撑的设置

屋面隅撑对于梁的下翼缘、墙面隅撑对钢柱的稳定有好处,一般是隔檩设置,现场发现某工地新老车间的衔接处一侧漏设了隅撑。还有在工地上发现由于刚性细杆与隅撑在同一位置,现场就将隅撑相碰的部位直接割除。

3.2.6  焊缝间距

规范对同一部位不同板材的拼接焊缝的间距有明确要求,但在现场发现,有些施工单位下料时未能考虑好,加劲板位置正好设在翼缘板或腹板的拼接处,焊缝重叠,二次热处理,削弱了拼接处的强度,给结构安全带来隐患。

3.2.7  柱间支撑

轻钢结构在平面外的刚度和稳定性是很弱的,主要利用柱间支撑和屋面支撑体系达到结构的完整性。虽然有不少对钢结构蒙皮效应的研究,但是世界上还没有一部钢结构规范对此做明确规定。很多钢结构整体性倒塌的事故,就是柱间支撑设置遗漏或未按图纸施工造成的。现场也发现因为开门位置变化,将柱间支撑取消的现象。

3.2.8  保温材料

保温材料在节能和结构耐久性上有很大作用,但是由于消防上的要求,目前基本采用石棉类的填充材料,在密闭干燥情况下,保温材料的自重较轻,但是有些工地上由于节点处理以及打胶不密实等原因,在强降雨,结露或冻融过程中,水分进入保温层,使其自重成倍增长,造成结构局部破坏和倒塌,因此也应对此加强控制。

综上所述,我们在轻钢结构的质监过程中,应根据各个项目的具体情况,在重点部位加以严格控制,结合平时的检查工作,使结构安全度留有更多的富余量。在灾害性天气增多的情况下,依然可以保证结构安全可靠,至少不发生整体性坍塌的现象,进一步体现轻钢结构的综合效益,减少结构破坏带来的损失,降低维护和修理费用,使轻钢结构行业健康而快速发展。

 

参考文献:

1 中华人民共和国建设部著  《钢结构设计规范》     北京:中国计划出版社,2003

2 中国建筑标准设计研究所著  《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》  北京:中国工程建设标准化协会,2003

3 江苏省建筑工程质量监督总站著  《建筑工程质量监督实务》     北京:中国建筑工程出版社,2008