摘要：总结08电子设备制造
年雪灾现场，发现很多钢结构厂房因次构件设计错误，成为结构破坏的突破口。加强次构件，以强化结构整体性，提高结构抗力，性价比很高。本文总结了部分次构件设计中容易忽视的问题。关键词：拉条设置位置、张拉平面、积雪分布系数、高低跨、大跨度钢屋盖、完全抗剪连接（请代翻译） 笔者考察了很多08年损坏的厂房现场，发现结构次构件设计普遍不被重视，成为结构破坏突破口。次构件因为用量小作用大，着意强化薄弱部位经济可行，又能够大幅提高结构抗力储备，结构短期小幅度超载时，可以做到“曲而不坏，坏而不倒”，为拯救生命和财产赢得时间和空间。有必要对拉条、隅撑、彩板、檩条的设计中容易忽视的问题做些总结。一、 拉条设置位置。1激光内雕
、地区差异和使用差异（如吊挂）产生不同的控制组合，优化拉条布置，照顾薄弱部位，可以不改变造价使结构更安全。（1）、螺钉固定的单层屋面板。由自攻螺钉直接把屋面板和檩条上翼缘固定，这时候屋面板有大量可靠的螺钉传力，发挥彩板刚度，对檩条约束效果很好，拉条设置到靠近下翼缘约 45mm的平面内，对风荷载起控制的厂房有利，如果屋面板有搭接，搭接部位需增设自攻螺钉。如果 “恒载+活载”远大于“恒载+风载”组合的时候，拉条可以设置上翼缘附近45mm，如悬挂荷载很大的厂房。
奖章制作（2）、单层暗扣板或者冷断桥支座固定的屋面板。由于这种板型能够考虑彩板坡向的热胀冷缩，工程上应用很广。暗扣板在支座处能够产生纵向滑移，冷断桥支座在檩条上方可以转动，忽略连跨高肋版型对支座位移的有限限制。可以认为檩条上翼缘稳定性不能由屋面板保证，拉条设置位置则可以设置在控制组合下檩条受压侧45mm处。
（3）、双层板分布在檩条上侧时，取决于内板和檩条的连接能否约束檩条的侧扭。
（4）、双层板分布在檩条两侧时，下层板通常有密集的自攻螺钉固定，能够较好地发挥彩板刚度约束檩条下翼。如果上层板能做檩条平面外支撑时，拉条置中，否则拉条应偏上，保护檩条上侧。
（5）、STS计檩条，“拉条约束上下翼缘”指双层拉条分别张拉成两个平面（图1-1a），图1b、1c也只有在檩条上下可靠固定彩板时应用。图1b拉条对檩条脊向倾扭无法发挥作用，多在坡度角大的厂房如暴雨频繁的台湾等地区应用。未张拉在同一平面的拉条无法真正张紧，不能作为檩条侧向支撑点，檩条竖向弯曲时发生扭转削弱拉条张拉刚度，所以单板时
不可以使用。扭转方向判定：A、假定合力作用点在上翼缘中心，和弯心连线。B、求出控制组合合力F。C、F作用线和连线位置比较，扭转方向和所在侧一致（图2）。
图1 拉条设置方式
图 2 檩条倾扭方向和合力所在侧一致
2、长坡屋面拉条设置。过长坡面，沿坡面向下分力积累，屋脊处最大，拉条承拉力比檩条孔壁承载力大很多，雪灾中观察到维护体系的破坏总是檩条孔壁先于拉条拉曲，螺帽从孔壁拔出。建议长坡屋面面（>40米）增设斜拉条，分段把坡面荷载导向框架梁。悬挂荷载较大的厂房适当减增设。墙面同理，过高墙面适当增设斜拉条。
3、弧形屋面拉条应弧向分区张拉。拉条在弧面张紧使檩条产生向心挠曲，挠曲同时，拉条松弛，张拉刚度削弱，不能作为檩条侧向支撑点。应该沿弧向分区张拉，弧面分割成若干平面张紧拉条（图3）。考虑到变坡度，宜采用双层拉条（图1a）。总结发现单层板弧形屋面按图1b做法都普遍过早扭曲。
图3 弧形屋顶拉条分区张拉示意
4、斜拉条张拉角不宜太小。檩条间距一般1.5米左右，檩条跨度大时，张拉角度太小对拉条传力和檩条孔壁不利，宜增设“斜腹杆”（斜拉条）调整角度。拉条孔宜开圆孔防滑移松弛。
5、边跨檩条厚度普遍擅改。边跨檩条挠度和内力都比中跨大，通常厚度略大。但因用量少，采购不方便，施工单位普遍擅改导致事故。也许把边跨檩条设计成两根合并的斜卷边Z型檩条，电阻点焊固定以协同受力，考虑折算厚度参与计算是个不错的解决方法。采购、加工、质检会方便很多。
二、 檩条、彩板、天沟设计注意特别部位。
1、 雪压或者风压很大时，通过山墙边区和角区的板带受力最大，其边跨挠度、边跨强度和第二板支强度控制，不得不加大板厚、采用高强板材或者选用高肋板型。工程中最流行的横向锁缝连接和暗扣做法导致板材强度不能过高。所以，减小板带端跨跨度（檩条间距）可以降低造价提高储备。另外，彩板计算不可以忽略板内侧风压（见《荷载规范》7.3.3）。
2、 高女儿墙后积雪分布系数应参考挡风板后取值。暴风雪在女儿墙背后天沟处形成积雪，考察苏州某厂房08年雪灾中，天沟部位积雪厚度有超过中区2倍余。建议女儿墙后
局部区域应该参考《建筑结构荷载规范》表6.2.1-5天窗挡板后积雪分布系数进行验算。同理山墙部位积雪也大于屋面中部，因为连续檩条设计时雪载不分区，边跨应力应为此考虑余量。
3、 台风区的厂房，多采用内天沟，如果用较薄的不锈钢或彩板天沟，台风时，天沟在高女儿墙背后风吸振动，响声巨大影响使用，应对天沟做法适当改进。
三、 隅撑设计和布置。
1、 隅撑应当优先采用对结构无削弱的连接方式。做法有图4三种。从不削弱截面强度和减少应力集中角度比较，优选5a。翼缘打孔连接，则结构计算必需适当考虑截面削弱，重要部位可能要求复杂的应力集中计算。
图4隅撑的三种做法
2、 有内衬版的屋面，隅撑固定有两种：内衬板切口固定隅撑（图5c）、加连接板伸出内扳固定隅撑（图5d）。南京克里斯汀厂房采用自攻螺钉把内衬板和檩条下翼缘固定（图5e），导致08年雪灾中隅撑大片松脱。甚至还有工程仅把和内衬板连接。
图5 有内衬的隅撑做法（5d正确，5e错误）
该工程单脊双坡，单跨跨度35米双连跨，强度验算严重超出，所幸双层板屋面整体性好，现场仅发现迎风坡一根梁下翼缘在接近屋脊的隅撑空档处屈曲。隅撑在暴雪中脱落10余根，无风融雪过程中，陆续脱落近1/3余。观测采用螺栓固定的同类厂房，檩条在隅撑连接部位虽然扭曲，螺栓还把隅撑和檩条死死固定在一起。螺钉自攻头没有螺帽扩大端，固定孔在积雪、融雪过程中被刃部两向切削扩大，螺钉松落。尤其在内衬板波峰恰遇自攻部位破坏特别严重，孔壁受力很复杂。显然，仅验算螺钉抗剪是错误的。建议反复荷载作用的重要连接部位不可以采用自攻螺钉连接。图审还经常发现有仅把隅撑和内衬板连接的错误做法。
3、 隅撑布置位置。（1）、梁平面外稳定性控制部位和应力偏大的区域，隅撑适当加密，以挖潜材料强度储备来提高结构安全。笔者观测到南京克莉丝汀厂房钢梁屈曲部位不在应力最大部位，而是在3米间距的隅撑空档处，可见隅撑用量如此少但又如此关键。（2）、大檩距（2～3.5米）框架梁计算，框架平面外计算长度应适当取值。施工水平容许时，薄壁檩条可以开圆孔，刚性檩条可以采用高强螺栓连接，限制连接部位滑移，并保留适当轴向承载力，和密布的隅撑一起对梁侧向支撑，效果会很好。
四、gprs水表 重视边跨檩条对边框架的不利影响。雪灾后笔者在苏州明基工程AB栋发现一种特
别现象：高跨屋面积雪下滑冲击力导致附房框架上连续檩条扭曲，中框架梁柱没有损坏（结构验算承载力富裕）。承载面积小得多的同截面边框架（伸缩缝处和端榀）梁柱却全部扭曲。检查发现：边跨檩条被施工队擅改同中跨厚度，强度和刚度不足，受弯大幅变形，带动隅撑大幅度扭转框架梁。边框架承载面积仅一半，应力较小，但隅撑的单面设置导致边跨檩条的刚度和强度影响特别大。挠曲小的檩条更接近铰支模型，隅撑产生的扭矩可以忽略不计，挠曲太大则不可忽略，但也无法量化分析。
五、 高低跨处雪荷载不利布置。
1、 框架设计时往往简单地把活载和雪载的最大值做为框架活荷载均布计算（《建筑结构荷载规范》4.3.1和6.2.2-3）。降雪天气总伴随刮风，积雪不均匀分布客观存在（如南京克莉丝汀厂房螺钉固定的隅撑，降雪和融雪时，螺钉松致使隅撑脱落，迎风坡都比背风坡多的多）。雪荷载特别大时，对荷载不利布置特别敏感的抽柱框架等应该复核。雪灾倒塌的很多厂房，檩条和屋面板的计算都没有考虑积雪分布系数，高低跨结构积雪不均匀分布严重，倒塌比例也很大。
2、 低跨彩钢板、檩条甚至框架梁除考虑积雪分布系数外，还应该考虑高跨积雪下滑冲击和堆积。坡度角大的高跨屋面，板雪摩擦系数小且先予融化，积雪大面积断裂下滑，
对低跨屋面的冲击和堆积作用不可忽视。低跨位边跨彩板带最先破坏。檩条加密同时宜验算彩板的强度和刚度，并适当富裕。
3、 弧形高跨的高低跨屋面。规范仅对坡屋顶和平屋顶的高低跨积雪分布系数有规定，但对弧形高跨的高低跨屋面没有明确。弧顶坡度角边向增大，显然比直坡面更不利。曲率大的高跨屋面，积雪下滑加速度是增函数，高差大时冲击破坏十分严重。08年雪灾破坏的苏州明基厂房，观测到从高跨下滑堆积在低跨屋面的积雪达1.6米，超出其他部位三倍余，破坏比同高差的其它直坡屋面厂房更严重。 图 6a 明基厂房框架示意
图 6b低跨处积雪对比
手机镜片六、 从严控制大跨度钢屋盖挠度、稳定性和锚栓直径。
1、 超大跨度的屋盖钢梁坡度小，绝对挠度大，大挠曲对支座产生很大的拉（推）力，对支座锚栓和混凝土柱非常不利，应该从严控制。苏州环球木业厂房倒塌时，钢梁整体塌而不断，竟然把仅6米高截面为500*700的混凝土柱全部自地坪处折断。目前钢结构简支梁的挠度控制已经引起各省重视，基本都按《钢结构设计规范》附录A控制。
2、 梁端支座要和计算模型一致。对完全抗剪连接的梁端支座必须设置抗剪键，锚栓是简支结构的最后一道防线，不能让锚栓受剪。建议：跨度24米以下可以采用M24；24-27米采用M27； 27米～30米，采用M30；30米以上锚栓不小于M36。锚栓抗拔验算应采用实际恒载（设计“恒载”往往数倍于实际恒载）。
3、 加强钢梁的平面外支撑。两端简支的钢梁，往往因为挠度控制使截面高大。大跨度钢梁在风载等作用下，各截面沿长度方向做不同幅水平摆动，静定的大跨高截面简支梁容易失稳倒塌。应该以刚性系杆作为平面外支撑。檩条为受弯构件且长圆孔非抗滑连接，对上翼缘约束有限。施工水平高的厂家可以使有承载余量的檩条开圆孔，集体兼做“桁架腹杆”作为储备。另外，下翼缘隅撑布置参考风吸组合下的包络图（用实际恒载），下翼压应力大的部位刚性系杆支撑。
参考资料：
潜流湿地1、《荷载规范》GB50009-2001 中国建筑工业出版社
2、《钢结构设计规范》GB50017-2003 中国计划出版社
3、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS 102:2002
4、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002 中国计划出版社
5、STS、《STS使用手册》中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部
6、CFS V5.03，（计算浪板和檩条）
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