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摘要：混凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結構屋蓋為輕鋼結構，屋蓋以下沿縱向一般為鋼筋混凝土框架結構，兩者對溫度變化引起的脹縮變形的適應能力不同，如何合理設置伸縮縫成為該類結構設計的難點之一。...

混凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結構沿縱向伸縮縫設置方法的探討

彭伙水

(福建省建筑工程施工圖審查中心  350001)

前言

    由于混凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結構較之全部采用鋼結構的單層房屋在防腐蝕、防火等方面具有一定的優勢，因此在近10年來國內應用較多且有越來越多的趨勢，但目前尚無這類工程結構的設計和施工方面的技術標準。該類結構屋蓋為輕鋼結構，屋蓋以下沿縱向一般為鋼筋混凝土框架結構，兩者對溫度變化引起的脹縮變形的適應能力不同，如何合理設置伸縮縫成為該類結構設計的難點之一。本文結合工程實踐經驗對該類結構的伸縮縫設置方法進行探討，供有關工程設計、審查和施工時參考。

1.伸縮縫設置的基本要求

    若建筑物平面尺寸過長，因熱脹冷縮的緣故，將導致在結構中產生過大的溫度應力，使房屋出現過大的裂縫或破壞，需在結構一定長度位置設縫將建筑分成幾部分，保證建筑物在水平方向的自由伸縮變形，該縫即為溫度伸縮縫。

    對不同的結構體系，伸縮縫間的距離不同，我國現行規范已有明確的規定�！痘炷�土結構設計規范》GB50010規定現澆鋼筋混凝土框架結構伸縮縫最大間距為55m。參照《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程))CECS l02的規定，輕鋼屋蓋沿建筑物縱向伸縮縫最大間距為300m。

    混凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結構包括混凝土柱與鋼斜梁組成的混合門式剛架和混凝土柱與兩鉸直線拱組成的混合排架，沿縱向一般為現澆鋼筋混凝土框架結構，屋面為由檁條、系桿和支撐系統及輕型屋面板組戰的輕鋼屋蓋。對于該類結構沿縱向伸縮縫間的距離應同時滿足現澆鋼筋混凝土框架結．構和輕鋼屋蓋的不同要求。

   伸縮縫的寬度應滿足結構可能的最大伸縮變形的要求，一般為20～30mm。在地震區伸縮縫的寬度尚應滿足防震縫的最小寬度要求。

2.沿縱向伸縮縫設置方法的探討

    沿縱向伸縮縫設置方法一：凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結構沿縱向伸縮縫的常用設置方法是每隔不>55m的距離設雙柱，伸縮縫雙側結構完全斷開，雙柱間的凈距離不小于伸縮縫的最小寬度要求，輕鋼屋蓋在該處同時斷開并滿足伸縮縫的最小寬度要求，如圖l所示。

    沿縱向伸縮縫設置方法二：沿縱向分為長度不>55m的兩個或多個區段，相鄰兩區段間的一個開間(即需要設置伸縮縫的位置)采用鋼管(圓管或方管)、H型鋼、雙角鋼等剛性系桿兩端與柱鉸接，兩端支座連接處應采用長圓孔，相應位置的屋蓋檁條兩端也應采用長圓孔，如圖2、圖3所示。

    設置長圓孔的目的是釋放溫度變化時沿縱向的脹縮變形，長圓孔的總長度不應<伸縮縫的寬度+連接螺栓直徑(按該尺寸每一長圓孔釋放距離為伸縮縫寬度的一半)，剛性系桿與柱頂預埋件間、伸縮縫處檁條與相鄰普通檁條間應留有足夠間隙以滿足變形要求，該間隙的尺寸不應小于伸縮縫寬度的一半(由于兩端均設置，故取一半)。

 

    上述兩種做法各有優缺點：

    伸縮縫雙側結構完全斷開做法存在的問題是：伸縮縫處必須設置雙柱；輕鋼屋蓋伸縮縫處必須設置兩榀鋼斜梁。

    設置剛性系桿和長圓孔做法存在的問題是：屋面壓型鋼板在構造上應采取措施允許脹縮變形；伸縮縫處圍護墻體也應采取措施允許脹縮變形，若采用輕鋼圍護墻應在墻梁兩端設置長圓孔、墻面壓型鋼板在構造上應采取措施允許脹縮變形，若采用砌體圍護墻應采取措施(另設構造柱和圈梁，墻頂應與剛性系桿連接)保證其獨立穩定性，構造上較為復雜。

3.地震區沿縱向伸縮縫寬度取值的討論

    地震區混凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結構具有以下特點：l)屋面重量輕，地震作用小，地震力引起的縱向結構變形��；2)沿縱向框架跨度多，剛度大，進一步減小地震力引起的縱向結構變形；3)若采用嵌砌的砌體圍護墻可提供更大的剛度減小變形；4)低烈度地區(如六度)，地震力引起的結構變形更小。

    在地震區伸縮縫的寬度同時滿足防震縫的最小寬度要求的目的是為了防止地震時伸縮縫兩側結構互相碰撞引起結構破壞。國家現行規范《建筑抗震設計規范》GB 50011第9.1.1條規定：大柱網廠房或不設柱間支撐的廠房防震縫寬度可采用l00—150mm，其他情況可采用50～90mm。該規定是針對排架結構廠房制定的，實際上由于混凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結構沿縱向一般為多跨連續鋼筋混凝土框架結構，且具有上述變形小的特點，地震時縱向實際變形小于排架結構，沿縱向伸縮縫寬度可取低值，建議取為50～70mm。當沿縱向跨數較多、設防烈度較低時，地震時縱向實際變形更小，因此建議利用現有計算軟件很方便的計算功能進行罕遇地震變形計算，伸縮縫的寬度大于罕遇地震時變形即可避免地震時伸縮縫兩側結構互相碰撞，保證安全。

4.結語

    1)凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結構沿縱向伸縮縫可采用在伸縮縫雙側結構完全斷開，和在伸縮縫處設置剛性系桿并設長圓孔兩種方法。伸縮縫雙側結構完全斷開的做法構造上較為簡單。采用設置剛性系桿和長圓孔的做法由于不必在伸縮縫處設置雙柱和在伸縮縫處設置兩榀鋼斜梁，具有經濟上的優勢。

    2)非地震區凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結構縱向伸縮縫的寬度一般為20-30mm，地震區凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結構縱向伸縮縫的寬度可取為50—70mm，當沿縱向跨數較多、抗震設防烈度較低時，建議伸縮縫的寬度參照罕遇地震變形計算結果綜合確定。

參考文獻：

[1]GB 50017，《鋼結構設計規范》[s]．

[2]CECS l02，《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》[s]．

[3]GB 50010，《混凝土結構設計規范》[s]．

[4]GB 50011，《建筑抗震設計規范》[s]．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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