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

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

1.伸縮縫設(shè)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(dǎo)致在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，使房屋出現(xiàn)過大的裂縫或破壞，需在結(jié)構(gòu)一定長度位置設(shè)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(jié)構(gòu)體系，伸縮縫間的距離不同，我國現(xiàn)行規(guī)范已有明確的規(guī)定。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010規(guī)定現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距為55m。參照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程))CECS l02的規(guī)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(jié)構(gòu)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(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋面為由檁條、系桿和支撐系統(tǒng)及輕型屋面板組戰(zhàn)的輕鋼屋蓋。對于該類結(jié)構(gòu)沿縱向伸縮縫間的距離應(yīng)同時滿足現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)．構(gòu)和輕鋼屋蓋的不同要求。

   伸縮縫的寬度應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)可能的最大伸縮變形的要求，一般為20～30mm。在地震區(qū)伸縮縫的寬度尚應(yīng)滿足防震縫的最小寬度要求。

2.沿縱向伸縮縫設(shè)置方法的探討

    沿縱向伸縮縫設(shè)置方法一：凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結(jié)構(gòu)沿縱向伸縮縫的常用設(shè)置方法是每隔不>55m的距離設(shè)雙柱，伸縮縫雙側(cè)結(jié)構(gòu)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(shè)置方法二：沿縱向分為長度不>55m的兩個或多個區(qū)段，相鄰兩區(qū)段間的一個開間(即需要設(shè)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(yīng)采用長圓孔，相應(yīng)位置的屋蓋檁條兩端也應(yīng)采用長圓孔，如圖2、圖3所示。

    設(shè)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(yīng)<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(yù)埋件間、伸縮縫處檁條與相鄰普通檁條間應(yīng)留有足夠間隙以滿足變形要求，該間隙的尺寸不應(yīng)小于伸縮縫寬度的一半(由于兩端均設(shè)置，故取一半)。

 

    上述兩種做法各有優(yōu)缺點：

    伸縮縫雙側(cè)結(jié)構(gòu)完全斷開做法存在的問題是：伸縮縫處必須設(shè)置雙柱；輕鋼屋蓋伸縮縫處必須設(shè)置兩榀鋼斜梁。

    設(shè)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(gòu)造上應(yīng)采取措施允許脹縮變形；伸縮縫處圍護墻體也應(yīng)采取措施允許脹縮變形，若采用輕鋼圍護墻應(yīng)在墻梁兩端設(shè)置長圓孔、墻面壓型鋼板在構(gòu)造上應(yīng)采取措施允許脹縮變形，若采用砌體圍護墻應(yīng)采取措施(另設(shè)構(gòu)造柱和圈梁，墻頂應(yīng)與剛性系桿連接)保證其獨立穩(wěn)定性，構(gòu)造上較為復(fù)雜。

3.地震區(qū)沿縱向伸縮縫寬度取值的討論

    地震區(qū)混凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)變形小；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(jié)構(gòu)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(qū)(如六度)，地震力引起的結(jié)構(gòu)變形更小。

    在地震區(qū)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(cè)結(jié)構(gòu)互相碰撞引起結(jié)構(gòu)破壞。國家現(xiàn)行規(guī)范《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011第9.1.1條規(guī)定：大柱網(wǎng)廠房或不設(shè)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(guī)定是針對排架結(jié)構(gòu)廠房制定的，實際上由于混凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結(jié)構(gòu)沿縱向一般為多跨連續(xù)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，且具有上述變形小的特點，地震時縱向?qū)嶋H變形小于排架結(jié)構(gòu)，沿縱向伸縮縫寬度可取低值，建議取為50～70mm。當沿縱向跨數(shù)較多、設(shè)防烈度較低時，地震時縱向?qū)嶋H變形更小，因此建議利用現(xiàn)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(cè)結(jié)構(gòu)互相碰撞，保證安全。

4.結(jié)語

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

    2)非地震區(qū)凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結(jié)構(gòu)縱向伸縮縫的寬度一般為20-30mm，地震區(qū)凝土柱上輕鋼屋蓋單層房屋結(jié)構(gòu)縱向伸縮縫的寬度可取為50—70mm，當沿縱向跨數(shù)較多、抗震設(shè)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(jié)果綜合確定。

參考文獻：

[1]GB 50017，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》[s]．

[2]CECS l02，《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[s]．

[3]GB 50010，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》[s]．

[4]GB 50011，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》[s]．

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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