于岳,金禮
(建研(北京)結構工程有限公司,北京100013)
輕型鋼是一種新型結構形式,將其用于廠房建設中可減輕屋面荷載,鋼結構具備材質均勻、加工便捷、成本低等特點,是廠房建設中的絕佳材料。
門式輕鋼廠房是集多個結構于一體的復合體系,主要含主(次)結構、圍護結構以及滿足工程需求的各類附屬結構。具體而言,主結構主要用于承受自重與外力【1】,如鋼梁、鋼柱等;次結構則是重要的支撐結構;圍護結構中較為典型的有屋面板;附屬結構含多種類型,如女兒墻、雨棚等。門式鋼架輕鋼廠房的工程實例見圖1。

圖1 門式鋼架輕鋼廠房
廠房的建設目的在于滿足產品生產的需求,但必須建立在足夠安全的前提下。輕鋼廠房集多重優點于一體,但由于輕鋼材料的特殊性,整體結構并不具備優良的負荷能力,常伴隨有變形等缺陷,嚴重時直接對安全生產作業造成影響。從這一角度來看,針對門式鋼架輕鋼廠房的全面檢測尤為關鍵,可有效預防危險的發生,創造安全的生產環境。規避安全事故的關鍵在于“預防為主,防治結合”,因此技術人員要對鋼材和結構進行深入檢驗。不僅于此,此類型廠房的加固工作也是創造安全生產環境的重要途徑,通過檢測手段可發現危險,采取加固措施可從根本上避免危險,確保廠房的穩定性,為安全生產保駕護航,提升企業的生產效益。
此環節考慮的是鋼材質地、外觀完整程度,明確鋼材是否出現了銹蝕或麻點。以廠房建設工作對鋼材所提出的性能要求為準,對比進場鋼材的性能情況,評定材料合格與否,不可出現以次充好的現象。通過測試的方式掌握鋼材的牢固性能;鋼材必須順直,接口處不允許存在缺陷,此方面也要得到全面檢測;檢查鋼材斷口處,分析其是否出現夾渣現象【2】。
為滿足廠房建設需求,焊接是工程中尤為關鍵的一道工序,其質量直接關乎鋼材的穩定程度,隨之對廠房整體穩定性帶來影響。因此,要檢查焊工的資質,其必須持有相關資格證書。實際操作中,注重對焊條、焊絲等材料的檢查,其性能必須與母材相匹配;焊接作業后,應檢查焊縫質量,不可出現裂紋、弧坑等缺陷,禁止出現咬邊未焊滿的問題。除此之外,安裝工藝也是重點檢查對象,應在專員的指導下驗收,將具體情況如實記錄。
鋼材施工易受到現場環境的影響,具體體現在空氣濕度、溫度等方面,并與現場的腐蝕性物品有關。遇到雨天天氣或是現場濕度較大,均容易對鋼材的性能造成影響,使其出現銹蝕等問題。對于檢查人員而言,要重點關注環境濕度這一因素,盡可能隔絕鋼材與水的接觸,以免出現銹蝕現象。若施工現場存在高溫設備,也容易對鋼材的使用效果造成不良影響,如長期處于高溫環境下,鋼材易出現變形現象,不利于廠房的穩定性。此外,還要注重對運輸環境的檢查,確保鋼材在運輸過程中得到有效的保護,不可因碰撞而出現結構性損傷。
廠房鋼結構體系中存在重點部位,此處應得到重點檢查,應兼顧材料結構與性能2 方面,通過測試的方式評定重點部位的性能。全面檢查鋼材質量,根據使用情況預估鋼材在后續階段易出現損傷的部位,加強對該處的防護工作。
門式鋼架結構廠房施工便捷性高,對鋼材的需求量少,受力情況與計算模型的相似度高,可根據鋼材的物理性能制定科學的設計方案。廠房投入使用后,受超載的影響易出現結構變形現象,甚至超出規定限值,部分情況下工作應力也會明顯大于鋼材設計強度,不利于廠房的正常使用。基于此,為創造安全的使用環境,必須采取加固處理措施,具體做如下分析。
橫向鋼架的加固作業是最為基礎的環節。橫向鋼架是整個廠房中最為關鍵的受力結構,需解決其穩定性不足的問題。現階段,以楔形截面的形式較為可行,可發揮出構件截面的性能優勢。關于空間結構的設計工作,需秉承整體穩定性的基本原則,要求整個廠房結構體系都具備穩定性。在屋面鋼梁間鋪設適量的縱向聯系梁,通過此構件提升結構的穩定性。針對軸處的柱頂采取可靠的加固措施,使得整體與各節點間保持穩定的狀態。加固環節工作量較大,通過吊車系統的應用可提升操作效率,但要與其他系統協同工作。需注意的是,盡管吊車系統具備獨立工作的能力,但現場作業環境復雜,必須與其他系統形成配合關系,從而創造安全的作業環境,以提升主結構的穩定性,實現對廠房的有效加固。
屋面檁條的選材尤為關鍵,以冷彎薄壁型鋼為宜,諸如C型鋼或是Z 型鋼均是可行的材料;若結構跨度偏大,則較適宜的是H 型鋼【3】。針對墻面與墻梁2 類結構,加固作業所用鋼材與屋面檁條一致,且此類材料也可應用于抗風柱的加固工作中。在既有次結構計算模型的基礎上采取優化措施,或根據實際需求適當減小跨度。通過增加受力面積的方式可有效降低壓強,可將這一原理應用于此結構截面處理工作中,即適當擴大構件截面,如加大上下翼緣,通過此方式控制原構件應力。基于上述方式,輕鋼廠房的抗壓能力可得到大幅的提升,具備更好的加固效果。
高波板(見圖2)是屋面板加固工作中較為可行的材料;關于墻面板的加固,則可使用低波板。做好各連接點的加固作業,可適當加大咬合度,以確保圍護結構有效抵御外界壓力。加固作業時,應用較為廣泛的為打釘連接方式,需調整好各釘子的間距。高強螺栓的物理性能較好,具備抗摩擦與抗壓的特點,在高強螺栓的基礎上輔以粘鋼板,此舉可有效提升加固效果。需注意的是,粘鋼板應配合酸洗油漆共同使用,利用砂紙打磨直至其呈現出金屬光澤,達到此效果后再上膠,將其應用于圍護結構中可發揮出補強作用。除上述方式外,還可對既有的荷載傳遞路徑做出優化,盡可能減少桿件受力,避免桿件變形現象。

圖2 高波板
此環節主要考慮的是女兒墻、雨棚、爬梯等結構的加固,要從各類結構的受力特點出發,確定合適的經濟性能指標,在此基礎上做好加固作業。如女兒墻的加固,可適當加大墻體高度,此方式在改善廠房美觀度的同時還提升了抗自然環境的能力,可有效抵御潮濕天氣帶來的不良影響,避免鋼材出現水侵害的問題。關于雨棚的加固作業,應從鋼材的性能入手,增強材料的防水能力,避免雨水銹蝕問題,確保結構的安全性能指標維持在合理的水平。爬梯加固工作中,一方面要注重鋼材性能的提升,另一方面則要做好鋼材間的連接工作,根據工程經驗,打釘是較為可行的連接方式。
綜上所述,門式鋼架輕鋼結構是現代化廠房建設中的主要形式,輕鋼結構具備省材、質地輕等特點,但也應認識到輕鋼結構的缺陷。通過檢測工作,可明確各構件的受力狀況,并針對缺陷或是重點部位采取針對性的加固措施,以提升廠房結構的穩定性,達到防治結合的效果,為日常生產作業提供良好環境。