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摘要：国家颁布的建筑结构设计规范正陆续修编中，我们结合自贡市采用门式刚架等轻型钢结构房屋的经验和教训，对《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）提出以下建议，供参考。
引言
因我国钢产量跃居世界各国之冠，钢材供应充足，轻型钢结构房屋具有建设周期短，且较钢筋砼结构房屋节约投资，并能较早投产获得较大效益的优点，在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）的指导下，全国各地的工业与民用建筑大量采用了门式刚架轻型钢结构房屋，促进了我国国民经济的飞速发展，我市也大量新建了门式刚架轻型钢结构房屋，特别是工业厂房更多，在多年的设计、施工图审查、施工以及使用中，暴露出一些轻型钢结构房屋中问题与教训，值得我们重视，并引以为戒，现将我们碰到的问题与教训总结成文，提供《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》编制组作为参考。
1、建议增加耐久性设计内容
砼结构的耐久性能比轻型钢结构为好，我国《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）在2002年已规定了砼结构环境类别及耐久性基本要求在内的耐久性设计内容，但《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）上没有耐久性设计内容不当；
在我市的轻型钢结构房屋中多次出现因对耐久性设计重视不够，导致严重锈蚀的教训如下：
（1）汇东试验学校的风雨操场，采用15.0m跨的门式刚架轻型钢结构房屋，建成后使用不到6年，除彩板及C型冷弯薄壁型钢檩条严重锈坏外，主体结构也严重锈蚀，经安全鉴定后全部撤除重建；
（2）四川理工学院棋房校区体育场主席台，采用钢管网架结构承重轻钢屋盖结构，建成后使用不到9年，除彩板及C型冷弯薄壁型钢檩条严重锈坏外，钢管网架也严重锈蚀，经安全鉴定后也只好撤除；
（3）汇东高新开发区有两个公司的厂房，全为无吊车的门式刚架轻型钢结构厂房，厂房跨度分别为15.0m及18.0m，柱距为6.0m，因设计时厂方未通知设计单位生产中有侵蚀气体，厂房建成后生产不到三年，彩板屋面及C型冷弯薄壁型钢檩条全部锈坏，主体结构因维护及时故锈蚀较轻，只得将屋面彩板改为塑料板，C型檩条改为木檩条，得以继续维持生产；
经深入分析，得出下述过快锈损的原因如下：
（1）自贡市是有千年井盐生产历史的城市，城市大气中氯离子含量高，又是酸雨城市，是轻钢结构过快锈损的主要原因之一；
（2）风雨操场及体育场主席台均是无外墙的敝开式建筑，直接与大气接触，与封闭式建筑相比，更易受腐蚀危害；
（3）设计及施工单位未采取相应的防腐蚀措施，是造成轻钢结构防腐蚀先天不足的原因之一；
（4）使用及生产中未采取定期检查及维护措施；
（5）在生产中有严重侵蚀介质的厂房中，不应采用钢结构承重，更不应采用轻钢结构承重。
建议参考《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）附录D增加《侵蚀作用分类和防腐涂料底、面漆配套及维护年限》；
2、变形规定及构造要求中，分別与《冷弯薄型钢结构技术规范》（GB50018-2002）及《全国民用建筑工程设计技术措施》（2009年版结构体系）规定不一致，建议协调统一，方便设计人员设计，如下：
（1）同为冷弯薄壁型钢檩条，在《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）第8.1.6条中规定：压型钢板屋面的檩条允许挠度与跨度之比为1/200；但在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表3.4.2-2中为1/150；在《全国民用建筑工程设计技术措施》（2003年版）表18.1.7-1为1/200；不一致；
（2）同为冷弯薄壁型钢墙梁，在《冷弯薄壁型钢结构技术结构》（GB50018-2002）第8.3.3条中规定压型钢板墙梁的挠度与跨度之比为1/150；但在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）表3.4.2-2中为1/100；在《民用建筑工程设计技术措施》（2003年版）表18.1.7中为1/150；不一致；
（3）刚架柱顶位移计算值的限制也存在下述不一致的情况
吊车情况 其它情况 柱顶位移限值
冷弯薄壁型钢结构技术规范 门式刚架轻钢房屋钢结构技术规程 全国民用建筑工程设计技术措施
无吊车 当采用轻型墙板时
当采用砌体墙时 H/75
H/100 H/60
H/100 H/80
H/120
有桥式吊车 当吊车有驾驶室时
当吊车由地面操作时 H/400
H/180 H/400
H/180 H/400
H/300
（4）受压及受拉构件的长细比限值也存在下述不一致的情况
受力情况 构件类别 长细比限制
冷弯薄壁型钢结构技术规范 门式刚架轻钢房屋钢结构技术规程 全国民用建筑工程设计技术措施
受压 主要构件 150 180 150
其它构件、支撑或隅撑 200 220 200
受拉 桁架构件 350 350/250 350/250
吊车架或吊车桁架以下的柱间支撑 200（吊车作用下受压） 300 300
其它支撑（张紧的园钢或钢绞线支撑除外） 250（永久、风荷载作用下受压） 400 400
注：分子上数字用于静荷载或间接承受动荷载作用时；分母上数字用于直接承受受动荷载作用时；
3、建议增加门式刚架轻型钢结构房屋抗震设计的内容
我国国土辽阔，且6度以上国土面积占全国面积的60%左右，在《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第9.2.1条中规定：“单层的轻型钢结构厂房的抗震设计，应符合专门的规定”，但国家目前尚未颁布单层的轻型钢结构厂房的抗震规定，故建议增加抗震设计内容；
4、建议增加结构形式
在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）第4.1.2条中，列出了单层的单跨及多跨六类结构形式，但实际设计中经常碰见在单层门式刚架轻型钢结构房屋中局部要求增设夹层的情况，即单层门式刚架与两层框架混用的情况，但规程中缺乏两层框架的设计及计算内容，特别是下述内容值得重视：
（1）因全为单层门式刚架时，刚架柱纵向柱顶与柱脚均按铰接设计，故纵向温度区段为300.0m；当单层门式刚架与两层框架混用时，纵向刚度显著增大，应减少纵向温度区段为宜；
（2）因夹层楼板大多采用现浇砼楼板与钢梁的组合结构形式，楼盖刚度比彩板轻钢屋盖刚度大得多，单层门式刚架与两层框架结构之间的水平地震剪力及水平风荷载如何分配，建议慎重研究；
（3）梁柱节点连接的计算及构造，建议补充；
5、门式刚架的平均高度在第4.2.2条中规定偏低，建议适当加大；
6、规程第4.3.1条规定的温度区段长度：纵向300.0m及横向150.0m偏大，建议按《全国民用建筑工程设计技术措施》（2009年版结构体系）第6.1.14条规定减小为宜，如下：
（1）纵向温度区段（垂直刚架跨度方向）不宜大于220.0m；
（2）对柱底铰接的横向温度区段（沿刚架跨度方向）不大于150.0m；
（3）对全刚接刚架的横向温度区段（沿刚架跨度方向）不大于120.0m；
（4）采暖地区的非采暖房屋，以上温度区段长度宜降低15%，有可靠计算依据时，温度区段可适当加大；
7、规程第3.1.3条结构重要性系数注明：《对一般的门式刚架钢结构构件安全等级取二级，当设计使用年限为50年时不小于1.0；当设计使用年限为25年时不小于0.95》；
但对冷弯薄壁型钢檩条及墙梁的厚度小，难以达到50年的使用要求，对采用一般涂层的恐25年的使用要求也达不到，这也是耐久性设计内容之一，建议加以注明；
8、规程附录A第A.0.2条规定：“当屋面坡度α不大于10°，屋面平均高度不大于18m，房屋高宽比不小于1，檐口高度不大于房屋的最小水平尺寸时，刚架的风荷载体型系数应按表A.0.2-1规定采用”；但《全国民用建筑工程设计技术措施》（2009年版结构体系）第6.1.19条规定：“跨高比L/h不大于4的门式刚架应按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001 2006年版）计算风荷载标准值WK及风荷载体型形系数μs，不考虑风振系数βs；但当跨高比L/h大于4的门式刚架及房屋所有围护结构的风荷载标准值WK及风荷载体型系数μs，宜按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）采用”。
根据《钢结构设计手册》（上册第三版）通过40多榀跨高比L/h≤4的单跨门式刚架，分别采用《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）2006年版规定的风荷载体型系数，及《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）规定的风荷载体型系数进行验标，验算表明：当刚架跨高比L/h≤4时，风荷载标准值按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）计算不安全；
建议认真验算后改正。
9、柱脚锚栓直径确定后，一般按《钢结构设计手册》（上册第三版）表10-6决定锚栓的锚固长度，但此锚固长度仅25d，恐难满足抗震要求，建议补充；
10、有的轻钢结构房屋采用砼柱承重及轻钢结构屋盖，此类组合结构受力情况与门式刚架轻型钢结构房屋的受力情况不同，建议补充设计及计算内容；
11、建议补充轻钢结构房屋的维护及检修方面内容，有利于轻钢结构的耐久使用。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
引言
因我国钢产量跃居世界各国之冠，钢材供应充足，轻型钢结构房屋具有建设周期短，且较钢筋砼结构房屋节约投资，并能较早投产获得较大效益的优点，在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）的指导下，全国各地的工业与民用建筑大量采用了门式刚架轻型钢结构房屋，促进了我国国民经济的飞速发展，我市也大量新建了门式刚架轻型钢结构房屋，特别是工业厂房更多，在多年的设计、施工图审查、施工以及使用中，暴露出一些轻型钢结构房屋中问题与教训，值得我们重视，并引以为戒，现将我们碰到的问题与教训总结成文，提供《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》编制组作为参考。
1、建议增加耐久性设计内容
砼结构的耐久性能比轻型钢结构为好，我国《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）在2002年已规定了砼结构环境类别及耐久性基本要求在内的耐久性设计内容，但《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）上没有耐久性设计内容不当；
在我市的轻型钢结构房屋中多次出现因对耐久性设计重视不够，导致严重锈蚀的教训如下：
（1）汇东试验学校的风雨操场，采用15.0m跨的门式刚架轻型钢结构房屋，建成后使用不到6年，除彩板及C型冷弯薄壁型钢檩条严重锈坏外，主体结构也严重锈蚀，经安全鉴定后全部撤除重建；
（2）四川理工学院棋房校区体育场主席台，采用钢管网架结构承重轻钢屋盖结构，建成后使用不到9年，除彩板及C型冷弯薄壁型钢檩条严重锈坏外，钢管网架也严重锈蚀，经安全鉴定后也只好撤除；
（3）汇东高新开发区有两个公司的厂房，全为无吊车的门式刚架轻型钢结构厂房，厂房跨度分别为15.0m及18.0m，柱距为6.0m，因设计时厂方未通知设计单位生产中有侵蚀气体，厂房建成后生产不到三年，彩板屋面及C型冷弯薄壁型钢檩条全部锈坏，主体结构因维护及时故锈蚀较轻，只得将屋面彩板改为塑料板，C型檩条改为木檩条，得以继续维持生产；
经深入分析，得出下述过快锈损的原因如下：
（1）自贡市是有千年井盐生产历史的城市，城市大气中氯离子含量高，又是酸雨城市，是轻钢结构过快锈损的主要原因之一；
（2）风雨操场及体育场主席台均是无外墙的敝开式建筑，直接与大气接触，与封闭式建筑相比，更易受腐蚀危害；
（3）设计及施工单位未采取相应的防腐蚀措施，是造成轻钢结构防腐蚀先天不足的原因之一；
（4）使用及生产中未采取定期检查及维护措施；
（5）在生产中有严重侵蚀介质的厂房中，不应采用钢结构承重，更不应采用轻钢结构承重。
建议参考《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）附录D增加《侵蚀作用分类和防腐涂料底、面漆配套及维护年限》；
2、变形规定及构造要求中，分別与《冷弯薄型钢结构技术规范》（GB50018-2002）及《全国民用建筑工程设计技术措施》（2009年版结构体系）规定不一致，建议协调统一，方便设计人员设计，如下：
（1）同为冷弯薄壁型钢檩条，在《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）第8.1.6条中规定：压型钢板屋面的檩条允许挠度与跨度之比为1/200；但在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表3.4.2-2中为1/150；在《全国民用建筑工程设计技术措施》（2003年版）表18.1.7-1为1/200；不一致；
（2）同为冷弯薄壁型钢墙梁，在《冷弯薄壁型钢结构技术结构》（GB50018-2002）第8.3.3条中规定压型钢板墙梁的挠度与跨度之比为1/150；但在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）表3.4.2-2中为1/100；在《民用建筑工程设计技术措施》（2003年版）表18.1.7中为1/150；不一致；
（3）刚架柱顶位移计算值的限制也存在下述不一致的情况
吊车情况 其它情况 柱顶位移限值
冷弯薄壁型钢结构技术规范 门式刚架轻钢房屋钢结构技术规程 全国民用建筑工程设计技术措施
无吊车 当采用轻型墙板时
当采用砌体墙时 H/75
H/100 H/60
H/100 H/80
H/120
有桥式吊车 当吊车有驾驶室时
当吊车由地面操作时 H/400
H/180 H/400
H/180 H/400
H/300
（4）受压及受拉构件的长细比限值也存在下述不一致的情况
受力情况 构件类别 长细比限制
冷弯薄壁型钢结构技术规范 门式刚架轻钢房屋钢结构技术规程 全国民用建筑工程设计技术措施
受压 主要构件 150 180 150
其它构件、支撑或隅撑 200 220 200
受拉 桁架构件 350 350/250 350/250
吊车架或吊车桁架以下的柱间支撑 200（吊车作用下受压） 300 300
其它支撑（张紧的园钢或钢绞线支撑除外） 250（永久、风荷载作用下受压） 400 400
注：分子上数字用于静荷载或间接承受动荷载作用时；分母上数字用于直接承受受动荷载作用时；
3、建议增加门式刚架轻型钢结构房屋抗震设计的内容
我国国土辽阔，且6度以上国土面积占全国面积的60%左右，在《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第9.2.1条中规定：“单层的轻型钢结构厂房的抗震设计，应符合专门的规定”，但国家目前尚未颁布单层的轻型钢结构厂房的抗震规定，故建议增加抗震设计内容；
4、建议增加结构形式
在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）第4.1.2条中，列出了单层的单跨及多跨六类结构形式，但实际设计中经常碰见在单层门式刚架轻型钢结构房屋中局部要求增设夹层的情况，即单层门式刚架与两层框架混用的情况，但规程中缺乏两层框架的设计及计算内容，特别是下述内容值得重视：
（1）因全为单层门式刚架时，刚架柱纵向柱顶与柱脚均按铰接设计，故纵向温度区段为300.0m；当单层门式刚架与两层框架混用时，纵向刚度显著增大，应减少纵向温度区段为宜；
（2）因夹层楼板大多采用现浇砼楼板与钢梁的组合结构形式，楼盖刚度比彩板轻钢屋盖刚度大得多，单层门式刚架与两层框架结构之间的水平地震剪力及水平风荷载如何分配，建议慎重研究；
（3）梁柱节点连接的计算及构造，建议补充；
5、门式刚架的平均高度在第4.2.2条中规定偏低，建议适当加大；
6、规程第4.3.1条规定的温度区段长度：纵向300.0m及横向150.0m偏大，建议按《全国民用建筑工程设计技术措施》（2009年版结构体系）第6.1.14条规定减小为宜，如下：
（1）纵向温度区段（垂直刚架跨度方向）不宜大于220.0m；
（2）对柱底铰接的横向温度区段（沿刚架跨度方向）不大于150.0m；
（3）对全刚接刚架的横向温度区段（沿刚架跨度方向）不大于120.0m；
（4）采暖地区的非采暖房屋，以上温度区段长度宜降低15%，有可靠计算依据时，温度区段可适当加大；
7、规程第3.1.3条结构重要性系数注明：《对一般的门式刚架钢结构构件安全等级取二级，当设计使用年限为50年时不小于1.0；当设计使用年限为25年时不小于0.95》；
但对冷弯薄壁型钢檩条及墙梁的厚度小，难以达到50年的使用要求，对采用一般涂层的恐25年的使用要求也达不到，这也是耐久性设计内容之一，建议加以注明；
8、规程附录A第A.0.2条规定：“当屋面坡度α不大于10°，屋面平均高度不大于18m，房屋高宽比不小于1，檐口高度不大于房屋的最小水平尺寸时，刚架的风荷载体型系数应按表A.0.2-1规定采用”；但《全国民用建筑工程设计技术措施》（2009年版结构体系）第6.1.19条规定：“跨高比L/h不大于4的门式刚架应按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001 2006年版）计算风荷载标准值WK及风荷载体型形系数μs，不考虑风振系数βs；但当跨高比L/h大于4的门式刚架及房屋所有围护结构的风荷载标准值WK及风荷载体型系数μs，宜按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）采用”。
根据《钢结构设计手册》（上册第三版）通过40多榀跨高比L/h≤4的单跨门式刚架，分别采用《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）2006年版规定的风荷载体型系数，及《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）规定的风荷载体型系数进行验标，验算表明：当刚架跨高比L/h≤4时，风荷载标准值按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）计算不安全；
建议认真验算后改正。
9、柱脚锚栓直径确定后，一般按《钢结构设计手册》（上册第三版）表10-6决定锚栓的锚固长度，但此锚固长度仅25d，恐难满足抗震要求，建议补充；
10、有的轻钢结构房屋采用砼柱承重及轻钢结构屋盖，此类组合结构受力情况与门式刚架轻型钢结构房屋的受力情况不同，建议补充设计及计算内容；
11、建议补充轻钢结构房屋的维护及检修方面内容，有利于轻钢结构的耐久使用。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。