輕鋼結(jié)構(gòu)廠房雪災(zāi)損傷預(yù)測(cè)及防災(zāi)措施研究

胡敬盼 蔣 將

(臨沂大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，山東 臨沂 276000)

輕鋼結(jié)構(gòu)廠房雪災(zāi)損傷預(yù)測(cè)及防災(zāi)措施研究

胡敬盼 蔣 將*

(臨沂大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，山東 臨沂 276000)

為了解決山東省臨沂地區(qū)及周邊城市的輕鋼廠房雪災(zāi)損傷問(wèn)題，從臨沂本地的實(shí)際情況入手，結(jié)合近年來(lái)當(dāng)?shù)匮?zāi)對(duì)輕鋼廠房的破壞情況進(jìn)行總結(jié)，找出廠房損壞的原因，并制定完善輕鋼結(jié)構(gòu)的措施。通過(guò)上述方法，山東臨沂當(dāng)?shù)氐妮p鋼廠房的雪災(zāi)抵御力明顯提升。由此可以得出只要在輕鋼結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行改進(jìn)，輕鋼廠房在雪災(zāi)發(fā)生后的損壞情況以及造成的損失，都是可以減少甚至避免的，只要在結(jié)構(gòu)、材料設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行改進(jìn)，可以提升輕鋼廠房的防災(zāi)能力。

輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，雪災(zāi)損傷，防災(zāi)

0 引言

2015年山東臨沂的雪災(zāi)帶給當(dāng)?shù)厝藗兩羁痰挠∠?，由于?dāng)?shù)丶庸@區(qū)非常多，所以有大量的輕鋼廠房，而這場(chǎng)雪災(zāi)將輕鋼廠房帶給當(dāng)?shù)厝说母泄偻耆兞?，大量廠房被壓塌，而這也說(shuō)明輕鋼廠房需要在防災(zāi)方面加強(qiáng)研究，要想有效做到防范，就要了解廠房受到損傷的原因。

1 輕鋼結(jié)構(gòu)廠房雪災(zāi)損傷的原因

1.1雪荷載過(guò)大

輕鋼結(jié)構(gòu)被損傷主要是因?yàn)檠┖奢d超過(guò)了廠房所能承受的極限[1]。以往輕鋼結(jié)構(gòu)的雪荷載根據(jù)規(guī)定需要達(dá)到40 kg/m2～50 kg/m2，而通常雪災(zāi)一旦產(chǎn)生，大雪連續(xù)數(shù)日，雪荷載就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到50 kg/m2以上，臨沂雪災(zāi)過(guò)后，之所以大量的廠房被壓塌，主要原因就是雪荷載超過(guò)了輕鋼結(jié)構(gòu)的承受極限，除雪災(zāi)外，大風(fēng)也是非常關(guān)鍵的因素，廠房的雨篷、女兒墻等位置堆積了大量的雪，導(dǎo)致廠房承受的荷載不均勻，這也是造成損傷的原因。

1.2結(jié)構(gòu)自身問(wèn)題

雪荷載屬于不可抗力[2]。如果雪荷載超過(guò)輕鋼結(jié)構(gòu)的承受極限，廠房損傷是難以避免的。但是很多結(jié)構(gòu)上的問(wèn)題也比較嚴(yán)重，通常門(mén)式結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)雪荷載更加敏感，門(mén)式鋼架主要是起到支撐的作用，而且本身構(gòu)件是相互聯(lián)系的，通常采用單一的路線進(jìn)行連接，一旦缺失一部分，整個(gè)結(jié)構(gòu)就會(huì)非常不穩(wěn)定，甚至?xí)霈F(xiàn)結(jié)構(gòu)崩潰，因此門(mén)式鋼架在結(jié)構(gòu)上也是容易受到損傷，安全性比較差。當(dāng)雪災(zāi)出現(xiàn)，鋼架就會(huì)受到連續(xù)損壞，屋面板會(huì)率先出現(xiàn)彎曲，而其他的結(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn)問(wèn)題，整體結(jié)構(gòu)就會(huì)被破壞。

1.3設(shè)計(jì)上的缺陷

設(shè)計(jì)方面，由于輕鋼結(jié)構(gòu)在建筑業(yè)應(yīng)用范圍非常廣[3]。技術(shù)人員也越來(lái)越多，操作水平參差不齊，這就導(dǎo)致很多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出來(lái)的質(zhì)量并不高。造成設(shè)計(jì)問(wèn)題的原因也有很多，例如一些業(yè)主過(guò)于在乎造價(jià)的問(wèn)題，為了將造價(jià)壓下來(lái)，會(huì)在材料上進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致鋼材本身厚度不夠，對(duì)荷載的承受能力就會(huì)降低。其次就是支撐結(jié)構(gòu)，在建筑業(yè)的相關(guān)文件中嚴(yán)格要求了支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但是很多廠房坍塌后發(fā)現(xiàn)，支撐結(jié)構(gòu)有很多不足之處。所以往往屋面會(huì)有一部分被壓塌，但是鋼架卻是完好，這說(shuō)明支撐結(jié)構(gòu)是完全過(guò)關(guān)的，如果是全面被壓塌，很可能就是支撐結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

1.4使用時(shí)缺少維護(hù)

廠房交付給業(yè)主后，業(yè)主并不是都能做到定期對(duì)廠房進(jìn)行檢查[4]。很多輕鋼結(jié)構(gòu)是需要進(jìn)行維修的，例如一些螺栓和其他的連接部件，這些部位非常容易生銹，很多廠房還處于潮濕狀態(tài)下，鋼結(jié)構(gòu)生銹是非常正常的，在這種情況下就要定期對(duì)各處結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和維修，否則構(gòu)件的承載力就會(huì)降低，從而降低整個(gè)輕鋼結(jié)構(gòu)的承載力，對(duì)雪災(zāi)的防范也就下降了。

1.5廠房位置問(wèn)題

廠房位置主要是決定了承受風(fēng)力的大小[5]。通常若是周?chē)ㄖ锒嗟膹S房，受風(fēng)力影響就會(huì)小很多，而周?chē)鸁o(wú)建筑物的廠房就要承受極大的風(fēng)力，在雪災(zāi)發(fā)生期間，風(fēng)力是非常大的，加上雪壓非常重，廠房結(jié)構(gòu)就會(huì)受到損壞。

1.6廠房用途

實(shí)際上廠房的用途也影響著對(duì)雪災(zāi)的抵御力[6]。很多廠房被用于生產(chǎn)和倉(cāng)儲(chǔ)，通常廠房用于生產(chǎn)的話，對(duì)雪災(zāi)的抵御力就會(huì)強(qiáng)一些，因?yàn)閭}(cāng)庫(kù)或者辦公用的廠房上積雪是不會(huì)融化的，但是生產(chǎn)車(chē)間會(huì)產(chǎn)生高溫，這種高溫的作用下，積雪就會(huì)減少，所以在雪災(zāi)中往往受到損傷的是用于倉(cāng)庫(kù)的廠房。在山東臨沂的雪災(zāi)中，大多數(shù)被壓塌的輕鋼廠房都是用于倉(cāng)庫(kù)，這與當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)有關(guān)，當(dāng)?shù)赜泻芏嗄静膱@區(qū)，建設(shè)了大量的廠房用于儲(chǔ)存木材，所以在雪壓之下很難不受損傷。

1.7與周邊建筑的關(guān)系

輕鋼廠房與周邊建筑的關(guān)系也會(huì)影響其安全性[7]。通常來(lái)說(shuō)是輕鋼廠房借助周邊建筑的支撐力，就會(huì)提升整體的安全性，例如一棟廠房處于空曠地帶，周邊沒(méi)有任何建筑，而另一棟廠房則是緊鄰一棟吊車(chē)梁廠房，由于吊車(chē)梁廠房本身較大且可以為輕鋼廠房提供非常大的支撐力，那么一旦雪災(zāi)到來(lái)，處于空曠地帶的廠房可能會(huì)倒塌，而后者則是會(huì)安全度過(guò)，這說(shuō)明廠房整體安全性是非常重要的。

2 防災(zāi)措施

2.1屋面活荷載取值

在建設(shè)廠房的時(shí)候，需要參考相關(guān)的文件，輕鋼廠房已經(jīng)是現(xiàn)代建筑中比較有代表性的類(lèi)型，而建筑業(yè)也陸續(xù)出臺(tái)了一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，所以在建設(shè)的過(guò)程中，需要參考這些文件，其中有關(guān)于活荷載的規(guī)定，門(mén)式鋼架可以在活荷載上設(shè)計(jì)為0.3 N/m2，其實(shí)國(guó)外在輕鋼結(jié)構(gòu)方面，對(duì)活荷載的規(guī)定是非常詳細(xì)的，包括還會(huì)對(duì)附加荷載提出要求，國(guó)內(nèi)建筑業(yè)并沒(méi)有對(duì)此提出詳細(xì)的要求，而且國(guó)內(nèi)門(mén)式剛架在承載力上的確有待提升，框架比較細(xì)，一旦遇到大風(fēng)或者雪災(zāi)，非常容易造成安全問(wèn)題，所以在活荷載取值方面需要慎重，一定要保證達(dá)到建筑標(biāo)準(zhǔn)。

2.2合理選擇鋼材

在雪災(zāi)壓塌的輕鋼廠房中，可以發(fā)現(xiàn)很多機(jī)構(gòu)由于連接處不嚴(yán)密，導(dǎo)致廠房的保溫層內(nèi)有一定量的水，這些水將會(huì)增加鋼結(jié)構(gòu)受到的荷載，屋面是最容易受到影響的，因此在材料上一定要慎重，需要注意防滲透的問(wèn)題。此外就是在結(jié)構(gòu)上，一定要杜絕為了節(jié)省成本偷工減料的現(xiàn)象，要盡可能選擇厚的鋼板?，F(xiàn)階段屋面的鋼板也需要加厚，板材薄是造成損傷的重要原因，因此避免在設(shè)計(jì)中進(jìn)行所謂的“優(yōu)化”，要在板材厚度上盡可能合理，在適當(dāng)?shù)奈恢米⒁饧雍瘛?/p>

2.3加強(qiáng)構(gòu)造措施

很多被積雪壓塌都是以女兒墻為起點(diǎn)，因此女兒墻的設(shè)計(jì)將會(huì)是日后改進(jìn)的重點(diǎn)，主要是對(duì)其高度進(jìn)行限制，其次就是檁條除了起到承擔(dān)梁的作用外，還是支撐結(jié)構(gòu)中非常關(guān)鍵的一部分，通常來(lái)說(shuō)，檁條是薄鋼板制成，將薄鋼板進(jìn)行冷彎，就會(huì)成為檁條，而檁條風(fēng)力的作用下，就會(huì)受到壓力，重點(diǎn)是其穩(wěn)定性需要得到強(qiáng)化，因?yàn)橐恍┙Y(jié)構(gòu)的交接處是非常容易出問(wèn)題的。

2.4改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要注意結(jié)合當(dāng)?shù)匮旱淖兓?，要結(jié)合氣候設(shè)計(jì)，包括前文中所說(shuō)的荷載控制問(wèn)題，在選擇荷載標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，主要是考慮基本雪壓，例如山東臨沂，因?yàn)榻?jīng)歷過(guò)雪災(zāi)的損傷，在設(shè)計(jì)中就要改善其中的不足，對(duì)于雪災(zāi)中出現(xiàn)的問(wèn)題，需要加強(qiáng)反思，要盡可能考慮全面，結(jié)構(gòu)形式的選擇上需要慎重，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐男枨?，例如廠房的用途、位置以及周邊建筑，選擇合適的結(jié)構(gòu)。其次就是廠房的檢查與維護(hù)問(wèn)題，很多建筑忽視了這一步驟，在臨沂雪災(zāi)后對(duì)被壓塌的廠房進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)很多結(jié)構(gòu)是之前就已經(jīng)出現(xiàn)了損壞，但是業(yè)主并沒(méi)有進(jìn)行維修，因此對(duì)雪災(zāi)的抵御力被降低，所以在建設(shè)過(guò)程中需要將這一要點(diǎn)強(qiáng)調(diào)給業(yè)主，一定要重視廠房的日常維護(hù)以及定期檢查。此外需要注意的就是雪災(zāi)預(yù)警，要保持對(duì)雪災(zāi)的警惕，一旦出現(xiàn)雪災(zāi)及時(shí)采取防范措施，這樣才能盡可能避免損失。

3 結(jié)語(yǔ)

輕鋼結(jié)構(gòu)的一些優(yōu)點(diǎn)被建筑業(yè)和人們認(rèn)可，因此近年來(lái)對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用非常廣泛，也在實(shí)際應(yīng)用中總結(jié)出很多新的技術(shù)和設(shè)計(jì)，但是始終還是要以安全性為標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論將輕鋼結(jié)構(gòu)用于哪種建筑，都要具備安全性和穩(wěn)定性。之所以雪災(zāi)損傷輕鋼廠房的問(wèn)題近年來(lái)成為研究的重點(diǎn)，主要是各地雪災(zāi)給人們帶來(lái)的各方面的損失，這就對(duì)國(guó)內(nèi)輕鋼結(jié)構(gòu)形成一次考驗(yàn)，建筑業(yè)需要在設(shè)計(jì)和施工各方面進(jìn)行強(qiáng)化，提升輕鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量以及實(shí)用性，面對(duì)雪災(zāi)也能有一定的抵御力，這樣才能讓輕鋼結(jié)構(gòu)更加完善。

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Researchonforecastofsnowdamagesoflightsteelstructureworkshopsanddisasterpreventhonmeasures

HuJingpanJiangJiang*

(CivilEngineeringandArchitectureCollege,LinyiUniversity,Linyi276000,China)

In order to solve the Linyi area of Shandong province and the surrounding cities of light steel plant to a snow disaster damage problems, this article from the actual situation of Linyi local, combined with local snow storms in recent years to summarize damage of light steel plant, find out the cause of the damage of plant, and formulate measures to improve the light steel structure. Through the above method, the snow disaster resistance of the local light steel plant in Linyi, Shandong province is obviously improved. Which can be concluded that as long as the improvements on the light steel structure, light steel plant in the snow disaster after the occurrence of damage and losses, and can be reduced or avoided, as long as the improvements on the structure and material design, can improve light steel plant ability of disaster prevention.

light steel structure workshop, snow damage, disaster prevention

1009-6825(2017)30-0054-03

2017-08-12

胡敬盼(1994- )，男，在讀本科生

蔣 將(1985- )，男，碩士，講師

TU392.5

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