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行 业：建材 金属建材 钢材
发布时间：2020-07-06
一、钢结构屋面冷凝水现象分析
当空气中的水蒸汽在某一温度下达到其饱和值时，就凝结成液态水，即产生结露现象(北方冬季与南方夏季比较常见)。在轻钢结构建筑中，一般屋面系统结露分为“表面结露”与“内部结露”。 “表面结露”主要表现在保温棉外表面的饰面层上(贴面上)，特别是产生冷桥的地方；“内部结露”主要表现在保温棉面层朝向室外的一侧，这部分水分会存留于保温棉中，因此称内部结露。根据现场结露实际情况反映出该厂房两种结露情况都存在，特别是在保温棉贴面的表面都能看见成滴的结露冷凝水滴。
首先由“内部结露”现象可以证明部分水汽已渗透保温棉内部，而渗透途径主要有两方面：一、直接从保温棉贴面渗透；二、从保温棉纵向搭接缝渗透。第一种情况就是保温棉必须使用防潮贴面的原因，VR贴面又称进口白色聚丙烯塑料贴面，其水汽渗透率为约5.17ng/N.s(即测试条件下，5万平方英尺面层一周内其渗透水汽为5.17×490磅)，可以说该贴面还是一种效果比较好的防潮贴面(但比W38差些)。第二种情况则可以间接说明保温棉纵向搭接施工的重要性，保温棉纵向搭接需采用贴面重叠并且360卷边后再订紧的正确方式，此法能起到一定阻气作用，但若再在纵向搭接缝贴加一道专用保温棉修补膜则效果更佳。
其次由于该厂“表面结露”大量表现在保温棉贴面的面层上，且考虑到屋面板连接件下虽无阻燃型挤塑聚笨乙烯泡沫块，但产生冷凝水的位置并不是主要集中在檩条上翼缘的表面处，为此从“表面结露”的实际现象也可以说明该厂房吊顶上部空间高温高湿空气太过于聚集，且无有效通风除湿措施是为一个主要原因。
二、解决钢结构屋面冷凝水措施分析
根据引起“内部结露”水汽渗透的两种途径，并考虑到保温棉贴面本身就是采用防潮贴面，从而其解决措施应主要表现在保温棉纵向搭接缝的改善方面。为此可将原部分脱落的保温棉进行修补，同时用保温棉修补膜将部分纵向搭接缝进行二次密封处理。而对某些损坏严重的部位可再增加一道保温棉，该保温棉两端则通过镀锌长条压实于屋面檩条腹部，再用自攻螺丝锁紧。考虑到原保温棉特别是近屋脊处受到冷凝水一定的浸泡，可将屋脊盖帽收边拆下，让该部位下面的保温棉凉洒一定时间，重新安装该收边时再补充部分新的保温棉于屋脊处。
改善“表面结露”分析，对于结露设计的一个基本前提是冬季室内计算温度取成18℃，在这个温度下，饱和水汽的密度15.4g/M3，按规范控制结露的露点温度依60%水汽量即每立方米9.24克选取，查对应关系表可查到相应露点温度是10℃。如果设计采用有效的排湿措施使上部空间空气的相对湿度降低到45%，露点温度就会下降到5℃，再采取了加高连接片及相应保温措施后，保证室内不结露的室外计算温度可以降低到-10~-15℃左右，这对于一般地区可避免结露现象。其次对于在连接片与檩条之间设置阻燃型挤塑聚笨乙烯泡沫板这一防热桥处理方法，在轻钢结构系统里也一直存在争议，有时认为只为了解决结露问题而牺牲结构的紧密连接确实是太过分了，为此即采用加高的屋面板连接片，这种不加聚笨乙烯泡保温板对于绝大多数的地区用来防止檩条上的结露现象是有效的(至少按标准设计条件计算如此，也许考虑施工踩踏的情况，不加保温板看来又是不太严肃的处理方法)。综合以上分析可以说很为有效的防冷凝水措施还是加强建筑物的通风除湿。
针对上述分析，可以说从该厂房吊顶系统上考虑，将该平吊顶做成密封吊顶应该是很为有效的的方法，其原则就是利用阻汽以降低上部空间的空气湿度。该厂房吊顶其龙骨系统实际上采用的是明架式，而密封的吊顶板其龙骨系统常采用的是暗架式，其实明架式不易做到密封。该厂房表面看起来可能是石膏板吊顶(外观上相似)，其实际应是硅钙板(特点是防水较好)，其中部分区域为有空式。根据吊顶特点应从两方面考虑密封阻汽，首先是对有空式吊顶板进行处理，可采用专用吊顶板的接缝粉进行处理，其次是对吊顶板与龙骨间进行密封，由于考虑到震动性，可以使用弹性腻子进行处理。
在对厂房吊顶进行密封阻汽处理后，可以说再对上部空间进行其它处理就显得相对不特别重要了。考虑吊顶密封的实际效果，为此还是在两侧纵墙再各安装2台SDF-II型系列机翼型纺织轴流风机较好，建议采用8# 风机(其风机排风量将达到20000M3/H以上，且较经济)，则4台风机大概每2小时可基本排空一次，这可以说是大大降低了冷凝水产生的概率。当然上部空间安装排风机后，对下部环境有一定影响，也就是加大了下部空间对恒温恒湿环境要求的投入(即设备功率加大，能源耗用量增加)。
在屋脊两排纵向檩条下部增加两排蒸汽管，这能增加一定的除湿效果，从而也有效地降低了周围水蒸汽在某一温度下达到其饱和值的概率。由于檩条下部有许多吊顶吊杆，为此可以利用这些吊杆，这样可以考虑在屋脊两排纵向檩条下部大概1M左右范围，通过管卡同吊杆固定蒸汽管进行安装。这种方法相对来说，也会由于上部空间的局限性从而增加了施工难度。
三、处理钢结构屋面冷凝水方案概述
经过上述对改善措施的详细分析，其处理方案概述如下：
1、首先将钢结构屋脊盖帽收边拆下，让该部位下面的保温棉凉洒一定时间，重新安装屋脊盖帽收边时另外又补充部分新的保温棉于屋脊处，以加大该处保温效果；
2、将原部分脱落的保温棉进行修补，同时需用专用保温棉修补膜将部分纵向搭接缝进行二次密封处理，该专用保温棉修补膜约4英寸宽，属自粘型；
3、在部分位置可将新增加的保温棉直接塞进到檩条上翼缘表面处，这样可以改善部分可能是冷桥处位置的保温性能；
4、在前面3项完成的情况下，对某些损坏严重的部位可再增加一道保温棉，该保温棉两端则通过“镀锌长条”压实于屋面檩条腹部，再用自攻螺丝锁紧；
5、将有空式吊顶板(硅钙板)取下，用专用吊顶板的接缝粉进行塞孔处理，并进行括平后重新装上(该接缝粉为2000元/吨)；
6、由于考虑到震动性，可采用弹性腻子对吊顶与龙骨处接缝进行填充密封处理(弹性腻子大概10000元/吨)，该施工工程量相对较大。若考虑施工工程量太大，可以简单的将质量好的胶带直接粘贴在吊顶板下表面之该接缝处，但此法有效期不长；
7、在两侧纵墙(砖墙)各安装两台SDF-II型系列机翼型纺织业轴流风机(浙江上虞聚新风机厂)，建议采用8# 风机，其风机排风量将达到20000M3/H以上，且功率仅约3KW，同时比较经济；
8、在屋脊两排纵向檩条下部增加两排蒸汽管，可以利用檩条下部的许多吊顶吊杆，从而可以考虑在屋脊两排纵向檩条下部大概1M左右范围，通过管卡同吊杆固定蒸汽管的方式进行安装。此法与第7条方法两者只可选取一种即可，两者在经济上基本相差不多，但增加蒸汽管施工难度相对较大；
9、在对上部空间进行处理后，仍应改善下部空调环境。在对上部空间增加排风机后，需适当加大下部空间对恒温恒湿环境要求的投入(即设备功率加大，能源耗用量随之会有所增加)。
上述保温棉的处理时间应是在夏季到来之前进行处理，否则届时炎热天气时其上部空间环境极为恶劣，同时操作需适当利用吊顶板之吊杆。
安装机翼型流风机尽量安装在土建墙上，这比布置在屋面上其实效果要好，且毕竟现再在钢结构屋面上开洞，并增加骨架安装风机其难度已相当大。
网架结构
由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构称之为网格结构,其中双层或多层平板形网格结构称为网架结构或网架。它通常是采用钢管或型钢材料制作而成。主要形式包括：（1）平面桁架系组成的网架结构；(2) 四角锥体组成的网架结构；(3) 三角锥组成的网架结构；(4) 六角锥体组成的网架结构。
网架结构的主要特点是空间工作,传力途径简捷；重量轻、刚度大、抗震性能好；施工安装简便；网架杆件和节点便于定型化、商品化、可在工厂中成批生产,有利于提高生产效率；网架的平面布置灵活,屋盖平整,有利于吊顶、安装管道和设备；网架的建筑造型轻巧、美观、大方,便于建筑处理和装饰。
网壳结构
曲面形网格结构称为网壳结构,有单层网壳和双层网壳之分。网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。结构形式主要有球面网壳、双曲面网壳、圆柱面网壳、双曲抛物面网壳等。
网壳结构兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一,受力比较合理；结构的刚度大、跨越能力大；可以用小型构件组装成大型空间,小型构件和连接节点可以在工厂预制；安装简便,不需大型机具设备,综合经济指标较好；造型丰富多彩,不论是建筑平面还是空间曲面外形,都可根据创作要求任意选取。
膜结构
薄膜结构也称为织物结构,是20 世纪中叶发展起来的一种新型大跨度空间结构形式。它以性能优良的柔软织物为材料,由膜内空气压力支承膜面,或利用柔性钢索或刚性支承结构使膜产生一定的预张力,从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。主要结构形式有空气支承膜结构、张拉式膜结构、骨架支承膜结构等。
膜结构主要特点是自重轻、跨度大；建筑造型自由丰富；施工方便；具有良好的经济性和较高的安全性；透光性和自结性好；耐久性较差。
悬索结构
悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件,并将索按照一定规律布置所构成的一类结构体系,悬索屋盖结构通常由悬索系统,屋面系统和支撑系统三个部分构成。结构形式主要包括：单向单层悬索结构、辐射式单层悬索结构、双向单层悬索结构、单向双层预应力悬索结构、辐射式预应力悬索结构、双向双层预应力悬索结构、预应力索网结构等
悬索结构的受力特点是仅通过索的轴向拉伸来抵抗外荷载的作用,结构中不出现弯距和剪力效应,可充分利用钢材的强度；悬索结构形式多样,布置灵活,并能适应多种建筑平面；由于钢索的自重很小,屋盖结构较轻,安装不需要大型起重设备,但悬索结构的分析设计理论与常规结构相比,比较复杂,限制了它的广泛应用。
薄壳结构
建筑工程中的壳体结构多属薄壳结构(学术上把满足t/R≤1/20的壳体定义为薄壳)。薄壳结构按曲面形成可分为旋转壳与移动壳；按建造材料分为钢筋混凝土薄壳、砖薄壳、钢薄壳和复合材料薄壳等。
壳体结构具有十分良好的承载性能,能以很小的厚度承受相当大的荷载。壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性,以材料直接受压来代替弯曲内力,从而充分发挥材料的潜力。因此壳体结构是一种强度高、刚度大、材料省的即经济又合理的结构形式。
3 大跨空间结构施工的常用方法
3.1 高空原位拼装法
高空原位拼装法是指把杆件和节点在结构设计位置直接进行拼装，为了保证大跨度空间结构的安全性，结构往往要设置临时支撑来改善结构的受力性能，等结构安装完成以后再把临时支撑卸载使结构达到设计状态，设置临时支撑结构使得高空原位拼装法得到了非常广泛的应用。
高空原位拼装法是复杂大跨度空间结构施工安装的基础，其他的施工方法都是从此方法演变而来的。根据支撑的不同，高空原位拼装法可以分为全支架安装法(满堂红脚手架法)和胎架安装法。全支架安装法就是根据结构的曲面形状和高度使用脚手架将结构在空中完成总拼的方法，它适用于高度和跨度都不是很大的“馆”类结构，优点是施工灵活、回收利用率高且易于控制坐标，缺点是使用脚手架的量比较大，施工过程中的不安全因素增多，比起后一种胎架安装法来说偏不安全，但是较为经济；胎架安装法是根据结构特点设计一种类似脚手架的胎架结构作为建筑物的支撑体系来进行安装。它适用于高度较高、跨度和自重比较大的大跨度空间“场”结构，优点是胎架结构的形式多样、施工安全以及坐标精确，缺点是由于回收利用率不高引起的浪费严重。
3.2 滑移就位法
滑移就位法就是指将分区杆件通过特定的轨道滑移至设计位置再拼接成整体的安装方法。此种方法适合在施工场地不利的地区使用，所建造结构的建筑平面也多为规则的多边形或开口的体育场馆。运用此方法虽然可以缩短工期，使施工周期大大缩短，但也存在着一些难点，例如如何选取滑移轨道以及如何控制滑移速度等问题。
3.3 整体提升安装法
整体提升安装法是利用提升设备将结构提升至预想位置再进行安装的一种方法，多用在单层或多层网壳的屋盖结构施工中。此种施工方法最大的优点就是可以节省大量的临时支撑且工期相对较短，而相对应的施工难点就是对提升点的把握以及对所提升网壳结构的应力控制。整体提升安装法是对空间原位拼装法的补充，一般与其他几种方法结合使用。
3.4 整体张拉法
整体张拉法是利用一定数目的液压千斤顶将索同步张拉至合理标高的一种施工方法，特别适合应用于大型索膜结构安装。这种施工方法的技术含量高，科学性较好，操作方便且易于控制，使工人的工作量和施工成本都有较为显着的下降，所以在索膜结构的施工中使用这种柔性的施工方法是非常合理和可行的。
3.5 网壳结构外扩法
网壳结构外扩法是施工新技术之一，具体方法是先在地面上将结构中间部分网壳进行拼装，提升到一定的高度之后再拼接四周一部分网壳，而后又将拼接好的网壳进行提升，如此反复直至网壳结构全部拼装完毕为止。这种施工方法可以节省大量临时支撑并且易于保证施工质量，由于大量的拼装是在地面上进行的，所以安全性也是比较好的。鉴于以上优点，网壳结构外扩法在大跨度空间钢结构的施工中得到了越来越多的重视。
3.6 悬挑安装法
悬挑安装法就是先在地面拼接好小块单元，直接利用起重设备将此单元吊装至设计位置进行拼装，它适用于小型的、结构形式不是很复杂的空间结构。悬挑安装法可以减少临时支撑的数目以达到降低造价的目的，但是安全性较差，施工质量不好保证，可能会产生较大的次应力。由于已安装构件的稳定性直接影响后面杆件的安装，所以要求已安装的结构单元是几何不变体、有足够的刚度且相对于设计位置来说基本没有变形，这就要求结构在采用悬挑安装法施工之前要对结构进行模拟分析，做好防护措施，消除不利影响。
4 结语
大跨度空间结构往往是衡量一个国家或地区建筑技术水平的重要标志。国内在大跨度空间结构的研究方面也有近40年的历史,从网架、网壳到悬索结构都有相当数量的工程应用, 建造了一大批体育场馆, 如北京亚运会各体育场馆、天津市体育馆、哈尔滨速滑馆、2008 年北京奥运主会场等, 建成了多座大跨度机库, 如首都机场机库。但是国内的大跨度空间结构与国外相比还有差距。如跨度仍不大, 悬索结构发展较慢, 而薄膜结构、张拉整体结构等刚刚处于起步阶段, 同时在建筑造型、结构构思等方面还比较单调。在施工技术方面，虽然常用的施工方法越来越成熟，但是随着空间结构的形式越来越奇特，也迫切地需要一些新的安装方法来解决这些难题。
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钢结构矫正要求有哪些
一、钢材矫正后的允许偏差应符合GB50205-2001的规定。
二、钢钩件矫正后，挠曲矢高不应超过构件长度的1/1000，且不得大于10㎜。
三、采用机械冷矫正时应注意弯曲件的曲率半径不宜过大或过小，过大时因回弹影响，构件矫正精度差，过小则容易产生裂纹，对于弯曲变形严重的构件宜采用变曲前退火处理或的热弯矫正方法。
一、钢结构装配前应根据设计图纸的要求和加工车间提供的料单认真核对零件的尺寸、规格，严格检查质量，不合格的一律不得组立拼装。
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