常熟宝钢本部贴膜开平 烨辉镀铝锌板

某住宅项目三层样板间设计成异型钢柱纯框架结构，建筑采用砌块隔墙，建成后外部及室内观感均令人满意，与该住宅成品（混凝土剪力墙结构）实际效果一致，下图是样板间实景。
在工业厂房设计中经常采用异型钢柱，采用排架受力体系时，异型钢柱经常设计成双轴对称或主受力方向单轴对称，厂房纵向采用支撑系统抵抗纵向水平力，系杆、支撑构件多连接于异型柱弱轴形心轴上，这样在结构概念设计及采用杆系软件计算*处理。住宅中应用异型钢柱与厂房设计还是有很大区别的，下图是厂房梁柱连接方式与住宅梁柱连接方式的简单比较，
可以看出在住宅中，梁柱的截面形心轴不在同一位置上，不符合常规设计理念，在采用杆系软件计算时无法解决偏轴问题。尽管如此，与短肢剪力墙结构相比，笔者认为异型柱是在原来较大的矩形框架柱截面或整片混凝土墙修改为的截面面积较小的异型截面，相应地也减少了截面特性，而异型钢柱是在一个工字钢截面上增加一个T型截面，相应地是增加了弱轴方向的截面特性，特别是将钢梁与钢柱弱轴的刚性连接节点转化为与柱翼缘连接，优于常见设计中工字钢柱在弱轴方向设外伸连接板的刚性连接，加强了工字钢柱弱轴稳定，对结构安全是很有利的。一般认为工字钢柱弱轴刚性连接不可靠，所以在很多构造手册上建议在弱轴采用铰接框架加支撑体系或者采用钢管柱设计方案，抗震规范“柱在两个互相垂直的方向都与梁刚接时，宜采用箱形截面。当仅在一个方向刚接时，宜采用工字形截面，并将柱腹板置于刚接框架平面内。”规范中虽然没有明确说不可采用工字钢柱弱轴与钢梁刚接，但根据抗震规范节点抗震承载力验算要求，弱轴连接一般是无法满足相关条款要求的。异型工字钢柱相比箱形柱的节点加工*、施工方便节约钢材，相比框架支撑体系减少了支撑部分的设置，从应用角度可灵活用于住宅墙体中，满足建筑师对住宅内无外露结构构件的要求。
笔者认为异型钢柱在结构分析中存在以下问题：
1)异型钢柱全截面受力情况分析，这里主要指在弱轴上增加 T 型构件，是否就相应的增加了这部分的截面特性，包括 T 型构件偏轴远近的影响，笔者认为钢柱类型不同，截面特性增加比例也会不同；
2)异型钢柱局部稳定性计算，这点可以参考规范中柱板件宽厚比进行控制；
3)梁柱节点与钢柱形心轴偏离时整体受力分析，采用普通杆系计算软件是不能解决这个问题的。理想的计算模型应该采用有限元整体建模方式进行内力分析， 可以解决上述问题，但建模工作量太大了。

梁柱刚性连接设计
梁柱间刚性连接计算可按常用设计法或全截面受弯设计法进行，当钢梁翼缘的抗弯承载力大于整个截面承载力的 70％时，可采用常用设计法进行设计，小于 70％时，应采用全截面抗弯设计法，在住宅设计中，钢梁多属于前者，常用设计法计算原则为翼缘和腹板分别承担弯矩和剪力，普遍认为计算*，结果偏于安全。事实上根据多高层房屋钢结构梁柱刚性连接节点的抗震设计和多高层房屋钢结构梁柱刚性节点的设计，不做任何处理的将钢梁与钢柱进行栓焊等强连接是很难达到强节点弱杆件的设计要求，对加强式节点设计有设计及构造详细说明，具体做法主要有三种方式：梁端翼缘加焊楔形盖板、梁端底部加腋、犬骨式连接。通过笔者在实际应用后认为，三者都存在增加施工难度的问题。*四种方式：梁端翼缘加宽方式，但在标准图集中不作为主推形式介绍，当建筑对梁宽没有要求的情况下，这种连接方式为实用、便捷。

笔者在设计中根据以下几个原则来确定柱截面：
1）按方钢管柱方案进行结构分析，根据计算应力比结果接近 0.9 的情况，选定框架梁截面尺寸，根据方钢管截面特性初选 X,Y 方向上工字钢截面,计算时不考虑腹板作用，初步确定异型柱截面；
2）按工字钢柱方案进行结构分析，异型柱 T 型构件布置方向，设柔性支撑代替异型柱中 T 型构件在工字钢弱轴上的刚度影响，按有侧移钢框架计算，调整异型钢柱中工字钢截面尺寸；完成后调整工字钢及柔性支撑布置方向，验算 T 型构件与工字钢腹板组成的工字钢截面尺寸；
3）根据上一步建立的模型，选取工字钢强轴所在的单榀框架进行抗震验算，只参考工字柱强轴应力计算结果，检验异型柱单向受力是否满足；
4）根据上述计算结果，手工核算梁柱节点处抗震承载能力，基础设计时考虑偏轴引起的附加弯矩；
5）以普通工字钢柱和方钢管柱按无支撑框架体系分别进行正常设计，其中钢梁按设计所选截面计算，根据合适的计算结果，统计钢柱用钢量以控制异型柱用钢量的上下限。
上述方法没有可依据的计算公式及条文，对偏轴引起的附加弯矩对整体的影响没有更多处理，这也是笔者只在二三层住宅设计中应用，没在更高的工程里使用异型钢柱的原因。笔者提出异型钢框架方案，希望得到大家的批评指正。
二、设计细节的问题
1、 整体计算时选取合适的结构阻尼比根据抗震规范要求，除专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05，当阻尼比不等于0.05时，地震影响系数曲线应进行修正，钢结构相关阻尼比选取值见表 1。
表 1 不同结构阻尼比应用值
从表 1 中数据可以看出，不同的钢结构体系有不同的地震影响系数，如果在结构分析时错误选择阻尼比对设计结果会产生较大影响,其中钢管混凝土和钢-砼混合结构由于是两种材料共同作用，在选取阻尼比时，应根据两种材料应用比例综合考虑阻尼比，结构整体刚度越柔，阻尼比选值越低。

热浸镀铝锌镀层因其兼具镀锌的牺牲阳极保护和镀的隔离防护的优点，在工业生产中有着广阔的应用前景。在铝锌熔池中添加不同的合金元素，可获得满足不同使用要求的合金镀层。铝锌熔池中添加镁元素可以大大改善镀层的耐腐蚀性能。相关研究发现，镁对55Al-Zn高铝合金镀层的影响时，发现了周期层状组织，此外，盐雾腐蚀结果表明，镀层的耐蚀性能得到了提高。
为深入了解这种周期层状组织，湘潭大学高琳洁等借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射分析仪(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、电化学工作站等设备仪器，通过改变热浸镀铝锌镁熔池中的铝和镁含量以及浸镀时间，对镀层中周期层状组织的组织结构、形成条件和耐蚀性能进行了系统研究。
对铝锌镁镀层中典型的周期层状组织进行深入分析后发现,周期层状组织由交替排列的浅灰色FeAl3Znx层和深灰色的(Al+Zn)层构成,此外，在基体与周期层状组织之间还有一层较薄的Fe2Al5Znx层。
熔池中铝含量在15-25 wt.%之间时，镀层为常见铝锌镁镀层，由靠近基体的铁铝合金层和与之相邻的(Al+Zn)层构成,并没有周期层状组织的出现。当铝含量增加至35 wt.%时，镀层中开始形成了周期层状组织，且随着铝含量增加，周期层状组织形成的孕育期缩短，然而当铝含量过高，周期层状组织反而开始被破坏。在铝锌熔池中添加镁元素，当铝含量在35-55 wt.%之间时，随着镁含量增加,周期层状组织的孕育期缩短，同样，镁含量**过一定范围时，周期层状组织开始被破坏。
此外,熔池中铝、镁含量变化同样会对FeAl3Znx层和层片对总厚度产生影响。对镀层总厚度相近的周期层状组织的样品与一般铝锌镁镀层样品进行电化学测试，结果表明周期性层状组织的耐蚀性能较优。
东国制钢中国江阴工厂2013年推出镀铝锌镁GLX，采用韩国KSD3033标准，是将铝锌硅镁合金化后，热浸镀在钢板上的合金，镀层由55%铝，43.4锌和镁(镁约1~2%），1.6%硅组成。该产品在苛刻的腐蚀环境下也能发挥优异的耐腐蚀性，具备使用寿命长，镀层薄而耐腐蚀性较高的优点，是节省资源适合环保的产品。