前言
门式刚架轻钢结构在我国是九十年代初开始涌现，在设计理念方面受美国等外资企业的影响，摆脱传统钢结构设计的习惯做法，有很多创新之处，随之有了《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：98及新修订的CECS102：2002版本，该技术规程对于推动我国门式刚架轻钢结构设计创新和发展起了非常重要的作用，然而在门式刚架轻钢结构制作与安装验收方面，仍缺乏一本与之配套的技术规程。国家现行《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001是一本通用的钢结构工程施工验收规范，该技术规范适用于传统钢结构的制作与安装验收，对门式刚架轻钢结构的制作与安装技术特点关注不够，由于轻钢构件轻巧细长，制作变形控制比传统钢构件要困难得多。随着工程实践的需要，2002年国家建设部颁布了《门式刚架轻型房屋钢构件》JG144-2002，规定了门式刚架轻钢构件的制作验收标准，该标准作为GB50205-2001的补充，增加了冷弯薄壁型钢构件的制作验收标准、单面角焊缝的技术条件、放宽了对H型构件薄腹板平面度的允许偏差等，对于轻钢结构的制作起了很好的促进作用。上海市工程建设规范《轻型钢结构制作及安装验收规程》DG/TJ08-010-2001，也做了类似上述的工作。
尽管如此，但轻钢结构在制作、安装方面仍存在有因其技术规程或传统观念不适宜、不到位而阻碍其应用和发展的问题。目前的情况是：在制作方面或是为满足验收规程中的某些适宜于普钢而不适宜轻钢的技术条款放弃轻钢设计改用传统的普钢设计，或是在验收时制作方与业主、监理方发生难以解决的争执，例如对于薄腹板平面度的允许偏差（即波浪变形）的认可问题，尤为突出。在安装方面，对于火焰烘烤矫正钢构件所带来的负面影响不予注意，可能给工程造成隐患等问题得不到控制。应将门式刚架轻钢结构的设计理念、制作工艺、安装技术三者结合起来综合考虑才能真正科学合理地解决好制作与安装方面的问题，使轻钢结构真正符合技术先进、经济合理、安全适用之原则。
一、关于H型构件的腹板平面度的允许偏差
腹板平面度的允许偏差问题就是如何控制制作过程中腹板波浪形鼓曲变形问题，轻钢结构的屋盖梁和柱子主要采用H型构件，H型构件由二块翼缘和一块腹板组合焊接而成，在焊接过程中必然发生不均匀的热胀冷缩，从而产生不均匀的焊接变形。腹板的边缘与翼缘T型连接，在焊接加热时钢板处于热塑状态，腹板边缘主要沿厚度方向自由膨胀，纵向受非加热区约束难有伸长，在焊缝冷却时，腹板边缘纤维收缩，其纤维长度将略短于非加热区的中心带纤维长度，中心带区域的略长之纤维体现为波浪形鼓曲变形，如欲消除或减少此变形可通过在非焊接区与焊接同步加热的非常规办法达此目的，但如果腹板高厚比较大，在喷砂抛丸除锈时，仍会产生大的变形。一般来说，为节省用钢量，H型构件的腹板高厚比要大，腹板的高厚比越大，制作的波浪形鼓曲变形越大。实腹式H构件的腹板在剪力作用下，总是有一对正交的主拉、主压应力场，主压应力超过临界压应力时板件屈曲，主拉应力场则有克服屈曲的效果，使腹板屈曲后仍有承载能力。如果配之以通长的横向加劲肋之后，实腹式H构件可转化成类似空腹式桁架的结构型式，见图1所示，此时，腹板的屈曲对构件的极限承载力影响大为减弱。有鉴于此，对薄腹板平面度的允许偏差验收规定是否仍按传统钢结构的较严格的规定值，值得探讨。现行GB50205-2001规范对腹板平面度的允许偏差规定之严格，使得薄腹板构件不能得到应用，JG144-2002在GB50205的基础上参考美国的MBMA《Low Rise Building Systems Manual》，对于腹板厚度≤6mm的情况规定其平面度的允许偏差为h/100，比MBMA规定的h/72严格。此外，MBMA关于平面度的允许偏差f的定义是指腹板中心带的纵向正弦波幅，如图2(a)所示，而GB50205和JG144-2002的f定义是1000mm长度范围内的鼓曲程度，见图2(b)所示，显然，当腹板的变形波长正好为2000mm时，则两者定义的值是相同的，而变形波长为1000mm时，则GB50205和JG144的f定义值是MBMA的2倍。从图2(a)可以看出，MBMA的正弦波形态正确地反映了腹板变形的本质，允许的平面度偏差f直接取决于梁高h，以此衡量构件的屈曲承载能力符合薄板稳定理论，而GB50205和JG144-2002所定义的f变形状态为局部的单向鼓曲度，不符合变形本质。目前轻钢构件的加工水平，若按照MBMA的规定验收较容易通过，而按JG144-2002的规定较难通过，按GB50205的规定则不能用薄腹板制作，得改用传统厚腹板设计。
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