某門式剛架廠房加固改造研究

(鄭州市瑞杰結(jié)構(gòu)加固工程有限公司， 鄭州 450000)

某門式剛架廠房加固改造研究

張 赟

(鄭州市瑞杰結(jié)構(gòu)加固工程有限公司， 鄭州 450000)

隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，工業(yè)廠房的建筑功能得到充分應(yīng)用，而由此新增的荷載導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)的布置不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。本文以一具體廠房為例，對門式剛架結(jié)構(gòu)的加固方案進(jìn)行對比研究，進(jìn)而得出加固效果較好的方案，為今后類似工程提供參考依據(jù)。

門式剛架；斜撐；加固

1 工程概述

某工業(yè)廠區(qū)一庫房采用單層門式剛架，平面尺寸90m×35m，柱距6m，柱頂標(biāo)高10m，柱腳固接，梁柱截面均采用焊接H型鋼，基礎(chǔ)為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。原廠房設(shè)計(jì)時(shí)間為2005年，總建筑面積3150m2。該門式剛架整體1層，跨度35m，高度10m，縱向柱距6m。單層廠房剛架采用Q235B鋼，剛架計(jì)算模型見圖2。

圖1.廠房平面尺寸

圖2.GJ-1簡圖

由于使用需求，需在廠房屋面增加太陽能光伏板，選用多晶硅光伏組件沿屋面與屋面相同坡度鋪設(shè)，屋面組件加支架的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.15kN/m2，因此新增荷載為0.15kN/m2。由于荷載變化對單層門式剛架廠房影響較大，為此，需要對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核。

2 原廠房結(jié)構(gòu)復(fù)核

根據(jù)門式剛架的受力特點(diǎn)，選取GJ-1作為研究對象，利用PKPM-STS進(jìn)行建模和分析。

2.1 荷載取值及基本參數(shù)

該廠房所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度（0.1g），第二組，基本風(fēng)壓為0.4kN/m2（50年重現(xiàn)期），基本雪壓為0.3kN/m2（50年重現(xiàn)期），原設(shè)計(jì)恒荷載按0.25kN/m2，屋面光伏設(shè)備總均不恒載0.15kN/m2，因此剛架承受恒載為0.40kN/m2，活荷載取屋面活荷載與雪荷載不利情況，按0.3kN/m2，地面粗糙系數(shù)為C類，場地類別為Ⅲ類。

2.2 原結(jié)構(gòu)模型及受力分析

通過軟件計(jì)算分析，其桿件最大應(yīng)力比為1.13，應(yīng)力分布不均勻，最大應(yīng)力位于剛架中部橫梁和柱交接處附近，應(yīng)力比圖見圖3。由此可知，由于新增光伏設(shè)備荷載，原廠房結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，需要對其采取加固措施。

3 加固方案

改造加固方案的選擇首先考慮可行性及現(xiàn)場施工是否能夠?qū)崿F(xiàn)，其次需考慮工程造價(jià)的合理性。《鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(CECS_77:96)第3.1.10條規(guī)定：“焊接鋼結(jié)構(gòu)加固時(shí)，原有構(gòu)件或連接的實(shí)際名義應(yīng)力值應(yīng)小于0.55fy，且不得考慮加固構(gòu)件的塑性變形發(fā)展；非焊接鋼結(jié)構(gòu)加固時(shí)，其實(shí)際名義應(yīng)力值應(yīng)小于0.7fy。當(dāng)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的名義應(yīng)力值大于上述規(guī)定時(shí)，則不得在負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行加固。”根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，該廠房加固時(shí)僅有屋面板自重，實(shí)際名義應(yīng)力小于0.55fy，因此可采用不卸載加固方式施工。

圖3.剛架應(yīng)力比圖

圖4.門式剛架加固方案

輕鋼結(jié)構(gòu)的常用加固方法有：增大截面加固法、減輕荷載加固法、改變計(jì)算圖形等方案。

根據(jù)廠房特點(diǎn)，選用3中加固方案，具體加固措施為：方案一，在橫梁下方焊接200mm高的倒T型梁；方案二，在橫梁下方焊接8mm厚的鋼板；方案三，在門式剛架中柱與橫梁之間設(shè)置斜向支撐，支撐采用無縫鋼管，尺寸為φ160x5，如圖4所示。

通過對已有廠房因增加荷載進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，原有廠房承載力不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，從而進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，通過對3種加固方案的對比分析得出：

（1）門式剛架輕型房屋對荷載變化較敏感，若出現(xiàn)新增荷載，需對結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核分析。必要時(shí)需采取加固措施。

（2）針對該廠房出現(xiàn)的承載力不足提出3種加固方案，通過分析發(fā)現(xiàn)，增加斜向支撐方案對廠房加固效果最為明顯。

（3）經(jīng)濟(jì)上，通過對三種方案的施工難度及工時(shí)分析，增加斜向支撐方案最為經(jīng)濟(jì)。

G322

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1007-6344（2017）08-0337-01