某會議室屋面網(wǎng)架加固設(shè)計

王志偉

太原重工工程技術(shù)有限公司 山西 太原 030024

1.結(jié)構(gòu)形式

原會議室屋蓋結(jié)構(gòu)形式為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，支承于下部的混凝土柱和邊框梁上；屋蓋采用斜放四角錐鋼管網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架上弦為預(yù)制鋼筋混凝土屋面板，60厚水泥珍珠巖保溫層，20厚1：3水泥砂漿找平層，二氈三油防水層。為保證結(jié)構(gòu)正常使用，對原結(jié)構(gòu)采用減載方法，將原結(jié)構(gòu)屋面做法去掉，做輕型屋面，即在鋼筋混凝土預(yù)制板上設(shè)置立柱，上面架設(shè)檁條和壓型鋼板以達到減輕恒載的目的。

會議室屋面網(wǎng)架為矩形，長24m，寬18m，厚1.3m。形式為斜放四角錐焊接空心球節(jié)點網(wǎng)架，支座為上弦支承方式，間隔為3m，支座形式為平板壓力支座；上弦球節(jié)點類型φ180mm焊接空心球；下弦球節(jié)點類型φ260mm、φ220mm焊接空心球；網(wǎng)架網(wǎng)格尺寸上弦為2.1m×2.1m，下弦為3.0m×3.0m。和《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對荷載效應(yīng)進行組合，得出了網(wǎng)架的動力特性、桿件應(yīng)力和變形驗算結(jié)果。

圖1 會議室原結(jié)構(gòu)剖面圖

（1）動力特性

根據(jù)結(jié)構(gòu)動力計算結(jié)果，得到前9個自振周期對比結(jié)果如下表1所示。

表1 結(jié)構(gòu)自振周期

根據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)動力計算結(jié)果和上述自振周期可以得出，該結(jié)構(gòu)整體剛度較好，結(jié)構(gòu)陣型均為整體陣型，剛度分布均勻，符合空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的動力特性特點。

（2）靜力分析和構(gòu)件驗算

根據(jù)各工況荷載組合下靜力計算最大組合內(nèi)力，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面進行驗算，得出原網(wǎng)架結(jié)構(gòu)各種工況下最大應(yīng)力比超過1.0的桿件202根，超長細比桿件34根。改造后網(wǎng)架最大桿件（前90個）應(yīng)力比見下表3所示，最大應(yīng)力桿件應(yīng)力比0.97，小于1，滿足規(guī)范設(shè)計要求。

表2 網(wǎng)架最大應(yīng)力桿件應(yīng)力比

圖2 會議室改造后上部結(jié)構(gòu)剖面圖

2.計算分析模型

根據(jù)《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ7-2010，該空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)計算簡圖按空間桿系結(jié)構(gòu)考慮，即網(wǎng)架上弦、下弦和腹桿桿件均為桿單元，桿件內(nèi)力只有軸力。建立網(wǎng)架整體模型按空間桁架位移法進行內(nèi)力分析，支座約束按固定鉸支座，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)桿件均采用熱軋無縫鋼管，弦桿和腹桿連接節(jié)點均采用焊接球節(jié)點，考慮到當(dāng)?shù)囟練鉁剌^低，而維護結(jié)構(gòu)不保溫，鋼材材質(zhì)選用Q235C級鋼。

3.設(shè)計荷載

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范）》，原結(jié)構(gòu)上弦恒載：2.65 KN/㎡，下弦恒載 0.2 KN/㎡；改造后上弦恒載：1.3 KN/㎡；下弦恒載0.2KN/㎡；不上人屋面活載：0.3 KN/m2；基本雪壓：0.3 KN/m2；基本風(fēng)壓：0.5 KN/m2，地面粗糙度B類；

地震作用：抗震設(shè)防烈度7度0.1g，設(shè)計地震分組第二組，場地類別三類，鋼結(jié)構(gòu)阻尼比0.04；溫度作用：不考慮；鋼結(jié)構(gòu)阻尼比0.02。

4.設(shè)計分析結(jié)果

運用3d3s結(jié)構(gòu)分析軟件對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在上述荷載工況作用下進行了靜力分析，按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)正常使用階段的最大節(jié)點豎向位移（前9個）見下表3所示，最大節(jié)點豎向位移為-67.5mm，小于規(guī)范允許值L/250=72mm，滿足規(guī)范剛度要求。

表3 網(wǎng)架節(jié)點最大豎向位移

網(wǎng)架正常使用階段桿件最大長細比為183mm，大于規(guī)范允許值180mm，但這部分桿件應(yīng)力比都很小，基本滿足規(guī)范要求。

5.結(jié)論

通過上述計算及結(jié)果分析可知，原結(jié)構(gòu)設(shè)計不滿足規(guī)范要求，建議更換輕質(zhì)屋面，減輕屋面重量，對長細比不滿足要求的桿件考慮進行加固處理。建議對銹蝕構(gòu)件進行除銹、修補處理。建議對網(wǎng)架做定期養(yǎng)護及維修。

故原結(jié)構(gòu)經(jīng)過設(shè)計加固，經(jīng)核算承載力滿足要求，撓度滿足要求，可以滿足后續(xù)正常使用要求。