某鋼結構廠房柱腳加固設計概論

江春 賈建坡

摘 要 某鋼結構廠房為單層門式鋼架，高度10.5米，跨度18米雙連跨，柱腳鉸接，已建成。現要求在每一跨增加2臺5噸桁車。對原結構進行計算復核，采用接長基礎短柱將鉸接柱腳改為外包式剛接柱腳及增設鋼柱縱向系桿的加固方法。

關鍵詞 柱腳;鉸接;剛接

1 工程概況

新沂市某工業園區廠房為門式鋼架，18m兩連跨，檐口高度10.5m，無吊車，項目于2019年1月整體施工完畢。根據新的工藝要求，需在現有結構上每跨增加2臺5噸桁車，共計4臺。原基礎形式為獨立基礎，獨基短柱截面500mmx600mm，基礎混凝土強度等級C30，地坪形式為建筑地坪。廠房建筑結構安全等級為二級，場地類別為III類，抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.2g，第一組;根據國家現行規范[1-4]，除新增加桁車荷載外，其他荷載值不變。因每跨增加2臺桁車，所以對整個結構進行重新計算和加固處理。

2 加固方案

方案一：鉸接柱腳改剛接柱腳及增加在鋼柱縱向增設系桿，可以提高結構體系的剛度和承載力，施工方法困難，費用偏高，施工周期短，對施工現場要求低，不影響其他工序的正常進行。

方案二：增大鋼柱截面及在鋼柱縱向增設系桿，可以提高結構的剛度和承載力，施工難度一般，費用低周期長，需較大工作面，影響設備及其他工序進場，無法保證按期交付使用。

綜合考慮施工便利、工期、成本等，實際采用方案一。

3 柱腳剛接設計

新增桁車大大增加了柱腳節點的軸力、彎矩和剪力，所以鋼柱腳節點是本加固項目的關鍵所在。

3.1 常用柱腳加固有以下三種做法

方法一：加大柱底板做外露式剛接柱腳：即把原有柱底板增大，增設柱腳的加勁肋，由于原混凝土短柱截面僅為600X500mm，而原鋼柱底板為500X300mm，可加大的范圍太小，無法滿足使用要求。

方法二：增大基礎短柱做外露式剛接柱腳：即在原有獨基上鉆孔，擴大基礎短柱平面尺寸，將加固鋼筋或錨栓通過結構專用膠錨入孔內，并與新增柱底板連接，待結構膠硬化后緊固螺母，澆筑混凝土。此連接方法的缺點是柱腳節點承載力提高有限，優點是施工簡單。

方法三：接長基礎短柱做成外包式剛接柱腳：在原鋼柱底部高度1m范圍內焊接栓釘，在原有獨基短柱上鉆孔，將約1m長的加固鋼筋通過結構專用膠錨入孔內，再綁扎箍筋，最后澆筑混凝土，將鋼柱底部1m高度范圍全部包裹。此方法能使上部鋼結構的內力有效傳遞到下部的基礎上，加強結構柱腳在復雜應力狀態下的承載能力，顯著提高結構的抗震性能。

綜合考慮各種因素，本工程選擇方法三。

3.2 接長基礎短柱做成外包式剛接柱腳詳細設計

此加固方法如圖一所示。在鋼柱柱腳位置以上1米高度設置栓釘，栓釘間距200mm，在原有混凝土柱頂鉆孔，植入12根直徑20的HRB400鋼筋，錨固長度35d，在縱向鋼筋外側綁扎箍筋，然后澆筑外包混凝土，接長短柱尺寸與原混凝土柱尺寸一致，并在鋼柱吊車梁標高縱向通長增設直徑140x4的系桿。該方案能將鋼柱平面外的計算長度有效減少，保證上部鋼結構內力有效傳遞到基礎上。

4 結束語

本工程于2019年7月10日施工完畢并投入使用，通過對本工程的結構加固設計，可以得出以下幾點體會：

（1）鉸接柱腳改剛接柱腳及增加在鋼柱縱向增設系桿的加固方法可顯著提高結構的強度、剛度及抗震性能，施工便捷，對因增加桁車而加固改造的類似工程有一定的借鑒意義。

（2）接長基礎短柱將鉸接柱腳改為外包式剛接柱腳的加固方法施工方便，受力合理，造價經濟，是提高柱腳節點綜合受力性能的一種有效方法。

參考文獻

[1] 混凝土結構設計規范：GB50010-2010（2015年版）[S].北京：中國標準出版社，2015.

[2] 建筑抗震設計規范：GB50011-2010（2016年版）[S].北京：中國標準出版社，2016.

[3] 鋼結構設計標準：GB50017-2017[S].北京：中國標準出版社，2017.

[4] 混凝土加固設計規范：GB50367-2013[S].北京：中國標準出版社，2013.