钢结构厂房加固改造设计_2

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1、钢结构厂房加固改造设计　　摘要：钢结构工程目前现代化建筑工程主要的建筑结构类型之一，具有诸多的优点，广泛应用于城市建筑行业当中。本文结合工程应用实例，重点探讨了钢结构厂房的加固改造设计工作，并通过方案比选工作选择最优的加固改造方案，为类似工程的研究工作提供借鉴意义。关键词：钢结构；屋盖体系；改造设计；方案比选　　随着我国城市化进程的不断加快，城市工业厂房、高层建筑等类似的建筑物数量日益增加，这对建筑物结构的质量安全也提出了更高的要求。钢结构是一种以钢制作为主的结构形式，具有造价低、强度高、整体刚性好、自重轻和施工速度快等优点，比较适用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物。但是

2、，目前一些钢结构厂房在检测过程中存在结构体系不合理、节点做法错误和钢梁承载力不足等不满足规范的现象，严重威胁到钢结构厂房的质量安全，一旦发生事故，甚至会造成不可挽回的人员伤亡及财产损失。因此，施工人员必须加强钢结构厂房加固改造设计工作的研究力度，并采取合理的加固改造方案，最大限度确保钢结构厂房的整体质量安全。　　　　1工程概况　　某生产车间单层轻型钢结构厂房纵向约为，横向一边长约为，另一边长约为，建筑面积约为4035m2。采用条形基础，基底标高为-。　　经现场检测及结构验算，不满足规范要求有：屋面檩条间未设置撑杆和拉条；屋架之间未设置水平支撑和系杆；未设置柱间支撑；轴与⑧轴

3、处的排架柱遭撞击导致局部屈曲。　　厂房未经正规设计院设计，对上述不满足规范要求的结构构件进行加固。　　2屋盖体系加固优化设计　　加固方案比选　　方案一：卸除厂房原有的彩钢板，代之以预应力混凝土大型屋面板屋面，将屋面板直接焊接在屋架上，板之间用细石混凝土灌缝。混凝土大型屋面板尺寸为×，混凝土屋面板需另设找平和隔热层，加上铺小石子的油毡防水层，荷载为～3kN/m2，屋盖承重结构截面尺寸较大。　　方案二：在原厂房基础上合理增设屋面支撑系统。　　就加固后屋盖体系整体性而言，方案一优于方案二，大型屋面板可有效传递水平荷载，但屋面荷载显著增大，需对屋架和排架柱等多个受力体系进行加固，造

4、成加固成本急剧上升和加固周期延长。在原厂房上合理增设屋面支撑系统，可使厂房满足空间刚度和整体稳定性，因加固而增加的屋面荷载较小，减小对其他受力体系的影响，且加固成本低、易操作。综上所述，在对两方案优缺点进行比较后，决定采用方案二，即在原厂房基础上合理增设屋面支撑系统，以达到对屋盖体系加固的目的。　　加固设计　　1）增设屋面拉条、斜拉条和檩条撑杆　　由于屋面檩条间因未设置拉条、斜拉条和檩条撑杆，各檩条无法组成稳定的受力体系，因此应增设拉条、斜拉条和檩条撑杆。拉条采用圆钢，通过螺栓与檩条连接。在屋脊和檐撑杆以受压，撑杆由拉条外套圆钢管组成。为形成几何不变体系，应同时增设斜拉条。

5、加固时应注意，由于冷弯薄壁C形檩条自身抗扭转刚度很弱，在竖向荷载作用下，由于檩条的重心与形心不重合，这就产生了一个扭转力矩，因此拉条应设在距檩条上翼缘1/3腹板高度的范围内，使拉条拉力产生抵抗力矩，防止檩条发生扭转失稳。拉条如图3所示。拉条作为檩条的侧向支撑点，同时受拉和受压，因此应在屋脊和檐口的檩条间增设。　　2）增设屋面水平支撑和系杆　　由于生产车间未设置屋面水平支撑和系杆，导致水平风荷载无法有效传递，各刚架无法组成空间稳定体系，房屋纵向刚度不足，因此应增设屋面水平支撑和系杆。系杆采用圆钢管，沿厂房纵向通长设置；水平支撑采用交叉单角钢，以减小屋架平面外侧移。　　验算加固

6、结果　　采用SAPXX软件进行结构验算，为简化计算，取厂房主体结构进行计算，同时对天窗进行简化处理。在永久荷载、活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载、水平地震作用下按照SAPXX的工况组合，增设的拉条、系杆和水平支撑承载力均能满足要求。通过对杆件在有地震参与的最不利工况组合的内力，与无地震参与的最不利工况组合的内力的对比，发现地震对拉条、系杆和水平支撑承载力不起控制作用。　　3柱间支撑加固优化设计　　柱间支撑加固方案选择　　沿厂房每一纵向柱列增设柱间支撑，以保证厂房的纵向稳定和空间刚度，使纵向水平荷载通过柱间支撑传至基础。拟在每一纵向柱列的中部和从端部起第二榀框架分别增设柱间支

7、撑，使柱间支撑与屋盖横向水平支撑在同一柱距内，具体位置见图2。　　本工程中生产车间采用单阶柱，为使柱间支撑和屋盖横向水平支撑形成空间体系，提高厂房纵向刚度，使屋盖横向水平支撑与柱间支撑在同一柱间，即每一柱列设置3道上段柱和下段柱柱间支撑；因生产车间采用格构柱，考虑到双片支撑易使两个柱肢受力均匀，且支撑斜杆与翼缘节点板焊接时更易操作，上段柱和下段柱柱间支撑均采用双片支撑；对于上柱因柱距与柱间支撑的高度之比大于，故上段柱柱间支撑采用八字形支撑；对于下柱，因十字形交叉支撑传力直接、构造简单，用料较省且刚度大，故下段柱柱间