托梁拔柱厂房动力性能测试及加固效果评价

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1、第七屡全国现代结构工程学术研讨会托梁拔柱厂房动力性能测试及加固效果评价梁绍强陈志华张涛张溯田亚军汤庆轩(天津大学建筑工程学院，天律脚2)(中国京冶工程技术有限公司，北京1000腿)擅要：天津钢管公司460管加工车间为门式剐架结构体系．四跨双坡，每跨跨度为24m。柱距【2m，因为工艺需要．需截除10根柱，整个工程涉及铜结构排架拄加固、牛腿改造、结构节点处理和结构整体刚度等多方面技术问题。本文介绍了柱加固形式、改造牛腿与吊车粱连接方式和刚接节点变铰接的改造方案，并对改造前后厂房的动力特性进行现场测试，与模态分析和时程分析的理论分析结果对比．

2、评价加固效果。关键词：钢结构厂房．托粱拔柱，振动测试，模态分析，有限元一、工程概况托梁拔柱是建筑物加固改造中应用较多的技术之一。现以天津钢管公司460管加工车间改造工程为背景进行研究。460管加工车间原来为物流库厂房：采用门式刚架结构体系，四跨双坡，每跨跨度为24m，柱距12m。因工艺布置和操作的需要：B、c、D、E列均要抽除部分厂房柱形成24m柱距；同时还要在现有物流库厂房的B～c和D～E跨各增加一台7．5t+7．5t吊车，厂房须进行加固处理以满足承载力要求。现有物流库厂房具体改造加固的部位为：抽除B列5，13线．C列9线，D列4，1

3、0．14线，E列4，6．10，16线的厂房柱；加固B列4、6，12、14线，c列8、10线，D列3、5，9、11，13、15线，E列3、5，7，9、11。15、17线的厂房柱及其所带的牛腿(E列每个加固柱还要增加一个牛腿)：增加拆除和修复B列3～7、1l～15线。c列7～“线，D列2～6、8～16线，E列2～12、14～18线的吊车粱系统、吊车梁下弦水平支撑、走道板、轨道以及栏杆：拆除E列2～12、14～18线的辅助桁架．在每个抽柱两侧增加两根工字型钢粱，与所抽柱焊接，形成一根24m的托粱：拆除和修复6～7线B列，11～12线B、D、E

4、列柱问支撑：拆除6～7线B列柱间支撑：在E列2～3线和7～8线各增加上、下柱问支撑一个。如图l。’本工程涉及钢结构排架柱加固、牛腿改造、结构节点处理和结构整体刚度等多方面技术问题。、L．’二、柱加固考虑需要加固柱的受力为压弯构件，并且其受力通过吊车梁传递给下柱，所以仅对位于吊车粱下部的柱子进行加固。加固形式如图2，焊两块钢板，形成箱形柱。范围为钢柱牛腿上表面标高至柱脚靴梁侧板。三、牛腿改造加固柱的牛腿：在进行托粱拔柱后，需要另加新吊车粱，这样原来柱子位置的荷载：晦由新吊车粱传递给两侧的柱子，由于受力增大，需要对相应的牛腿进行加焊T形板以

5、满足承载力要求。形式如图3(a)。截柱位置的牛腿：托换新吊车梁后，也需对牛腿进行改造，截掉多余的长度．与新增吊车粱上端板(由高强螺栓连接于吊车粱上)焊接，支撑抽柱处屋面荷载。形成上柱的下铰接节点图3(b)·四、梁柱节点改造原厂房梁柱节点为刚接连接．为了截柱需要把刚接改造为铰接连接，减少柱传递给吊车粱的内力。改造后的铰接接点如图4。1590工业建筑20D7增和兰圭旦全里望垡竺塑三墨兰查里翌叁五、支撑改造原厂房位于。轴、o轴与@轴处的柱间支撑．由于。轴与@轴处柱子的截除，将下柱支撑设置在。轴、o轴与@轴之间，并新增一上柱支撑。屋盖支撑是屋架

6、结构的主要组成部分之一，起到保证结构的整体工作，增强屋架的侧向稳定，传递屋盖的水平荷载，便于屋盖的安全施工等作用。由于需要抽柱的位置较多，托粱谊柱后，在@轴和0上侧向刚度变弱，考虑结构的整体刚度，在@轴加一道屋盖纵向水平支撑，与原有支撑形成封闭体系，保证结构的整体刚度。<_×I×IlI，一l×lI，}I1．1×I-，夕尹Il×

7、_l×I，’尹’I、II×lIlIo●l尹ⅨI}’尹i}I尹Il工业建筑2007增刊圈l加固柱平面图加固图图4节点改造159l第七届全国现代结构工程学术研讨会六、结构动力特·陛分析(一)白振特性用有限元软件ANs

8、Ys子空间迭代法对改造前后结构进行分析，提取前四阶自振频率，数值见表1频率分布见图5，前四阶振型见图6。表l结构的自振频率4序号l23改造前l5675J568ll56821．5683频率Hz改造后1．562915675l56811．5682频率Hz图5结构改造前后前四阶自振频率分布图改造前改造后7改造前改造后第一振型第二振型第三振型第四振型j第网振型图6结构改造前后振型图工业建筑2007增刊第七届全国现代结构T程学术研讨会由表l、图6可知：。1)结构体系平面布置对称，侧移削度均匀，结构振型简单。2)改造前后结构的自振频率变化不大，改造后

9、结构比改造前频率略小，说明改造工程使厂房的纵向刚度和横向刚度稍变小，改造前后厂房的整体振动特性没有发生明显变化。(二)结构地震反映分析时问历程分析法适用于结构的非线性地震响应分析。该方法直接输入地面地震加速