单层工业厂房钢结构事故分析及加固措施

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1、单层工业厂房损坏原因及处理措施孙其凯（武汉理工大学土木工程与建学院，土木zyllOi班0121106120228）摘要:木文主要从实际出发，对单层工业厂房钢结构柱子系统和屋盖系统的爭故现象，爭故原因进行阐述，同时提岀了相应的加固方法。关键词:可靠性，缺陷，加固概述由于工业现代化的不断发展，工业建筑厂房中钢结构的使用也口益增多，但是在现代生产条件下，由于工艺设备更新周期不断缩短，生产的强化以及设计、制造安装的缺陷和使用条件的影响，加速了厂房结构的损坏。特别是在我国目前的实际国情下，钢结构厂房大多应用于昼夜连续生产的冶金和重机制造工业的主要车间，这些车间处于丄业生产线中的重要环节，厂房结构的

2、安全可靠肓接关系到整个生产能否顺利进行。这就要求我们认真研究厂房结构的使用特点，分析事故的原因，提出经济合理的加固维护方案。1荷载分类和作用作用在单层工业厂房荷载可分为永久荷载和可变荷载两种。其中有结构自重的恒荷载,有风雪、积灰和吊车的活荷载，同时吊车运行时，轨道受车轮传递过來的实际力与计算值有相当大的差别，是一种动力作用，吊车频繁使用使吊车梁发生疲劳破坏。冶金企业厂房内，厂房钢结构温度较高，会产生了较大的温度变形。在同一个剖面内，吊车梁和卜-柱的温度大致相等。上柱和屋架的温度较低，实际结构屮温度位移和变形相当大，且这些作用时间长。同时，厂房结构还受到季节性温度变化的作用，最为显苦的是低

3、温作用,再加上车间的动荷载，降低了金属结构的冲击韧性，可能产生应力集中，使焊接结构易产生脆性破坏。同吋在使用中受腐蚀作用很严重，腐蚀作用对结构构件连接处破坏很大。由于腐蚀产牛•物体积增加，使钏接结构在结点处胀破，导致连接破坏过程可能出现的各种裂缝的发展，导致构件断面削弱和应力集中严重，大人地降低了结构构件的可靠性。地震作用具有振动性，对厂房结构的天窗架、屋盖支撐系统以及构件间的连接部位作用比较突出。由于以往设计思想上的局限性，没冇或没冇全面地考虑地震荷载的影响，在可靠性分析时要予以考虑并采取相应的加固措施。厂房结构在上述种种荷载作用下，再加上设计制造安装等造成的缺陷，使结构的可靠性降低,

4、并导致事故的发生。2柱子系统的损坏原因及处理措施2.1钢柱的损坏原因分析节点构造设计不合理是柱子损坏的主耍原因。由于结构及其构件的节点和计算简图的差杲,实际应力状态少让算不同而产生了损坏，同吋由于厂房内吊车使用频繁，节点构造设计吋未能考虑璽级工作制吊车的特点也会导致钢柱损坏。腐蚀作川对柱的个别节点及部分柱有损坏作用。柱头、吊车梁的支撑节点、柱与垂直支撑连接部位容易损坏，特别是柱脚，由于它暴露于地而，或埋于地下的柱脚包填混凝土上表而低于地面，或柱脚覆冇潮湿土壤，都会在干湿接合处产生严重锈蚀，造成柱脚损伤。基础下沉会影响正常工作，导致围护结构及邻接结构连接点的损坏，便吊7r•轨道偏离设计位置

5、，影响吊车的正常运行•但一般不会引起非常大的危险，因为柱子的强度储备大，且柱顶与屋架为较接。同样山于地震作用也会使柱肢，特别是格构柱的柱肢产牛:局部挠曲，截而发牛•塑性变形等损坏。但一般情况下，由于钢结构具冇较好延性性能，因而地展作用对厂房的框架构件损坏较小。2.2柱子的加固按照柱子的受荷特征，构件形式及其工作状态，一般柱子有以下两种加固方法。（1）增加杆件截面。该法要求最大限度地增加截面的冋转半径。中心受压杆可用对称加固和非对称加固。非对称加固设计吋，必须使加荷偏心与位移最小，当A>80（d为加固后的长细比）时，必须首先增加稳定性;而在小的长细比范围内，力求减小位移偏心矩。加固偏心受压

6、杆时，对有截而重心初始位移的非对称加同图形最为合理。加固时仍应注意最小偏心矩的要求.当有正、负弯矩时，应预先确定是对称加固（在纵向力和不同符号弯矩接近计算值的条件下）或是非对称加固（当一种符号弯矩占优势时）。通常，端列柱和柱肢是以非对称加固完成的一般悄况下，采川由钢管或其它刚性截面组成的构件町合理地加固柔性杆件。（2）采用预应力构件的加固。用预应力加固构件可以显著地提高构件的弹性工作极限c预应力构件加固中心压杆的临界应力（长细比范围60-120）,可能比同样的非预应力加固杆件高一倍多。采用预应力可显著地节约金属。-•般用预应力套管，加固方法如下:卸荷的预制的预应力套管设在被加固框架柱的旁

7、边。加固柱是由两个可伸缩的连接管组成，而且内管受压，外管受拉•同时，內管应口由地没有多余的间隙放入外管。套管的预应力既可用力法，又可用热处理法（电热法）和热力机械法施工。预应力套管布置到加固柱位置后，沿周长切开外管，使内管解除外管的约束作用，内管开始把预应力传到被加固柱上，并在新老构件间进行力的重分配•待加固构件与被加固构件形成相同的应力的内部平衡体系后，再把切开的外管用专门的连接件焊上，所选用的预应力值大约等于在全部使用荷载F所加