钢结构厂房加固改造设计

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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，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，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90.5m，横向一边长约为50.5m，另一边长约为44.3m，建筑面积约为4035m2。采用条形基础，基底标高为-0.700m。 
　　经现场检测及结构验算，不满足规范要求有：（1）屋面檩条间未设置撑杆和拉条；（2）屋架之间未设置水平支撑和系杆；（3）未设置柱间支撑；（4）轴与⑧轴处的排架柱遭撞击导致局部屈曲。 
　　2 屋盖体系加固优化设计 
　　2.1 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1.5m×7.5m，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2.5～3kN/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。 
　　2.2 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。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。 
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