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分析钢结构加工棚的加固技术

2020-05-28 252 上传者：管理员

摘要：针对某大桥钢结构设计方案，利用有限元软件进行分析，根据相关规范判定结构设计的合理性，并根据分析结果进行加固设计，经验算分析表明，加固方案，技术合理，经济可行，为类似工程提供参考。

关键词：
加固
加固技术
加工棚
技术方案
结构设计
钢结构
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1、结构概况

某大桥项目钢结构加工棚采用轻钢结构，结构跨度25m，檐口高8.5m，屋面矢高1.5m，屋面和墙面采用C形檩条。

加工棚柱采用219×10mm截面钢管。主桁架采用张弦梁结构体系，上部张弦桁架为三角桁架，弦杆截面48×3mm，腹杆截面25×3mm，张弦拉杆为60×3mm钢管，张弦竖腹杆截面48×3mm。屋面檩条采用120×40×1.5mm截面C形檩条。

结构布置剖面图如图1。

2、结构模型

屋面恒荷载采用0.375mm厚压型钢板轻型屋面，根据荷载规范取值0.05kN/m2。按照荷载规范，不上人屋面活荷载应取值0.3kN/m2。遵义地区雪荷载按照10年一遇，取值0.1kN/m2。根据荷载规范，遵义地区基本风压按照10年一遇，取值0.2kN/m2，体型系数分区及取值如图2，根据全国地震区划，本项目不在地震区，不考虑抗震。根据《建筑结构可靠度设计统一标准》，本工程设计使用年限为5年，属临时结构，结构重要性系数取0.9。采用同济大学3D3S钢结构分析软件。

3、原结构方案验算

主结构强度应力比最大0.909，最大部位集中在下弦中部位，强度应力比满足规范要求。主结构平面外稳定应力比最大2.434，最大部位集中在下弦部位，稳定应力比不满足规范要求。主结构平面内稳定应力比最大2.434，最大部位集中在下弦部位，稳定应力比不满足规范要求。主结构恒荷载（仅考虑檩条和屋面板）作用下位移最大为35mm，小于门钢规范L/180=25000/180=139mm。在风荷载作用下，柱顶位移为54.4mm，小于H/60=8500/60=141mm，满足规范要求。

图1加工棚原结构布置剖面图

图2加工棚风荷载体型系数分布图

图3张弦桁架增加杆件布置图

在活荷载作用下，下弦杆中部受拉最大，最大拉力为77kN。在活荷载作用下，下弦杆中部受压，最大压力为34.8kN，上弦杆受拉，最大拉力31.3kN。根据以上分析：原结构方案不满足规范要求。

4、拟采用加固方案

张弦桁架局部增加竖杆，加强张弦桁架结构刚度，增加杆件及截面布置图如图3。为保证张弦桁架上弦受压稳定性，减小稳定计算长度，应增加屋面平面内支撑。为保证主结构风荷载作用下弦受压稳定性，减小稳定计算长度，应增加平面内支撑和系杆。为保证结构纵向抗侧刚度，应增加纵向柱间支撑，采用20mm直径圆钢，中间及两端布置总共3道。

5、加固方案结构验算

主要计算结果如下：

主结构强度应力比最大0.907，最大部位集中在腹杆，强度应力比满足规范要求。主结构平面外稳定应力比最大0.866，最大部位集中在中间弦杆端部，稳定应力比不满足规范要求。主结构平面内稳定应力比最大0.89，最大部位集中在中间弦杆，稳定应力比满足规范要求。主结构恒荷载（仅考虑檩条和屋面板）作用下位移最大为97mm，小于门钢规范L/180=25000/180=139mm。主结构风荷载作用下位移最大为54mm，小于门钢规范L/60=8500/60=141mm。在活荷载作用下，下弦杆中部受拉最大，最大拉力为79.6kN。在活荷载作用下，下弦杆受压，最大压力为35.5kN，上弦杆受拉，最大拉力为30.1kN。根据验算结果加固方案满足规范要求。

6、结束语

(1）考虑到加工棚为临时结构，加固结构方案恒荷载仅考虑了轻型屋面板荷载0.05kN/m2，使用中严禁附加其他恒荷载，如吊顶等。

(2）考虑到加工棚为临时结构，加固结构方案根据《钢结构设计规范》活荷载仅考虑了0.3kN/m2，施工及使用维护时，严禁附加较大的活荷载，比如检查维修时人和材料总荷载不超过0.3kN/m2。

(3）考虑到加工棚为临时结构，雪荷载及风荷载均采用10年一遇荷载，在使用过程中需重点关注大雪、大风天气预报，提前设置抗风措施或及时清雪。

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