[門式剛架超載失效分析及加固方案]材料失效分析方案

門式剛架超載失效分析及加固方案材料失效分析方案 摘要：為追求經(jīng)濟(jì)效益，門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)常采用滿應(yīng)力設(shè)計(jì)，對材料承載特性的充分利用使得結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備偏低，因此荷載的增加易導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)失效。本文結(jié)合一工程實(shí)例，對門式剛架超載失效進(jìn)行分析并給出加固方案。 關(guān)鍵詞：輕鋼結(jié)構(gòu) 門式剛架 加固設(shè)計(jì) 一、工程概況 陜西省安康市某超市采用輕型門式剛架結(jié)構(gòu)，其平面尺寸29.65m35.7m，柱頂標(biāo)高8.7m，建筑總高度17.66m，屋面坡度30。剛架跨度29.65m，柱距從4m至6.2m不等，梁柱均采用實(shí)腹式焊接H形截面，構(gòu)件均采用Q235鋼，構(gòu)件尺寸見表1。 結(jié)構(gòu)屋面設(shè)計(jì)恒載0.59kN/,活荷載0.5 kN/，墻面恒載0.91 kN/，基本風(fēng)壓0.35 kN/，抗震設(shè)防烈度8度，分組為第一組，場地類別類。建設(shè)時(shí)甲方為立面美觀，在屋面掛瓦，使屋面恒載增至為1.08 kN/。導(dǎo)致剛架變形過大，柱最大側(cè)移50mm。 表1 構(gòu)件尺寸 二、加固設(shè)計(jì) （一）實(shí)際荷載作用下的受力分析 取最大柱距一榀剛架按平面結(jié)構(gòu)建模，計(jì)算簡圖如圖1。驗(yàn)算實(shí)際荷載作用下剛架內(nèi)力及變形，考慮下面四種最不利組合： 1.2恒載+1.4活載； 1.35恒載+1.40.7活載+1.40.6風(fēng)載；1.2恒載+1.40.7活載+1.41.0風(fēng)載；1.21.0風(fēng)載+1.20.5活載+1.31.0水平地震。 由于地震作用及風(fēng)載不起控制作用，故忽略不計(jì)。屋面活載根據(jù)具體情況取0.25 kN/，屋面恒載取增大后的恒載1.08 kN/，墻面恒載取0.91 kN/。按圖1建模計(jì)算結(jié)構(gòu)在實(shí)際荷載作用下結(jié)果如表2。 表2 實(shí)際荷載作用下計(jì)算結(jié)果 從表2可知：梁柱都已經(jīng)發(fā)生了較大的不可恢復(fù)的變形；剛架柱、變截面梁段平面外失穩(wěn)且剛度不足。 三、加固方案及加固后的校核驗(yàn)算 考慮到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定應(yīng)力超過鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度值，且結(jié)構(gòu)變形較大。為縮短工期節(jié)約資金，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。鑒于加固方案應(yīng)能使柱的側(cè)向變形和梁的豎向變形得到控制并恢復(fù)，梁平面外的應(yīng)力需降低，確定如下加固方案： （1）先拆除屋面的掛瓦，對屋面進(jìn)行卸荷。 （2）設(shè)臨時(shí)支柱并安裝千斤頂將屋脊節(jié)點(diǎn)頂起至柱恢復(fù)到原位，然后在梁柱交接處設(shè)橫向剛性拉桿（截面32）。 （3）在剛架梁增設(shè)四道水平系桿XG-2（截面50*5等肢角鋼T形截面），以改善剛架梁平面外的穩(wěn)定性。 加固后結(jié)果見表3。加固后梁柱的強(qiáng)度、平面內(nèi)和平面外穩(wěn)定及剛度均滿足要求，且梁柱的變形明顯減小。 表3 加固后計(jì)算結(jié)果 四、結(jié)論 （1）表2的結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)安全儲(chǔ)備較低,在荷載稍增大后，主剛架的應(yīng)力超限，且結(jié)構(gòu)整體變形過大。 （2）當(dāng)驗(yàn)算不滿足規(guī)范時(shí)，要進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。該結(jié)構(gòu)只存在梁柱不同程度的平面外應(yīng)力比超限，卸荷并設(shè)拉桿后柱的應(yīng)力滿足要求，設(shè)側(cè)向支撐后梁的應(yīng)力滿足要求。 （3）本工程主剛架加固總用鋼量2759，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，且該加固方案施工方便，計(jì)算簡便。 _： 1廖新軍,王元清,石永久.門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)廠房的加固設(shè)計(jì)J.工業(yè)建筑，xx年