[门式刚架超载失效分析及加固实施方案]材料失效分析实施方案.docx

[门式刚架超载失效分析及加固方案]材料失效分析方案
摘要：
为追求经济效益，门式刚架轻钢结构常采用满应力设计，对材料承载特性的充分利用使得结构的安全储备偏低，因此荷载的增加易导致原结构失效。本文结合一工程实例，对门式刚架超载失效进行分析并给出加固方案。
关键词：轻钢结构门式刚架加固设计
一、工程概况
XX省XX县区某超市采用轻型门式刚架结构，其平面尺寸29.65m×35.7m，柱顶标高8.7m，建筑总高度17.66m，屋面坡度30°。刚架跨度29.65m，柱距从4m至6.2m不等，梁柱均采用实腹式焊接h形截面，构件均采用q235钢，构件尺寸见表1。
结构屋面设计恒载0.59kn/㎡，活荷载0.5kn/㎡，墙面恒载0.91kn/㎡，基本风压0.35kn/㎡，抗震设防烈度8度，分组为第一组，场地类别Ⅱ类。建设时甲方为立面美观，在屋面挂瓦，使屋面恒载增至为1.08kn/㎡。导致刚架变形过大，柱最大侧移50mm。
表1构件尺寸
二、加固设计
（一）实际荷载作用下的受力分析
取最大柱距一榀刚架按平面结构建模，计算简图如图1。验算实际荷载作用下刚架内力及变形，考虑下面四种最不利组合：
1.2恒载+1.4活载；
1.35恒载+1.4×0.7活载+1.4×0.6风载；
1.2恒载+1.4×0.7活载+1.4×1.0风载；
1.2×1.0风载+1.2×0.5活载+1.3×1.0水平地震。
由于地震作用及风载不起控制作用，故忽略不计。屋面活载根据具体情况取0.25kn/㎡，屋面恒载取增大后的恒载1.08kn/㎡，墙面恒载取0.91kn/㎡。按图1建模计算结构在实际荷载作用下结果如表2。
表2实际荷载作用下计算结果
从表2可知。梁柱都已经发生了较大的不可恢复的变形；刚架柱、变截面梁段平面外失稳且刚度不足。
三、加固方案及加固后的校核验算
考虑到结构稳定应力超过钢材的设计强度值，且结构变形较大。为缩短工期节约资金，对结构进行加固处理。鉴于加固方案应能使柱的侧向变形和梁的竖向变形得到控制并恢复，梁平面外的应力需降低，确定如下加固方案：
（1）先拆除屋面的挂瓦，对屋面进行卸荷。
（2）设临时支柱并安装千斤顶将屋脊节点顶起至柱恢复到原位，然后在梁柱交接处设横向刚性拉杆（截面ф32）。
（3）在刚架梁增设四道水平系杆xg-2（截面50*5等肢角钢t形截面），以改善刚架梁平面外的稳定性。
加固后结果见表3。加固后梁柱的强度、平面内和平面外稳定及刚度均满足要求，且梁柱的变形明显减小。
表3加固后计算结果
四、结论
（1）表2的结果表明该结构设计时安全储备较低，在荷载稍增大后，主刚架的应力超限，且结构整体变形过大。
（2）当验算不满足规范时，要进行加固设计。该结构只存在梁柱不同程度的平面外应力比超限，卸荷并设拉杆后柱的应力满足要求，设侧向支撑后梁的应力满足要求。
（3）本工程主刚架加固总用钢量2759㎏，取得良好的经济效益，且该加固方案施工方便，计算简便。
参考文献：
[1]廖新军，王元清，石永久.门式刚架轻型房屋钢结构厂房的加固设计[j].工业建筑，2001年第31卷第8期
[2]cecs102：98门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[s].
[3]gb50009-2001建筑结构荷载规范[s].
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