网架加固.pdf

文章编号】1 0 0 7 9 4 6 7(2 0 0 8)1 0 0 0 1 5 0 5网架加固工程简介吴和霖，杨金花，陈竹(上海市机电设计研究院有限公司，上海2 0 0 0 4 0)【摘要】在老厂房中实现新产品生产，满足新工艺要求是改造项目的特点，如何通过结构计算、分析提出切实可行的改造加固方案，满足生产工艺的需要和结构安全是此类项目必须解决的课题。最近完成的某汽车厂5 0 0 0 0 m 2 厂房改造为以后类似改造工程提供了借鉴。【关键词】加固；网架；超应力；超长细比【中图分类号I T U 3 5 6【文献标志码】AR e i n f o r c eP r o j e c to fN e t s t r u c t u r eB f i e fI n t r o d u c t i o nW U H e l i I l，Y A N G J i n h u a，C H E N Z h u(S h a n g h a i i n s i t i t u t e o f m e c h a n i c a i&e l e c t r i c a l e n g i n e e r i n g C o，L t d，S h a n g h a i2 0 0 0 4 0，C h i n a)I A b s t m c t l T h ec h a r a c t e r i s t i eo f r e b u i l d i n gp r o j e c ti st h a ti nt h e o l dw o r k s h o pt h en e wp r o d u c tc a nb ep r o d u c t e da n dt h en e、vp r o d u c et e c h n i c sc a nb e m e e tw i t h T h ee f f e c t i v es o l u t i o nm e t h o dc a nb ep r o p o s e d t h r o u g h t h e d e s i g n a n d t h e a n a l y s i s o f t h e s t r u c t u r e i n o r d e rt o m e e t w i t h t h e p r o d u c e t e c h n i c s a n d t h e s a f e t y o f t h e s t r u c t u r e i s t h ek e y t o t h e r e b u i l d i n g p r o j e c t W e h a v e f i n i s h e d t h er e b u i l d i n g o f t h eo l dm o t o rw o r k s h o pw i t h5 0 0 0 0m 2 I tc a nb et h er e f e r e n c eo ft h er e b u i l d i n g o f t h i s k i n d o f w o r k s h o p K e y w o r d s lr e i n f o r c e；n e t s t r u c t u r e；o v e r-s t e s s；o v e r 1 e n g t h l i m i t伴随着汽车工业的迅猛发展及市场竞争的日趋激烈，各大汽车制造商为了抢占市场份额，纷纷通过重组、并购实现产量扩张和产品换代，在此背景下，老厂房改造由于成本低，周期短，必然受到青睐和关注。本网架加固改造工程原为一汽大宇汽车发动机有限公司发动机厂传动器联合厂房，后被上海建筑与结构设计IA r e h u c t a r a a n d S t r u c t m a l k J 硼通用汽车有限公司并购作为生产G E N 3 新型发动机的生产车间。新型产品的导入要求对原有车间的生产工艺、生产条件进行调整改造。为此，需在原有车间的网架结构上增设工艺吊点、增加公用动力管道荷载。1 工程概况原联合厂房为单层工业厂房，房屋总长为2 5 2 m，总宽为2 0 1 m，建筑面积为5 06 5 2 m 2，由伸缩缝将房屋分成甲乙两个单元，单元的平面尺寸为2 0 1 m x1 2 6 m。房屋的主轴网尺寸为2 1 m x 2 1 m，部分柱距为6 m 9 m。甲单元共有节点5 6 8 0，杆件1 9 5 9 6；乙单元共有节点5 5 2 8，杆件1 9 0 5 3。房屋下弦高度为7 6 0 m，局部升至9 4 0 m。屋面坡度为5。屋面设有天窗，天窗高度为2 2 0 m。屋面、墙面采用双层彩色压型钢板加保温棉。网架下弦局部设置通风一平台。房屋单元划分平面图见图1。图1 房屋单元划分平面图(单位：m)1 1 桩及基础根据业主提供的竣工图，基础形式为：桩+独立承台。桩为：钻孔压浆桩，桩径为$4 0 0 m m，桩长为1 5万方数据l 建筑与结构设计【4 r c h u c u 删d s 口w n r d 腑 卵由工程勘察地质剖面图控制，桩尖进入1 0 层云母岩层，且大于1 O m。该桩单桩承载力为8 5 0 k N。桩承台型式为2 桩、3 桩和4 桩承台，其中2 桩承台 1 2 0 0 m m x 2 1 0 0 m m x l1 0 0 I m()主要用于非主轴线柱，3 桩台 2 4 0 0 m m x 2 1 0 0 m m x l l o o m m()】用于边角柱，4 桩承台 2 1 0 0 m m x 2 1 0 0 m m x l1 0 0 m m(h)用于主轴线柱。柱采用插入式。承台桩位布置参见图2。图3 典型网架球节点图43 F 轴6 轴处网架球节点1 2 上部结构与柱顶连接实景与柱顶连接实景钢柱为H 型钢，主轴线柱截面尺寸为5 0 0 m m x在网架下弦位置局部设置通风平台，通风平台4 0 0 r a m x l 2 m m x 2 5 m m H x B x t,(腹板厚)x h(翼缘采用型钢制作，平台与网架的焊接球通过节点连接。厚)；周边非主轴线柱截面尺寸为4 0 0 m m x 3 0 0 m m x平台上放置通风设备。8 m m x l 2 m m H x B x t l(腹板厚)t 2(翼缘厚)】。材料为：Q 3 4 5 B。钢柱平面布置参见图2。2 计算依据、计算模型、计算结果在部分位置设置支撑系统，支撑采用型钢制作，2-1 计算依据型式为“X，型或斧几，型。根据业主提供的竣工图纸以及现场踏勘实际情屋面结构型式为：正放网架螺栓球节点交叉桁架系况并结合网架结构设计与施工技术规程、建筑荷网架，网架的主要柱网尺寸为2 1 m x 2 1 m。网架高度载设计规范等相关规程，对网架结构进行复算。由为2 6 m-。3 0 m。弦杆与腹杆形式为高频焊接圆管或于网架的主轴线尺寸为2 1 m 2 1 m，属于小跨度的网无缝钢管，圆管直径为。b 6 0 m m 咖2 0 3 m m，壁厚为架结构，在验算中不考虑竖向地震作用。3 0 m m 1 0 0 m m，弦杆与腹杆的材料为Q 2 3 5 B，局1)荷载数据部设置天窗。节点形式为螺栓球节点(部分焊接球主恒载：0 3k N m 2；要在风机平台和支座处等)，球节点直径为活荷载：0 5 k N m 2；西1 0 0 m m 咖3 0 0 m m，螺栓球材料为4 5 号钢。网架基本风压：0 5 5 k N m 2：节点与钢柱柱顶通过高强螺栓连接。连接节点形式基本雪压：0 4 k N m 2；参见图3、图4 实景照片。温度应力：3 0。C。1 6图2 乙单元基础、钢柱平面布置图气、动力等荷载。2)材料强度弦杆、腹杆：Q 2 3 5 B螺栓球：4 5 号钢各荷载分项系数、组合系数和体型系数按现行荷载规范取值。3)计算软件浙江大学空间结构研究室(M S T C A D 空间结构分析软件v 2 0 0 5。1 2 计算模型由于正放网架螺栓球节点交叉桁万方数据架系网架，杆件繁多，且原有图纸的竣工图与实际的结构在支座有局部区域出入，根据现场调查结果和原设计竣工图纸的一一对应，实际计算模型严格按照图纸和现场中的实际情况进行建模分析。网架计算模型轴测图见图5。图5 乙单元网架计算模型轴测图网架计算采用“反算法”，先建网架模型，再把原结构竣工图中的将近4 万根杆件的截面、相应的高强螺栓及球定义于模型相应位置杆件及节点。再根据业主及我院工艺、公用、电气、动力等专业提供的实际荷重和本次改造的荷重进行荷载输入复算，复算后再与原杆件一一对应查核，从近4 万根杆件检查出不满足规范要求的杆件。1 3 计算结果及分析按照上述条件，对原有的结构进行复算，复算的结果见表l、表2。表1 钢柱基础复算结果一览表盐蔓兰丞丝翼(壁堡2丛!里型丛正丛：璺丛z!堂：婴堑丛堕监型甲单元，1 1 2 3 5。2 6 32 6 1乙单元，1 0 0 9 32 5 82 5 4t 算单元位置(柱脚传基础)“，l【NM：l【N 驰N-mK，k NV 妒“甲单元，1 1 4 2 82 1 1 42 1 3 02 6 32 6 1圣苎亘堕塑!垫：!垫!：!：!垄：!堑：11)桩及基础表2 网架结构杆件复算结果一览表(轴力)璺丞!塑!士墼!塑!芏墼!茎!婴垂!：!茎!：j甲单元9 7 64 82 1 12 2 6 63 0 2 1刍整匹Z箜21 21 1：2 塑：从表1 中可以看出，柱底内力m 最大值为1 1 4 2 8；根据原设计图纸柱下采用桩基础，轴线柱下采用4 桩承台尺寸为2 1 0 0 m m x 2 1 0 0 m m x ll O O m m)，单桩承载力为8 5 0 k N，承台底板配为咖1 6 m m 1 5 0 m m。经复算：桩及承台能满足改造后使用要求，无须加固。建筑与结构设计lA r c h i t e c t u r a l a n d S t r u c t u r a l m 5 即l2)柱构件从表1 中可以看出，钢柱的内力最大的为11 2 3 5 k N，出现在(轴轴处。钢柱的截面尺寸为5 0 0 m m x 4 0 0 m m X l 2 r a m X2 5 r a m(Q 3 4 5 B)，经过复算：钢柱强度应力比为0 7 5 M P a，钢柱稳定应力为0 9 5 M P a，均小于规范规定的容许应力比；构件的X 方向长细比n x-L m i x)为3 6 9，Y 方向长细比(A y=L o r A 0 为7 9 1，均小于规范规定，钢柱的竖向承载能力满足改造后使用要求，无须加固。3)网架结构杆件从表中可以看出原设计图中共有：甲单元1 0 2 4根；乙单元7 0 2 根杆件不满足现行设计规范要求。对不满足设计要求的杆件须进行加固。3 网架结构构件加固原理、措施及检测方法3 1 加固原理本工程为螺栓球节点网架，所有的网架杆件为拉压杆，当网架荷载变化后，网架杆件变化有两种可能：原杆件受拉变压、受压变拉；原杆件受拉内力变化、受压内力变化。变化后的两种结果就是：杆件的长细比超出规范允许要求；杆件的应力超出规范允许范围：原拉杆拉应力超过规范要求或压杆应力超过规范要求。对于前者需要减小杆件的计算长度；对于后者的拉杆应力超规范(拉应力o=N I A)，需要增加杆件截面积以及高强螺栓的承载力或者通过其他途径让超应力杆件所连接的球节点间增加可靠的传力载体；对于后者压杆应力超规范(压应力G=N I G xA，咖与A 成反比，A=l o i，l o 为计算长度)则需要增加杆件截面积或减小杆件的计算长度。3 2 加固措施本工程由于车间生产任务繁忙，场地上占满设备，现场无法搭设脚手架，故拆换原杆件不妥当，因为无法在杆件拆除后，将杆件相连的球节点固定在拆除前的状态。因此对于超应力拉杆，采用加固的办法是：对须加固杆件用大一号的杆件在工厂内劈成等分的两半，到现场后将须加固杆件与加固用杆件剖口焊；对于原拉杆与球的加固，采用在需加固杆件万方数据I 建筑与结构设计【4r e h t e c t u r d a n d 5 t r u e t u r a 仉l 咖两端通过节点板与球焊牢，再在加固用杆件上开槽，将球、节点板、需加固杆件及加固用杆件焊在一起，节点板的截面尺寸根据超应力杆件的高强螺栓所能承受的承载力与实际发生的最大拉力之间的差值经计算来确定。对于超应力压杆图及超长细比的杆件，采用增加支撑以减小网架杆件计算长度的方法进行加固：采用抱箍的形式将支撑杆件抱在须加固杆件上，每根需加固杆件必须加两根支撑杆件，且需加固杆件与两根支撑杆件不能在同一平面内，以保证被加固杆件的稳定。拉杆加固工艺见图5、压杆及超长细L t ,N 固工艺见图7。在每个柱网作网架高程测量标识，要求在每个区格的中点和柱间中点做标识，见图8 所示。高程测量步骤为：工程加固前测量一次，1 81 12 23 3图6 超应力加固示意图米用恺噩加霉不叠(压秆匝力及超长细比杆件加固)安芎豁。警s 封头援支捧杆 翳冈E 二二二二二 目障心L 型鬯L 心享堡丝查堂图7 超长细比加固示意图上弦层!星下弦层点作为原始数据；工程加固完成后测量一次数据：待各种工艺、公用投入使用后测量一次数据；运营一年后测量一次作为最终数据。一一一，一一一一!一+k 识点一一一一l 一卜型堂OO图8 高程标识点示意图3 3 检测方法每次测得的数据算出的挠度值不得超出网架规范允许范围 2 5 0，L 为网架的短向】。4 结论改造加固工程：在方案的确定上须考虑施工的可操作性；在计算中必须核对竣工图纸与进行现场踏勘，建立计算模型设定载荷条件必须准确反映使用情况。现整个工程已如期完成顺利通过竣工验收。经改造加固后的厂房既保证了结构安全，又满足了工艺、公用设备安装运行的要求，达到了预期的设计目的。图9、图1 0、图1 1 为网架杆件加固完成的实景。如图9 压杆超应力加固实景图1 0 超长细比加固实景万方数据图1 1 拉杆超应力加固实景止掣J 止摹I L j I L 舢皿j j L 舢驰舢“j 止j 屯I L 止I L深蓝空调进驻近日，从深蓝空调江苏分公司传来喜讯，在润地利房地产投资有限公司组织的润华国际大厦中央空调项目招标工作中，深蓝空调一举囊括溴化锂吸收式冷热水机组和水地源热泵机组两个标段并顺利签约，签约标的逾千万元。润华国际大厦位于无锡太湖大道、青祁路口，毗邻无锡市新体育中心，是润地利集团投入巨资倾力打造的长三角2 5 8 米超高层，具有全球品质的C B D 精英商务平台。项目总建筑面积1 5 万平方米，是集商业中心、五星级酒店、创意商务空间、会议、休闲、体育、观光、娱乐于一体的大型高档超高层综合性建筑。该项目在亚洲房地产峰会上荣获“亚洲最具升值潜力写字楼”殊荣，还荣获“0 7 年全国环保型人居工程”称号。建筑与结构设计IAr c h i t e c t m a l a n d S t r o c t u r a l D e J 嗣【参考文献】【1】上海机电设计研究院科研处某汽车整车厂工程设计 J】设计与研究，2 0 0 2(增刊)【收稿日期 2 0 0 8 0 5 1 3甏v 作者简夼吴和霖(1 9 7 2)男，福建沙县人，工程师，从事工业与民用建筑结构设计，(电子信箱)s i m e e _ c z m a i l s i m e e n e t。#k近几年来，深蓝空调与润地利房地产集团相继联手打仁造了无锡太湖明珠发展大厦、格林豪泰酒店、润澳花园大酒j 店等一系列标志性工程，深蓝空调已经成为润地利房地产集#团中央空调采购目录上的首选品牌。润华国际大厦项目的成亡功签约，标志着双方的合作进入了一个更新的层次。为了巩t固已经建立的良好基础，加强在更广阔领域的合作，双方一#致同意建立战略合作伙伴关系，润地利房地产投资集团董事长王和平先生和大陆希望集团总裁、深蓝空调公司总经理陈 斌博士共同出席了在润地利总部举行的仪式，并在合约上郑重签字。(图：签约仪式)；(图：润华国际大厦)(程建设h 竹 r，1 呻r r 竹1 r l f l f l-r 下r-1 f l f l 矿1-r l f 竹1 f 1-r l f l 呻竹1 f l f l 呻，竹广1 f l f l 叶竹1 f r 川一r l f 竹1 f 竹1-r，r：轧3 手薯等等等等等等等等寻啼_叶等等等_，kp-卜譬薯薯1等，叶万方数据