随着我国工业经济的飞速发展,各行业厂房设计向着大跨度,大柱距和大吨位方向发展。由于钢结构建筑具有自重轻,承载力强的特点,在钢结构厂房和其它地区钢结构建筑设计中得到了广泛的运用。
一、 屋盖加固设计
1. 方案对比
方案一:将厂房原有的彩钢板拆卸,换成大型混凝土屋面板,屋面板与屋架焊接,面板之间的缝隙用混凝土来处理。大型混凝土面板的尺寸为1.5 m×6 m,另外需要做混凝土面板的防水和隔热层,屋面的荷载在2.8 kN/m2左右,屋盖的承重结构截面尺寸偏大。
方案二:原厂房屋面设施不拆除,增加支撑结构系统。从整体性来说,方案二比于方案一更具优势。原因是大型屋面板在水平荷载力的传递上能起到很好的作用,而屋面的荷载变化明显时(增大),排架柱以及屋架等受力体就面临荷载压力,这时需要对受力体进行加固处理才能满足受力体因荷载加大而承受的压力要求,这样做势必会造成成本的增加以及加固时间的延长。若采用方案二,即原厂屋面设施不拆除,增加支撑结构系统不仅加固时间可以缩短,成本也可以得到有效的控制,同时整个厂房结构的稳定性可以得到同步提升,空间刚度也能得到相应提高。此种加固方法可相应减小屋面荷载,降低对应受力体的压力影响,加固程序简便。因此,综合各方面的因素,决定采用方案二来对屋盖进行加固。
2. 加固操作
(1)屋面檩条受力体系的稳定屋面檩条想要形成一个稳定的受力体系,檩条间的撑杆、拉条设置就必不可少。缺少这些设置,屋面檩条间受力体系的稳定性必然会受到影响。在加固施工过程中,由于存在施工节点荷载加上檩条自身的挠度等各种因素,檩条上翼缘受压,给安装带来很多不便,更有甚者可能引起檩条上翼缘侧向失稳,因此,拉条布置在靠近上翼缘处比较合适,以防止檩条发生扭转而失稳。
(2)设立屋面水平支撑和系杆如果生产车间不设置屋面水平支撑和系杆,就会使得各钢架无法组成稳定空间体系、房屋纵向刚度不足,同时包括水平风荷载无法有效传递的问题。因此应该设立屋面水平支撑和系杆,水平支撑采用交叉单角钢,以减小屋架平面外侧移,而系杆采用圆钢管,沿厂房纵向通长设置。
二、 柱间支撑加固设计
1. 柱间支撑加固方案在钢结构厂房之中的各个纵向柱子来增加支撑加固,使其可以充分地满足钢结构厂房的纵向稳定与空间刚度的分类需求,最终完全保障柱子之间可以支撑来自纵向的水平荷载压力达到基础的部分。我们为了可以使厂房的纵向稳定性得到保障并在此基础之上进行提高,从而就可以使得厂房屋盖的横向水平支撑和柱间支撑形成一个体系,同时还要保障在同一个柱子上的每一个柱子的上下两段要相应地来设置三道柱间的支撑,在此期间,我们务必要将便于翼缘与斜杆施工、受力双片支撑在两个柱肢之上的平衡作用考虑进去,所以上、下两段柱间的支撑利用的是双片来进行支撑。
2. 柱间支撑的计算
(1)荷载计算1)风荷载:其源自厂房山墙与天窗架端壁的风荷载 R,我们在计算的时候,还要依据山墙的结构形式,涵盖了所布置的抗风柱与抗风桁架,分别地计算作用在吊车梁顶面处的风荷载 R1,以及作用于屋架下弦端支座处的风荷载 R2。2)下面则是单轨吊车的纵向刹车荷载公式:x 10 1 S式中,S 指的就是在吊车梁上由其中起重量更大的两台单轨型吊车刹车轮的更大轮压的和。
(3)在进行支撑内力的计算的时候,通常我们就是假设节点就是铰接,且一般都是将偏心的影响忽略不计的,在相同的温度区域之内,同样的柱列在由最少两个柱间支撑的时候,那么该柱列所有水平纵向荷载都由该柱列的全部支撑共同来承担。
(2)柱间支撑的截面形式在上文之中,我们也说过,务必要将便于翼缘与斜杆施工、受力双片支撑在两个柱肢之上的平衡作用考虑进去,所以,上、下两段柱子之间的支撑选取的是双片支撑,截面形式则采用的是不等边或等边的角钢。
3. 计算假定
在进行荷载组合的时候,我们就得对荷载、风荷载、积灰荷载、活荷载、单轨吊车刹车作用、水平地震作用、雪荷载来进行相应的组合。来有效地检验其结构在各类施工情况相互组合的情况之下所发生的变形与位移,将各个构件之中排架柱与最不利于内力组合位移的更大数确定出来。进而通过比较,在有无地震参与的条件之下,确定其中主要构件的内力。进而来分析出来地震对于厂房受力控制作用的影响程度。
三、 加固设计方案比选
(1)利用增加支撑构件来使得计算简图发生变化的方式,最终就会使其始终占据着该排架柱和邻柱之间的所有空间,日后就会差产生诸多的不便;托梁换柱或者是托梁截柱的办法,工作量大、施工工序也是相当的复杂,且此排架柱也仅仅是局部的屈曲,假如我们更换整根柱或者是直接截断就势必会造成一些没有必要的浪费。
(2)在柱身的周围采用的方法就是钢筋混凝土加固,该方案可以在更大程度之上来将柱身的承载力加大,但是其中还会关系到其他被加固柱四周的使用空间,且在加固之后的刚度会发生显著的变化,最终造成节点板等连接之处受力不匀称的后果。
(3)对于排架柱来说,其受到撞击的部位四周的加焊钢板,就是用来对柱截面来进行补强的,这样一来就会使得钢柱的承载力增大。这种方案操作简单、施工周期短,基本不影响固后与邻柱的空间。因此,方案三可以被采用。四、 结语通过放置屋面支撑及系杆来进行屋盖的加固,在检测之后就可以发现我们可以有效地通过科学、合理地加大屋面支撑,最终保障厂房整体的稳定性。然而单层厂房的纵向主要依靠的就是柱间支撑,因此只要我们可以相应地增加柱间的支撑力,就可以使得纵向的水平荷载通过柱间的支撑传递到基础,最终使得钢结构厂房的纵向稳定与空间刚度的符合要求。