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1、华盟售楼部钢梁挠度过大的分析与加固第38卷第11期2012年4月山西建筑SHANXIARCHITECTUREVo1.38No.11Apr.2012?39?文章编号:10096825(2012)11-003902华盟售楼部钢梁挠度过大的分析与加固陈伟松陈春红刘若瀚(1.河南徐辉建筑工程设计事务所,河南郑州4500002.河南省城市规划设计研究院总院有限公司,河南郑州450000)摘要:通过具体工程实例,对一根15m跨钢梁挠度过大的原因展开了分析,经比较选择增大截面的加固方法,在此具体阐述了增大截面法的实施方案及施-r-Jt序,实践证明,该加固方法简单易行,效果良好.关键词:钢结构,挠度,加固,加
2、大截面中图分类号:TU375文献标识码:A0引言钢结构由于其自重轻,强度高,塑性和韧性好,便于运输和安装等诸多优点除应用于工业建筑外,在民用建筑高层,大跨度公共建筑等中的应用也越来越广泛.对于一般中高层民用建筑来说,为了实现大跨度,大净高,建筑造型和功能的特别需求,也常常采用局部钢结构来实现.设计人员往往比较重视较大跨度钢结构的强度和稳定性验算,也会关注挠度容许值是否满足规范要求,但往往对钢构件因施工因素导致的挠度超限估计不足,对工程的后期使用带来不良影响,应在工程设计和施工中得到重视.1工程概况开封华盟售楼部地上2层,1层层高5.00m,2层层高5.00m8.00m;局部地下1层,层高3.0
3、0m.室内外高差0.30m,外轮廓为圆形,轴线半径19.200m,内部柱网为两个不同心的圆形交错相切,主要檐口标高13.00m;主体采用混凝土框架结构,基础形式为柱下独立基础.三维空间模型见图1.图1三维空间模型本工程其主要特征为屋顶有多级高差;主入口为扇形,最大梁跨弧线长度16.0m,因建筑立面要求入口处梁高不得超过600mm,原参考文献:1GB50009-2001,建筑结构荷栽规范s.2GB50135-2006,高耸结构设计规范s.结构设计采用H(500600)4001014焊接H型钢作为主梁,直线长度15.0m,其上扇形布置7根HN2981495.58放射状次梁;同时考虑屋面防水及材料的
4、一致性,主入口顶板采用压型钢板底模+混凝土叠合层屋面.2011年l0月主体结构施工完成后,主体验收实测实量中发现主人口15.0m跨钢梁跨中挠度为55mm,大大超过规范要求的L/400=37.5mm的限值要求.2挠度过大的原因分析挠度为结构构件弯曲变形时截面形心沿与轴线垂直方向的线位移,其大小与荷载情况,构件截面以及材料物理性能有关.经查看原设计图纸,荷载取值情况并复核计算,原设计15.0m跨钢梁计算挠度为31mm,并在图纸中要求施工时0.2%预先起拱,满足规范要求.经了解,原施工方已被辞退,不愿配合,主要原因是前期施工中已经发现施工方技术管理,施工质量较差,无专门钢结构施工资质等,现场查看情况
5、也正说明了这一点.分析挠度过大的原因,主要有以下两个方面:1)实际荷载增加:原设计主人口2根钢梁受荷范围内压型钢板上的混凝土厚为40mln,混凝土理论用量为7.80m,实际混凝土用量施工记录为11.6m,比设计用量超出48.7%.仅恒载的增加部分,计算挠度已经达到46.5mm.2)拼接安装时,未考虑自重变形,也未采取预先起拱措施.为了不影响结构或构件的正常使用和挠度过大的不良观感给人不安全感,钢结构设计规范和施工规范均对较大跨度有预先起拱的要求,如有预先起拱,可以减去拱度满足规范容许挠度限值的要求.该项目建设方,监理方也认同由于施工单位技术水平和施工3GB50017-2003,钢结构设计规范s
6、.4沈之容,倪阳,徐华刚.钢结构单管通信塔自振基本周期的研究J.特种结构,2008(2):27-28.Onanalysisoffundamentalnaturalperiodofthree-tubetoweranditsapplicationQINKe-fei(ShijiazhuangDesignBranchofSinosteelGroupEngineeringDesignandResearchInstituteCo.,Ltd,Shijiazhuang050021,China)Abstract:Thepaperanalyzesthefundamentalnaturalperiodofthree
7、-tubecorrespondingirontowerbyadoptingCADsoftware3D3Softhespacesteelstructure,establishesthemodelswithvariousheightsandcircularexternalplatformnumbertohavealotofparametersanalysis,calculatesthefundamentalnaturalperiodofthree-tubecorrespondingirontowersthdifferentparameters.fitsthepracticalcalculation
8、formulaforthefun-damentMnaturalperiodofthreetubetoweraccordingtothecalculationresultsfrom3D3Smodel,SOastohavethereferencevalueforthedesigninthefactualprojeets.Keywords:three-tubetower,fundamentalnaturalperiod,practicalcalculationformula收稿日期:20120217作者简介:陈伟松(1969.),男,工程师,一级注册结构工程师第38卷第l1期?40?2012年4月山
9、西建筑经验的不足,是导致该工程主人口15.0m钢梁挠度过大的主要原因.3加固方案比较该梁实际荷载增加后,主要导致了挠度过大超过了规范要求的L/400限值要求,同时强度验算也相对勉强,选择加固方案时,考虑以下三种方法(见图2):1)直线型张弦梁方案:通过在钢梁下增加拉索和撑杆,撑杆位置对应纵向梁与该梁交接处,形成张弦梁结构体系,由拉索和撑杆提供弹性支承,对钢梁施加反作用力,从而减少上弦钢梁的弯矩,并使挠度减小,见图22).2)桁架加固方案:通过在钢梁下增加下弦杆和腹杆,形成空腹桁架受力体系,原钢梁当作桁架的上弦杆件,下弦杆件和腹杆采用角钢,且部分竖向杆件应分布在纵向钢梁与该梁相交处的下端,见图2
10、b).3)加大截面方案:通过在钢梁下焊接倒T形腹板和翼缘,直接增加原钢梁的截面高度,提高截面抵抗矩和抗弯刚度,达到承载力提高和减小挠度的目的,见图2c).在方案选择和对比时,除了考虑技术可行,安全可靠外,还重点从施工便利,经济,后期维护,美观等方面考虑.经初步计算和比较,三种方案均可达到预期目的,且施工难度也相差不大,但方案一和方案二最大的不足是经加固后整体截面增加较大,对建筑原创立面改变较明显,方案三增加倒T形高度仅200nan;加上跨度也不是很大,业主和建筑设计人员均倾向于按方案三加大截面法实施.al方案一:张弦梁加固c】方案三:加大截面加固图2三种加固方案4加大截面实施方法经按实际荷载计
11、算,实际采用方案三在原钢梁下加焊倒T形截面(腹板10mm,下翼缘300mm20mm),钢材为Q235,计算预期挠度为29mm,强度计算也满足要求.施工中重点需要解决的问题为如何在释放原钢梁应力情况下施焊,满足整体受力假定.原设计主梁上共7根次梁,次梁基本均等将主梁分成了8小格,制定施工方案如下.4.1原钢梁顶平及反拱1)在左起第3,4,5次梁与主梁交点位置设置千斤顶支撑点(暂称为D,D:,D,);2)将拟加焊倒T形梁在地面焊接成三段:D.左侧一段(称LA),D:D,一段(称LB);D3右侧一段(称LC),实际长度以现场实测为准;3)倒T形梁地面加工及贴服主梁仰焊将焊缝高度改为10mm.另外,倒
12、T形梁地面加工时,应注意核对加劲肋位置,保证与预期次梁肋位置对齐;为保证将来腹板也不至于出现错位现象,预先加工的倒T形双面肋宽上部可做成400mm(与原主梁下翼缘等宽,下部打三角至300mm);各段梁拼接处断面最好做成楔形,让将来拼接的焊缝呈S形,加强拼接质量.4.2施工顺序1)同步缓慢加力D.和D3,顶平主梁及反拱.预期跨中顶起并反拱25mm.期间应注意观察屋面及主次梁变化情况,主梁支座处变化情况,避免主梁支座对混凝土柱造成破坏,屋面明显破坏等;2)将LB就位到D.H和D,之间,保证质量施焊;3)按预定位置,支顶D:,调整顶力均衡后,释放D.千斤顶,空出LA施工空间;4)将LA就位到预定位置
13、,保证质量施焊;5)按预定位置,重新支顶D,调整顶力均衡后,释放D千斤顶,空出LC施工空间;6)将LC就位到预定位置,保证质量施焊;7)分别将LA,LB,LC拼接处焊接;8)分别拆除D,D,D,千斤顶,期间应注意观察,同1);9)检测焊缝质量,检测加固效果.实际施工中,千斤顶顶平钢梁后又向上反拱了18mill,原屋面检测未发现肉眼可见裂缝,因施工方担心继续进行施压,屋面防水难度增加,便中断施压进行拼焊施工.经截面加大并对原部分焊接质量缺陷补救,整个加固周期3d内完成,实际检测挠度稳定为33mm,满足规范37.5mm限值的要求.5结语1)钢结构的设计和施工过程中,对构件的挠度控制应引起重视,必要
14、时设计尚应进行施工阶段验算.大跨度构件施工时应考虑自重,施工误差等引起的挠度附加值,采取预先起拱是最简单有效可行的技术措施.2)加大截面法技术成熟,简便可靠,不仅可以提高构件的强度,稳定性,对减小构件的变形,裂缝控制也具有综合改善.3)选择施工队伍必须具备相应的施工资质和技术能力,才能保证建筑物质量安全.参考文献:1GB50017-2003,钢结构设计规范S.2CECS77:96,钢结构加固技术规范s.3钢结构设计手册编写组.钢结构设计手册M.第3版.北京:中国建筑工业出版社,2004.4曾思智.钢结构构件挠度过大的分析与解决方法J.山西建筑,2010,36(25):59-60.onanaly
15、sisandconsolidatiOnofexcessivedeflectionofsteelbeamofHuamengHouseSelling0mceCHENWei-songCHENChun-hong2LIURuo?han.(1.XuhuiArchitecturalDesignStudioofHe?tan,Zhengzhou450000,China;2.HenanGeneralnstiteCo.,DdofUrbanPlanningDesign,Zhengzhou450000,China)Abstract:Accordingtothefactualengineeringexamples,the
16、paperanalyzesthereasonsfortherecessivedeflectionofa15msteelbeam,SC-lectstheconsolidationmethodbyenlargingtheCDOSS-sectionbycomparison,illustratestheimplementationschemesandtheconstructionse-quenceinthesectionenlargementmethod,andprovesbythepracticethattheconsolidationmethodiseasytoundertakeandhavebettereffect.Keywords:steelstructure,deflection,consolidation,enlargementofCreSSsection