廠房剛架柱傾斜處理范文

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《四川建筑科學(xué)研究雜志》2014年第三期

1現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

1.1構(gòu)件尺寸及連接除D軸剛架柱為HM340×250型鋼外，其他各列剛架柱均為HN450×200型鋼;每榀剛架的鋼梁由對(duì)稱的四段組成，鋼柱兩側(cè)的梁截面為H(579～298)×200×8×10，屋脊兩側(cè)梁均為HN298×149型鋼;屋面檁條為C180×200×70×2．5卷邊槽形冷彎型鋼，屋面拉條為12圓鋼，屋蓋水平支撐為20圓鋼，柱間支撐為2L63×5雙等邊角鋼，系桿均為114×4．0鋼管，均符合設(shè)計(jì)要求。該工程南側(cè)五跨梁柱連接節(jié)點(diǎn)均為10M20高強(qiáng)螺栓通過節(jié)點(diǎn)板連接，第六跨梁柱連接節(jié)點(diǎn)均為8M20高強(qiáng)螺栓通過節(jié)點(diǎn)板連接，連接方式和螺栓數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求;鋼梁間均以8M20高強(qiáng)螺栓通過節(jié)點(diǎn)板拼接，連接方式和螺栓數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求;各鋼柱地腳螺栓的數(shù)量和直徑與設(shè)計(jì)相符，但均設(shè)一個(gè)螺帽，與設(shè)計(jì)要求設(shè)兩個(gè)螺帽不符。經(jīng)調(diào)查，吊車梁在屋面及墻面圍護(hù)結(jié)構(gòu)安裝完成后才進(jìn)行了吊裝，放置在鋼柱牛腿上后各段吊車梁進(jìn)行簡(jiǎn)單的臨時(shí)連接，并未按設(shè)計(jì)及施工要求與鋼柱采取連接措施;部分柱間支撐端部螺栓孔為長(zhǎng)圓形，不符合設(shè)計(jì)要求。吊車梁與鋼柱上牛腿、柱間支撐端部連接分別如圖2所示。

1.2高強(qiáng)螺栓施工扭矩檢驗(yàn)依據(jù)GB50205—2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，采用扭矩檢驗(yàn)法對(duì)節(jié)點(diǎn)連接處高強(qiáng)螺栓的終擰扭矩進(jìn)行檢測(cè)，得到高強(qiáng)螺栓終擰扭矩的實(shí)測(cè)值。經(jīng)檢測(cè)，所檢節(jié)點(diǎn)連接處高強(qiáng)螺栓的終擰扭矩實(shí)測(cè)值為45～200N•m，具體結(jié)果見表1。終擰扭矩實(shí)測(cè)值與施工扭矩值的偏差為58.2%～90.6%，均不符合GB50205—2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》附錄B．0．3中規(guī)定實(shí)測(cè)扭矩值與施工扭矩值的偏差在10%以內(nèi)的要求。

1.3地基基礎(chǔ)情況現(xiàn)場(chǎng)對(duì)K軸各剛架柱的底板頂標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，除去施工誤差等因素，各點(diǎn)標(biāo)高沒有明顯差異，未發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)不均勻沉降現(xiàn)象;根據(jù)委托方提供的該項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告，該工程地基持力層為基巖，承載力較高，地基基礎(chǔ)可靠。

2鋼柱傾斜原因分析

2．1施工因素該工程屋面水平支撐雖帶張緊裝置，但交叉的圓鋼未拉緊;部分柱間支撐端部螺栓孔為長(zhǎng)圓形，柱間支撐無法有效抵抗縱向荷載;吊車梁未按設(shè)計(jì)及施工要求與鋼柱有效連接，未起到對(duì)鋼柱的約束作用［2］;抽檢剛架節(jié)點(diǎn)連接處高強(qiáng)螺栓的終擰扭矩不符合GB50205—2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》附錄B．0.3中規(guī)定實(shí)測(cè)扭矩值與施工扭矩值的偏差在10%以內(nèi)的要求;這些施工上的不足，降低了廠房的縱向剛度。

2．2設(shè)計(jì)復(fù)核驗(yàn)算根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)檢查檢測(cè)的有關(guān)實(shí)際情況，采用中國(guó)建研院編制的PKPM結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)該工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)核驗(yàn)算(端板連接主要技術(shù)關(guān)鍵是保證高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力從而保證節(jié)點(diǎn)剛度［3］，由于施工上未對(duì)高強(qiáng)螺栓施加強(qiáng)大的預(yù)拉力，端板連接節(jié)點(diǎn)抗剪能力降低，線彈性轉(zhuǎn)動(dòng)剛度減少，變形能力增大，影響了剛架穩(wěn)定承載力;并且部分柱間支撐端部采用長(zhǎng)圓孔，難以形成滿足設(shè)計(jì)要求的交叉支撐體系，削弱了門式剛架縱向剛度。與原設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型不符。為復(fù)核原設(shè)計(jì)是否滿足結(jié)構(gòu)承載力、使用要求和規(guī)范要求，假定端板連接及柱間支撐連接均滿足原設(shè)計(jì)要求和規(guī)范要求)。驗(yàn)算結(jié)果表明:剛架內(nèi)柱平面外穩(wěn)定的應(yīng)力與效應(yīng)比大于1.0;柱間支撐平面內(nèi)穩(wěn)定、平面外穩(wěn)定的應(yīng)力與效應(yīng)比均大于1.0，各方向?qū)?yīng)的長(zhǎng)細(xì)比均大于220，平面內(nèi)穩(wěn)定、平面外穩(wěn)定和長(zhǎng)細(xì)比均不滿足規(guī)范要求［4］;以上復(fù)核驗(yàn)算結(jié)果表明，該廠房設(shè)計(jì)縱向剛度不足。

2．3自然條件因素根據(jù)工程當(dāng)?shù)乜h氣象局出具的證明材料，2012年8月3日，強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“達(dá)維”中心位于該縣境內(nèi)，中心附近瞬時(shí)最大風(fēng)力10級(jí)，風(fēng)速25.5m/s。根據(jù)風(fēng)壓和風(fēng)速的關(guān)系。按上式計(jì)算，最大的風(fēng)壓為0.39kN/m2，接近該地區(qū)50年一遇的基本風(fēng)壓0.40kN/m2，該工程在縱向剛度不足的情況下承受接近50年一遇風(fēng)荷載作用，造成剛架柱向平面外(縱向)傾斜。綜上所述，該工程剛架柱向平面外傾斜的原因是:主剛架內(nèi)柱截面偏小，平面外穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求，柱間支撐平面內(nèi)、外穩(wěn)定和長(zhǎng)細(xì)比均不滿足規(guī)范要求，設(shè)計(jì)縱向剛度不足;施工時(shí)屋面水平支撐未拉緊，部分柱間支撐端部螺栓孔為長(zhǎng)圓形，吊車梁未按設(shè)計(jì)及施工要求與鋼柱有效連接，剛架節(jié)點(diǎn)連接處高強(qiáng)螺栓的終擰扭矩偏小，達(dá)不到驗(yàn)收規(guī)范要求，端板連接難以形成剛性節(jié)點(diǎn)，進(jìn)一步削弱了廠房的實(shí)際縱向剛度;在該工程縱向剛度不足的情況下，強(qiáng)熱帶風(fēng)暴帶來的實(shí)際風(fēng)壓接近工程所在地區(qū)50年一遇的基本風(fēng)壓，從而造成剛架柱向平面外(縱向)傾斜。

3處理措施和建議

針對(duì)該工程存在的問題，提出以下處理措施和建議。1)調(diào)整柱的垂直度。由于縱向中部?jī)A斜量較小，調(diào)整宜從中部有柱間支撐的兩榀剛架開始，調(diào)整完成后將各種支撐、檁條、吊車梁等安裝完整，使得這兩榀剛架形成一個(gè)空間穩(wěn)定體系，再對(duì)稱的向兩端依次調(diào)整各榀剛架。調(diào)整前先將各榀剛架主要的縱向連接拆卸，不得硬拉硬拽，盡量減少由于調(diào)整而形成的鋼構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力。2)原來沒有設(shè)置柱間支撐的各列柱，在設(shè)有屋面水平支撐的開間均增設(shè)柱間支撐，根據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)核驗(yàn)算結(jié)果，確定新增設(shè)的柱間支撐角鋼截面尺寸及連接形式，原有的柱間支撐也應(yīng)采用滿足驗(yàn)算結(jié)果要求的角鋼替換，對(duì)端部連接補(bǔ)強(qiáng)。3)各列剛架內(nèi)柱距室內(nèi)地面5000mm高度處設(shè)一道通長(zhǎng)的剛性系桿，以減小其平面外計(jì)算長(zhǎng)度。4)進(jìn)一步張緊屋面水平支撐的交叉圓鋼桿，補(bǔ)齊地腳螺栓的螺帽，重新施擰節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)螺栓，使之達(dá)到驗(yàn)收規(guī)范要求。5)由于柱傾斜或調(diào)整過程中造成變形過大的構(gòu)件應(yīng)予以更換。

4結(jié)論

根據(jù)上述工程實(shí)例分析可知，在門式剛架建造及使用過程中，有以下問題需要重視:1)設(shè)計(jì)上不應(yīng)盲目追求經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)增加結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備，如利用屋面板或墻面板的應(yīng)力蒙皮作用作為安全儲(chǔ)備;2)施工質(zhì)量影響門式剛架結(jié)構(gòu)整體剛度的形成和強(qiáng)弱，影響結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的簡(jiǎn)化等，應(yīng)加強(qiáng)施工組織設(shè)計(jì)，嚴(yán)格監(jiān)督監(jiān)理施工安裝，確保施工過程中及使用階段能形成穩(wěn)定的空間體系;3)應(yīng)考慮施工及使用過程中出現(xiàn)超標(biāo)準(zhǔn)荷載及偶然荷載的工況，從設(shè)計(jì)到施工工藝上采取有效措施［2，6］，以避免出現(xiàn)剛架傾斜、房屋整體倒塌等情況發(fā)生。

作者：李新泰繩欽柱趙國(guó)棟于立強(qiáng)單位：山東省建筑科學(xué)研究院