厂房刚架柱倾斜处理范文

《四川建筑科学研究杂志》2014年第三期

1现场检测

1.1构件尺寸及连接除D轴刚架柱为HM340×250型钢外，其他各列刚架柱均为HN450×200型钢;每榀刚架的钢梁由对称的四段组成，钢柱两侧的梁截面为H(579～298)×200×8×10，屋脊两侧梁均为HN298×149型钢;屋面檩条为C180×200×70×2．5卷边槽形冷弯型钢，屋面拉条为12圆钢，屋盖水平支撑为20圆钢，柱间支撑为2L63×5双等边角钢，系杆均为114×4．0钢管，均符合设计要求。该工程南侧五跨梁柱连接节点均为10M20高强螺栓通过节点板连接，第六跨梁柱连接节点均为8M20高强螺栓通过节点板连接，连接方式和螺栓数量符合设计要求;钢梁间均以8M20高强螺栓通过节点板拼接，连接方式和螺栓数量符合设计要求;各钢柱地脚螺栓的数量和直径与设计相符，但均设一个螺帽，与设计要求设两个螺帽不符。经调查，吊车梁在屋面及墙面围护结构安装完成后才进行了吊装，放置在钢柱牛腿上后各段吊车梁进行简单的临时连接，并未按设计及施工要求与钢柱采取连接措施;部分柱间支撑端部螺栓孔为长圆形，不符合设计要求。吊车梁与钢柱上牛腿、柱间支撑端部连接分别如图2所示。

1.2高强螺栓施工扭矩检验依据GB50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》，采用扭矩检验法对节点连接处高强螺栓的终拧扭矩进行检测，得到高强螺栓终拧扭矩的实测值。经检测，所检节点连接处高强螺栓的终拧扭矩实测值为45～200N•m，具体结果见表1。终拧扭矩实测值与施工扭矩值的偏差为58.2%～90.6%，均不符合GB50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》附录B．0．3中规定实测扭矩值与施工扭矩值的偏差在10%以内的要求。

1.3地基基础情况现场对K轴各刚架柱的底板顶标高进行测量，除去施工误差等因素，各点标高没有明显差异，未发现基础不均匀沉降现象;根据委托方提供的该项目岩土工程勘察报告，该工程地基持力层为基岩，承载力较高，地基基础可靠。

2钢柱倾斜原因分析

2．1施工因素该工程屋面水平支撑虽带张紧装置，但交叉的圆钢未拉紧;部分柱间支撑端部螺栓孔为长圆形，柱间支撑无法有效抵抗纵向荷载;吊车梁未按设计及施工要求与钢柱有效连接，未起到对钢柱的约束作用［2］;抽检刚架节点连接处高强螺栓的终拧扭矩不符合GB50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》附录B．0.3中规定实测扭矩值与施工扭矩值的偏差在10%以内的要求;这些施工上的不足，降低了厂房的纵向刚度。

2．2设计复核验算根据设计图纸和现场检查检测的有关实际情况，采用中国建研院编制的PKPM结构计算软件对该工程进行结构复核验算(端板连接主要技术关键是保证高强螺栓的预拉力从而保证节点刚度［3］，由于施工上未对高强螺栓施加强大的预拉力，端板连接节点抗剪能力降低，线弹性转动刚度减少，变形能力增大，影响了刚架稳定承载力;并且部分柱间支撑端部采用长圆孔，难以形成满足设计要求的交叉支撑体系，削弱了门式刚架纵向刚度。与原设计的结构计算模型不符。为复核原设计是否满足结构承载力、使用要求和规范要求，假定端板连接及柱间支撑连接均满足原设计要求和规范要求)。验算结果表明:刚架内柱平面外稳定的应力与效应比大于1.0;柱间支撑平面内稳定、平面外稳定的应力与效应比均大于1.0，各方向对应的长细比均大于220，平面内稳定、平面外稳定和长细比均不满足规范要求［4］;以上复核验算结果表明，该厂房设计纵向刚度不足。

2．3自然条件因素根据工程当地县气象局出具的证明材料，2012年8月3日，强热带风暴“达维”中心位于该县境内，中心附近瞬时最大风力10级，风速25.5m/s。根据风压和风速的关系。按上式计算，最大的风压为0.39kN/m2，接近该地区50年一遇的基本风压0.40kN/m2，该工程在纵向刚度不足的情况下承受接近50年一遇风荷载作用，造成刚架柱向平面外(纵向)倾斜。综上所述，该工程刚架柱向平面外倾斜的原因是:主刚架内柱截面偏小，平面外稳定不满足规范要求，柱间支撑平面内、外稳定和长细比均不满足规范要求，设计纵向刚度不足;施工时屋面水平支撑未拉紧，部分柱间支撑端部螺栓孔为长圆形，吊车梁未按设计及施工要求与钢柱有效连接，刚架节点连接处高强螺栓的终拧扭矩偏小，达不到验收规范要求，端板连接难以形成刚性节点，进一步削弱了厂房的实际纵向刚度;在该工程纵向刚度不足的情况下，强热带风暴带来的实际风压接近工程所在地区50年一遇的基本风压，从而造成刚架柱向平面外(纵向)倾斜。

3处理措施和建议

针对该工程存在的问题，提出以下处理措施和建议。1)调整柱的垂直度。由于纵向中部倾斜量较小，调整宜从中部有柱间支撑的两榀刚架开始，调整完成后将各种支撑、檩条、吊车梁等安装完整，使得这两榀刚架形成一个空间稳定体系，再对称的向两端依次调整各榀刚架。调整前先将各榀刚架主要的纵向连接拆卸，不得硬拉硬拽，尽量减少由于调整而形成的钢构件内应力。2)原来没有设置柱间支撑的各列柱，在设有屋面水平支撑的开间均增设柱间支撑，根据结构复核验算结果，确定新增设的柱间支撑角钢截面尺寸及连接形式，原有的柱间支撑也应采用满足验算结果要求的角钢替换，对端部连接补强。3)各列刚架内柱距室内地面5000mm高度处设一道通长的刚性系杆，以减小其平面外计算长度。4)进一步张紧屋面水平支撑的交叉圆钢杆，补齐地脚螺栓的螺帽，重新施拧节点高强螺栓，使之达到验收规范要求。5)由于柱倾斜或调整过程中造成变形过大的构件应予以更换。

4结论

根据上述工程实例分析可知，在门式刚架建造及使用过程中，有以下问题需要重视:1)设计上不应盲目追求经济效益，应增加结构安全储备，如利用屋面板或墙面板的应力蒙皮作用作为安全储备;2)施工质量影响门式刚架结构整体刚度的形成和强弱，影响结构力学模型的简化等，应加强施工组织设计，严格监督监理施工安装，确保施工过程中及使用阶段能形成稳定的空间体系;3)应考虑施工及使用过程中出现超标准荷载及偶然荷载的工况，从设计到施工工艺上采取有效措施［2，6］，以避免出现刚架倾斜、房屋整体倒塌等情况发生。

作者：李新泰绳钦柱赵国栋于立强单位：山东省建筑科学研究院