[摘要]本文針對某門式剛架輕鋼結構廠房原設計柱腳剛接節點變更為鉸接節點后上部結構構件承載能力不足的情況，提出了柱腳節點的剛接加固方案及詳細的加固設計計算分析，加固后的結構承載能力滿足要求。本文方法可供同類工程的加固處理參考。
　　[關鍵詞]門式剛架輕鋼結構，加固，植筋，外包式剛接柱腳節點
　　1引言
　　門式剛架與基礎的連接分為鉸接(圖1、圖2)和剛接(圖3)，鉸接情況下，柱頂位移較大，為控制柱頂位移需較大的梁柱斷面；如果剛架與基礎實現剛接，剛架的抗側性能提高，構件截面可適當減小。
　　我省地處東南沿海，風荷載為主要控制工況，且多數廠房設置吊車，設計時多采用等截面的H型鋼柱及剛接柱腳，但因各種客觀因素，部分項目在實際施工時將原設計剛接柱腳節點變更為鉸接柱腳節點，導致上部梁柱構件截面承載能力不足，留下安全隱患。本文介紹采用植筋和外包鋼筋混凝土短柱的方法將某既有門式剛架輕鋼結構鉸接柱腳加固為剛接柱腳的工程實例，提出此類柱腳節點的加固設計及計算分析方法，供同行業人員參考。
　　2工程概況
　　福建某紙品加工有限公司生產車間采用門式剛架輕鋼結構，單跨，跨度為18.0m，檐口高8.0m，各榀剛架間距6.0m，剛架柱6.3m標高處設置16.5m跨5T-LDA型電動單梁起重機一部，基礎為預制PHC預應力管樁。剛架梁柱采用窄翼緣H型鋼(Q235)，剛架構件現場連接采用10.9級扭剪型高強螺栓，剛架柱腳設計采用帶加勁肋的剛接柱腳(圖3)，實際施工變更為雙排錨栓的鉸接柱腳(圖2)。
　　3柱腳剛接、鉸接時剛架內力的分析比對
　　采用同濟大學開發的建筑鋼結構輔助設計軟件“MTS”，分別對該門式剛架輕型鋼結構柱腳鉸接和柱腳剛接狀態下的剛架承載力進行驗算分析。結果表明，柱腳鉸接狀態下，剛架柱梁構件截面承載能力及剛架梁柱連接節點承載能力不滿足規范要求；柱腳剛接狀態下剛架的抗側性能得到較大提高，剛架柱梁構件截面及連接節點應力狀況得到較大改善，承載能力滿足規范要求，材料強度得到更充分的發揮，主要技術指標對比結果詳見表1。
　　表1主要技術指標對比匯總表
　　主要技術指標 柱腳鉸接 柱腳剛接
　　剛架柱最大應力比 1.25 0.87
　　剛架柱最大長細比 0.93 0.60
　　剛架柱柱頂最大位移(mm) 76(h/105) 15(h/533)
　　剛架梁最大應力比 1.12 0.62
　　續表1主要技術指標對比匯總表
　　主要技術指標 柱腳鉸接 柱腳剛接
　　剛架梁絕對撓度(mm) 101(L/178) 57(L/316)
　　剛架梁柱連接節點
　　控制內力 軸力：N(kN) -20.3 -29.1
　　 剪力：V(kN) 48.9 41.0
　　 彎矩：M(kN•m) -176.8 -120.4
　　剛架梁梁連接節點
　　控制內力 軸力：N(kN) -16.0 -24.9
　　 剪力：V(kN) -6.2 -3.9
　　 彎矩：M(kN•m) 75.5 60.2
　　剛架柱柱腳節點
　　控制內力 軸力：N(kN) -133.3 -132.3
　　 X向剪力：Vx(kN) 23.7 27.5
　　 繞Y向彎矩：My(kN•m) 0 -88.9
　　4.外包式剛接柱腳節點加固處理及其計算分析
　　柱腳底板為-18mm×400mm×300mm，考慮鋼筋保護層厚度30mm及植筋的操作空間，外包柱截面尺寸取550mm×450mm，混凝土設計強度等級取C25，鋼筋選用HRB335。柱腳內力：-132.3kN，27.5kN，-88.9kN•m。
　　4.1柱腳底板長度和寬度驗算
　　=132.3*103/(400*300)=0.114N/mm2≤9.6N/mm2；可滿足要求。
　　4.2柱腳底板厚度驗算
　　18.0≥=sqr(6*88.9*10/210)=5.04mm；可滿足要求。
　　4.3柱腳錨栓僅視為安裝固定之用，不進行計算。
　　4.4栓釘計算
　　參照《型鋼混凝土組合結構技術規程》(JGJ138-2001)第9.5.3條規定：“在柱腳部位，和柱腳向上一層的范圍內，型鋼翼緣外側宜設置栓釘，栓釘直徑不宜小于φ19，間距不宜大于200mm，且栓釘至型鋼鋼板邊緣距離宜大于50mm。”本工程選用φ19栓釘(Q235)，栓釘高度取60mm，栓釘設四行兩列，列間距70mm，行間距150mm。
　　H型鋼柱截面尺寸：HN350X175X7X11
　　 栓釘承受剪力：=88.9×102/(35.0-1.1)=262.24kN
　　 栓釘極限承載力：375N/mm2
　　 栓釘個數：4×2(個)，單個栓釘受剪承載力設計值計算：
　　 栓釘釘桿面積：=3.142×192/4/100=2.835cm2；
　　 =0.43×2.835×(28000×11.9)0.5/10=70.368KN；
　　=0.7×2.835×375/10=74.426kN；
　　 =70.368kN。
　　 單根栓釘承受剪力：262.24/4/2=32.78kN<70.368kN，可滿足要求。
　　4.5植筋鋼筋計算
　　4.5.1垂直于彎距作用平面的受拉側和受彎側對稱配置，單側配筋面積As
　　=(88.9+27.5*0.7)*106/(470*300)=767mm�保�
　　式中為包腳高度，對輕型工字形截面柱≥2.0hc，取0.7m。
　　鋼筋配置：選用2��20+��18，即
　　X向：2��20+��18，782.5mm�保�
　　Y向：2��20+��18，782.5mm�保唬�2257mm�保�0.91%）。
　　4.5.2植筋的錨固深度
　　植筋的基本錨固深度（混凝土結構加固設計規范12.2.3）
　　＝0.2*1.0*20*300/3.4＝353mm；
　　植筋的錨固深度設計值（混凝土結構加固設計規范12.2.2-2）
　　＝1.265*1.0*353＝446.5mm；取500mm。
　　用于植筋的鋼筋混凝土構件最小厚度＝500+2*25＝550mm(注：D為鉆孔直徑),實際承臺高度為1.45m，可滿足要求。
　　4.6箍筋配置
　　外包鋼筋混凝土短柱中的箍筋參照型鋼混凝土框架柱柱端箍筋加密區進行配置，根據《型鋼混凝土組合結構技術規程》JGJ138-2001第6.2.1條，沿短柱全高全長設置��8＠150(Asv＝101mm��)，并于柱上端設置3��8＠50進行加密。

 1/2    1 2 下一頁 尾頁