[摘要]本文針對某門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)廠房原設(shè)計柱腳剛接節(jié)點變更為鉸接節(jié)點后上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力不足的情況，提出了柱腳節(jié)點的剛接加固方案及詳細(xì)的加固設(shè)計計算分析，加固后的結(jié)構(gòu)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(guān)鍵詞]門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)，加固，植筋，外包式剛接柱腳節(jié)點
　　1引言
　　門式剛架與基礎(chǔ)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(chǔ)實現(xiàn)剛接，剛架的抗側(cè)性能提高，構(gòu)件截面可適當(dāng)減小。
　　我省地處東南沿海，風(fēng)荷載為主要控制工況，且多數(shù)廠房設(shè)置吊車，設(shè)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(shè)計剛接柱腳節(jié)點變更為鉸接柱腳節(jié)點，導(dǎo)致上部梁柱構(gòu)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(jié)構(gòu)鉸接柱腳加固為剛接柱腳的工程實例，提出此類柱腳節(jié)點的加固設(shè)計及計算分析方法，供同行業(yè)人員參考。
　　2工程概況
　　福建某紙品加工有限公司生產(chǎn)車間采用門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)，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(biāo)高處設(shè)置16.5m跨5T-LDA型電動單梁起重機一部，基礎(chǔ)為預(yù)制PHC預(yù)應(yīng)力管樁。剛架梁柱采用窄翼緣H型鋼(Q235)，剛架構(gòu)件現(xiàn)場連接采用10.9級扭剪型高強螺栓，剛架柱腳設(shè)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(nèi)力的分析比對
　　采用同濟(jì)大學(xué)開發(fā)的建筑鋼結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計軟件“MTS”，分別對該門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)柱腳鉸接和柱腳剛接狀態(tài)下的剛架承載力進(jìn)行驗算分析。結(jié)果表明，柱腳鉸接狀態(tài)下，剛架柱梁構(gòu)件截面承載能力及剛架梁柱連接節(jié)點承載能力不滿足規(guī)范要求；柱腳剛接狀態(tài)下剛架的抗側(cè)性能得到較大提高，剛架柱梁構(gòu)件截面及連接節(jié)點應(yīng)力狀況得到較大改善，承載能力滿足規(guī)范要求，材料強度得到更充分的發(fā)揮，主要技術(shù)指標(biāo)對比結(jié)果詳見表1。
　　表1主要技術(shù)指標(biāo)對比匯總表
　　主要技術(shù)指標(biāo) 柱腳鉸接 柱腳剛接
　　剛架柱最大應(yīng)力比 1.25 0.87
　　剛架柱最大長細(xì)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(yīng)力比 1.12 0.62
　　續(xù)表1主要技術(shù)指標(biāo)對比匯總表
　　主要技術(shù)指標(biāo) 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(jié)點
　　控制內(nèi)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(jié)點
　　控制內(nèi)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(jié)點
　　控制內(nèi)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(jié)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(hù)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(shè)計強度等級取C25，鋼筋選用HRB335。柱腳內(nèi)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(jìn)行計算。
　　4.4栓釘計算
　　參照《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ138-2001)第9.5.3條規(guī)定：“在柱腳部位，和柱腳向上一層的范圍內(nèi)，型鋼翼緣外側(cè)宜設(shè)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(shè)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(shù)：4×2(個)，單個栓釘受剪承載力設(shè)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(cè)和受彎側(cè)對稱配置，單側(cè)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(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范12.2.3）
　　＝0.2*1.0*20*300/3.4＝353mm；
　　植筋的錨固深度設(shè)計值（混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)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(gòu)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(qū)進(jìn)行配置，根據(jù)《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ138-2001第6.2.1條，沿短柱全高全長設(shè)置��8＠150(Asv＝101mm��)，并于柱上端設(shè)置3��8＠50進(jìn)行加密。

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