门式刚架轻钢结构厂房的加固设计.pdf

门式刚架轻钢结构厂房的加固设计 曹 睿， 刘玉杰 浙江中材工程设计研究院有限公司， 浙江 杭州 摘 要： 本文以工程实例进行阐述， 分析了轻钢结构厂房加固工作的重要性， 并 结合多年工作经验， 为加固厂房的设计工作提供了优化建议， 为后续轻 钢结构厂房建设， 提高其荷载能力奠定理论基础。 关键词： 门式刚架 轻钢结构厂房 加固设计 荷载能力 现阶段， 我国社会经济飞速发展， 工业化建设发展速度极快， 多数 厂房为临建项目， 选择造价低、 施工简便、 移动性良好的厂房是工业建 设的首选。轻钢结构厂房符合上述厂房特点， 因此， 受到很多建设工程 的偏爱。但是， 在激烈的市场竞争大环境中， 施工单位为追求利益最大 化， 通常满负荷设计轻钢厂房， 一旦厂房受到超负荷压力时， 极可能引 发安全事故， 因此， 对轻钢厂房进行加固处理十分重要。 工程实例 某工业项目是一个预建设面积为 、 高度为 的工业 厂房， 选用轻钢结构进行建设， 采用单层多跨式双坡工艺对轻钢进行焊 接操作， 以门式钢架作为负荷承载截面， 截面面积为 ， 共有八 根支柱， 支柱之间距离为 ， 个跨度， 跨距均为 。该轻钢结构厂 房在遭受一场雪灾后， 厂房结构部分破损， 尤其以承载负荷的部位损坏 最为严重。图 可见 点和 点之间房屋受损严重， 点和 点之间 到 跨、 点和 点之间、 点和 点之间 到 跨厂房顶部出 现坍塌。 图 平面效果图 结合轻钢厂房实际受损现象进行分析， 厂房檩条处的承受符合能 力较弱， 所受压力超过一定限值会造成檩条弯曲受损。钢柱上部结构 破损严重， 墙壁向侧弯曲明显。受雪灾后的厂房部分结构变形严重， 一 部分是由于积雪压力所致变形， 另一部分结构形变是由于厂房基础不 均匀沉降引起的结果变形。 加固设计原则 （ ） 积雪引起的压强取 ， 由于大风造成的压强取 ； （ ） 恒荷载数值应以厂房实际工作情况确定； （ ） 屋顶积雪 分布系数按照设计规范中给出的系数适当提高， 以项目所在地的积雪 分布荷载为基础， 该项目取 ， 承重钢件的重要性系数取 ； （ ） 计 算檩条过程中， 积雪荷载取值可参照本次雪灾的积雪分布规律进行计 算； （ ） 未受损的部件和各部件连接处也可能受损， 加固设计中也应考 虑这部分因素； （ ） 加固方案应保证实际工作方便， 可操作， 减少加固 工程对正常生产运行的影响； （ ） 加固过程中应保证生产安全、 方案合 理可行； （ ） 根据实际情况， 可将修复、 加固工作分阶段实施操作。 钢架加固 加固设计方案 按照上述工程实例情况， 基于目前加固设计标准和操作规范， 结合 事故检测报告中提及的问题进行分析， 本文设计了 种钢架加固方案， 进行筛选。 方案一： 通常厂房荷载计算只选取恒荷载， 一般为 年最大风雪 荷载量进行计算。这种方案计算所得的轻钢厂房强度并不能满足实际 工作需求， 也不能达到设计标准。为解决上述问题， 本方案对承重梁进 行加腋处理， 以缓解焊接重量， 柱翼缘选择对称焊接， 以提高承载能力。 该方案所需焊接工作量大， 对生产过程的影响也大。 方案二： 对上述工程实测数据分析可知， 厂房悬挂荷载较低， 钢架 所承受恒荷载为 。按照上述数据可知， 轻钢厂房外部构件稳定 性不达标， 在柱翼缘处加入刚性系杆， 以缓解这一问题。该加固方案工 作量较少， 对厂房内部设备生产运行影响也小。对厂房实际工作情况 进行分析， 在厂房运行过程中不能有灰尘产生， 两种方案进行对比分 析， 选取方案二进行加固处理。 荷载取值范围 在计算过程中确定荷载取值范围， 选择轻钢结构设计可以按照相 关设计规范选取合理数值。通常情况， 雪压、 风压选取 年内最大值， 本工程分别选取 和 ； 恒荷载量取 ， 悬挂荷载量取 ； 房屋自重计算得 。 按照上述荷载取值范围进行核算， 该数值是按照单向刚接计算所 得， 而实际工作中是双向刚接， 应对上述数据进行处理。根据上述数据 可见， 轻钢结构中主要存在超负荷工作现象， 大部分钢架外部稳定应力 超过承受限值。经分析可知， 保证钢架柱稳定应力不超过 ， 面部长度 应取 米进行计算。此外， 钢架梁所承受的应力也超极限运行， 要保 证稳定性达标， 面外长度应取 米进行计算。 刚架结构的加固 如图 所示， 刚架结果加固处理即在柱间设置刚性系杆， 以降低轴 面外部的长度， 设计规范中规定， 面积应小于 ， 该工程计算 ， 符合规范条件。 图 柱间刚性系杆 维护结构的加固设计 檩条的加固设计 在对檩条进行加固设计中， 应首先确定檀条部分的荷载数值。参 考本次雪灾积雪分布规律进行计算。在进行加固处理时， 应轻轻揭开 厂房外顶板， 为确保厂房能够正常运行， 厂房内部环境不受影响， 应将 厂房内顶板留于厂房顶部， 为缓解承载应力作用， 应增加檩条数量。檩 条加固设计时应结合实际积雪荷载量和分布范围， 选择最为经济合理 的檩条位置和数量进行加固设计。积雪较少的位置处檩条可以不改变 布设位置， 在原檩条位置加设 毫米厚的 状檀条； 在积雪符合较大 的区域， 在原檩条处加设 毫米厚的 状檀条， 加设的 状檀条高度应 与原檀条保持一致； 在积雪最严重的区域， 可利用 热轧槽或者 型 钢檩条焊接到原檀条位置， 对受损部位进行焊接修复处理， 以加强原檩 条的承载能力。 其他结构的加固设计 屋面支撑材料的加固应遵循设计规范中规定的设计方法进行设 计， 加设刚性系杆以提高屋面整体的承载能力， 同时， 设计者还应考虑 实际加固施工的可操作性， 选取最方便可行的设计方案。墙梁加固设 计中， 可在需要加固的墙梁部位增设一道墙。悬挂梁加固时应在连接 处加设刚性系杆， 以增强梁的承载力。雨篷加固， 可将槽钢焊接在横梁 年第 期（ 总第 期） 江西建材 建筑与规划设计 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 上， 增大衡量的抗扭强度。 结束语 轻钢结构厂房质量轻便， 施工程序简单， 在实际建设中有很大优 势， 但在后期运行过程中， 因轻钢厂房承载力较差， 在遭遇雨雪天气时， 很可能造成不同程度的损坏， 因此， 对于轻钢结构厂房各部位加固工作 尤为重要。在加固设计中， 要考虑厂房需加固的部位结构以及施工实 际条件， 按照厂房所在环境的实际情况， 选择合理的加固设计方案， 严 格按照设计规范和标准中规定的设计原则和要求进行加固设计。在加 固设计过程中， 还应尽量减少焊接、 粘结等方式的用量， 降低加固成本。 在加固施工过程中， 应结合厂房实际情况， 本文工程实例中的厂房内部 环境不能产生灰尘， 同时应保证厂房内空气的清洁。按照方案二进行 加固处理后的厂房， 再次遭遇雪灾， 屋顶和墙面没有出现坍塌情况， 可 见加固方案二作用显著。 浅析未来建筑的发展趋势 高 翔 江西省建筑材料工业科学研究设计院， 江西 南昌 摘 要： 结合现代建筑， 在建筑艺术、 绿色建筑和建筑智能化三方面 预测了未 来建筑的发展趋势， 为未来建筑的设计积累经验， 从而为人们提供一个 人造的生态环境。 关键词： 未来建筑 艺术 绿色建筑 智能 随着社会的发展和科学技术的不断进步， 人们对居住环境的要求 越来越高， 已经从传统的“ 温饱型” 过渡到现在的美观性， 即建筑物应 该在保证居住安全、 舒适的情况下， 提高审美价值。将科学技术融入到 现代建筑中， 创造出很多优秀建筑作品。例如， 迪拜的帆船酒店和台北 等建筑， 这些都是人类发展史上的优秀建筑作品， 推动了现代建筑 业的发展和建筑设计的优化。但是， 社会发展过程中的能源问题也引 起了全世界的广泛关注， 为节约能源， 实现可持续发展目标。建筑设计 也进一步进行了优化， 绿色建筑和智能化建筑也开始出现在人们眼前， 它们的出现对社会可持续发展目标的实现具有积极意义， 它具有先进 的、 符合社会长远发展的设计观念。科学技术的进步， 促进了建筑业的 进步和改革， 为人们生活环境和品质的改变带来了很大的动力。所以， 绿色建筑和智能化建筑的出现， 对社会的长远发展具有重要作用。 建筑形态艺术化 随着社会经济的发展和城市的发展， 人们的对建筑的审美水平也 在不断提升， 建筑物在设计过程对建筑形象的要求越来越高， 建筑形象 指的是建筑物的客观形象和独特的审美价值， 建筑物会呈现出不同的 形态， 不同的形态对人的感染力也是不同的。不同特性的建筑对建筑 形式的要求也不一样， 例如， 学校等办公类的建筑呈现的应该是比较庄 严的形象， 这类建筑设计过程中， 应该采用图形对称的方式， 给人一种 严肃和端庄的感觉； 游乐场所之类的建筑应该呈现出舒适、 轻松的感 觉， 所以建筑设计上没有必要采用图形对称的方式。建筑物自身具备 一定的韵律， 正是这些韵律造就建筑物呈现不同的形态美， 一个建筑物 的艺术效果很大一部分都来自于这些韵律关系形成的协调性和简洁 性。不同建筑之间的韵律能够赋予整个城市的音乐美， 为整个城市注 入活力， 使整个城市都具有较强的艺术形态， 提高城市的文化价值和审 美价值。 随着信息时代的来临， 信息技术和科学技术都得到完善和优化， 为 了使建筑空间更能够体现出时代的特征， 现代建筑师突破了传统， 改变 了建筑形式， 将绘画的艺术美充分融合在现代建筑中， 现代建筑的艺术 也开始走向抽象的表达， 建筑形态和空间结构都实现了优化， 建筑的审 美价值进一步提高。 绿色建筑 绿色建筑指的是在建筑物施工过程中， 最大限度的节约能源， 保护 生态环境和减少建筑材料对环境的污染， 实现社会可持续发展， 为人们 提供一个健康、 舒适的居住空间， 实现绿色建筑必须从材料和设计两方 面进行考虑， 建筑过程中必须使用环保型建筑材料， 施工中避免建筑材 料的浪费。环保型建筑材料应该是耐久性好、 不散发或很少有害物质， 现代建筑工程中环保型建筑材料主要包括： 新型建筑物外表保温隔热 材料、 新型墙体材料、 装饰装修材料和无机非金属材料等。另一方面， 环保型建筑材料在实际运用中要注意节约能源， 有一些材料的生命周 期很长， 所以只要质量没有遭到破坏的情况下就可以继续使用下去， 在 建筑工程中尽可能使用可再生原料制成的材料和可循环使用的建筑材 料， 最大限度的节约能源， 减少污染， 走绿色建筑道路。绿色设计方面 已经取得了很大的进步， 很多建筑设计师都在优化自己的设计方法， 保 证建筑空间物尽其用， 避免建筑空间的浪费。例如， 香港一个建筑设计 师就在一个 平米的建筑空间中实现了绿色建筑形式， 他主要采用的 是折叠的方式， 房间内所有的空间和家具都是折叠起来的， 他可以将墙 拉下来当做床， 平米的空间在进行设计之后， 实现了对建筑空间利 用最大化的目标， 这个 平米的建筑空间里有大客厅、 大书房、 十几个 卧室、 大型厨房等， 这个案例充分说明建筑设计师已经将绿色建筑的概 念纳入在自己的设计中， 绿色建筑发展的前景很好。另一方面， 节能设 计应该和可再生能源结合起来， 在绿色设计中， 应该最大限度的使用被 动式能源系统， 建筑物不要朝向主风向， 尽量减少建筑的负荷， 在建筑 物中要保证南北通透， 两面通风， 采用自然通风和自然采光的方式， 最 大限度的减少空调等降温设备的使用， 减少空气中氟利昂和二氧化碳 的含量， 积极利用可再生能源， 提高人们的生活环境质量， 这也是未来 建筑的主要发展趋势。 智能化建筑 建筑智能化也是未来建筑趋势的重要方向， 在保护环境和节约能 源的情况下， 利用先进的科学技术实现对太阳能、 风能等可再生能源的 发掘， 使绿色建筑能够和智能化建筑有效结合起来。建筑智能化能够 为人们的生活提供较大程度的便捷， 能够充分满足人满对生活品质的 追求。实现建筑智能化， 就必须依据科学技术不断对建筑材料进行研 究， 提高建筑材料的性能， 使建筑材料能够满足建筑智能化的要求， 为 建筑智能化提供充分的保障。现在已经有一些建筑材料实现了智能 化， 比如会呼吸的墙体， 主要就是说这种建筑材料具有像人一样的呼吸 功能， 这种墙体可以自行对居住空间释放和吸收水汽、 热量， 将室内设 定在一个合适的生活标准中， 为居住者带来舒适、 健康的居住感受。智 能化建筑的出现具有重要意义， 它能够推动人类社会的进一步发展， 进 一步提高建筑设计质量。随着科学技术的进步和发展， 建筑智能化也 会慢慢出