青岛市市立医院交通通廊钢结构设计.docx

青岛市市立医院交通通廊钢结构设计分析队长：张震队员：匡永凯 张浩然 袁鹏远 杜涛2015年4月19号青岛市市立医院交通通廊钢结构设计分析张震 匡永凯 张浩然 袁鹏远 杜涛（青岛理工大学土木工程学院 卓越121班）摘要：分析了青岛市市立医院交通通廊钢结构的若干关键问题的解决方法和现今存在的一些问题，并提出了一些解决关键问题的其他方案和针对目前所有的问题的修缮方法。关键词：交通通廊 钢结构 分析 修缮ANALYSIS OF THE DESIGN ON THE STEEL CORRIDOR IN SHILI HOSPITAL OF QINGDAOZhang Zhen Kuang Yongkai Zhang Haoran Yuan Pengyuan Du Tao（Qingdao Technological University School of Civil Engineering）Abstract: The analysis of the design technique of the steel corridor in shili hospital and some problems turned up recently. Some of the solutions that can solve the techniques and problems are proposed.Keywords: corridor steel structure analysis renovate一 工程概况上世纪为满足青岛市城市建设发展的需要，市立医院曾建的主入口所在路段胶州路将进行全封闭改造，故计划将新主入口建于上海路东段，此时就需建设一座人行通廊。此通廊长84m，最高点距离地面11m,整体采用钢结构建设而成，并带有压型钢板的顶盖。二 结构分析通廊之间不同段主梁与主梁的的连接方式，主要分为以下4种情况：1、在柱节点处： 工字梁与H型柱焊接，梁与梁之间设温度缝；次梁与主梁腹板焊接，部分主梁腹板需焊接钢板后与次梁焊接，以提高主梁腹板强度；次梁下焊接钢板与主梁下翼缘连接；连接处主梁设加劲板，柱子顶端焊接钢板，与梁焊接，钢板下设加劲板。2、 空中主梁与主梁的锚栓连接 空中主梁与主梁连接处，端部焊接钢板，然后用高强螺栓连接，局部设加劲板（如图一）。图一.空中主梁与主梁的连接方式之一3、空中主梁与主梁的焊接 空中主梁与主梁的焊接，工字型次梁与主梁焊接，次梁上焊接角钢，板焊接于角钢之上。4、柱子设挑梁柱子设挑梁，梁与柱局部设加劲板，主梁与挑梁焊接。垂直支撑的连接：图二.垂直支撑立面图（左）与局部节点详图（右）图三.垂直支撑详图 图四.垂直支撑交叉点详图（左）与垂直支撑与柱的连接图（右）部分柱高度过大，分上下支撑。支撑用等截面双肢角钢，之间用钢板连接；在支撑交点处，一条通长，另一条分段，用钢板焊接；支撑与柱用一块异形钢板焊接（如图三）。原结构墙体与钢结构通廊的连接图五.钢结构与原主体剪力墙以椭圆螺栓孔方式连接由于原结构的钢筋混凝土墙体与钢结构的温度变形系数不一致，采用刚性连接的话，会因为不均匀变形导致温度变形应力的产生。为避免这种情况，本工程采用螺栓连接，螺栓孔为椭圆形，且钢结构与混凝土墙体间有70mm的距离，使螺栓和钢结构主题可以有一定的移动空间。对于该处连接，我们组觉得也可以采用弹簧片的连接方式。具体做法为，弹簧片竖向放置，墙体上用锚固钢筋与一块过渡钢板焊接牢固，这样，就可以使弹簧片的两端分别与过渡钢板和钢结构主体实现焊接连接，能够传递竖向荷载，水平方向，弹簧片可以有一定的变形，结构也就可以有一定的相对位移，从而避免温度变形应力的产生。图六.钢结构与原结构剪力墙以弹簧钢片的方式连接钢结构柱与混凝土柱的连接因为施工条件限制，本工程采用的施工方法是，钢结构柱直接放置在原建筑的混凝土柱顶，避开柱内钢筋位置，直接钻孔后植入锚固钢筋，再将锚固钢筋上部与一块过渡钢板焊接牢固，实现钢柱与下部混凝土的刚性连接。刚性连接的具体做法为，在柱底设置多块加劲肋，加劲肋与钢柱腹板和底板均采用双面焊接连接，再用预埋高强螺栓使过渡钢板和钢柱底板实现连接，最后用混凝土将柱底部分整体浇筑，以避免锈蚀和人为破坏。这样，可以很大程度的提高柱底部分的整体刚度，使结构能够承受较大的荷载。图五.钢柱与混凝土柱的连接柱顶与梁的连接柱顶处的连接，在柱顶放置钢板，也采用设置焊接加劲肋的方式，提高整体刚度，以承载两边的水平钢梁带来的竖向集中荷载。对于斜梁连接处，本工程仅设置了悬挑T型板，来承受一端水平钢梁传递的荷载。我们组觉得这样的连接方式缺乏足够的安全储备，我们的建议是，采用厂房中的牛腿连接，来承担水平端钢梁的荷载，这样具有足够的强度和安全储备。图六.柱顶与梁的连接方式中转门厅钢结构设计中转门厅分为上下两层钢结构。上层为中转大厅，下层为仓库。为了与周围建筑物风格协调，该门厅设计为尖顶四坡屋面形式，造型简洁美观大方。屋面结构由4榀轻钢门式钢框架组成。上层中转大厅层高在5米左右。屋架为有檩体系，檩条穿过工字型钢屋架，在穿洞处有焊接。屋架柱及横向梁与纵向梁均采用H型钢，且横向梁较纵向向梁尺寸大。大厅楼面采用压型钢板与混凝土组合楼板。图七.中转门厅屋架图围护结构本结构外围全部采用双面彩色金属夹芯板，该材料自重轻，节省钢材且大大减轻了荷载。防水性合密封性好，屋面夹芯板搭接处设有通长的密封条，压型钢板边设有通长防水结构。本结构屋面采用天蓝色彩板，墙面采用乳白色彩板，抬头看去，和蓝天白云交相辉映，通过视觉上的和谐给病人以舒适的感觉，同时使得整座通廊呈现出简洁明快的建筑特色。三结构的创新性与优越性基于对结构要求的分析和实地情况的考察，设计师创新地使用了新型钢结构。此钢结构是由钢板、热轧型钢和冷加工成型的薄壁型钢制造而成的，其具有如下优越性： 1、材料的强度、塑形和韧性好与其他材料相比，钢结构具有更高的强度，且延塑形较好。所以钢结构可以承受较大的荷载，且对动力荷载具有较好的适应性，即有较好的抗震性能。本工程为医院通廊，所需的承载力较大，且多数为动力荷载，突出显示了钢结构较好的承载力和抗震性。2、 钢结构制作简单、施工周期短 钢结构使用的材料单一且是成材，加工比较便捷，并能使用机械操作安装。构件在现场拼装，可以采用安装简便的螺栓连接，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元在进行吊装，以缩短施工周期。对于已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，螺栓连接的结构还可以根据需要拆迁。本工程采用全钢结构设计，施工周期大大缩短，从开工到竣工仅用时一个半月，充分体现了钢结构的施工便捷和较短的施工周期。3、钢结构的质量轻、工作性能较好钢结构比钢筋混凝土结构轻，且钢结构的密度与强度比钢筋混凝土大的多，具有更好的工作性能。本工程采用的围护结构为双面彩色金属夹芯板，板厚80mm，自重仅为160N/m2。压型钢板及其制品是一种集防水、保温和装饰功能与一体的新型轻质复合材料，其质量轻、安装方便、施工速度快，具有良好的防水性、密封性和装饰效果。四存在的问题由于使用年限较长和当时的设计缺陷，目前此结构也出现了一些问题或会影响其正常使用甚至是安全性。以下将列举出部分问题。1. 螺丝脱落在桥主梁与原建筑剪力墙连接处的节点板上，有至少一颗螺栓现已脱落，其余螺栓也可能存在连接松弛的情况。现场图片如图八，结构分析图片如图九。图九.螺栓脱落结构图图八.螺栓脱落处现场图螺栓脱落处 2. 连接处锈蚀由于青岛地区的高潮湿性和防护不到位，现在很多钢材的连接处已出现不同程度的锈蚀情况，例如在柱与梁的连接处和柱与其底板的连接处。图十.部分节点锈蚀情况3. 钢柱局部破损可能是由于后期使用时的破坏，第二通廊内一根钢柱的下端出现一个6x4cm的缺口，在这一缺口处很有可能产生应力集中现象，致使局部压应力过大而导致截面破坏。图十一.钢柱局部破损实图（左）与应力分析图（右）4. 局部空间钢柱布置与地面不协调由于本结构当时为临时性设计，且第二通廊大体为斜坡状，故立柱设立有一定的倾斜角度，而在通廊内存在一段水平的路面，在此路段，易让人产生空间错乱感分不清路是直是斜。我们也随机采访了几个路过的患者，他们均表示在这一路段行走有明显的不舒适感。图十二.二号通廊内水平路面与斜柱出现处五修缮方法1. 在螺栓脱落处加装高强螺栓，并检测节点板上的其他螺栓，对不符合要求的螺栓予以紧固或者更换。2. 对于裸露出地表的隐蔽工程，应用混凝土加以覆盖；对钢构件应定时重新涂防锈油漆加以保护；而对于其他锈蚀处应根据实际情况进行加固处理。3. 应首先破损处的应力情况，若不致产生破坏则直接加以围护防止二次损坏即可；如果可能诱发破坏，则需加焊钢板补齐或者打磨至圆弧形来减小应力集中的效应。4. 对于空间不协调路段的处理，则可以通过外