[门式刚架超载失效分析及加固方案]材料失效分析方案

门式刚架超载失效分析及加固方案材料失效分析方案 摘要：为追求经济效益，门式刚架轻钢结构常采用满应力设计，对材料承载特性的充分利用使得结构的安全储备偏低，因此荷载的增加易导致原结构失效。本文结合一工程实例，对门式刚架超载失效进行分析并给出加固方案。 关键词：轻钢结构 门式刚架 加固设计 一、工程概况 陕西省安康市某超市采用轻型门式刚架结构，其平面尺寸29.65m35.7m，柱顶标高8.7m，建筑总高度17.66m，屋面坡度30。刚架跨度29.65m，柱距从4m至6.2m不等，梁柱均采用实腹式焊接H形截面，构件均采用Q235钢，构件尺寸见表1。 结构屋面设计恒载0.59kN/,活荷载0.5 kN/，墙面恒载0.91 kN/，基本风压0.35 kN/，抗震设防烈度8度，分组为第一组，场地类别类。建设时甲方为立面美观，在屋面挂瓦，使屋面恒载增至为1.08 kN/。导致刚架变形过大，柱最大侧移50mm。 表1 构件尺寸 二、加固设计 （一）实际荷载作用下的受力分析 取最大柱距一榀刚架按平面结构建模，计算简图如图1。验算实际荷载作用下刚架内力及变形，考虑下面四种最不利组合： 1.2恒载+1.4活载； 1.35恒载+1.40.7活载+1.40.6风载；1.2恒载+1.40.7活载+1.41.0风载；1.21.0风载+1.20.5活载+1.31.0水平地震。 由于地震作用及风载不起控制作用，故忽略不计。屋面活载根据具体情况取0.25 kN/，屋面恒载取增大后的恒载1.08 kN/，墙面恒载取0.91 kN/。按图1建模计算结构在实际荷载作用下结果如表2。 表2 实际荷载作用下计算结果 从表2可知：梁柱都已经发生了较大的不可恢复的变形；刚架柱、变截面梁段平面外失稳且刚度不足。 三、加固方案及加固后的校核验算 考虑到结构稳定应力超过钢材的设计强度值，且结构变形较大。为缩短工期节约资金，对结构进行加固处理。鉴于加固方案应能使柱的侧向变形和梁的竖向变形得到控制并恢复，梁平面外的应力需降低，确定如下加固方案： （1）先拆除屋面的挂瓦，对屋面进行卸荷。 （2）设临时支柱并安装千斤顶将屋脊节点顶起至柱恢复到原位，然后在梁柱交接处设横向刚性拉杆（截面32）。 （3）在刚架梁增设四道水平系杆XG-2（截面50*5等肢角钢T形截面），以改善刚架梁平面外的稳定性。 加固后结果见表3。加固后梁柱的强度、平面内和平面外稳定及刚度均满足要求，且梁柱的变形明显减小。 表3 加固后计算结果 四、结论 （1）表2的结果表明该结构设计时安全储备较低,在荷载稍增大后，主刚架的应力超限，且结构整体变形过大。 （2）当验算不满足规范时，要进行加固设计。该结构只存在梁柱不同程度的平面外应力比超限，卸荷并设拉杆后柱的应力满足要求，设侧向支撑后梁的应力满足要求。 （3）本工程主刚架加固总用钢量2759，取得良好的经济效益，且该加固方案施工方便，计算简便。 _： 1廖新军,王元清,石永久.门式刚架轻型房屋钢结构厂房的加固设计J.工业建筑，xx年