北京某轻钢结构厂房的超载事故以及加固处理

某轻钢结构厂房的超载事故以及加固处理1工程事故概况北京某乳品厂改扩建工程中采用轻钢结构厂房。厂房沿纵向中线分为两大部分。一部分有夹层，下部为生产车间，上部为办公用房，另一部分没有夹层，全部为生产车间。立面图如图所示。图3-14立面图与计算简图厂房占地50M×132M,由15榀25M×2跨门式钢架组成。每两榀钢架的间距从六米到十米不等，厂房的檐高为7.6米，屋顶的标高为9.1米。厂房的其中的一跨带有夹层。该工程不设吊车。柱与梁的截面均采用焊接工字钢。下层夹层柱出于装修的方便考虑采用箱形截面。钢采用Q235.工程屋面的设计活荷载为0.4KN／㎡,恒荷载为0.3KN／㎡，雪荷载为0.4KN／㎡，楼面荷载为3.5KN／㎡，活荷载为2.0KN／㎡。考虑北京地区的基本风压为0.35KN／㎡，8度抗震设防。图3-21所示为结构平面图。根据以上的计算条件，采用ALGOR91进行计算，计算模型以平面结构10米柱距的单榀钢架为准。荷载组合为：①1.2恒+0.85×1.4(活+风);②1.2恒+1.4活;③1.2恒+1.4风;④1.2恒+1.3地震.实际计算表明,结构受第一种荷载组合控制.根据上述的设计要求,取14轴钢架为计算钢架,该钢架的最大的应力为212Mpa＜215Mpa发生在第三段梁上。最大挠度为70／25000=l／357,满足最大挠度l／200的要求,所设计的截面是安全且十分经济的.2.事故原因及分析该工程在1998年4月建成即将投入使用时在工程验收中发现:由于实际使用的需要,建设单位擅自的改变原设计要求，将本应从地面通过的电缆桥架改换到从纵向钢架的顶端通过。这段的电缆的重量约为400KN／m，相当于增加该段梁上集中荷载恒荷载1.2×9.8×0.4×L，其中，L相当于两榀钢架中线的间距。这样做，严重的超出了设计要求。在验算中发现，大多数梁的应力和变形在规范许可的范围内，但是有两榀钢架的应力超出，即六轴钢架和14轴钢架。这时的验算的结果如下表。边柱中柱第一段梁第二段梁第三段梁最大应力（Mpa）最大柱顶位移（mm）最大挠度（mm）-156.2-41.9-160.5-130.0-230.4（-148.4）（-39.8）（-152.4）（-123.5）（-218.9）6.11（5.80）5.52（5.24）-----70.2（67.0）柱的应力为考虑整体稳定以后的计算的结果。括号内的数字为6轴钢架的结果。从表中可以看出，梁的强度已经严重的不能满足安全的要求，但是刚度尚可。所以必须对它进行强度加固。（2）建设单位以美观为由，取消靠夹层一侧的三个柱间支撑，引起夹层所有石膏板装饰墙面开裂，连卫生间的瓷砖也出现大量的垂直的裂缝。由于考虑到结构发生这种情况完全式有荷载的增加造成的，而不是由于设计错误或是材料和施工的质量问题，并且发生问题的范围小，为了最大限度的节约资金，节省工期，决定只对该工程进行加固处理。3.建议以及处理措施本工程式由于使用的荷载大于设计值，同时去掉了结构的某些手里构件，造成部分钢架实际应力超过的钢材的设计强度，同时也造成了较大的变形。对由于增大了使用荷载所引起的应力过大，可以考虑使用“加大原结构构件截面”的方法加以解决，但由于此时厂房内的设备已出于生产状态，准备5月1日正式生产，也别是十米柱距钢架下面为变电室，变电器和变电设备出于工作状态，不许停电。这样上部结构加固不允许动火，而且工作面只有0.8米，所以最后采用粘钢加固技术。所谓粘钢，就是使用建筑粘结剂，将增加的钢材和原结构结合在一起，使之共同受力的一种加固方法。通常，对工字钢进行增大截面加固，都是粘钢和工字钢的上下翼缘处，这样可以将粘钢的用处最大限度的发挥。通常采用下面两种粘钢方法，如图所示。这两种方式各有所缺，方式（a）加固施工方便，但要求翼缘上下不能有别的结构。方式（b）不会增加梁高。由于本工程加固时屋面板已铺装完毕，而且对加固工期要求十分紧，不可能把屋面板卸下，因而本工程采用的时方式（b）进行粘结加固。加固采用的时通常的建筑结构胶，根据技术资料，提供胶体的剪切强度为3.0KN／mm,据此设计的两侧的粘钢距离为2米.对于本工程,由表一得,只需将靠近中柱的2m段的梁采用上图(2)的方法上下各黏贴一定厚度的钢板,并用上面的方法计算即可.本工程最后采用加固钢板的厚度为10mm.加固后的计算结果如下表所示边柱中柱第一段梁第二段梁第三段梁最大应力（Mpa）最大柱顶位移（mm）最大挠度（mm）-187.6-45.7-148.5-110.6-191.1（-178.2）（-43.4）（-141.1）（-105.1）（-181.5）5.37（5.1）5.10（4.85）-----65.7（62.4）注1.柱的应力为考虑整体稳定以后的计算的结果。注2.括号内的数字为6轴钢架的结果。加固厚度最大应力191Mpa﹤215Mpa,挠度65.7／25000=l／380﹤l／200，可见，加固效果是很好的。粘钢法加固过程：酸洗油漆＝》用砂纸打磨至出现金属表面=》上胶=》粘钢板恢复支撑系统：经过分析，内部墙体的开裂为取消支撑所致，后与各方面协商恢复前面的取消的3榀支撑但改为较为美观的圆钢管加球节点的形式，然后再将开裂裂缝修复，使用多年证明，不再开裂。4.事故结论本次加固耗费的钢材为300Kg，工期仅一周多，却省去了更换整个钢架梁的花费与时间，效果时很显著的。从这个实例可以看出，对于门式钢架的加固，粘钢法是一种很好的选择。它具有省时，安全，对生产影响小的优点，而且，它的计算法方法也很简单，时一种很值得推广的钢结构加固方法。加固后经过多年的使用，