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      一種采用嵌套L型檁條將簡支C型檁條加固為連續(xù)檁條方法的分析研究

      2019-12-02 08:00:06王彥召
      關(guān)鍵詞:加固

      王彥召

      【摘要】本文通過對嵌套L型檁條將簡支C型檁條改變?yōu)檫B續(xù)檁條的加固方法在實(shí)際應(yīng)用中的操作分析和理論分析,并對比了既有外套和內(nèi)置搭接檁條加固方法的優(yōu)缺點(diǎn),驗(yàn)證了專利ZL2017 2 1453802.3方法的可靠性和可行性。

      【關(guān)鍵詞】C型簡支檁條;連續(xù)檁條;加固;L型檁條

      1、前言

      隨著我國輕型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的迅猛發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)建筑由于其自重輕、造價(jià)低、工期快、節(jié)能環(huán)保、工業(yè)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn),已深入到各個建筑領(lǐng)域,其可適用于大跨度工業(yè)廠房、倉儲庫房、體育館、飛機(jī)場、客運(yùn)站、民用住宅等。目前,在既有屋頂新增光伏、空調(diào)等項(xiàng)目越來越多,許多屋頂采用簡支C型檁條,承載能力有限,很難滿足新項(xiàng)目的承載要求。直接加大檁條截面或加密檁條等方法因涉及到拆除及恢復(fù)屋頂?shù)?,加固成本極其高昂,導(dǎo)致許多新增屋頂分布式光伏等項(xiàng)目難以實(shí)施。隨著新規(guī)范《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB51022-2015》的實(shí)施,在不增加新荷載的情況下,原有許多檁條已不滿足新規(guī)范的承載力要求,存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此急需一種簡單可行且成本低廉的加固方法來解決檁條強(qiáng)度不足的問題。而C型連續(xù)檁條的用鋼量指標(biāo)較低,方便施工,承載力強(qiáng),應(yīng)予推廣[1]。筆者通過理論與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)結(jié)合,提出一種采用嵌套L檁條將簡支C型檁條加固為連續(xù)檁條的方法,本文嘗試通過對比研究和理論分析,對該方法的可靠性和可行性進(jìn)行充分論證。

      2、現(xiàn)有C型簡支檁條加固為連續(xù)檁條方法分析

      《新鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》[2]中卷邊C型檁條可采用不同型號的卷邊C型鋼套置搭接。搭接長度2a及其連接螺栓直徑應(yīng)根據(jù)連續(xù)梁中間支座處的彎矩確定。手冊中采用將搭接段嵌套在C型檁條內(nèi)的內(nèi)置方法。

      進(jìn)一步的《C型連續(xù)檁條的可行性研究》[1],作者詳細(xì)研究了C型簡支檁條改變?yōu)檫B續(xù)檁條的可行性,論文中采用整段C型檁條嵌套搭接的方法,經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)C型連續(xù)檁條較簡支檁條跨中彎矩明顯減少,減少幅度約30%,說明搭接模型與實(shí)際工作情況是接近一致的,建立的搭接模型是可靠的。試驗(yàn)中采用將搭接檁條包套在C型檁條外的外置方法。

      對于新建廠房,此兩種方法都無可厚非。但對于已建廠房,檁條和彩鋼瓦已經(jīng)通過螺栓等連接件安裝就位,檁條在屋頂處于高位,原先施工時的腳手架早已拆除。假如采用外套搭接,必須將彩鋼瓦掀開,且原有檁條須移動至少一個翼緣寬度的距離,將外套檁條放置就位后再將原有檁條復(fù)位。該方法的施工難度大且成本高昂,對已建廠房幾乎沒有可操作性,不建議推廣。假如采用內(nèi)嵌搭接,因檁條翼緣有彎折段,搭接檁條如要塞入原有檁條內(nèi)部,勢必比原有檁條截面小很多,兩個翼緣必有一個不能與原有檁條互相貼合,而如采用規(guī)范中上下翼緣完全貼合的形式,施工時不拆除原有檁條和彩鋼瓦是塞不進(jìn)去的,此種方法對已建廠房也幾乎沒有實(shí)際可操作性,不建議推廣。

      以上兩種方法所用搭接檁條是非標(biāo)的,生產(chǎn)需另外開模,而搭接段因尺寸較短,只約有原有檁條長度的10%,極大提高了實(shí)際造價(jià),無太大實(shí)用價(jià)值。

      3、采用嵌套L型檁條將簡支C型檁條加固為連續(xù)檁條方法

      3.1方法介紹

      專利:ZL2017 2 1453802.3,通過在簡支C型檁條支座附近附加兩根類L型檁條,使檁條受力形態(tài)由簡支C型檁條變?yōu)檫B續(xù)檁條,以提高檁條承載能力,從而達(dá)到加固檁條的目的。具體方案如下圖:

      加強(qiáng)件均由成品C型檁條切割而成,或直接采用冷彎技術(shù)制作而成,施工時不需要拆除屋頂,不需要移動原有檁條,只需將原有檁條支座處螺母松開,將兩根L型檁條依次上下嵌套進(jìn)原有檁條,然后在搭接端頭和支座處用螺栓固定即可。

      該方法與行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有的加固方法(如加密、更換檁條等)相比,具有不需要拆除屋頂、施工簡易、周期短、費(fèi)用小、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),目前已得到多個實(shí)際項(xiàng)目驗(yàn)證,可行性高,具有很強(qiáng)的市場競爭力。

      3.2 嵌套搭接雙L型檁條加固方法可靠性分析

      假定論文[1]中搭接段C型檁條截面模量為W1,且W1=W上翼緣+W腹板+ W下翼緣;本方法中所有搭接段雙L型檁條截面模量為W2,且W2≈W上翼緣+2*W腹板+ W下翼緣。很明顯同等條件下W2> W1。因此可推斷,采用該方法可以達(dá)到論文[1]實(shí)驗(yàn)中所能達(dá)到的加固效果,且更為可靠。

      《連續(xù)檁條設(shè)計(jì)中的搭接長度分析》中提出在支座腹板處增加加強(qiáng)片承擔(dān)全部剪力來防止檁條腹板屈曲的發(fā)生。而采用雙L檁條搭接,支座處實(shí)際有三道腹板,無意間巧妙地解決了該問題。

      由此可見該方法在解決搭接連續(xù)檁條強(qiáng)度方面可靠性強(qiáng)。

      3.3 嵌套搭接單L型檁條加固方法可靠性分析

      目前行業(yè)內(nèi)有部分工程師采用單根L型檁條翼緣朝上搭接加固簡支C型檁條(如圖3.2),筆者以為不妥。假定該種方法截面模量為W3,則W3≈W上翼緣+W腹板。同等條件下W3

      如果風(fēng)荷載較大,而屋頂恒載較輕,風(fēng)吸力情況下可能在跨中產(chǎn)生可觀的負(fù)彎矩,而支座處反而產(chǎn)生較大的正彎矩,此時該方法因底部未有連續(xù)的翼緣抵抗該部分正彎矩,存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

      同理,采用單L檁條翼緣朝下的加固方法(如圖3.3)則存在相反缺陷,相關(guān)論證方法同上,此處略去。

      圖3.3嵌套單L型檁條加固方法示意圖2

      這兩種方法的可靠性較差,建議進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析,因地制宜,慎重采用。

      結(jié)論:

      通過以上研究分析,得出如下結(jié)論:

      (1)外套或內(nèi)套非標(biāo)C型搭接連續(xù)檁條,對于新建廠房連續(xù)檁條的實(shí)現(xiàn)有一定意義,而對于既有廠房檁條加固,這兩種方法成本高,施工難度大,經(jīng)濟(jì)效益低,不建議推廣。

      (2)采用嵌套雙L檁條將簡支C型檁條加固為連續(xù)檁條方法從理論上是可靠性強(qiáng),與規(guī)范比較貼合,且該方法尚能有效防止支座處腹板屈曲。實(shí)際操作中可行性高,成本低,具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,建議大規(guī)模推廣應(yīng)用。

      (3)采用嵌套單L檁條將簡支C型檁條加固為連續(xù)檁條方法有一定局限,需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)論證分析,極端情況下安全風(fēng)險(xiǎn)較大。實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)因地制宜,慎重采用,不建議大規(guī)模推廣應(yīng)用。

      參考文獻(xiàn):

      [1]俞廣東,夏軍武,袁浩文.C型連續(xù)檁條的可行性研究.西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013.45(6):813-816.

      [2]汪一駿,馮東,等.新鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊.北京:中國計(jì)劃出版社,2018.145.

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