“托梁换柱”技术在工业厂房加固改造中的应用.doc

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1、“托梁换柱技术在工业厂房加固改造中的应用托梁换柱技术在工业厂房加固改造中的应用胡长华(中冶华天工程技术,安徽马鞍山243005)摘要:托梁换柱加固法已经成为工业厂房加固改造中的重要手段之一.与传统的加固改造方法相比,此种加固法具有施工难托梁换柱加固法中容易被忽略的问题,提出一些观点和方法,旨在为类似结构的加固改造提供借鉴和参考.关键词:工业厂房;托梁换柱;结构加固改造中图分类号:TU273.207文献标识码:A文章编号:16735781(2021)04047303近年来,随着我国钢铁行业的迅猛开展,许多钢铁企业为调整产品结构,淘汰落后产能,进行技术升级改造,对生产工艺和生产设备进行升级换代,为

2、了降低本钱,越来越多的工业厂房需要加固改造,如何做到既节约投资,又能满足生产工艺的要求,这是广大业主的共同愿景.托梁换柱加固法是这类工业备布置要求需要拔掉时,在该柱吊车梁高度以下设一托梁,将上部荷载传至该柱相邻两侧的柱上,然后截去该柱的下部,从而为生产设备让出足够的空问.本文结合某钢厂高速线材车间的升级改造,将卜卜午lii/j/lIIIlj【(a)厂房平面布置图托梁换柱加固法应用在工业厂房加固改造中,不仅节约了投资,而且节省了时间,为业主带来了很好的经济效益1.1工程简介某钢厂高速线材车间系单层等高二跨钢结构排架结构(图1),柱距12m,18m,厂房全长300m,宽54m.由于工艺和生厂设备升

3、级改造,需要对其中B轴线某跨抽取一根厂房柱(见图1柱B2),以满足新上工艺和设备的生产空间需求.厂房平面,剖面图见图1所示.图1厂房平面,剖面2加固改造方案比拟撤除与B2柱相关联的所有构件后,开始加固B列B2柱两侧的厂房柱,新增加B列81O轴线吊车梁,新增加B列810轴线托架,新增加9轴线屋架.(b)1-1剖面抽柱以后,该区域柱距和构件形式都发生了变化,原于该方案撤除面积大,影响范围广,施工难度大,这样不仅施工周期长,而且改造本钱高.收稿日期:20210610;修改日期:20210625作者简介:胡长华(1971一),男,安徽当涂人,中冶华天工程技术高级工程师?工程与建设?2021年第24卷第

4、4期473高度以下设2根纵向钢梁GI1支承在B1柱两侧的H型钢柱上.在B2柱上对称设4个牛腿,每侧2个牛腿分别与一钢梁GI2预先焊接,在B2柱两侧各设一钢梁GL3与钢梁GIi焊接,在每一GL3上柱牛腿位置处设4台千斤顶,4台千斤顶同时分别施加一临时集中荷载F,详见(1)式,给钢梁GLI,千斤顶应逐钢梁GL2之间填板,然后千斤顶应同步卸载,撤除千斤顶后,将托梁GL1与钢梁GL2之间焊接,截去B2柱下局部.本方案在实施过程中并未涉及屋架,托架,吊车梁等承重结构构件的撤除,仅仅在托梁和柱子之间采取措施,显然此种加固方案施工难度小,影响范围小,施工周期短,改造本钱低,并在短时间内能及截断示意图见图2所

5、示.FG4g(1)其中,F为每台千斤顶施加的临时集中荷载(kN);G为被截柱所承当的全部恒荷载(含柱自重)(t).ll./1II,IrTllI;!sooI100【00【姗(b)1-1剖面图(c)2-2剖面圈图2柱的加固及截断示意图3结构加固改造后的强度和稳计算由于托梁换柱加固都是在负荷条件下进行加固的,加固后的构件应能与新增构件结合为整体,共同承当结构传来的所有荷载.参考相关文献ll,对于静载结构,当截面一局部进入塑性状态,应力会进行重分配,所以按新老截面共同工作的原那么计算.对于动荷载结构,那么塑性区很难形成,所以不考虑应力重分配,计算时将加固前和加固后的情况分别进行计算.另外,在非负荷情况

6、下加固,截面验算按加固后仅给出负荷情况下加固的格构柱强度和稳定计算公式,仅适用于静载荷结构.(N+Ni/f(93k(A+A)J其中,N为加固前构件中的轴心压力;为加固后构件中附加的轴心压力;A为原有构件的净截面面积;A为增加的净截面面积;是为加固的折减系数;f为钢材的抗压,抗拉,抗弯设计强度.474?工程与建设?2021年第24卷第4期N+N,一k(A-FA)_,其中,A为原有构件毛截面面积;A为增加的毛截面面积;f为加固后整个截面轴心受压稳定系数,按文献2采用,但对虚轴长细比应取换算长细比.(1)弯矩绕虚轴(轴)作用时,弯矩作用平面内整体稳定验算,即_Nq-N+tg,一M礴k.(A-4-A)

7、足w(1一)其中,.为对虚轴(轴)的轴心受压构件稳定系数,由换算长细比确定;WL为在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量;N为参数,N一EA/(1.1;);为绕虚轴(z轴)作用的弯矩;为等效弯矩系数,按文献2采用.(2)弯矩绕虚轴(轴)作用时,需要进行单肢稳定计算,即当缀件为缀条时:按(3)式验算格构式柱单肢稳细比(对虚轴取换算长细比)的较大值的0.7倍.4结束语托梁换柱加固法技术可靠,经济适用,施工简便,非常适合工业厂房的加固改造.采用托梁换柱加固法进行加固改造时,必须注意:(1)应验算与被截柱相邻的柱和柱根底承载力,同时应考虑撤除柱子后引起相邻构件的内力变化.建议截去柱后的排架按抽柱排

8、架计算,划分抽柱排架计算单元进行平面分析L4J.(2)当下部柱子被截去后,柱子以上的荷载将全部作用在托梁上,使托梁产生一定的挠度cu,该柱头托架及屋架会突然下沉,在屋架及托架中间节点和支座节点中产生冲击应力,因这些应力在突然加载后来以,在截去下部柱子前,应预先在托梁上施加一集中荷载,使该梁预先产生一挠度,以抵消托架及屋架的沉降量.该集中荷载为被截柱承当的全部恒荷载(含柱自重).这样当柱子被截去后,托架及屋架就不会产生突然下沉.(3)在施加集中力时,4台千斤顶必须同时同步逐级加载同等大小的集中力,以确保两侧托梁在同一标高水平面上.(4)当千斤顶工作时,应在托梁GL1与牛腿所带钢梁GL2之间填板,

9、一方面防止千斤顶回落,以免产生危险;另一方面使托梁GL1与钢梁GL2之间紧密结合,以传递柱传来的集中荷载.(5)托梁及牛腿位置宜选在柱肩梁处,一方面柱肩梁刚度比拟大,作为被截柱的靴脚比拟适宜;另一方面吊车梁横向水平刹车力距托梁距离较近,传力路径短,可以直接通过托梁传至相邻柱.(6)托梁计算应考虑由于托梁对被截柱段上部的弹性嵌固而产生的附加轴力.参考文献1CECS77:96,钢结构加固技术标准S-I.2GB50017-2003,钢结构设计标准s.3雷宏刚.钢结构事故分析M.北京:中国建材工业出版社,2003.4YSO978,钢筋混凝土柱设计规程s.5汪一骏,顾泰昌.钢结构设计手册M.北京:中国建

10、筑工业出版社,2003.6YB925796,钢结构检测评定及加固技术规程s.7刘开国.杆系与板系结构的分析方法M.北京:中国建筑工业出版社,1980.(上接第438页)表3按传统方法设置的预拱度值从表1表3可见,利用本文预拱度设置方法不仅在梁端,而且在其他控制截面方面均能够较好地抵消桥梁的挠度值,以保证桥面平整利于高速行车.4结束语本文论述了在设置预拱度的过程中,借用多项式拟合预拱度曲线,尽可能的抵消由恒载和一半静活载所产生的竖向挠度,使桥梁在常遇荷载的作用下接近于设计线形,保证高速行车的舒适性和平安性.参考文献交通,2006(7):4446.2刘声向.预应力作用下桥梁的预拱度分析J.中国公路/科技博览,2004(12):7475.1-3李庆扬,王能超,易大义,等.数值分析M.武汉:华中科技大学出版社,2006.4沈剑华.数值计算根底M.上海:同济大学出版社,1997.5同济大学计算数学教研室.数值计算解题方法与同步训练M.上海:同济大学出版社,2001.6郑少华,姜奉华.试验设计与数据处理M.北京:中国建材工业出版社,2004.7JTGD622004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范ES.8石振东,刘国庆.试验数据处理与曲线拟合技术M_哈尔滨:哈尔滨船舶工程学院出版社,1991.?工程与建设?2021年第24卷第4期475