某门式刚架轻钢结构柱脚节点刚接加固设计与施工__58期刊
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时间：2011-02-25 14:43
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[摘 要] 本文针对某门式刚架轻钢结构厂房原设计柱脚刚接节点变更为铰接节点后上部结构构件承载能力不足的情况，提出了柱脚节点的刚接加固方案及详细的加固设计计算分析，加固后的结构承载能力满足要求。本文方法可供同类工程的加固处理参考。
[关键词] 门式刚架轻钢结构 加固 植筋 外包式刚接柱脚节点
1 引言
门式刚架与基础的连接分为铰接(图1、图2)和刚接(图3)，铰接情况下，柱顶位移较大，为控制柱顶位移需较大的梁柱断面；如果刚架与基础实现刚接，刚架的抗侧性能提高，构件截面可适当减小。
我省地处东南沿海，风荷载为主要控制工况，且多数厂房设置吊车，设计时多采用等截面的H型钢柱及刚接柱脚，但因各种客观因素，部分项目在实际施工时将原设计刚接柱脚节点变更为铰接柱脚节点，导致上部梁柱构件截面承载能力不足，留下安全隐患。本文介绍采用植筋和外包钢筋混凝土短柱的方法将某既有门式刚架轻钢结构铰接柱脚加固为刚接柱脚的工程实例，提出此类柱脚节点的加固设计及计算分析方法，供同行业人员参考。
图1 单排锚栓的铰接柱脚 图2 双排锚栓的铰接柱脚 图3 带加劲肋的刚接柱脚
2 工程概况
福建某纸品加工有限公司生产车间采用门式刚架轻钢结构，单跨，跨度为18.0m，檐口高8.0m，各榀刚架间距6.0m，刚架柱6.3m标高处设置16.5m跨5T-LDA型电动单梁起重机一部，基础为预制PHC预应力管桩。刚架梁柱采用窄翼缘H型钢(Q235)，刚架构件现场连接采用10.9级扭剪型高强螺栓，刚架柱脚设计采用带加劲肋的刚接柱脚(图3)，实际施工变更为双排锚栓的铰接柱脚(图2)。
3 柱脚刚接、铰接时刚架内力的分析比对
采用同济大学开发的建筑钢结构辅助设计软件“MTS”，分别对该门式刚架轻型钢结构柱脚铰接和柱脚刚接状态下的刚架承载力进行验算分析。结果表明，柱脚铰接状态下，刚架柱梁构件截面承载能力及刚架梁柱连接节点承载能力不满足规范要求；柱脚刚接状态下刚架的抗侧性能得到较大提高，刚架柱梁构件截面及连接节点应力状况得到较大改善，承载能力满足规范要求，材料强度得到更充分的发挥，主要技术指标对比结果详见表1。
表1 主要技术指标对比汇总表
主要技术指标 柱脚铰接 柱脚刚接
刚架柱最大应力比 1.25 0.87
刚架柱最大长细比 0.93 0.60
刚架柱柱顶最大位移(mm) 76(h/105) 15(h/533)
刚架梁最大应力比 1.12 0.62
续表1 主要技术指标对比汇总表
主要技术指标 柱脚铰接 柱脚刚接
刚架梁绝对挠度(mm) 101(L/178) 57(L/316)
刚架梁柱连接节点
控制内力 轴力：N (kN) -20.3 -29.1
剪力：V (kN) 48.9 41.0
