钢结构加工棚加固分析
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摘 要：针对某大桥钢结构设计方案，利用有限元软件进行分析，根据相关规范判定结构设计的合理性，并根据分析结果进行加固设计，经验算分析表明，加固方案，技术合理，经济可行，为类似工程提供参考。
关键词：钢结构;加工棚;加固
中图分类号：TU398.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）16-0094-02
Abstract： Aiming at the design scheme of the steel structure of a bridge， the finite element software is used to analyze the rationality of the structural design according to the relevant codes， and the reinforcement design is carried out according to the analysis results. The empirical analysis shows that the reinforcement scheme is technically reasonable and economically feasible， thereby can provide reference for similar projects.
Keywords： steel structure; processing shed; reinforcement
1 结构概况
某大桥项目钢结构加工棚采用轻钢结构，结构跨度25m，檐口高8.5m，屋面矢高1.5m，屋面和墙面采用C形檩条。
加工棚柱采用219×10mm截面钢管。主桁架采用张弦梁结构体系，上部张弦桁架为三角桁架，弦杆截面48×3mm，腹杆截面25×3mm，张弦拉杆为60×3mm钢管，张弦竖腹杆截面48×3mm。屋面檩条采用120×40×1.5mm截面C形檩条。
结构布置剖面图如图1。
2 结构模型
屋面恒荷载采用0.375mm厚压型钢板轻型屋面，根据荷载规范取值0.05kN/m2。按照荷载规范，不上人屋面活荷载应取值0.3kN/m2。遵义地区雪荷载按照10年一遇，取值0.1kN/m2。根据荷载规范，遵义地区基本风压按照10年一遇，取值0.2kN/m2，体型系数分区及取值如图2，根据全国地震区划，本项目不在地震区，不考虑抗震。根据《建筑结构可靠度设计统一标准》，本工程设计使用年限为5年，属临时结构，结构重要性系数取0.9。采用同济大学3D3S钢结构分析软件。
3 原结构方案验算
主结构强度应力比最大0.909，最大部位集中在下弦中部位，强度应力比满足规范要求。主结构平面外稳定应力比最大2.434，最大部位集中在下弦部位，稳定应力比不满足规范要求。主结构平面内稳定应力比最大2.434，最大部位集中在下弦部位，稳定应力比不满足规范要求。主结构恒荷载（仅考虑檩条和屋面板）作用下位移最大为35mm，小于门钢规范L/180=25000/180=139mm。在风荷载作用下，柱顶位移为54.4mm，小于H/60=8500/60=141mm，满足规范要求。
在活荷载作用下，下弦杆中部受拉最大，最大拉力为77kN。在活荷载作用下，下弦杆中部受压，最大压力为34.8kN，上弦杆受拉，最大拉力31.3kN。根据以上分析：原结构方案不满足规范要求。
4 拟采用加固方案
张弦桁架局部增加竖杆，加强张弦桁架结构刚度，增加杆件及截面布置图如图3。为保证张弦桁架上弦受压稳定性，减小稳定计算长度，应增加屋面平面内支撑。为保证主结构风荷载作用下弦受压稳定性，减小稳定计算长度，应增加平面内支撑和系杆。为保证结构纵向抗侧刚度，应增加纵向柱间支撑，采用20mm直径圆钢，中间及两端布置总共3道。
5 加固方案结构验算
主要计算结果如下：
主结构强度应力比最大0.907，最大部位集中在腹杆，强度应力比满足规范要求。主结构平面外稳定应力比最大0.866，最大部位集中在中间弦杆端部，稳定应力比不满足规范要求。主结构平面内稳定应力比最大0.89，最大部位集中在中间弦杆，稳定应力比满足规范要求。主结构恒荷载（仅考虑檩条和屋面板）作用下位移最大为97mm，小于门钢规范L/180=25000/180=139mm。主结构风荷载作用下位移最大为54mm，小于门钢规范L/60=8500/60=141mm。在活荷载作用下，下弦杆中部受拉最大，最大拉力为79.6kN。在活荷载作用下，下弦杆受压，最大压力为35.5kN，上弦杆受拉，最大拉力为30.1kN。根据验算结果加固方案满足规范要求。
6 结束语
（1）考虑到加工棚为临时结构，加固结构方案恒荷载仅考虑了轻型屋面板荷载0.05kN/m2，使用中严禁附加其他恒荷载，如吊顶等。
（2）考虑到加工棚为临时结构，加固结构方案根据《钢结构设计规范》活荷载仅考虑了0.3kN/m2，施工及使用维护时，严禁附加较大的活荷载，比如检查维修时人和材料总荷载不超过0.3kN/m2。
（3）考虑到加工棚为临时结构，雪荷载及风荷载均采用10年一遇荷载，在使用过程中需重点关注大雪、大风天气预报，提前设置抗风措施或及时清雪。
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