劉澤祺 張才柱

1 工程概況

本工程為某酒店餐廳鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架頂屋面改造工程，該網(wǎng)架建造于1992年，長45m，寬18m。支撐于下部混凝土框架上，屋面和下部結(jié)構(gòu)周邊豎向簡支，網(wǎng)架桿件為Q235鋼管規(guī)格:上弦D57×4.5，D76×4.5;腹桿 D57 ×4.5，D76 ×4.5;豎桿 64 ×4;下弦桿D57×4，D64×4，空心球節(jié)點規(guī)格為 q(WS220×6)(以上數(shù)據(jù)以現(xiàn)場儀器測量數(shù)值為準)。該結(jié)構(gòu)由于屋面經(jīng)多次防水處理造成恒荷載過大，加之由于桿件表面腐蝕致使有效截面減少，造成網(wǎng)架承載力不足。截面改造前屋面覆蓋層為水泥平瓦，玻璃棉保溫層，兩層油氈四遍油防水層，面荷載為1.8 kN/m2。改造后采用彩色鋼板夾聚苯乙烯保溫板0.14 kN/m2。

如圖1所示為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)MST模型。屋面覆蓋層與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體性較差，不考慮其對結(jié)構(gòu)剛度的貢獻，將其質(zhì)量按集中質(zhì)量加在網(wǎng)架上弦球節(jié)點上。吊頂荷載則按集中質(zhì)量加在網(wǎng)架下弦球節(jié)點上。

圖1 網(wǎng)架頂結(jié)構(gòu)MST計算模型

2 結(jié)構(gòu)計算

2.1 荷載取值

上弦荷載取值:1)恒荷載(改造前):水泥平瓦0.55 kN/m2;玻璃棉1.0 kN/m2;油氈防水0.25 kN/m2;2)恒荷載(改造后):彩色鋼板夾聚苯乙烯保溫板0.14 kN/m2;檁條和拉條0.2 kN/m2;3)活荷載:不上人屋面 0.5 kN/m2;4)雪荷載:基本雪壓0.35 kN/m2;5)地震作用:抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度為0.2g，Ⅲ類。下弦荷載取值:輕鋼龍骨吊頂:0.17 kN/m2。

2.2 荷載組合

建筑安全等級為二級，重要性系數(shù)為1.0，分項系數(shù)，組合系數(shù)按GB 50009-2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范選取。參與組合的荷載:恒荷載，活荷載，地震荷載。計算下列四種荷載組合:

1)1.20 恒荷載;

2)1.20 恒荷載 +1.40 活荷載;

3)1.20恒荷載+1.30地震荷載;

4)1.20恒荷載+0.60活荷載+1.30地震荷載。

2.3 計算結(jié)果

本工程采用浙江大學編制的MSTCAD軟件進行結(jié)構(gòu)計算鑒定。Q235鋼許用應力值為215mPa，考慮因鋼結(jié)構(gòu)表面腐蝕有效截面有損失，取許用應力為215mPa×0.9=193.5mPa。所以改造后各桿件應力值應該小于193.5mPa。

1)結(jié)構(gòu)分析計算:由于篇幅限制僅列出最不利荷載:1.20恒荷載+1.40活荷載的分析數(shù)值。改造前超應力桿件數(shù)為70，改造后超應力桿件數(shù)為0，超長細比桿件數(shù)均為0(見表1，表2)。

表1 最不利荷載分析(改造前)

表2 最不利荷載分析(改造后)

圖2 改造前上弦桿應力圖

圖3 改造前下弦桿應力圖

圖4 改造后上弦桿應力圖

2)改造前后桿件應力圖見圖2～圖5。

圖5 改造后下弦桿應力圖

3 結(jié)語

通過MST結(jié)構(gòu)分析設(shè)計軟件分析鑒定，多年來反復的防水層鋪設(shè)是造成該結(jié)構(gòu)承載力不滿足要求的主要原因，通過新型輕質(zhì)材料的應用可以大大降低恒荷載，從而使承載力達標，同時滿足防水隔熱等其他要求。

[1]GB 50009-2001，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S］.

[2]GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S］.

[3]GB 50011-2001，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S］.

[4]黃悅凡.大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)[J］.山西建筑，2011，37(3):85-86.