某會議室屋面網架加固設計

王志偉

太原重工工程技術有限公司 山西 太原 030024

1.結構形式

原會議室屋蓋結構形式為網架結構，支承于下部的混凝土柱和邊框梁上；屋蓋采用斜放四角錐鋼管網架結構，網架上弦為預制鋼筋混凝土屋面板，60厚水泥珍珠巖保溫層，20厚1：3水泥砂漿找平層，二氈三油防水層。為保證結構正常使用，對原結構采用減載方法，將原結構屋面做法去掉，做輕型屋面，即在鋼筋混凝土預制板上設置立柱，上面架設檁條和壓型鋼板以達到減輕恒載的目的。

會議室屋面網架為矩形，長24m，寬18m，厚1.3m。形式為斜放四角錐焊接空心球節點網架，支座為上弦支承方式，間隔為3m，支座形式為平板壓力支座；上弦球節點類型φ180mm焊接空心球；下弦球節點類型φ260mm、φ220mm焊接空心球；網架網格尺寸上弦為2.1m×2.1m，下弦為3.0m×3.0m。和《空間網格結構技術規程》對荷載效應進行組合，得出了網架的動力特性、桿件應力和變形驗算結果。

圖1 會議室原結構剖面圖

（1）動力特性

根據結構動力計算結果，得到前9個自振周期對比結果如下表1所示。

表1 結構自振周期

根據網架結構動力計算結果和上述自振周期可以得出，該結構整體剛度較好，結構陣型均為整體陣型，剛度分布均勻，符合空間網架結構的動力特性特點。

（2）靜力分析和構件驗算

根據各工況荷載組合下靜力計算最大組合內力，對網架結構構件截面進行驗算，得出原網架結構各種工況下最大應力比超過1.0的桿件202根，超長細比桿件34根。改造后網架最大桿件（前90個）應力比見下表3所示，最大應力桿件應力比0.97，小于1，滿足規范設計要求。

表2 網架最大應力桿件應力比

圖2 會議室改造后上部結構剖面圖

2.計算分析模型

根據《空間網格結構技術規程》JGJ7-2010，該空間網架結構計算簡圖按空間桿系結構考慮，即網架上弦、下弦和腹桿桿件均為桿單元，桿件內力只有軸力。建立網架整體模型按空間桁架位移法進行內力分析，支座約束按固定鉸支座，網殼結構桿件均采用熱軋無縫鋼管，弦桿和腹桿連接節點均采用焊接球節點，考慮到當地冬季氣溫較低，而維護結構不保溫，鋼材材質選用Q235C級鋼。

3.設計荷載

根據《建筑結構荷載規范）》，原結構上弦恒載：2.65 KN/㎡，下弦恒載 0.2 KN/㎡；改造后上弦恒載：1.3 KN/㎡；下弦恒載0.2KN/㎡；不上人屋面活載：0.3 KN/m2；基本雪壓：0.3 KN/m2；基本風壓：0.5 KN/m2，地面粗糙度B類；

地震作用：抗震設防烈度7度0.1g，設計地震分組第二組，場地類別三類，鋼結構阻尼比0.04；溫度作用：不考慮；鋼結構阻尼比0.02。

4.設計分析結果

運用3d3s結構分析軟件對網架結構在上述荷載工況作用下進行了靜力分析，按照《建筑結構荷載規范》、《建筑抗震設計規范》

網架結構正常使用階段的最大節點豎向位移（前9個）見下表3所示，最大節點豎向位移為-67.5mm，小于規范允許值L/250=72mm，滿足規范剛度要求。

表3 網架節點最大豎向位移

網架正常使用階段桿件最大長細比為183mm，大于規范允許值180mm，但這部分桿件應力比都很小，基本滿足規范要求。

5.結論

通過上述計算及結果分析可知，原結構設計不滿足規范要求，建議更換輕質屋面，減輕屋面重量，對長細比不滿足要求的桿件考慮進行加固處理。建議對銹蝕構件進行除銹、修補處理。建議對網架做定期養護及維修。

故原結構經過設計加固，經核算承載力滿足要求，撓度滿足要求，可以滿足后續正常使用要求。