基于SAP2000静力非线性分析的网架结构鉴定及加固改造_汤东婴

8 （1/20）/M 4.5 115.47 89.01 114.57 7.92
表 ２ 支承柱自由段根部截面配筋面积 ／ｍｍ２
序号
轴线位置
加固改造前
加固改造后
1
14/A
2 564
400
2
15/A
2 415
400
3
19/A
2 213
400
4
20/A
2 031
400
5
（1/14）/M
2 538
450
6
（1/15）/M
【文献标志码】 A
ห้องสมุดไป่ตู้
【文 章 编 号 】 1671－3702（2013）07－0025－04
Grid Structure Appraising and Reinforce Reconstruction by SAP2000 Static Non-Linear Analysis
TANG Dongying1, ZHANG Li1, WEI Xiaobin1, LU Juan2
1 研究背景 正四角锥网架结构广泛应用于加油站、收费站、农
贸市场、剧场以及小型体育场馆的屋面。随着已投入使 用年限的增长，网架结构的使用条件或使用环境跟初 期设计存在一定的出入，耐久性降低，且该结构形式的 鲁棒性，即防连续破坏能力较差，因此，应加强对已投 入使用的网架进行维护检查、鉴定。 2 网架结构检测技术
(1.Jiangsu building engineering quality testing center Co., Ltd., Nanjing Jiangsu 210028, China; 2.Highway planning and design institute of Jiangsu province, Nanjing Jiangsu 210005, China) Abstract: Pack up and collect the test and appraise technology of existing steel grid structure, based on two example of grid structure testing and appraising, analyzed the problems and the later reinforcement and reconstruction. The key point of testing and maintenance of grid structure was proposed. Keywords: grid structure; static non-linear analysis; test and appraise; reinforcement and reconstruction
图 ５ 网架下弦加固钢绞线位置示意（单位：ｍｍ）
图 ６ 加固后内部实况及支座实况 对加固改造后的网架模型进行计算分析，模型及 受力示意图如图 7、图 8 所示。 典型支承柱柱顶竖向压力及跨度方向水平力值如
图 ８ 某网架加固后受力示意图
表 1 所示。A 轴、M 轴柱截面分别为 400 mm×500 mm、 450 mm×500 mm，C25 混凝土，计算支承柱自由段根 部截面受拉侧配筋面积如表 2 所示。经加固改造，有效 提高了支承柱的受力性能。
3）计算复核。按该网架实际使用情况，设置 6 个支 承柱，计算模型如图 11 所示。计算结果显示，①部分原 设计为受拉的杆件在实际使用过程中变成压杆，不能满 足受压长细比的限值；②Z5、Z6 作为网架的支座，使得 支座斜杆的应力值增大，超出原设计的范围，杆件轴力 计算图如图 12 所示。
4）加固改造。对附加的支座进行拆除，恢复原设计 的受力模型，经计算复核，满足后续使用要求。对杆件 表面进行涂刷维护，以提高其使用耐久性。
出具网架结构可靠性鉴定报告，并提出相应的修缮、加 固建议。 3 网架实例分析 3.1 双层柱面网架
1）项目概括。某农贸市场屋面网架采用正放四角 锥螺栓球节点网架，南北向长 91.0 m，中间设置 1 道横 向伸缩缝，东西向宽 55.0 m，跨度为 49.0 m，网架总面 积为 5 414 m2。网架四周采用固定支座，网架支承柱柱 网及网架平面图如图 1 所示，现场实况如图 2 所示。
依 据《建 筑 抗 震 设 计 规 范》GB50011 －2010 第 10.2.6 条第 2 款规定“7 度时，网架结构可不进行地震 作用，但应符合相关抗震构造措施”。
4）高级分析。根据网架结构的实际受力特点，可 选择性对网架结构进行屈曲分析、静力非线性分析。
2.5 出具检测报告 根据上述的现场检查、检测结果及结构验算结果，
Q第 7 质期量检测 uality Test
2013 年 第 31 卷 第 7 期
基于 SAP2000 静力非线性分析的 网架结构鉴定及加固改造
汤东婴 1，张 莉 1，魏晓斌 1，卢 娟 2
（1.江苏省建筑工程质量检测中心有限公司，江苏 南京 210028；2.江苏省交通规划设计院股份有限公司，江苏 南京 210005）
网架结构在平面布置上应均匀，竖向布置上应连 续，确保结构传力路径合理，整体可靠。结构布置形式 的勘查主要包括以下几点。
1）地基基础。对网架支承柱基础进行调查了解， 确保基础附近地面无沉降裂缝、变形和位移等缺陷。
2）支承结构。支座布置应均匀对称，避免因下部 支承结构布置不合理，使网架结构产生过大的地震扭 转效应。
4
20/A
3.3 108.65 48.67 107.58 9.24
5 （1/14）/M 4.5 106.25 82.83 112.21 13.61
6 （1/15）/M 4.5 108.14 86.24 113.45 9.45
7 （1/19）/M 4.5 109.61 87.15 115.45 8.85
第 31 卷
图 ９ 某加油站作业区网架现场照片
图 １１ 某加油站作业区网架计算模型
图 １０ 某加油站作业区网架平面布置图（单位：ｍｍ）
2）存在的问题。根据第 2 章节的内容，对该网架 结构进行检测鉴定，结果显示，①因网架南侧广告牌需 要，该网架南侧面与营业房 2 根混凝土框架柱（Z5、Z6） 存在接触，形成了网架的端部支座，改变了网架结构的 传力路径。②该网架屋面存在渗漏，杆件普遍存在返锈 现象，局部位置锈蚀严重。
图 １ 某农贸市场网架工程柱网及网架平面图 （阴影部分为屋面网架区域）
图 ２ 某农贸市场网架现场实况 该网架抗震设防烈度为 7 度（0.1 g），基本雪压 0.40 kN/m2，基 本 风 压 0.45 kN/m2。 节 点 上 弦 恒 载 0.35 kN/m2，上弦活载 0.50 kN/m2，下弦恒载 0.00 kN/m2。 2）存在的问题。根据第 2 章节的内容，对该网架 结构进行检测鉴定，结果显示：该网架结构跨度方向东 侧支座（A 轴）标高为 12.0 m，支承柱出屋面自由段长 度为 3.3 m；西侧支座（M轴）标高为 8.7 m，支承柱出屋 面自由段长度为 4.5 m。该两列轴线上有 12 根支承柱 在出屋面自由段根部位置出现水平裂缝。 3）计算复核。取伸缩缝一侧网架结构、支承柱进行
图 １２ 某加油站作业区网架轴力计算云图
4结 论 结合 2 个实例网架工程的检测鉴定结果，对存在
的缺陷问题进行了计算分析，并提出相应的加固改造 措施，主要结论如下：
1）本文系统阐述了现有钢结构网架的检测鉴定技 术，为现场网架的检测鉴定提供了参考依据。
2）重视网架结构的使用环境，其承受的荷载值、荷 载布置工况与原设计是否有出入；检查网架的支座是 否连接可靠，是否有其他搁置点，以确保网架的传力路 径与原设计一致。
根据现场检查、检测结果及工程实际使用情况，对 网架结构进行结构验算。主要包括以下几点：
1）静力计算。网架结构在屋面恒荷载、活荷载、雪 荷载作用下的承载力验算，荷载值根据《建筑结构荷载 规范》选用。
2）风荷载作用。根据网架的使用环境，依据《建筑 结构荷载规范》确定其屋面的风荷载。
3）地震作用。一般网架结构，应进行 2 个主轴方 向水平地震作用和竖向地震作用效应的组合。
表 １ 典型柱顶受力值
自由段 序号 轴线位置
长 度 /m
柱 顶 受 力 值 /kN
加固改造前
加固改造后
N
V
N
V
1
14/A
3.3 98.65 89.24 104.65 13.82
2
15/A
3.3 102.65 78.62 105.31 11.07
3
19/A
3.3 105.64 56.95 105.67 9.80
2 218
450
7
（1/19）/M
1 575
450
8
（1/20）/M
1 324
450
3.2 双层平面网架 1）项目概括。某加油站作业区网架为正放四角锥
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Q 质量检测 uality Test
工程质量
平面网架，总投影面积为 1 030 m2。现场照片如图 9 所 示，网架平面示意图如图 10 所示。网架结构设计 4 个支 承柱，如图 10 中 Z1～Z4。
【摘 要 】 对现有钢结构网架的检测鉴定技术进行了整理汇总，并结合两个实例网架结构的检测鉴定结果，分析其存在
的问题，以及后续加固改造情况。基于 SAP2000 静力非线性分析对修缮前后进行对比分析，提出网架结构在检测维护过程
中的要点。
【关 键 词 】 网架结构；静力非线性分析；检测鉴定；加固改造
【中 图 分 类 号 】 TU356
依据设计图纸及相关规范要求，对网架结构进行 现场检测，主要内容如下：
1）空间尺寸。依据设计图纸，对网架结构的平面 尺寸、网格尺寸、矢高、支座位置进行测量复核。