混凝土框架结构增设夹层设计要点
2014-06-10 18:08胡斌邓向华
科技创新导报 2014年7期
关键词：工程
胡斌 邓向华
摘 要：该文分析了新增钢平台钢梁与原有建筑混凝土柱连接受力特点，并对所遇到的特殊问题影响进行了详细阐述，同时提出了兼顾的解决方案。
关键词：混凝土加固 钢梁连接节点 工程
中图分类号：TU352 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0108-01
21世纪的前10年是中国城镇化飞速发展的十年，随着各项基础设施的完善，城镇化发展的速度势必放缓，政府对楼堂馆所的限制，新建建筑在逐步减少。再加上旧有建筑物的老化，加固工程及设计就显得越来越重要。尤其是对已建建筑物局部功能的调整，更是加固工程发挥作用的天地。
该文就一加固工程实例讨论一些加固中常遇到的问题。
1 工程实例概况
某一图书馆在其中一间阅览室的一角，由于层高较高，馆方想增加一层作为一个咖啡厅。为尽量减轻增加的荷载对原有建筑物的影响，方案确定增加的一层采用钢结构。钢结构的支点为原有结构的混凝土柱。
以其中中柱节点为例，经PKPM分析得节点内力计算如下：
螺栓连接验算：
对应的内力：M=0.00 kN*m；N= 0.00 kN；V=118.49 kN
采用10.9级高强度螺栓摩擦型连接
螺栓直径D=20 mm
高强度螺栓连接处构件接触面喷砂后涂无机富锌漆
接触面抗滑移系数u=0.40
高强螺栓预拉力P=155.00 kN
螺栓单面抗剪承载力设计值Nvb= 55.80 kN
螺栓所受最大剪力Ns=23.90KN<= Nvb，设计满足
腹板螺栓排列（平行于梁轴线的称为"行"）：
行数：5，螺栓的行间距：110 mm，螺栓的行边距：75 mm
列数：1，螺栓的列边距：40 mm
梁端部连接验算：
采用 单连接板 连接
梁腹板截面正应力计算采用的组合号：6
对应的内力：M=0.00 kN*m；N =0.00 kN；V=118.49 kN
梁腹板净截面最大正应力：11.47N/mm2<=f=215.00 N/mm2，设计满足
梁腹板截面剪应力计算采用的组合号： 6
对应的内力：M=0.00kN*m；N= 0.00 kN；V=118.49kN
梁腹板净截面最大剪应力：28.39 N/mm2<=fv=125.00N/mm2，设计满足
梁边到柱截面边的距离e=15mm
连接件验算：
连接板尺寸B×H×T=95×590×12
需要最小连接板高度H=88 mm<=实际连接板高度H=590 mm满足要求！
连接件净截面正应力计算采用的组合号：6
对应的内力：M=0.00 kN*m；N= 0.00 kN；V=118.49 kN
连接件净截面最大正应力：11.09 N/mm2<=f=215.00 N/mm2，设计满足
连接件净截面剪应力计算采用的组合号：6
对应的内力：M=0.00 kN*m；N =0.00 kN；V=118.49 kN
连接件净截面最大剪应力：25.10 N/mm2<=fv=125.00 N/mm2，设计满足.
连接件与梁腹板焊缝计算采用的组合号：6
对应的内力：M=0.00 kN*m；N= 0.00 kN；V=118.49kN
连接件（或梁腹板）与柱之间的角焊缝焊脚尺寸Hf=7mm
2 节点连接问题讨论
为使新增钢平台对原有结构的影响最小，钢梁与柱节点连接方式采用铰接。即钢梁传递给柱子的力只有一个竖向剪力，没有弯矩和水平拉力。这样经校核原有柱子受力，柱不需要加固即可满足增加荷载的受力要求。
接下来需要解决的最关键问题，也是本次讨论的中心问题是钢梁与混凝土柱的连接节点构造。
面对的问题是如何传递竖向剪力？以及如何将钢梁与柱在水平方向连成整体？
传统的最直接的方式是植筋，通过植入足够深的钢筋达到既满足抗剪要求也满足水平拉接要求。但在本连接中最大的问题是由于已有柱内钢筋排列较密、柱截面尺寸有限，按受拉要求计算植筋深度不满足要求且植筋量过多，将不可避免的伤及原有柱内钢筋。施工难度极大甚至方案本身不成立。
为解决这个棘手问题，经反复思考并与有资质的加固施工单位就施工可行性反复交流。拟采用以下方案：将上述两个问题拆开解决。（1）竖向剪力由植筋解决，这样植筋深度仅按受剪考虑可以大大减小，并且数量也大为减少。可满足在柱上施工时不伤及柱内钢筋。（2）将钢梁与柱拉接问题通过钢板抱箍的形式解决。具体节点如图1。
这样本工程最核心问题得以顺利解决。
3 结语
在加固工程中，钢梁与混凝土柱的连接是经常遇到的问题，植筋是常用办法。但是如何不伤及原有结构主筋以及尽量少植筋、尽量减小植筋深度，该文提供一种较有参考价值的思路。
参考文献
[1] 混凝土结构加固设计规范（GB50367-2006）[S].中国建筑工业出版社，2006.
[2] 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）[S].中国建筑工业出版社，2010.
[3] 钢结构设计规范（GB50017-2003）[S]，中国计划出版社，2003.endprint
摘 要：该文分析了新增钢平台钢梁与原有建筑混凝土柱连接受力特点，并对所遇到的特殊问题影响进行了详细阐述，同时提出了兼顾的解决方案。
关键词：混凝土加固 钢梁连接节点 工程
中图分类号：TU352 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0108-01
21世纪的前10年是中国城镇化飞速发展的十年，随着各项基础设施的完善，城镇化发展的速度势必放缓，政府对楼堂馆所的限制，新建建筑在逐步减少。再加上旧有建筑物的老化，加固工程及设计就显得越来越重要。尤其是对已建建筑物局部功能的调整，更是加固工程发挥作用的天地。
该文就一加固工程实例讨论一些加固中常遇到的问题。
1 工程实例概况
某一图书馆在其中一间阅览室的一角，由于层高较高，馆方想增加一层作为一个咖啡厅。为尽量减轻增加的荷载对原有建筑物的影响，方案确定增加的一层采用钢结构。钢结构的支点为原有结构的混凝土柱。
以其中中柱节点为例，经PKPM分析得节点内力计算如下：
螺栓连接验算：
对应的内力：M=0.00 kN*m；N= 0.00 kN；V=118.49 kN
采用10.9级高强度螺栓摩擦型连接
螺栓直径D=20 mm
高强度螺栓连接处构件接触面喷砂后涂无机富锌漆
接触面抗滑移系数u=0.40
高强螺栓预拉力P=155.00 kN
螺栓单面抗剪承载力设计值Nvb= 55.80 kN
螺栓所受最大剪力Ns=23.90KN<= Nvb，设计满足
腹板螺栓排列（平行于梁轴线的称为"行"）：
行数：5，螺栓的行间距：110 mm，螺栓的行边距：75 mm
列数：1，螺栓的列边距：40 mm
梁端部连接验算：
采用 单连接板 连接
梁腹板截面正应力计算采用的组合号：6
对应的内力：M=0.00 kN*m；N =0.00 kN；V=118.49 kN
梁腹板净截面最大正应力：11.47N/mm2<=f=215.00 N/mm2，设计满足
梁腹板截面剪应力计算采用的组合号： 6
对应的内力：M=0.00kN*m；N= 0.00 kN；V=118.49kN
梁腹板净截面最大剪应力：28.39 N/mm2<=fv=125.00N/mm2，设计满足
梁边到柱截面边的距离e=15mm
连接件验算：
连接板尺寸B×H×T=95×590×12
需要最小连接板高度H=88 mm<=实际连接板高度H=590 mm满足要求！
连接件净截面正应力计算采用的组合号：6
对应的内力：M=0.00 kN*m；N= 0.00 kN；V=118.49 kN
连接件净截面最大正应力：11.09 N/mm2<=f=215.00 N/mm2，设计满足
连接件净截面剪应力计算采用的组合号：6
对应的内力：M=0.00 kN*m；N =0.00 kN；V=118.49 kN
连接件净截面最大剪应力：25.10 N/mm2<=fv=125.00 N/mm2，设计满足.
连接件与梁腹板焊缝计算采用的组合号：6
对应的内力：M=0.00 kN*m；N= 0.00 kN；V=118.49kN
连接件（或梁腹板）与柱之间的角焊缝焊脚尺寸Hf=7mm
2 节点连接问题讨论
为使新增钢平台对原有结构的影响最小，钢梁与柱节点连接方式采用铰接。即钢梁传递给柱子的力只有一个竖向剪力，没有弯矩和水平拉力。这样经校核原有柱子受力，柱不需要加固即可满足增加荷载的受力要求。
接下来需要解决的最关键问题，也是本次讨论的中心问题是钢梁与混凝土柱的连接节点构造。
面对的问题是如何传递竖向剪力？以及如何将钢梁与柱在水平方向连成整体？
传统的最直接的方式是植筋，通过植入足够深的钢筋达到既满足抗剪要求也满足水平拉接要求。但在本连接中最大的问题是由于已有柱内钢筋排列较密、柱截面尺寸有限，按受拉要求计算植筋深度不满足要求且植筋量过多，将不可避免的伤及原有柱内钢筋。施工难度极大甚至方案本身不成立。
为解决这个棘手问题，经反复思考并与有资质的加固施工单位就施工可行性反复交流。拟采用以下方案：将上述两个问题拆开解决。（1）竖向剪力由植筋解决，这样植筋深度仅按受剪考虑可以大大减小，并且数量也大为减少。可满足在柱上施工时不伤及柱内钢筋。（2）将钢梁与柱拉接问题通过钢板抱箍的形式解决。具体节点如图1。
这样本工程最核心问题得以顺利解决。
3 结语
在加固工程中，钢梁与混凝土柱的连接是经常遇到的问题，植筋是常用办法。但是如何不伤及原有结构主筋以及尽量少植筋、尽量减小植筋深度，该文提供一种较有参考价值的思路。
参考文献
[1] 混凝土结构加固设计规范（GB50367-2006）[S].中国建筑工业出版社，2006.
[2] 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）[S].中国建筑工业出版社，2010.
[3] 钢结构设计规范（GB50017-2003）[S]，中国计划出版社，2003.endprint
摘 要：该文分析了新增钢平台钢梁与原有建筑混凝土柱连接受力特点，并对所遇到的特殊问题影响进行了详细阐述，同时提出了兼顾的解决方案。
关键词：混凝土加固 钢梁连接节点 工程
中图分类号：TU352 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0108-01
21世纪的前10年是中国城镇化飞速发展的十年，随着各项基础设施的完善，城镇化发展的速度势必放缓，政府对楼堂馆所的限制，新建建筑在逐步减少。再加上旧有建筑物的老化，加固工程及设计就显得越来越重要。尤其是对已建建筑物局部功能的调整，更是加固工程发挥作用的天地。
该文就一加固工程实例讨论一些加固中常遇到的问题。
1 工程实例概况
某一图书馆在其中一间阅览室的一角，由于层高较高，馆方想增加一层作为一个咖啡厅。为尽量减轻增加的荷载对原有建筑物的影响，方案确定增加的一层采用钢结构。钢结构的支点为原有结构的混凝土柱。
以其中中柱节点为例，经PKPM分析得节点内力计算如下：
螺栓连接验算：
对应的内力：M=0.00 kN*m；N= 0.00 kN；V=118.49 kN
采用10.9级高强度螺栓摩擦型连接
螺栓直径D=20 mm
高强度螺栓连接处构件接触面喷砂后涂无机富锌漆
接触面抗滑移系数u=0.40
高强螺栓预拉力P=155.00 kN
螺栓单面抗剪承载力设计值Nvb= 55.80 kN
螺栓所受最大剪力Ns=23.90KN<= Nvb，设计满足
腹板螺栓排列（平行于梁轴线的称为"行"）：
行数：5，螺栓的行间距：110 mm，螺栓的行边距：75 mm
列数：1，螺栓的列边距：40 mm
梁端部连接验算：
采用 单连接板 连接
梁腹板截面正应力计算采用的组合号：6
对应的内力：M=0.00 kN*m；N =0.00 kN；V=118.49 kN
梁腹板净截面最大正应力：11.47N/mm2<=f=215.00 N/mm2，设计满足
梁腹板截面剪应力计算采用的组合号： 6
对应的内力：M=0.00kN*m；N= 0.00 kN；V=118.49kN
梁腹板净截面最大剪应力：28.39 N/mm2<=fv=125.00N/mm2，设计满足
梁边到柱截面边的距离e=15mm
连接件验算：
连接板尺寸B×H×T=95×590×12
需要最小连接板高度H=88 mm<=实际连接板高度H=590 mm满足要求！
连接件净截面正应力计算采用的组合号：6
对应的内力：M=0.00 kN*m；N= 0.00 kN；V=118.49 kN
连接件净截面最大正应力：11.09 N/mm2<=f=215.00 N/mm2，设计满足
连接件净截面剪应力计算采用的组合号：6
对应的内力：M=0.00 kN*m；N =0.00 kN；V=118.49 kN
连接件净截面最大剪应力：25.10 N/mm2<=fv=125.00 N/mm2，设计满足.
连接件与梁腹板焊缝计算采用的组合号：6
对应的内力：M=0.00 kN*m；N= 0.00 kN；V=118.49kN
连接件（或梁腹板）与柱之间的角焊缝焊脚尺寸Hf=7mm
2 节点连接问题讨论
为使新增钢平台对原有结构的影响最小，钢梁与柱节点连接方式采用铰接。即钢梁传递给柱子的力只有一个竖向剪力，没有弯矩和水平拉力。这样经校核原有柱子受力，柱不需要加固即可满足增加荷载的受力要求。
接下来需要解决的最关键问题，也是本次讨论的中心问题是钢梁与混凝土柱的连接节点构造。
面对的问题是如何传递竖向剪力？以及如何将钢梁与柱在水平方向连成整体？
传统的最直接的方式是植筋，通过植入足够深的钢筋达到既满足抗剪要求也满足水平拉接要求。但在本连接中最大的问题是由于已有柱内钢筋排列较密、柱截面尺寸有限，按受拉要求计算植筋深度不满足要求且植筋量过多，将不可避免的伤及原有柱内钢筋。施工难度极大甚至方案本身不成立。
为解决这个棘手问题，经反复思考并与有资质的加固施工单位就施工可行性反复交流。拟采用以下方案：将上述两个问题拆开解决。（1）竖向剪力由植筋解决，这样植筋深度仅按受剪考虑可以大大减小，并且数量也大为减少。可满足在柱上施工时不伤及柱内钢筋。（2）将钢梁与柱拉接问题通过钢板抱箍的形式解决。具体节点如图1。
这样本工程最核心问题得以顺利解决。
3 结语
在加固工程中，钢梁与混凝土柱的连接是经常遇到的问题，植筋是常用办法。但是如何不伤及原有结构主筋以及尽量少植筋、尽量减小植筋深度，该文提供一种较有参考价值的思路。
参考文献
[1] 混凝土结构加固设计规范（GB50367-2006）[S].中国建筑工业出版社，2006.
[2] 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）[S].中国建筑工业出版社，2010.
[3] 钢结构设计规范（GB50017-2003）[S]，中国计划出版社，2003.endprint
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