某会议室屋面网架加固设计

王志伟

太原重工工程技术有限公司 山西 太原 030024

1.结构形式

原会议室屋盖结构形式为网架结构，支承于下部的混凝土柱和边框梁上；屋盖采用斜放四角锥钢管网架结构，网架上弦为预制钢筋混凝土屋面板，60厚水泥珍珠岩保温层，20厚1：3水泥砂浆找平层，二毡三油防水层。为保证结构正常使用，对原结构采用减载方法，将原结构屋面做法去掉，做轻型屋面，即在钢筋混凝土预制板上设置立柱，上面架设檩条和压型钢板以达到减轻恒载的目的。

会议室屋面网架为矩形，长24m，宽18m，厚1.3m。形式为斜放四角锥焊接空心球节点网架，支座为上弦支承方式，间隔为3m，支座形式为平板压力支座；上弦球节点类型φ180mm焊接空心球；下弦球节点类型φ260mm、φ220mm焊接空心球；网架网格尺寸上弦为2.1m×2.1m，下弦为3.0m×3.0m。和《空间网格结构技术规程》对荷载效应进行组合，得出了网架的动力特性、杆件应力和变形验算结果。

图1 会议室原结构剖面图

（1）动力特性

根据结构动力计算结果，得到前9个自振周期对比结果如下表1所示。

表1 结构自振周期

根据网架结构动力计算结果和上述自振周期可以得出，该结构整体刚度较好，结构阵型均为整体阵型，刚度分布均匀，符合空间网架结构的动力特性特点。

（2）静力分析和构件验算

根据各工况荷载组合下静力计算最大组合内力，对网架结构构件截面进行验算，得出原网架结构各种工况下最大应力比超过1.0的杆件202根，超长细比杆件34根。改造后网架最大杆件（前90个）应力比见下表3所示，最大应力杆件应力比0.97，小于1，满足规范设计要求。

表2 网架最大应力杆件应力比

图2 会议室改造后上部结构剖面图

2.计算分析模型

根据《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010，该空间网架结构计算简图按空间杆系结构考虑，即网架上弦、下弦和腹杆杆件均为杆单元，杆件内力只有轴力。建立网架整体模型按空间桁架位移法进行内力分析，支座约束按固定铰支座，网壳结构杆件均采用热轧无缝钢管，弦杆和腹杆连接节点均采用焊接球节点，考虑到当地冬季气温较低，而维护结构不保温，钢材材质选用Q235C级钢。

3.设计荷载

根据《建筑结构荷载规范）》，原结构上弦恒载：2.65 KN/㎡，下弦恒载 0.2 KN/㎡；改造后上弦恒载：1.3 KN/㎡；下弦恒载0.2KN/㎡；不上人屋面活载：0.3 KN/m2；基本雪压：0.3 KN/m2；基本风压：0.5 KN/m2，地面粗糙度B类；

地震作用：抗震设防烈度7度0.1g，设计地震分组第二组，场地类别三类，钢结构阻尼比0.04；温度作用：不考虑；钢结构阻尼比0.02。

4.设计分析结果

运用3d3s结构分析软件对网架结构在上述荷载工况作用下进行了静力分析，按照《建筑结构荷载规范》、《建筑抗震设计规范》

网架结构正常使用阶段的最大节点竖向位移（前9个）见下表3所示，最大节点竖向位移为-67.5mm，小于规范允许值L/250=72mm，满足规范刚度要求。

表3 网架节点最大竖向位移

网架正常使用阶段杆件最大长细比为183mm，大于规范允许值180mm，但这部分杆件应力比都很小，基本满足规范要求。

5.结论

通过上述计算及结果分析可知，原结构设计不满足规范要求，建议更换轻质屋面，减轻屋面重量，对长细比不满足要求的杆件考虑进行加固处理。建议对锈蚀构件进行除锈、修补处理。建议对网架做定期养护及维修。

故原结构经过设计加固，经核算承载力满足要求，挠度满足要求，可以满足后续正常使用要求。