CN108252529A - 一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法 - Google Patents

一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法，分钢梁加固与钢柱加固两部分。其中钢梁加固通过在原厂房钢梁上增设局部加强钢板、转弯厚壁钢管和预应力钢绞线实现；钢柱加固通过在原厂房钢柱上增设局部加强钢板、钢绞线锚固件和预应力钢绞线实现。本发明通过在钢梁或钢柱内增加预应力钢绞线的方法进行加固，可以大大节省用钢量，减小施工周期，且不影响原有厂房生产。

Description

一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法
技术领域
本发明涉及钢结构厂房的预应力加固技术，尤其涉及到一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法。
背景技术
随着分布式光伏发电行业的发展，越来越多的钢结构厂房屋顶被用来铺设光伏发电组件，由于光伏组件及其安装导轨重约20Kg/m2，这就意味着原有屋面将新增约20Kg/m2的恒载，势必会导致原有厂房荷载增加，须重新核算原有厂房结构，由于新增荷载相对于钢结构屋面原有荷载来说比较大，因此通常核算结果均难以满足现行规范要求，所以原有厂房通常需要进行加固设计。现在主流的钢结构厂房钢架加固形式主要有如下几种，1、焊（粘）钢板式；2、补焊（粘）桁架式；3、补焊（粘）斜撑式；4、新增立柱式；5、以上几种方式的混合式。详见图1~图4。焊（粘）钢板式加固方案通常导致加固用钢量过大，从而增加投资费用。2、补焊（粘）桁架式加固方案会导致厂房净高减小，影响原有空间利用，用钢量也较大；3、补焊（粘）斜撑式加固方案会导致厂房净高减小，影响原有空间利用；4、新增立柱式加固方案由于在原有厂房中间新立钢柱，影响原有空间利用，且需重新做基础影响工厂生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法，以克服现有技术存在的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法，分钢梁加固与钢柱加固两部分，其中钢梁加固步骤如下：
a、通过计算找到恒载作用下原厂房钢梁的反弯点1和反弯点2位置；b、在原厂房钢梁上增设局部加强钢板、转弯厚壁钢管和预应力钢绞线，所述转弯厚壁钢管呈Z字型对称设置于所述反弯点1和反弯点2处，所述局部加强钢板设置于所述原厂房钢梁反弯点1和反弯点2处，分别平行于和/或垂直于原钢梁铺设，所述预应力钢绞线穿过所述转弯厚壁钢管并通过钢绞线锚固件锚固于原厂房钢梁两端柱顶，并使所述预应力钢绞线产生一个预拉力。
钢柱加固步骤如下：
a、在原厂房钢柱上增设局部加强钢板、钢绞线锚固件和预应力钢绞线；b、所述局部加强钢板设置于原厂房钢柱柱顶与柱底，所述钢绞线锚固件设置于原厂房钢柱柱顶外侧翼缘上和原厂房钢柱柱底内侧翼缘上，所述预应力钢绞线穿过所述钢绞线锚固件并锚固于原厂房钢柱柱顶及柱底，并使所述预应力钢绞线产生一个预拉力。
作为本发明的进一步方案，所述钢板的安装根据厂房可动火与不可动火分别采用焊接连接与粘钢连接形式。
作为本发明的进一步方案，所述局部加强钢板的厚度、所述转弯厚壁钢管的大小、所述钢绞线锚固件的大小、所述预应力钢绞线的直径及所述预拉力大小根据所铺设光伏发电组件载荷的大小计算得出。
作为本发明的进一步方案，所述转弯厚壁钢管弯折角取值范围为30°~150°。
作为本发明的进一步方案，所述转弯厚壁钢管弯折角为135°。
作为本发明的进一步方案，所述钢绞线锚固件为新增厚壁钢管与新增钢板的组合件。
作为本发明的进一步方案，所述转弯厚壁钢管及钢绞线锚固件内衬聚四氟乙烯材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在钢梁或钢柱内增加预应力钢绞线的方法进行加固，可以大大节省用钢量，减小施工周期，且不影响原有厂房生产。
附图说明
图1为现有钢结构厂房钢架加固形式中的焊（粘）钢板式结构示意图；
图2为现有钢结构厂房钢架加固形式中的补焊（粘）桁架式结构示意图；
图3为现有钢结构厂房钢架加固形式中的补焊（粘）斜撑式结构示意图；
图4为现有钢结构厂房钢架加固形式中的新增立柱式结构示意图；
图5为本实施例钢结构厂房钢架加固形式的结构示意图；
图6为图5中转弯厚壁钢管弯折角为150°时反弯点1位置的局部放大图；
图7为图5中转弯厚壁钢管弯折角为30°时反弯点1位置的局部放大图；
图8为图6、图7中a-a剖面图；
图9为图5中钢绞线柱底锚固局部放大图；
图10为图9中b-b剖面图；
图11为图5中钢绞线柱顶锚固局部放大图；
图12为图11中c-c剖面图；
图13为图11中d-d剖面图；
图14为恒载作用下钢架的弯矩图；
图15为按预应力钢绞线加固措施布置钢绞线后钢绞线给钢架的作用力图。
图中，1-原厂房钢梁、2-原厂房钢柱、3-补焊（粘）钢板、4-新增桁架、5-新增支撑、6-新增立柱、7-反弯点1、8-反弯点2、9-钢梁预应力钢绞线、10-钢柱预应力钢绞线、11-钢绞线柱顶锚固、12-钢绞线柱底锚固、13-转弯厚壁钢管、14-钢梁上翼缘加强钢板、15-钢梁腹板两侧加强钢板、16-钢梁下翼缘加强钢板、17-转弯厚壁钢管固定钢板、18-钢柱钢绞线锚固件厚壁钢管、19-钢柱钢绞线锚固件翼缘加强钢板、20-钢柱钢绞线锚固件厚壁钢管端板、21-钢柱柱底腹板两侧加强钢板、22-钢绞线锚具、23-钢梁钢绞线锚固件厚壁钢管、24-钢梁钢绞线锚固件柱端加强钢板、25-钢梁钢绞线锚固件厚壁钢管端板、26-钢柱柱顶腹板两侧加强钢板、27-钢柱柱顶翼缘加强钢板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作详细描述。
本实施例提供一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法, 分钢梁加固与钢柱加固两部分。
其中钢梁加固其步骤如下：
a、通过计算找到恒载作用下原厂房钢梁1的反弯点1和反弯点2位置；
b、在原厂房钢梁1上增设局部加强钢板、转弯厚壁钢管13和钢梁预应力钢绞线9，所述的局部加强钢板包括钢梁上翼缘加强钢板14、钢梁腹板两侧加强钢板15和钢梁下翼缘加强钢板16，所述转弯厚壁钢管13呈Z字型对称设置于所述反弯点1和反弯点2处，弯折角取值范围为30°~150°，在本发明另一是实施例中，其取值为135°，以保证转弯厚壁钢管13对钢梁的上下翼缘提供可靠的支撑作用，用以抵抗钢梁预应力钢绞线9弯折带来的剪力作用；所述局部加强钢板设置于所述原厂房钢梁反弯点1和反弯点2处，分别平行于和/或垂直于原钢梁铺设，铺设方式根据厂房可动火与不可动火分别采用焊接连接与粘钢连接形式；为保证钢梁预应力钢绞线9在转弯厚壁钢管13中能够顺利滑动，转弯厚壁钢管13内衬聚四氟乙烯材料，以减小钢梁预应力钢绞线9与转弯厚壁钢管13的摩擦力；所述钢梁预应力钢绞线9穿过所述转弯厚壁钢管13并通过钢绞线锚固件锚固于原厂房钢梁两端柱顶，并使所述钢梁预应力钢绞线9产生一个预拉力，来抵抗铺设光伏发电板后增加的竖向恒荷载力。所述钢绞线锚固件包括钢梁钢绞线锚固件厚壁钢管23、钢梁钢绞线锚固件柱端加强钢板24、钢梁钢绞线锚固件厚壁钢管端板25。
钢柱加固步骤如下：
a、在原厂房钢柱上增设局部加强钢板、钢绞线锚固件和钢柱预应力钢绞线10，所述钢绞线锚固件包括钢柱钢绞线锚固件厚壁钢管18、钢柱钢绞线锚固件翼缘加强钢板19、钢柱钢绞线锚固件厚壁钢管端板20；b、所述局部加强钢板设置于原厂房钢柱柱顶与柱底，所述钢绞线锚固件设置于原厂房钢柱柱顶外侧翼缘上和原厂房钢柱柱底内侧翼缘上，所述钢柱预应力钢绞线10穿过所述钢绞线锚固件并锚固于原厂房钢柱柱顶及柱底，并使所述钢柱预应力钢绞线10产生一个预拉力。
通过本预应力钢绞线加固措施，在原厂房钢梁、原厂房钢柱受拉侧提供了一个钢绞线拉力，对原厂房钢梁、原厂房钢柱受拉侧来讲为反向压力，因此可以有效减小原有钢架受拉侧的应力，所述预拉力的大小，不可过大以免将原有钢架拉坏，且应验算风荷载不利工况作用下预拉力的不利组合效应；在恒载作用下，钢架的弯矩如图14所示，在恒载作用下，原厂房钢梁有向下的挠度，原厂房钢柱顶有外扩位移，通过本预应力钢绞线加固措施，相当于在原厂房钢梁反弯点处给钢梁挠度反方向上施加了一个力偶M，原厂房钢柱顶提供了一个向内的拉力分量FH，如图15所示，这样可以有效减小原厂房钢梁在恒载力作用下的挠度及原厂房钢柱顶位移。其中，所述局部加强钢板的厚度、所述转弯厚壁钢管的大小、所述钢绞线锚固件的大小、所述预应力钢绞线的直径及预拉力大小根据所铺设光伏发电组件载荷的大小计算得出。
根据此方案布置的预应力钢绞线，可以相应换算成如下的力：
假设预应力钢绞线与原厂房钢柱的夹角为θ，预应力钢绞线与原厂房钢梁的夹角为α，原厂房钢梁与水平面夹角为β，反弯点处梁高为h，原厂房钢梁及原厂房钢柱预应力钢绞线施加的扣除损失后的总预拉力均为P。则M=P*h； FH=P*sinθ+P*cosβ；Fv=P*cosθ- P*sinβ；同时反弯点处腹板局部存在剪力V=P*sinα,轴力N=P*cosα。计算时，根据钢绞线的布置，可先预估一个P值，然后换算成相应的M、FH、Fv；在原有钢架上按恒载输入如上图所示的力偶M，柱顶施加水平力FH及竖向力FV，与钢架原有荷载及新增光伏组件荷载组合进行计算，不断改变P的取值，直至钢架计算满足现行规范要求为止，再根据最终的预拉力P值选取相应的预应力钢绞线直径大小、转弯厚壁钢管大小、预应力钢绞线锚固件大小、局部加强钢板大小等。
本发明通过在钢梁或钢柱内增加预应力钢绞线的方法进行加固，可以大大节省用钢量，减小施工周期，且不影响原有厂房生产。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法,其特征在于，分钢梁加固与钢柱加固两部分，其中钢梁加固步骤如下：
a、通过计算找到恒载作用下原厂房钢梁的反弯点1和反弯点2位置；
b、在原厂房钢梁上增设局部加强钢板、转弯厚壁钢管和预应力钢绞线，所述转弯厚壁钢管呈Z字型对称设置于所述反弯点1和反弯点2处，所述局部加强钢板设置于所述原厂房钢梁反弯点1和反弯点2处，分别平行于和/或垂直于原钢梁铺设，所述预应力钢绞线穿过所述转弯厚壁钢管并通过钢绞线锚固件锚固于原厂房钢梁两端柱顶，并使所述预应力钢绞线产生一个预拉力；钢柱加固步骤如下：
a、在原厂房钢柱上增设局部加强钢板、钢绞线锚固件和预应力钢绞线；
所述局部加强钢板设置于原厂房钢柱柱顶与柱底，所述钢绞线锚固件设置于原厂房钢柱柱顶外侧翼缘上和原厂房钢柱柱底内侧翼缘上，所述预应力钢绞线穿过所述钢绞线锚固件并锚固于原厂房钢柱柱顶及柱底，并使所述预应力钢绞线产生一个预拉力。
2.根据权利要求1所述的一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法，其特征在于，所述钢板的安装根据厂房可动火与不可动火分别采用焊接连接与粘钢连接形式。
3.根据权利要求1或2所述的一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法，其特征在于，所述局部加强钢板的厚度、所述转弯厚壁钢管的大小、所述钢绞线锚固件的大小、所述预应力钢绞线的直径及所述预拉力大小根据所铺设光伏发电组件载荷的大小计算得出。
4.根据权利要求3所述的一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法，其特征在于，所述转弯厚壁钢管弯折角取值范围为30°~150°。
5.根据权利要求4所述的一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法，其特征在于，所述转弯厚壁钢管弯折角为135°。
6.根据权利要求3所述的一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法，其特征在于，所述钢绞线锚固件为新增厚壁钢管与新增钢板的组合件。
7.根据权利要求3或4所述的一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的方法，其特征在于，所述转弯厚壁钢管及钢绞线锚固件内衬聚四氟乙烯材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113250484A (zh) * 2021-05-21 2021-08-13 安徽海螺建材设计研究院有限责任公司 混凝土库库外桁架修复方法及混凝土库库外桁架修复结构

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