1·加固原則說明：

　　本項(xiàng)目遺失原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖，出了加固圖紙，現(xiàn)場正在施工

　　屋頂荷載分為：1恒載0.15kN/㎡，2活載0.50kN/㎡，3基本風(fēng)壓0.50kN/㎡（與體型系數(shù)相乘可等效成活載），4基本雪壓0.55kN/㎡（可直接等效成活載），5廠房屋頂增加的光伏板系統(tǒng)荷載為0.15kN/㎡（屬于恒載）。

　　本廠房屋頂風(fēng)荷載為風(fēng)吸力，與重力風(fēng)向相反，至此，可推導(dǎo)出原設(shè)計(jì)的控制荷載組合（以下均按老規(guī)范分項(xiàng)系數(shù)）為不組合風(fēng)荷載的上述14的活控基本組合。本次增加第5項(xiàng)，增加光伏板前后，屋面檁條與屋桁架的荷載增加比例為：(1.2x5) / (1.2x1 + 1.4x4) = 20.5%。荷載增加較大，保證安全儲備不變的前提下，此比例可對應(yīng)為屋面檁條與屋桁架需要的承載力更大也需要同比例增加20.5%，屋面檁條與屋桁架需做承載力加固（穩(wěn)定一并加固）。

　　本廠房為排架結(jié)構(gòu)，上述組合工況下柱子不承擔(dān)彎矩和剪力，只有軸力增大20.5%。經(jīng)簡單驗(yàn)算，柱子應(yīng)力比未超限，柱子無需加固。

　　地基承載力驗(yàn)算工況為12項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，增加光伏板前后，地基荷載增加比例為：(1.0x5) / (1.0x1 + 1.0x2) = 23.1%。經(jīng)基礎(chǔ)壓實(shí)10年以上的基礎(chǔ)下地基承載力特征值可提高20%，基本可抵消增加的荷載比例23.1%。地基可不做加固處理。

　　對于基礎(chǔ)，由于廠房為輕型鋼結(jié)構(gòu)，其重量非常小，基礎(chǔ)為構(gòu)造配筋控制自身承載力，故基礎(chǔ)無需加固。

　　現(xiàn)以上述加固思路進(jìn)行下文加固分析與建議......

　　2·現(xiàn)加固方案合理性分析：

　　1>關(guān)于屋面檁條加固

       鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，隅撐常常是用來做梁鋼受壓去面外支撐的，用來穩(wěn)定H型鋼梁柱受壓區(qū)和減平面外計(jì)算長度的，不能用來減屋面檁條計(jì)算長度。隅撐下端固定在通長系桿上，對通長系桿有一個(gè)豎直向下的分力，通長系桿豎向剛度數(shù)值極小（此剛度不是軸向拉壓剛度），所以起不到支撐隅撐的作用。屋架為桁架（均為桿件，無腹板和翼緣），隅撐也起不到支撐桁架的作用。本鋼結(jié)構(gòu)廠房為平面排架結(jié)構(gòu)，用隅撐和通長系桿加固屋面檁條和屋桁架起不到任何作用，屬于概念錯(cuò)誤。

　　2>關(guān)于柱子穩(wěn)定性加固

        原結(jié)構(gòu)已設(shè)置柱間支撐，其支撐為角鋼支撐，屬于剛性支撐（可承受拉力和壓力）。本次加固增設(shè)的支撐為φ20的圓鋼支撐（圓鋼即為HPB235鋼筋），屬于柔性支撐（只能承擔(dān)拉力）。原結(jié)構(gòu)剛性支撐為間隔5~6跨設(shè)置一道，本次加固的柔性支撐為間隔7~8跨設(shè)置一道。

　　柱間支撐是用來抵抗水平荷載的（風(fēng)荷載和地震荷載），屋頂加設(shè)光伏系統(tǒng)并未增大其水平荷載（地震荷載稍有增大，但可忽略，廠房水平荷載為風(fēng)荷載控制），柱子無水平向平面外受力問題，也無平面外穩(wěn)定問題。

　　現(xiàn)加固方案增設(shè)的柱間支撐不僅很弱，間距也較大（超出規(guī)范限制），又重復(fù)設(shè)置，并且支撐會增大縱向溫度應(yīng)力，增設(shè)的柱間支撐起不到加固作用，屬于概念錯(cuò)誤。

　　3>關(guān)于屋桁架縱向面外穩(wěn)定加固

        加固圖紙未見設(shè)置屋桁架跨中下弦縱向剛性系桿，現(xiàn)場施工中有系桿（見上圖）。本工程為排架結(jié)構(gòu)，屋桁架為簡支受力，下弦桿全部受拉（上弦桿全部受壓），下弦拉桿不會失穩(wěn)，無穩(wěn)定問題，無需設(shè)置面外支撐的縱向剛性系桿。且屋桁架下弦支撐在柱子牛腿上，屬于下承式屋架，此種構(gòu)造也只需保證上弦桿有支撐即可（屋面檁條為上弦桿支撐）。所以施工中加設(shè)的這道跨中下弦縱向系桿也基本起不到加固作用，無需設(shè)置此道跨中下弦縱向系桿。

　　綜上，現(xiàn)加固方案基本起不到加固作用。加光伏之后相對原控制工況增大的20.5%的荷載需要利用原結(jié)構(gòu)安全儲備去扛，承載力加固無效，穩(wěn)定性加固不起作用，大大降低結(jié)構(gòu)安全性。如果遇上08年雪災(zāi)工況，屋頂雪荷載超過0.65kN/㎡（百年一遇雪荷載），開始使用結(jié)構(gòu)安全儲備之后，廠房有垮塌風(fēng)險(xiǎn)。亟需改變現(xiàn)有加固做法，采取更有效的加固方案（見“3·加固建議”），方可保證結(jié)構(gòu)在極端工況下的安全。

　　3·加固建議：

　　為保證結(jié)構(gòu)安全和原設(shè)計(jì)的安全儲備，按控制工況增大的20.5%荷載等比例增加構(gòu)件承載力（構(gòu)件穩(wěn)定性也會跟隨承載力同時(shí)加固）。根據(jù)“1·加固原則說明”分析，只需加固屋面檁條與屋桁架，柱子、地基和基礎(chǔ)均不需做加固處理。

　　1>屋面檁條加固建議

　　屋面檁條跨度均為6.0m，間距均為1.0m，采用C型冷彎熱鍍鋅薄壁型鋼，截面:C120x70x20x3.0。為了施工便利性，C型截面檁條都做成簡支檁條，本項(xiàng)目亦是如此。簡支檁條支座彎矩為0，跨中彎矩更大，截面強(qiáng)度無法充分利用。簡支檁條施工較為便利，但截面承載力較為浪費(fèi)，下圖為簡支檁條與連續(xù)檁條彎矩圖：

        由上圖可見，彎矩不調(diào)幅的連續(xù)檁條更大彎矩在支座，其數(shù)值相較簡支檁條彎矩降低1/3，可利用此原理進(jìn)行屋面檁條加固。實(shí)際情況由于存在二次受力，支座加固成連續(xù)時(shí)，跨中已存在彎矩（恒載加部分活載產(chǎn)生，約為設(shè)計(jì)荷載的1/2），實(shí)際彎矩情況接近調(diào)幅0.5的連續(xù)檁條彎矩圖，此時(shí)更大彎矩仍在跨中，但相較簡支檁條彎矩仍然降低1/3。將簡支檁條改變成連續(xù)檁條，可較大幅度提高現(xiàn)狀檁條承載力，做法如下：

        簡支檁條變?yōu)檫B續(xù)檁條做法一經(jīng)濟(jì)性更好，但施工極不方便（施工空間小，屋面板影響焊接），可能無法施工。

　　簡支檁條變?yōu)檫B續(xù)檁條做法二成本較高，施工亦不便利，需事先在原檁條上開螺栓孔，且檁托處原螺栓頭對L形檁條安裝有影響。為保證連續(xù)檁條受力效果，也需讓L形檁條上下頂緊原C形檁條內(nèi)壁。

　　至此，也可加大檁條截面，只在跨中1/2跨度長度區(qū)段內(nèi)背對背焊接（斷續(xù)焊即可）與現(xiàn)屋面檁條同規(guī)格的C型檁條，屬于“硬扛法”，此種是加固施工比簡支檁條變?yōu)檫B續(xù)檁條做法較為便利，但成本稍高，做法如下：

        簡支檁條加大截面加固做法經(jīng)濟(jì)型不如簡支檁條變?yōu)檫B續(xù)檁條做法一，但加固施工較為方便，加固原理簡單，焊縫可以采取斷續(xù)焊，能更好控制施工質(zhì)量，不會對原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，推薦此種做法。

　　2>屋桁架加固建議

　　屋面桁架為雙坡梯形屋架和單坡梯形屋架，桁架弦桿和腹桿截面均為□100x4方管，全焊接構(gòu)造，下弦桿全部受拉，上弦桿全部受壓，采用施加預(yù)應(yīng)力的加固方式是最為有效與經(jīng)濟(jì)的做法，且施工較為便利。在下弦桿下部設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋，施加一個(gè)反向荷載抵消下弦桿的拉應(yīng)力和上弦桿的壓應(yīng)力，相當(dāng)于變相提高了桁架的承載力，且加固時(shí)不需要卸載，并且不卸載加固還要好于卸載加固，非常適用于本工程加固，且成本較低。也可以改善桁架的撓度和變形，提高其剛度。做法見下圖：

      4·結(jié)論：

　　根據(jù)以上分析，本工程原加固方案沒有起到該有加固效果，結(jié)構(gòu)加固基本無效。需要按上述加固建議做法重新做加固設(shè)計(jì)。

　　(結(jié)構(gòu)加固暫時(shí)屬于小眾行業(yè)，絕大部分結(jié)構(gòu)工程師都是從事于新建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對于結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足。結(jié)構(gòu)加固不僅需要考慮現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，還需要考慮各種不利因素的影響，考慮不到位就有可能引起工程事故，非常需要結(jié)構(gòu)工程師的綜合判斷和分析能力的，需要極強(qiáng)的結(jié)構(gòu)概念才能做好加固設(shè)計(jì)）