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摘要：沈阳某三层平面网架受到局部过载冲击，造成两处根腹杆与螺栓球连接的无缝螺母出现裂缝。应用midasgen软件对该三层平面网架进行了冲击荷载下的模拟，分析了造成该破坏的原因。为解决该问题，采用对出现缝隙的两根杆件进行加固处理。
关键词：平面网架过载冲击加固midasgen
通常人们会关心结构如何抵抗规范所规定的荷载，却忽略了结构可能承受的超过规范规定外的偶然荷载，如冲击外荷载给结构造成伤害，给人类造成损失，如果不加固处理可能造成不可预想的后果。2011年2月的一次火灾造成了某三层平面网架受到局部过载冲击，发现有两处根腹杆与螺栓球连接的无缝螺母出现缝隙。本文主用应用midasgen程序，分析该网架在何冲击荷载作用下造成的该破坏，为其在冲击荷载作用下的防护设计提供参考，并对该网架提出了有效的加固设计方案。
1工程概况及有限元模型的建立
该网架为正放四角锥三层平面网架，模型的平面尺寸为48m×32m，网格尺寸为2m，每层高度为1.4m。杆件上弦杆及下弦杆截面为Φ180×5.0，腹杆截面为Φ95×3.0，钢管杆件设计应力为180MPa。约束位置及模型见图1所示。网架结构材料选用Q235B无缝钢管，节点为螺栓球连接方式，钢球为45号钢,屈服强度为360MPa。
2施加荷载
分析可知该网架可能受到几个重物的冲击，我们将该冲击作用模拟成冲击荷载。由于该网架待加固的位置为两处，相距较远且都在支座附近，不可能为一个重物对网架产生冲击，至少为两个以上的冲击作用能产生该破坏效应。所以对该网架的不同节点位置施加两个的冲击荷载F1(左)和F2（右），结构选取结构的上半部分，加载位置及大小见图1~图6，分别给出了六种工况下的内力分布图。
3结果分析
在六种工况中，定义加载处的左支座为支座A，右支座为支座B，两支座连接的左右腹杆的各应力结果见表1。比较工况1和工况4情况，两支座的左腹杆应力都大于右腹杆应力，而实际情况是右侧腹杆需加固，所以在支座处等距离加载情况被排除。比较工况2和工况5情况，支座A的左腹杆应力小于右腹杆应力，说明右腹杆比左腹杆先屈服；支座B处，工况2情况下左腹杆应力略大于右腹杆，而工况5情况下左腹杆应力明显小于右腹杆。说明工况5的情况更接近实际破坏情况。最后比较工况3、工况5以及工况6情况，三种工况下的两个支座左腹杆应力都明显小于右腹杆应力，说明右腹杆比左腹杆更容易发生破坏。我们可以得出结论，若使该网架发生上述破坏，冲击荷载应施加在支座A的偏左侧位置，另一冲击荷载施加在支座B的偏左侧位置；当B支座处冲击荷载距离支座B的投影距离大于支座A处冲击荷载距离A处的投影距离时，B处的冲击荷载可能不偏离B支座，如同工况5所示。比较中发现距离支座越远，破坏荷载越大。
4加固方案
鉴于目前的状况，采用对出现缝隙的两根杆件进行加固处理，并对松动杆件进行加固。本加固工程的难点是加固件必须通过腹杆连接的两个螺栓球节点，但螺栓球连接件较多，杆件间间隙较小，加固杆件不宜通过。同时要满足加固杆件不能对其他杆件及高强度螺栓造成剪切。另外必须满足小尺寸及高强度的要求，不能进行焊接操作，以免对其他零部件造成损坏。针对实际情况及加固要求，将两根待加固杆件的两端添加可调节拉杆。拉杆直径为Φ30，材料采用345钢材，每根腹杆采用两根拉杆进行加固。每根拉杆可承受200KN的拉力；两球体处连接件材料采用16Mn，连接件中部用环状形式。一方面解决了与球轴定位固定，另一方面解决了与本腹杆延长线上腹杆的干涉问题。
5结论
应用midasgen软件对三层平面网架进行了冲击荷载下的模拟分析，研究了造成该破坏的原因。并提出了加固方案，每根腹杆采用两根拉杆进行加固，加固效果明显。
参考文献
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