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2024-01-02 14:29:45http://www.callls.com
隨著時代的發展,越來越多的鋼結構建筑進入大眾視野,民房、別墅、廠房等都開始采用鋼結構建造。但鋼結構建筑出現達到使用年限,或者因為設計不規范、舊規范達不到新規范要求、鋼結構變形等問題,就需要做加固處理了。
鋼結構加固流程
基本流程如圖所示:
加固設計前,應根據建筑物種類,分別按現行國家標準《民用建筑可靠性鑒定標準》GB 50292和《工業建筑可靠性鑒定標準》GB 50144和進行檢測或鑒定。當涉及抗震加固時,必須進行抗震能力鑒定,根據結果出具項目檢測鑒定報告。
鋼結構加固的主要方法有:改變結構計算圖形、加大原結構構件截面和增強連接強度、阻止裂紋擴展、減輕荷載法等。
一、改變結構計算圖形
1、對結構可采用下列增加結構或構件的剛度的方法進行加固:
A、增加支撐形成空間結構并按空間結構驗算;
B、加設支撐增加結構剛度,或者調整結構的自振頻率等以提高結構承載力和改善結構動力特性;
C、增設支撐或輔助桿件使結構的長細比減少以提高其穩定性;
D、在排架結構中重點加強某一列柱的剛度,使之承受大部分水平力,以減輕其它柱列負荷;
E、在塔架等結構中設置拉桿或適度張緊的拉索以加強結構的剛度。
2、對受彎桿件可采用下列改變其截面內力的方法進行加固:
A、改變荷載的分布,例如將一個集中荷載轉化為多個集中荷載;
B、改變端部支承情況,例如變鉸接為剛結;
C、增加中間支座或將簡支結構端部連接成為連續結構;
D、調整連續結構的支座位置;
E、將結構變為撐桿式結構;
F、施加預應力。
3、 對桁架可采取下列改變其桿件內力的方法進行加固:
A、增設撐桿變桁架為撐桿式結構;
B、加設預應力拉桿。
二、加大構件截面
在鋼結構加固階段,通過加大構件截面,提高建筑自身穩定性。施工人員加大構件截面的時候,充分考慮現有缺陷和損傷情況,對這些需要加固的部位,制定有效的加固方案,在原有加固設計的基礎上適當增大受力構件截面。加大構件截面是加固整體結構的一種較為普遍的方式,操作簡單,并且不影響生產,能夠發揮重要作用,如圖1所示。
對于超靜定結構尚應考慮因截面加大、構件剛度改變而使結構體系內力重分布的可能,必要時應分階段進行受力分析和計算。采用該方法應注意的事項如下:
(1)注意加固時的凈空限制,使新加固的構件不得與其他
桿件相沖突。
(2)加固設計應適應原有構件的幾何狀態,以利施工。
(3)應盡量減少施工工作量。當原有結構鋼材的可焊性較好時,根據具體情況盡量考慮用焊接加固,并應盡量減少焊接工作量,以減少焊接應力的影響,避免焊接變形。還應避免仰焊。
(4)加大構件截面應盡量使被加固構件截面的形心軸位置不變,以減少偏心所產生的彎矩。當偏心值超過規定值,在復核加固截面時,應考慮偏心的影響。
(5)加固后的截面在構造上要考慮防腐的要求,避免形成易于積灰的坑槽而引起銹蝕。
(6)加大截面的加固構造不應過多削弱原有構件的承載能力。
增大構件截面的常用方法:①對H形、工字形等構件截面翼緣加焊蓋板,實現構件截面的增加。②H形截面封口變成箱形截面。③對圓形截面四周焊角鋼變箱形等。
三、增強連接強度
目前鋼結構中構件的連接方式很多,較為普通的有鉚接、焊接、高強度螺栓連接和焊接與高強度螺栓混合連接的方法,鉚接連接的剛度最小(普通螺栓連接除外),焊接連接剛度大整體性好,高強螺栓連接介于兩者之間。加固連接方式選用必須滿足既不破壞原結構功能,又能參與工作的要求。設計人員需要根據加固目的,對主體建筑展開詳細的受力分析,對可能出現問題的部位選擇科學有效的加固件的連接方法,來提高主體結構的受力合理性。
鋼結構加固通常采用焊接連接來提高整體結構強度,在同一受力部位連接的加固中,不宜采用剛度相差較大的加固連接,如焊縫與鉚釘或普通螺栓共同受力的混合連接方法,但僅考慮其中剛度較大的連接(如焊縫)承受全部作用力時除外。如有根據,可采用焊縫和摩擦型高強螺栓共同受力的混合連接。
如果加固的鋼結構之間間隙較小,可以采用焊接連接的方式,來對整體結構進行加固,如果不能采用焊接的方式,則可采用摩擦型高強度螺栓來進行連接。
鋼結構使用焊接,能夠避免在材料上打孔,節約材料。在施工階段,不需要其他大型輔助工具,就可以直接焊接,施工操作簡單,密封性好,能夠發揮自身作用,將鋼材連接在一起。在加固階段使用焊接,現場施工環境適應性強,可以節省人工成本,減少材料的使用,但是對材質的要求較高,加固連接所用材料應與結構鋼材和原有連接材料的性質匹配,其技術指標和強度設計值應符合《鋼結構設計規范》的規定。在鋼結構加固的時候,使用高強度螺栓進行連接,施工方便,對構件的有一定的削弱,能夠承受相應的負載,但是這種結構的施工需要正確的安裝工藝,整體造價較高。
四、裂紋的修復與加固
結構因荷載反復作用及材料選擇、構造、制造、施工安裝不當等產生具有擴展性或脆斷傾向性裂紋損傷時,應設法修復。
在修復前,必須分析產生裂紋的原因及其影響的嚴重性,有針對性地采取改善結構實際工作或進行加固的措施,對不宜采用修復加固的構件,應予拆除更換。
五、減輕荷載法
當鋼結構部件(或連接)的應力小于鋼的設計強度的80%,或者部件沒有太大損壞(損壞,變形,翹曲等)。此時,為了涉及新加強的桿構件,有時需要對加強桿構件進行臨時卸載動作。此外,在加固過程中應注意不要影響其他組件的正常使用。
建筑工程中的鋼結構不可避免地存在各種缺陷和損傷。在荷載和環境等因素的作用下,材料發生變化,引起宏觀力學性能的劣化,導致鋼結構工程事故。為確保結構安全工作,延長使用壽命就必須對損傷構件進行更換或加固,更換這些構件將造成極大的浪費,而且會影響結構的正常使用。同時,結構損傷具有局部性和多發性特點,這些結構不可能在出現損傷時就立即退役。因此,尋求經濟高效的鋼結構加固技術既是土木工程領域亟待解決的技術問題,又是一個關系到社會可持續發展的問題。
文章來源于:秦漢工程http://www.callls.com
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