一、鋼結構工程加固的原因和原(yuán)則
如果鋼結構工程設計的承(chéng)載能力、抵抗變形能力、穩定性不能滿足使用要求時,可采取加固措施來(lái)滿足要求。
1.鋼結構工程加固的主要原因(yīn)
(1)由於鋼結構工程使用功能的改變,添增設備,使鋼結構(gòu)工程(chéng)實際承受的荷載超過設計荷載。
(2)遭(zāo)受意外的損害,如戰(zhàn)爭破壞、火災、地震等(děng),使結構發(fā)生損壞(huài)。
(3)鋼結構工程製造過程中,混入了劣質鋼材,使(shǐ)製造出的構件達不到設計標準。
(4)地基基礎沉降不均,建築的牆、柱發生異常變形,使鋼結構工程產生異常變形或傷。
(5)由於設計、施工方麵所造成的缺陷,影響到鋼結構工程的強度、剛度或穩定性。如桁架節點板設計(jì)時,未(wèi)考慮到施工拚裝(zhuāng)誤差(chà)而造成側(cè)焊縫長度(dù)不足。
(6)鋼結構工程在長期的使用(yòng)過程中。發生(shēng)鏽蝕或其他機械損傷,使構件斷麵被削弱,造成鋼結構工程的承載能力(lì)的下(xià)降。
2.鋼(gāng)結構工(gōng)程加固方(fāng)案的製(zhì)定原則
對鋼結構工程進行加固時,應(yīng)先請有(yǒu)關業內人事進行鑒定,根據實際需要製定出合理的加固(gù)方案。較好的鋼(gāng)結構工程加固成本。製定(dìng)時還應注(zhù)意以(yǐ)下事項:
(1)鋼結構工程加固的連接方式應以焊接為主,但避免采用不利焊位(如仰焊)。
(2)在不能采用焊接(jiē)(如考慮防火)或施焊有困難時,可采用高強度螺栓或鉚釘加固,但惠澤得采用普通螺栓加固。
(3)結構加固應在原位置上(shàng),利用原有結構在(zài)卸載或(huò)局部卸情況下(xià)進行,必要時也可將原結構卸下加固。
(4)加固施工時,原有構傳看
應力不宜大於其容許應力的60%,如果應力超過容許應力的60%而小於80%時,必須先確定(dìng)出安全可靠的施工方(fāng)案(如設臨時(shí)支撐等)然後再進行加(jiā)固(gù);當應力超過容(róng)許應(yīng)力的80%時,應卸掉結構的荷載。
(5)對輕型(xíng)鋼結構工程杆件進行焊(hàn)接加固時,應卸掉結構的荷載。
(6)當用鉚釘或螺栓在承載狀(zhuàng)態下加固時,原有構件因鑽孔而削弱(ruò)後的截(jié)麵應力不得超過其(qí)設計(jì)時的容許應力。
二、鋼結構工程加固(gù)的形式
根據對鋼結構工程加固的(de)位置和範圍的不同,可將鋼結構加固分為局部加固和全麵加固兩種(zhǒng)形式。
(一)局部加固
所謂鋼結構的局部加固是(shì)指對某些強(qiáng)度、剛度(dù)不足的杆件(jiàn)和(hé)連接處進行加固。通常采用(yòng)的方法有如下(xià)幾種。
1.加大構件橫截麵麵(miàn)積
對於鋼結構工程中所存(cún)在的個別薄弱構件,在不改變整個結構的應力分布情況下,可結(jié)其加焊型鋼來增加(jiā)橫(héng)截麵麵積。
在采用加大構件(jiàn)橫截麵麵積方法進行加固時應(yīng)注意如下幾點:
(1)采用的(de)加固(gù)方法(fǎ)應有利於構件在保持原來的幾何狀態下施工;盡量減少焊接工作量,選擇合理的施焊程(chéng)序,避免引起(qǐ)過大(dà)的(de)焊接變形(xíng)。
(2)注意加固時的淨空限(xiàn)製,使新加固的構件不(bú)與其他杆件相撞擊(jī)。
(3)注意新舊鋼材的可(kě)焊性,選擇適合的(de)焊條和良好的焊接工藝。盡量減少焊接工作量,選(xuǎn)擇合理的施焊程序,避免引起過大的焊接變形。
(4)當受壓構件(jiàn)的破損(sǔn)和變形較(jiào)嚴重時,可(kě)用(yòng)鋼筋混凝土(tǔ)進行加固。為了(le)保證鋼構件和混凝土能更好地共(gòng)同工作,可(kě)在包混(hún)凝土的部位處,在鋼構件的表麵加焊短鋼筋,用來傳遞剪力。
(5)加固後的截麵在構造上要考慮防腐要(yào)求,避免形成易(yì)於積灰、積水的凹槽而引起鏽(xiù)蝕。
(6)對(duì)剛度不足的梁進行加固時,隻需加固彎矩較大的區段(duàn),加固鋼材不伸到支座處。
2.縮短構件的(de)自由長度
對於穩定性不足的(de)屋架及托架進(jìn)行加固時,可采取增(zēng)設再分式腹杆,減小兩支點間的構件長度的方法。
3.對連接處和節點進行加固
對連接處和節點進行加固,主要是對(duì)焊接連接的焊縫和螺栓連接的(de)螺栓及鉚接(jiē)連接的鉚釘進行加固。
(1)焊(hàn)縫的加固方法
①加長焊縫的長度
對原焊縫長度不夠的,可(kě)設法加長原(yuán)焊縫(féng)的長度。如增設端焊縫,或加大節點板尺寸。
②加大(dà)焊腳尺寸
當原焊(hàn)腳尺(chǐ)寸較小,構件厚度(dù)又較(jiào)厚。而加長焊(hàn)縫又有困難時,可采用加大焊腳(jiǎo)尺寸的方法來加固焊縫,但要求(qiú)原焊縫質量必須很好。
(2)鉚接或螺栓連接的加固方法
①增加螺栓或鉚釘的數目,增加多少(shǎo)要根據(jù)強度條件計(jì)算後決定。
②增大鉚釘的直徑或用(yòng)高強螺栓代替原來鉚釘。要(yào)求擴孔後的鉚釘與鉚釘、螺栓與鉚釘(dìng)之間的間距應大於(yú)3d(d為較大螺栓或鉚釘(dìng)的孔徑)。
③對原鉚接連接節點,可采用(yòng)貼邊(biān)焊縫進霆(tíng)焊接加固。此時焊縫強度應按承受全部內(nèi)力計算。
(二)全麵加固(gù)
全麵加固的方(fāng)法很我,常用的有如下一些方法:
1.拉加結構或構件的剛度(dù)
(1)增加支撐以加強結構空(kōng)間(jiān)剛度。按空(kōng)間結構進行驗算(suàn),挖掘結構潛力。
(2)在平麵排架中,重點加強某一列柱的剛度,以承(chéng)受大部分水平剪力,從而減輕其他列柱的負荷。
(3)增設支撐或輔助(zhù)杆件以減小(xiǎo)構件的自由長度;設置拉杆來加強結構(gòu)的剛(gāng)度(dù)。
2.改變構件的彎矩圖形
(1)變更荷載的分布(bù)情況,如將一個集中荷載分為幾個集中(zhōng)荷載。
(2)變更結(jié)構構件(jiàn)端部的約束情況,如將鉸接變(biàn)為(wéi)剛性連接。
(3)合理地調整連接結構的(de)支座(zuò)位置,使構件內力重(chóng)新分布。
(4)增設(shè)輔助(zhù)桁架。在原結構上增設輔助桁架,可(kě)有效地加固簡支梁和桁架,但受空間條件的限(xiàn)製,必須以不妨礙使用為原則。
(5)增加中間支座或將簡支結構端部連接使之成為連續結構。
全(quán)麵加固的方法還有很(hěn)多,需要時可查閱有關資(zī)料。
三、加固施工的方法及注意事項
1.加固施工的方法(fǎ)
加(jiā)固施式的方(fāng)法有以下(xià)幾種:
(1)帶負荷加固
施工最方便,適用於構件(或連(lián)接)的應(yīng)力小於鋼材許用應力的60%時,或構件(jiàn)沒有大的損壞情況下。
(2)卸荷加固
被加固結構損壞程度較大或構件及(jí)連接處應力狀態很高,為了安全,加固時需暫時減輕其負荷。對某些主要承受臨時荷載的結構(如吊車梁),可(kě)限製臨時荷載,即相當於卸掉大部分荷載。
(3)從結構上拆(chāi)下應加固或(huò)更新部分
當結構破壞不嚴重或原截麵承載能力太(tài)小,必須拆下來進行(háng)加(jiā)大或更新,此時必(bì)須設置臨時支撐,使被(bèi)換(huàn)構件完全卸載,同時還(hái)須保證被換構件卸下後的整個結構(gòu)的(de)安(ān)全。
2.鋼結構工程加(jiā)固施工時應注(zhù)意的事項(xiàng)
在對鋼結構工程加固施工時應注意以下幾點:
(1)加固時,必須保證結構的穩定,應事先檢查各(gè)連接點是否牢固,必(bì)要(yào)時可先加固連接點(diǎn)或增(zēng)設臨(lín)時支(zhī)撐,待加固完畢後拆除(chú)。
(2)原結構在加固前必須清(qīng)理表麵,刮除鏽跡,以(yǐ)利施工。加固完畢後,再(zài)塗刷油漆。
(3)對結構上的損傷缺陷(包括(kuò)位移、變形等),應首先予以修複,然後進(jìn)行加固(gù)。加固時,應先裝配好全部(bù)加固零件,以(yǐ)先兩端後中間用點焊固定。
(4)在負荷(hé)狀(zhuàng)態下用焊接(jiē)加固(gù)時,應慎重選擇焊接工藝(yì)(如電流、電壓、焊條直徑、焊接速度等),使被加(jiā)固構件不致由於過度高溫(wēn)而喪失承載能力。
(5)在負荷狀態下加固時,確定施工和焊接程序應遵循下列原則:
①應(yīng)讓焊接應力(lì)(焊縫和鋼材冷卻時的收縮應力)盡量減小並能促(cù)使構件卸載。
②先加(jiā)固最薄弱的部位和應力較高的構件。
③凡立即能起到補強作用(yòng),並對原斷麵強度影響(xiǎng)較小的部位(wèi)應先(xiān)施焊。如加固腹杆時,應先焊好兩端的節點部位,然後焊中段的焊縫,並且先在懸出肢(應力較小(xiǎo)處)上施(shī)焊。再如加大焊腳時,必須(xū)從原焊縫受力(lì)較低的部位開始;節點(diǎn)板上腹(fù)杆焊縫的加固應首先考慮補焊端焊縫。
鋼結構的(de)使用(yòng)期長,但不代表一(yī)個鋼結構工程完(wán)工(gōng)了就可以(yǐ)不管,鋼結構的保養及修護也是很重要的。特別是(shì)對一些大型的鋼結(jié)構(gòu)如鋼結構廠房、鋼結構停車棚、鋼結構雨篷,長期的不維護不修理,對人的安全產生了隱患。