鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計原理

時間：2020-01-05作者：廣州市維眾建筑工程有限公司瀏覽：251

鋼結(jié)構(gòu)是便于加固的一種結(jié)構(gòu)。在出現(xiàn)以下一些情況時,需要進(jìn)行加固;

(1)由于使用條件的變化,荷載增大;

(2)由于設(shè)計或施工工作中的缺點(diǎn),結(jié)構(gòu)或其局部的承載能力達(dá)不到要求;

(3)有時出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞事故,需要修復(fù)。如果損壞起因是荷載**過設(shè)計值,或是材料質(zhì)量低劣,或是構(gòu)造處理不恰當(dāng),那么修復(fù)工作也帶有加固性質(zhì)。

鋼結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計比新結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜得多。這是因?yàn)?

(1)結(jié)構(gòu)在加固施時還承受著一部分荷載;

(2)構(gòu)造方案必須密切配合已有構(gòu)件的具體情況;

(3)施工條件比較困難;

(4)工期需要盡量縮短;

如果把結(jié)構(gòu)拆卸后在地面加固,然后重新安裝,工作起來有許多方便之處。但是這樣做法使結(jié)構(gòu)很長時期不能使用,造成較大的經(jīng)濟(jì)損失,所以應(yīng)盡量避免。一般做法是在結(jié)構(gòu)只承受*荷載的情況下進(jìn)行加固。但是,如果*荷載作用下有些構(gòu)件應(yīng)力**過(0.6~0.8)f,那么還應(yīng)考慮卸去一部分*荷載。卸載的方法有加設(shè)臨時支柱或利用其他構(gòu)件。

對鋼結(jié)構(gòu)加固的技術(shù)措施可以分為兩大類:其一是改變結(jié)構(gòu)的計算簡圖和進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整;其二是對構(gòu)件及連接做出加固。加設(shè)輔助桿件以減小壓桿的計算長度是改變結(jié)構(gòu)計算簡圖的一種簡單情況(圖1)加設(shè)輔肋桿件況。在(圖1a)中用虛線所示的短斜桿可以把桁架端斜桿在桁架平面內(nèi)的計算長度減小一半。(圖1b)虛線所示的再分體系可以減小弦桿的計算長度。如果弦桿上作用有非節(jié)點(diǎn)荷載,則再分體系還減小或消除弦桿的彎矩桁架的全面加固可以采用加設(shè)*三根弦桿的辦法,或是在下面加,形成下?lián)问襟w系(圖2a)),或是在上面加,形成懸吊式體系(圖2c);在凈空和其他條件受到限制時則加在桁架高度范圍內(nèi)(圖2b)。

桁架和柱鉸接的單層框架改變?yōu)楹椭鶆傂赃B接(圖3),可以減小柱在水平荷載作用下的較大彎矩,不過柱的接長構(gòu)造比較復(fù)雜,需要細(xì)致妥善地處理.

帶天窗架的桁架,把天窗架的部分桿件加強(qiáng),可以使它和桁架共同工作,以提高承載能力。桁架和梁還可以加設(shè)中間支柱或斜撐桿來減小跨度,提高承載能力。

進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整的一個有效辦法是采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。(圖4)所示的桁架和梁設(shè)置由高強(qiáng)鋼做成的預(yù)應(yīng)力索,通過張拉使結(jié)構(gòu)獲得和荷載效應(yīng)相反的彎矩,可以有效地提高結(jié)構(gòu)的承載能力。這種方案存在一個缺點(diǎn),就是在使用期問錨頭變形和鋼索松弛引起的內(nèi)力變化不容易檢查和控制為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn).

類似上述原埋,還可以用推壓裝置來調(diào)整梁的內(nèi)力,如(圖6)所示。在兩梁的相鄰端各設(shè)有斜塊,其間放一個扇形輪,通過重物使梁下翼緣受壓。

(1)使平面結(jié)構(gòu)設(shè)計的體系形成空間工作,為此要適當(dāng)加設(shè)一些支撐和隔板等。

(2)使維護(hù)結(jié)構(gòu)和承結(jié)構(gòu)重共同工作。

(3)調(diào)整連續(xù)結(jié)構(gòu)支座的水平。

(4)對柔性構(gòu)件如交叉斜撐施加預(yù)拉力，使之能承受壓力。

對軸心受力構(gòu)件加大截而的加固設(shè)計，應(yīng)注意加固后的截面形心位置盡量和加固**致,以免造成偏心,如果偏心不能避免,則應(yīng)在計算時計入它的影響。

對于軸心受玉的構(gòu)件,較好在加大截面的同時加大回轉(zhuǎn)半徑?？刂茥U件穩(wěn)定承載能力的長細(xì)比減小,就可以少增加一些截面面積。(圖7中的a,b,c,h，i)幾種方案都能鵯增加截面繞y軸的回轉(zhuǎn)半徑,(d ,f))則能使繞x軸的回轉(zhuǎn)半徑略有增如軸心三桿原有截面在荷載增大時如果應(yīng)力不**過設(shè)計強(qiáng)度,則加固零件可以不必延伸到節(jié)點(diǎn)板范圍內(nèi)。是否需要延伸,和選擇加固方案有直接關(guān)系需要把加固材料延伸到節(jié)點(diǎn)板范圍內(nèi)時,(圖7f)的方案就不適用了。

施焊對結(jié)構(gòu)造成的變形應(yīng)是加固設(shè)計中必須考慮的問題之一。加固零件和原有構(gòu)件之間的連接焊縫應(yīng)該在滿足傳力需要條件下盡量用得小些。節(jié)點(diǎn)板范圍內(nèi)時，可以小到3.0mn,也可以考慮用間斷焊縫。不過間斷焊縫有造成應(yīng)力集中的缺點(diǎn),在有斷可能性的一個重要因素。桁架加固工程,應(yīng)該先就下弦進(jìn)行施焊,以避免出現(xiàn)的殘余變形。


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