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鋼結(jié)構(gòu)工程加固理論與加固技術(shù)


  鋼結(jié)構(gòu)存在嚴重缺陷和損傷或改變使用條件,經(jīng)檢查驗算結(jié)構(gòu)的強度、剛度或穩(wěn)定性不滿足使用要求時,應(yīng)對鋼結(jié)構(gòu)進行加固。常見的鋼結(jié)構(gòu)需加固補強的主要原因有:
 ?。?)由于設(shè)計或施工中造成鋼結(jié)構(gòu)缺陷,如焊縫長度不足,桿件切口過長,使截面削弱過多等等。
  (2)結(jié)構(gòu)經(jīng)長期使用,出現(xiàn)不同程度的銹蝕、磨損以及操作不正常等,造成結(jié)構(gòu)缺陷,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面嚴重削弱。
 ?。?)工藝生產(chǎn)條件變化,使結(jié)構(gòu)上荷載增加,原有結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)。
  (4)使用的鋼材質(zhì)量不符合要求。
 ?。?)意外、自然災(zāi)害對結(jié)構(gòu)損傷嚴重。
  (6)由于地基基礎(chǔ)下沉,引起結(jié)構(gòu)的變形和損傷。
  結(jié)構(gòu)或構(gòu)件加固是一項復(fù)雜的工作,要考慮的因素很多。加固方法應(yīng)從施工方便、不影響生產(chǎn)、經(jīng)濟合理、效果好等方面來選擇,一般原則如下:
  (1)加固應(yīng)盡可能做到不停產(chǎn)或少停產(chǎn),因停產(chǎn)的損失往往是加固費用的幾倍或幾十倍。能否在負荷下不停產(chǎn)加固,取決于結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。一般構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力小于鋼材設(shè)計強度的80%,且構(gòu)件損壞變形等不是太嚴重時,可采用負荷不停產(chǎn)加固方法。
 ?。?)結(jié)構(gòu)加固方案要便于制作、施工,便于檢查。
  (3)結(jié)構(gòu)制造組裝應(yīng)盡量在生產(chǎn)區(qū)外進行。
 ?。?)連接加固應(yīng)盡可能采用高強螺栓或焊接。
  采用高強螺栓加固時,應(yīng)驗算鉆孔截面削弱后的承載能力;采用焊接加固時,實際荷載產(chǎn)生的原有桿件應(yīng)力最好在鋼材設(shè)計強度60%以下,極限不得超過80%,否則應(yīng)采取相應(yīng)的措施才能施焊。
  一、加固方法概述
  鋼結(jié)構(gòu)加固的主要方法有:減輕荷載、改變計算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強度、阻止裂紋擴展等。當(dāng)有成熟經(jīng)驗時,也可采用其他的加固方法。經(jīng)鑒定需要加固的鋼結(jié)構(gòu),根據(jù)損害范圍一般分為局部加固和全面加固。局部加固是對某承載能力不足的桿件或連接節(jié)點處進行加固,有增加桿件截面法、減小桿件自由長度法和連接節(jié)點加固法。全面加固是對整體結(jié)構(gòu)進行加固,有不改變結(jié)構(gòu)靜力計算圖形加固法和改變結(jié)構(gòu)靜力計算圖形加固法兩類。增加或加強支承體系,也是對結(jié)構(gòu)體系加固的有效方法。增加原有構(gòu)件截面的加固方法是最費料最費工的方法(但往往是可行的方法);改變計算簡圖的方法最有效且多種多樣,其費用也大大下降。
  加固結(jié)構(gòu)的施工方法有:負荷加固、卸荷加固和從原結(jié)構(gòu)上拆下應(yīng)加固或更新的部件進行加固。加固施工方法應(yīng)根據(jù)用戶要求和結(jié)構(gòu)實際受力狀態(tài),在確保質(zhì)量和安全的前提下,由設(shè)計人員和施工單位協(xié)商確定。
  (1)帶負荷加固。施工最方便,也較經(jīng)濟。是用于構(gòu)件(或連接)的應(yīng)力小于鋼材設(shè)計強度的80%時,或構(gòu)件無甚大損壞(破損、變形、翹曲等)的情況下。此時為了使新加固桿件參與受力,有時需要對被加固桿件采取臨時卸荷的措施。另外,在加固時應(yīng)注意不影響其他構(gòu)件的正常使用。
 ?。?)卸荷加固。適用于結(jié)構(gòu)損壞較大或構(gòu)件和連接的應(yīng)力狀態(tài)很高,需要暫時減輕其負荷時。對某些主要承受可動荷載的結(jié)構(gòu)(如吊車梁等),可限制其可動荷載,即相當(dāng)于大部分卸荷。
  (3)從原結(jié)構(gòu)上拆下應(yīng)加固或更新的部件。當(dāng)結(jié)構(gòu)破壞嚴重或原截面承載力過小,必須在地面進行加固或更新時采用。此時必須設(shè)置臨時支撐,使被換構(gòu)件完全卸荷;同時,必須保證被換結(jié)構(gòu)卸下后整個結(jié)構(gòu)的安全。
  確定加固方案前,應(yīng)搜集下列資料:
 ?。?)原有結(jié)構(gòu)的竣工圖(包括更改圖)及驗收記錄。
  (2)原有鋼材材質(zhì)報告復(fù)印件或現(xiàn)場材質(zhì)檢驗報告。
 ?。?)原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、安裝驗收記錄。
 ?。?)原有結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書。
  (5)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破損情況檢查報告。
 ?。?)現(xiàn)有實際荷載和加固后新增加荷載的數(shù)據(jù)。
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