钢结构加固设计原理

时间：2020-01-05

作者：广州市维众建筑工程有限公司

钢结构是便于加固的一种结构。在出现以下一些情况时,需要进行加固;

(1)由于使用条件的变化,荷载增大;

(2)由于设计或施工工作中的缺点,结构或其局部的承载能力达不到要求;

(3)有时出现结构损坏事故,需要修复。如果损坏起因是荷载**过设计值,或是材料质量低劣,或是构造处理不恰当,那么修复工作也带有加固性质。

钢结构的加固设计比新结构设计复杂得多。这是因为:

(1)结构在加固施时还承受着一部分荷载;

(2)构造方案必须密切配合已有构件的具体情况;

(3)施工条件比较困难;

(4)工期需要尽量缩短;

如果把结构拆卸后在地面加固,然后重新安装,工作起来有许多方便之处。但是这样做法使结构很长时期不能使用,造成较大的经济损失,所以应尽量避免。一般做法是在结构只承受*荷载的情况下进行加固。但是,如果*荷载作用下有些构件应力**过(0.6~0.8)f,那么还应考虑卸去一部分*荷载。卸载的方法有加设临时支柱或利用其他构件。

对钢结构加固的技术措施可以分为两大类:其一是改变结构的计算简图和进行内力调整;其二是对构件及连接做出加固。加设辅助杆件以减小压杆的计算长度是改变结构计算简图的一种简单情况(图1)加设辅肋杆件况。在(图1a)中用虚线所示的短斜杆可以把桁架端斜杆在桁架平面内的计算长度减小一半。(图1b)虚线所示的再分体系可以减小弦杆的计算长度。如果弦杆上作用有非节点荷载,则再分体系还减小或消除弦杆的弯矩桁架的全面加固可以采用加设*三根弦杆的办法,或是在下面加,形成下撑式体系(图2a)),或是在上面加,形成悬吊式体系(图2c);在净空和其他条件受到限制时则加在桁架高度范围内(图2b)。

桁架和柱铰接的单层框架改变为和柱刚性连接(图3),可以减小柱在水平荷载作用下的较大弯矩,不过柱的接长构造比较复杂,需要细致妥善地处理.

带天窗架的桁架,把天窗架的部分杆件加强,可以使它和桁架共同工作,以提高承载能力。桁架和梁还可以加设中间支柱或斜撑杆来减小跨度,提高承载能力。

进行内力调整的一个有效办法是采用预应力技术。(图4)所示的桁架和梁设置由高强钢做成的预应力索,通过张拉使结构获得和荷载效应相反的弯矩,可以有效地提高结构的承载能力。这种方案存在一个缺点,就是在使用期问锚头变形和钢索松弛引起的内力变化不容易检查和控制为了弥补这一缺点.

类似上述原埋,还可以用推压装置来调整梁的内力,如(图6)所示。在两梁的相邻端各设有斜块,其间放一个扇形轮,通过重物使梁下翼缘受压。

(1)使平面结构设计的体系形成空间工作,为此要适当加设一些支撑和隔板等。

(2)使维护结构和承结构重共同工作。

(3)调整连续结构支座的水平。

(4)对柔性构件如交叉斜撑施加预拉力，使之能承受压力。

对轴心受力构件加大截而的加固设计，应注意加固后的截面形心位置尽量和加固**致,以免造成偏心,如果偏心不能避免,则应在计算时计入它的影响。

对于轴心受玉的构件,较好在加大截面的同时加大回转半径。控制杆件稳定承载能力的长细比减小,就可以少增加一些截面面积。(图7中的a,b,c,h，i)几种方案都能鹎增加截面绕y轴的回转半径,(d ,f))则能使绕x轴的回转半径略有增如轴心三杆原有截面在荷载增大时如果应力不**过设计强度,则加固零件可以不必延伸到节点板范围内。是否需要延伸,和选择加固方案有直接关系需要把加固材料延伸到节点板范围内时,(图7f)的方案就不适用了。

施焊对结构造成的变形应是加固设计中必须考虑的问题之一。加固零件和原有构件之间的连接焊缝应该在满足传力需要条件下尽量用得小些。节点板范围内时，可以小到3.0mn,也可以考虑用间断焊缝。不过间断焊缝有造成应力集中的缺点,在有断可能性的一个重要因素。桁架加固工程,应该先就下弦进行施焊,以避免出现的残余变形。

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