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鋼結構加固范文1
1. 引言
結構經長期使用，其功能將逐漸減弱，如果能夠及時采取有效的處理措施，可以延緩結構損傷的進程，以達到延長結構使用壽命的目的。結構加固是通過一些有效的措施，使受損傷結構恢復原有結構功能，或者在已有結構的基礎上提高其結構抗力能力，以滿足新的使用條件下結構的功能要求。
2. 鋼結構加固原則
鋼結構加固原則一般如下：
（1）加固應盡可能做到不停產或少停產，因停產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加固，取決于結構的應力應變狀態。一般構件的內應力小于鋼材設計強度的80％，且構件損壞變形等不是太嚴重時，可采用負荷不停產加固方法。
（2）結構加固方案要便于制作、施工，便于檢查。
（3）結構制造組裝應盡量在生產區外進行。
（4）連接加固應盡可能采用高質量螺栓或焊接。
3. 鋼結構加固方法
鋼結構的加固方法主要有：減輕載荷；加大原構件截面和連接強度；改變結構計算圖形；阻止裂紋擴展等。
3.1加大構件截面加固法。
采用此加固方法時，應根據構件已經有的缺陷和損傷的狀況而選擇適當的截面形式，以提高構件的穩固。
3.2連接的加固和加固件的連接。
鋼結構連接方法，即焊接、鉚釘、普通螺栓和高強度螺栓連接方法的選擇，應根據結構需要、加固的目的、原因、受力狀況、構件及施工條件，并考慮原有的連接方法確定。
3.3改變結構計算圖形。
改變結構計算圖形的加固方法是指采用改變荷載分布狀況，傳力途徑，節點性質和邊界條件，增設附加桿件和支撐，施加預應力，考慮空間協同工作的措施調整原結構中的應力。使符合需要的內力重分配，改善被加固的構件的內力的受力情況，對結構進行加固的方法。
一般方法為：
3.3.1對結構可采用增加結構或構件的剛度的方法進行加固：
（1）增加支撐形成空間結構，加強結構空間剛度，并按空間結構進行驗算，挖掘結構潛力。（2）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結構的抗震等動力特性。（3）增設支撐或輔助桿件以減小構件的長細比，提高其穩定性。（4）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，以減輕其他柱列負荷。（5）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，以減小繞度。
3.3.2對受彎桿件可采用下列改變其截面彎矩的方法進行加固：（1）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。（2）改變端部支承情況，例如將鉸接變為剛接。（3）增加中間支座或將簡支結構端部連接成為連續結構。（4）調整連續結構的支座位置。（5）將結構變為撐桿式結構。（6）施加預應力。
3.3.3對桁架可采取下列改變其桿件內力的方法進行加固：（1）增設撐桿變桁架為撐桿式結構。（2）加設預應力拉桿。
3.4裂紋的修復與加固。
結構構件因荷載反復作用及材料選擇，設計構造，施工安裝不當等產生擴展性或脆斷性裂紋損傷時，應先分析產生裂紋的原因及后果，有針對性地采取改善加固措施，不易修復的構件應拆除更換。
4. 結語
隨著新材料、新技術的不斷出現以及新規范的頒布，新的加固方法也不斷涌現。但是每一種加固方法都應有其獨有的特性。在對加固方法的使用中選擇時，應結合現場的實際情況、經濟性和每一種方法的使用范圍及特性進行多方案比選，以確定一種安全、經濟、實用的加固方法。
參考文獻
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［7］守平等．工程結構鑒定與加固改造(上、下冊)．湖南：湖南大學出版社，2002.
鋼結構加固范文2
關鍵詞：鋼結構檢測；加固設計；多層鋼結構
中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：
1 工程概況
某大型商場內中庭加建的鋼框架結構，總建筑面積約11 652m2，地下1 層，地上6層，各層層高為: 負1 層4. 20m，1 層6. 00m，2 ～ 4 層4. 80m，5 層4. 2m，6 層4. 3m，為上人屋面。結構平面形狀為L 形，1～ 6 層承重框架柱為箱形鋼柱，負1層為型鋼混凝土柱，主要為H 型鋼梁，樓板為樓承板，基礎為樁基礎。原結構標準層平面如圖1 所示。
2 原鋼結構質量安全檢測鑒定
結合現場實際情況及相關現場檢測技術標準制定了相應的質量檢測方案，通過對結構外觀、焊縫、連接質量、材料質量、結構安裝偏差及變形等方面的檢測，得出以下結論。
2. 1 尺寸量測
各樓層層高及鋼結構軸線尺寸、構件詳細尺寸與原設計基本一致，符合原設計要求。
2. 2 鋼結構外觀質量
(1) 鋼材的表面未發現有明顯的裂紋、銹蝕、麻點或劃傷等質量缺陷，基本符合設計要求。
圖1 原結構標準層平面圖
(2) 焊縫外觀質量較差?？蚣芰褐g剛接節點翼緣的焊接不符合原設計翼緣為全熔透坡口焊接的設計要求; 在2 層及5 層鋼柱對接焊縫的表面上可清晰地發現表面氣孔、表面夾渣、未焊滿、咬邊、接頭不良等現象，外觀質量不符合設計及規范的要求。
(3) 高強度螺栓連接外觀質量合格，基本滿足設計及規范要求。
(4) 涂層表面未發現明顯的漏涂，表面未發現明顯的脫皮、泛銹、龜裂和起泡等缺陷，防火涂層的厚度不足，不滿足設計及規范要求。
2. 3 焊縫質量
鋼柱對接焊縫不符合設計要求及《鋼結構工程施工質量驗收規范》(GB 50205—2001 ) 的要求; 焊縫內部缺陷超聲波探傷評定等級為Ⅳ級，不符合《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》(GB 11345—89) 標準Ⅰ級焊縫質量要求，不符合設計要求。
2. 4 結構連接質量
各層鋼結構框架梁之間的連接基本未按原設計要求對翼緣進行焊接; 框架梁與次梁之間剛性連接節點(圖1) 未按原設計要求安裝及焊接，翼緣之間未焊接，加勁肋未抵至次梁下翼緣; 鋼柱對接連接焊縫質量不合格，即鋼結構主要結構構件的連接不符合設計要求。
2. 5 結構變形
鋼結構各層框架鋼梁、鋼柱均出現較嚴重的因安裝施工不當引起的變形及接口錯位等現象，施工偏差明顯超過規范允許值，大部分鋼柱有明顯的垂直度偏差，不符合原設計及規范要求。
2. 6 原材抽檢結果
經現場抽取原材送檢，根據檢驗報告，原材質量檢驗結果為合格，符合設計及規范要求。
2. 7 小結
鑒于以上幾點檢測結果，綜合評定該鋼結構主體施工質量不合格，整體結構安裝有嚴重偏差，不符合設計及驗收規范要求，存在嚴重的安全隱患，須進行加固設計與施工。
3 加固設計
根據檢測結論及分析結果，通過對加固方案的適用性、可靠性、可操作性、施工周期和經濟性等多方面的綜合考量，確定針對鋼結構框架梁、柱及相關連接節點的最優加固方案。
3. 1 框架鋼柱、鋼梁加固設計
由鋼結構體系特點可知，不宜在結構構件服役受力狀態下進行大量焊接處理，而且采用焊接加固方法仍無法糾正原結構的安裝施工偏差等問題?？紤]到商場空間較大，經綜合分析采用外包鋼筋混凝土法對鋼框架梁、柱進行加固處理，在避免對原結構大量焊接的同時，混凝土層亦可兼作防火層，具有節省工期、堅實可靠等特點。
(1) 鋼柱的加固設計
各層框架鋼柱存在垂直度偏差及駁接位施工質量不合格等問題，加固處理后，可有效提高框架柱承載能力及剛度，同時通過外包混凝土層恢復框架柱垂直度。以軸/柱為例詳細介紹加固設計方法。建筑物耐火等級為一級，鋼柱耐火極限為3h，根據相關防火規范，鋼柱以混凝土作保護層其厚度不小于12cm?，F取150mm 作為外包混凝土層厚度，滿足防火保護層厚度要求，增加的主筋及箍筋形式見圖2。其中2 層、5 層為鋼柱駁接節點層，因檢測結果不合格必須先進行局部加固處理，因此先在柱駁接位置采用四圍加焊鋼板的方法局部加固。
圖2 鋼柱加固截面圖
計算加固柱結構時，原鋼柱不考慮同時參與計算，即假設原鋼柱失效，柱按混凝土箱形截面等效為慣性矩和面積都相等的工字形截面計算強度及配筋。計算得出各內力參數如表1 所示。
加固后框架柱有了較大的安全儲備，能確保結構各項指標達到規范要求，柱的穩定性及剛度得到了有效提高。使用該方法加固達到了安全要求，且施工相對較簡單快捷。
1 層軸/柱加固內力參數表1
(2) 鋼梁的加固設計
對框架鋼梁加固時應充分利用原鋼梁，構成完整的鋼骨混凝土結構，但實際上鋼梁對接點翼緣未做焊接連接，不能保證完整有效地傳遞彎矩、剪力等，需彌補此缺陷。經綜合分析，采取在缺陷部位增加過渡筋及局部箍筋加密的方法解決該問題，避免焊接作業。按SATWE 模擬計算結果配置型鋼混凝土框梁及懸挑梁跨內主筋及箍筋，再澆筑混凝土，外包混凝土厚度梁底增加50mm、梁側每側增加80mm。對于上下翼緣過渡筋的配置，則不考慮型鋼作用，按鋼筋混凝土框架梁SATWE 模擬計算結果進行配置，其錨固搭接長度按規范，保證該加固方案的經濟可靠。
框架梁柱的加固施工作業應按由下往上即從1～ 6 層逐層進行，若需整體施工，則需有足夠的施工安全措施及更為可靠的監測措施，同時應注意以下幾點:
(1) 首層柱加固縱筋需按規范要求植筋植入下層混凝土柱頂; 鋼柱駁接處的局部加固焊接不應整體同時施工。
(2) 梁加固過渡鋼筋采取點焊方式固定于原鋼梁上; 主鋼筋遇主次梁節點時應開孔穿過次梁節點板; 梁加固混凝土澆筑時局部開鑿樓板，但開鑿原樓板應跳開分段進行。
3. 2 部分鋼梁節點加固措施
(1) 主次梁剛性連接節點部位采用補焊方式進行加固處理。施工時應盡量減少該項焊接對整體結構安全的影響，調整好該項施工順序。補焊時要求對原梁底作臨時支頂，卸荷情況下施焊，上翼緣施焊需局部開鑿樓板。
(2) 位于軸/ (2/A) 柱附近的懸挑部位，其懸挑跨度相對較大(約4.8m) ，因此該部位額外增加鋼牛腿進行加固處理，同時應使加勁肋抵至下翼緣。
4 結論
(1) 在鋼結構的檢測中，綜合現場實際情況，應保證基本項目檢查落實，檢測結果能全面反映出結構現狀，是否符合設計及規范要求、是否安全可靠。
(2) 針對檢測結論所反映出的結構問題，根據已建成鋼結構的特點，綜合考慮結構性能及功能要求，通過對加固方案適用性、可靠性、施工周期等多方面的綜合考量，確定有針對性的最優加固方案。
(3) 無空間限制情況下采用外包鋼筋混凝土的方法加固鋼框架梁柱，可系統解決鋼結構施工不合格、安裝偏差及防火等問題，且能快速施工，有效縮短施工周期; 此外又能全面提高結構各項性能，保證結構更為安全可靠。本工程如期完成了施工工作，證明了該施工方法適用可行，為業主爭取了寶貴時間，起到了良好的效果并取得了較好的經濟效益。
鋼結構加固范文3
關鍵詞：鋼結構；節點；加固設計
中圖分類號： TU391 文獻標識碼： A
前言
常用的鋼結構節點負載下加固方法主要有以下六種：梁翼緣加蓋板加固、梁翼緣加側向蓋板加固、梁翼緣加腋加固、梁翼緣加肋板加固、端板角焊與圍焊加固、高強度螺栓加固。雖然目前負載下鋼結構焊接節點加固應用很多，但是國內外針對該方法的研究甚少，目前除了美國的FEMA355D和前蘇聯的《改建企業鋼結構加固計算建議》，只有我國的《鋼結構加固技術規范》(CECS77:96)和《鋼結構檢測評定及加固技術規程》(YB9257―96)，且需要補充完善。
本文主要針對負載下鋼結構端板連接節點端板側焊縫加固與負載下鋼框架梁柱節點梁翼緣蓋板加固兩類節點，根據相關規范、規程和有關文獻通過算例進行分析比較，同時找出現有規范、規程和常用設計方法的差異與不足，為規范的修訂提供參考。
一、鋼結構相貫節點的分類
相貫節點有很多類型，按幾何形式分類，可分為平面節點與空間節點兩大類。前者為所有桿件軸線處于同一平面或幾乎處于同一平面的節點。在節點處貫通的鋼管通常稱為主管或弦桿；其余稱為支管或腹桿。
工程常見的空間節點形式包括TT型、XX型、KK型、TT型以及TX型等。平面節點的互相組合(共用一根弦桿)，可以形成多種樣式的空間形式，所以實際空間節點的種類不限于上述幾種。方管為弦桿的節點，方管可以偏轉45度后與腹桿連接；空間曲線桁架和網殼中的節點，弦桿并非直線，這些都增加了空間節點形式的變化。
相貫節點根據腹桿是否搭接又分為：間隙節點，全搭接節點，部分搭接節點。其中間隙節點成本最低，然后是全搭接節點，部分搭接節點成本最高。一般來說，與間隙節點相比搭接節點具有較高的靜力腹桿。弦桿截面為圓管的節點通常稱為圓管節點；弦桿截面為方管或矩形管截面的節點則稱為方管節點。工程中較多遇到的面節點有：T型(Y型)、X型、K型(N型)、TK型(即在弦桿一側有三根腹桿的情況)，此外還有KK型（如圖表1.1所示）。工程常見的空間節點形式包括TT型、XX型、KK型、TT型以強度與疲勞性能，但搭接接頭的成本較高，而且被搭接腹桿隱藏的部位需要焊接時，必須在搭接腹桿定位之前進行，這樣就不能在整體結構焊接前將所有的桿件定位并點焊，使得焊接過程更加復雜。
按組成節點的鋼管的類型可分為：圓管―圓管相貫節點、方管―方管相貫節點及方管―圓管節點。前兩種應用較多，后者剛開始使用。方主管―圓支管節點中的圓支管的相貫線是橢圓，故較圓管―圓管節點中的圓支管更容易放樣切割。但是，目前國內外對于方主管―圓腹桿相貫節點的極限承載力的理論和試驗還很少，一定程度上限制了這種節點的應用。在大多數結構中，相貫節點僅作為鉸接點處理，原因是細長桿件約束彎矩不大，在有些情況下則由于弦桿壁抗彎剛度小。但是，相貫節點在某些情況下可以也必須實現剛性連接的要求。
目前，包括我國鋼結構設計規范在內的國內外大多數相關規范規程，都是根據上述節點幾何形式來劃分節點的類型。
二、鋼結構節點加固設計
（1）、端板連接節點端板側焊縫加固
梁柱均采用焊接H型鋼，梁截面尺寸為300×200×8×12，柱截面尺寸為300×250×8×12，且柱翼緣在端板外伸邊緣兩邊100mm范圍內局部加厚，其厚度與端板厚度相同，均為20mm。螺栓為10.9級M20摩擦型高強度螺栓，其余零部件與大構件的材料均為Q345B鋼。焊角尺寸根據規范分別采用:7mm、9mm、11mm。端板詳細尺寸如圖1所示，端板加勁肋為等邊直角三角形，直角邊長為100mm，其厚度為10mm。
圖1 端板詳細尺寸
各規范、規程和文獻資料中，均只提到了栓焊并用連接時的抗剪性能，但對其彎矩在焊縫和螺栓中的分配并未提及，本文將按規范計算其抗彎承載力。查規范得出:fwf=200N/mm2，fbv=310N/mm2，fbc=500N/mm2，μ=0.50，P=155kN。計算得出梁的全塑性抗彎承載力為M=306kN?m、抗剪承載力為V=445kN，端板未焊接加固時的抗彎承載力為M0=241.1kN?m，抗剪承載力為V0=778.7kN。不同計算方法、不同焊角尺寸和不同加固方法(如圖2)的最終計算結果如表1。
圖2 端板連接節點加固示意圖
表1 端板連接節點加固計算結果對比
表中各數值均為當梁柱強度足夠時，節點的承載能力極限值；Va1、Vb1為非負載下的抗剪承載力；Va2、Vb2為名義應力比0.25時的抗剪承載力；Wax、Wbx與Ma、Mb分別為焊縫截面模量和其抗彎承載力；下標a、b分別表示兩種不同加固方法。對比上述計算可得出以下結論:
1、從本算例可以看出，當端板采用7mm側面角焊縫時，其抗剪、抗彎承載力已經超出了梁的抗剪、抗彎承載力，若增加焊角尺寸或圍焊，對結構的整體承載力并無影響，但其焊接熱所產生殘余應力卻對結構極其不利，且加固方法b加固后的抗剪承載力較加固方法a提升不明顯，但端部角焊縫焊接時所產生殘余應力的影響卻不可忽略，除特殊情況外，不應對端板進行圍焊加固。
2、加固方法b加固后的抗彎承載力較加固方法a提升明顯，但考慮到焊接熱對結構殘余應力的影響，除由于節點抗彎性能不足時，不應采用端板圍焊加固。
3、當負載下加固計算時，規范計算得過于保守，規程和日本學者所提出的計算方法更經濟合理，但是其中焊縫和螺栓受力的分配系數還有待進一步研究完善。
（2）、鋼框架梁柱節點梁翼緣蓋板加固
當蓋板厚度太小時，則不能達到預期的加固效果；當蓋板厚度過大時，其與柱翼緣之間的焊接尺寸較大，焊接過程中產生的焊接預應力對結構的影響又不可忽視。本文采用梁為400mm×150mm×8mm×12mm、柱為450mm×250mm×12mm×16mm的焊接H型鋼進行計算。螺栓為10.9級M20摩擦型高強度螺栓，其余零部件與大構件的材料均為Q345B鋼。選用蓋板長300mm，其厚度分別為10mm、12mm、14mm，如表2
表2 蓋板加固節點加固計算結果對比
規程和FEMA中均未提到負載下梁與蓋板如何分配彎矩，該算例中有文獻提出了負載下彎矩在梁與蓋板上的分配方法。其中“0”表示未負載，“0.25”表示其名義應力比。對比上述結果可以得出以下結論:
1、當蓋板從10mm增加到14mm后，其承載能力極限值有所增強，但蓋板厚度不宜太大，當厚度超過梁翼緣厚度的1.2倍時，考慮到梁翼緣所能承受的彎矩有限，故不宜過度加大蓋板厚度；當增加蓋板長時，根據相關參考所提出的計算理論，其塑性鉸將向梁中心移動，會增加節點所分配到的彎矩，故也不宜過度增加蓋板長度。
2、當該節點未加固時，所能承受的最大彎矩為265kN?m，可以看出，蓋板加固后，其節點承載性能的提升很明顯，但其梁翼緣和蓋板彎矩的分配還有待進一步深入研究。
三、結語
總而言之，為不影響正常的生產，需要對結構進行負載下加固。為保證負載下加固的安全施工及保證良好的加固效果，需要保證其應力比限制在一定的范圍內。在對鋼結構節點進行加固時，需要考慮諸多因素，最重要的是選取加固類型和加固截面尺寸。最終采取何種加固類型和加固尺寸，需根據相關因素、經濟條件、施工環境等綜合考慮。
參考文獻
鋼結構加固范文4
如同上面所講，鋼結構具有諸多優點，可是缺點也是極為明顯的。必要的加固措施是有效保證鋼結構可靠性和耐久性的重要途徑，文章將主要介紹幾種加固措施。
1.1截面補強法一般加固是在局部卸荷或全部卸荷狀態下進行的，結構在加固前后的幾何特性及受力狀態存在著差別，因此，需要依據結構加固時段和加固前后（為了保證鋼結構的安全可靠），采取分階段思考結構的截面幾何特性、損傷程度、支承條件和力壓之上的荷載及其不利組合，準確制定計算簡圖，實施受力分析，在結構中找出可能產生的最不利受力。
1.2改變計算簡圖對鋼結構的加固可以使用改變荷載分布狀況、傳力路徑、節點性質和邊界條件，增加附加桿件和支撐、施加預應力、思考空間聯合工作等方法。除了對直接加固結構實施承載程度及正常利用極限狀況的計算外，還需要對有關結構實施必要的驗算，而且采用行之有效的合理構造方法，在安全上給予一定的支持。改變結構計算簡圖加固的方法：增強結構或構件的剛度；改變受彎構件截面內力；改變桁架桿件內力；同其他結構協同工作組成混合結構，用來改良受力情況。
1.3結構的卸荷方法經過增加臨時支柱或組建撐桿式結構張緊其拉桿對屋架實施改變應力卸荷。因為屋架的支點有變化（兩個到多個），所以驗算是必須要進行的，所關注的重點方面是應力符號改變的桿件。同時還要計算的是臨時支承節點處的部分受力狀況，采用臨時方法對支承點在外界失去平穩的情況進行有效杜絕?！巴辛簱Q柱”是在下段柱需要加固甚至是更換的時候所必須運用的方法，此時應該驗算的是兩側相鄰柱的承載力。
2鋼結構的檢測方法
2.1鋼結構截面厚度的檢測加工精度和斷面銹蝕是會影響鋼結構斷面厚度的兩個重要的方面。特別是銹蝕極容易產生截面變薄的情況，荷載力也會相應減少，這會對全體鋼結構的安全構成威脅。所以，測定鋼結構截面厚度所肩負的使命任重而道遠。當前，普遍使用測厚儀測定截面厚度，使用超聲波脈沖反射法。超聲波從一種均衡介質進入到另一種均衡介質時會引起反射，探頭產生的超聲波進入分界面時，就會反射回來被接收探頭收到。計算發射脈沖至接收脈沖之間所耗費的時間，得出被測件的厚度。
2.2鋼結構涂層厚度的測定在鋼結構鑒定中，涂層的質量問題直接涉及到鋼結構的牢固性。大多數涂層的厚度測定采用磁性測厚儀測定。采用磁性測厚儀時，首先要調好儀器能夠正常的工作。先確定測量范圍，然后進行測量，清除涂層表面灰垢和油污，這是在測量時首要的工作，用來防止影響精度。之后用探頭觸及被測涂層。以實際狀況為準，先要確定是否有涂層，因為長時間受到自然條件的影響，涂層會損壞甚至是消失，殘留涂層是否存在是結構銹蝕狀況一個重要標準。
2.3鋼結構撓度測定鋼結構的跨度通常情況下都很大，撓度測量存在著一定的難度，需要使用較大的力氣把鋼絲拉緊，鋼絲自身還要有必要的強度，還必須填寫好竣工記錄和撓度值。這些前期準備工作做好后，所得出的應力撓度值才會在準確的范圍內，比較可靠。水準儀、全站儀是現階段的鋼結構撓度檢測所使用的儀器。水準儀自身具有優良的望遠鏡光學系統，穩定的儀器結構，質量精良的測微器裝置，靈敏度極高的管水準器，性能極高的補償裝置。全站儀則是一種具有自動測距、測角、計算和數據處理，自動記錄和傳輸功能的自動化、數字化及三維坐標測量系統。
2.4鋼結構的質量檢測與評定尺寸差異大、結構焊接和鉚接的質量低、涂料質量不過關是工廠制造鋼結構容易產生的不良因素。正是由于這些不良因素的存在和相互作用，鋼結構的各個部分都將受到不同程度的損壞。
2.5鋼結構的缺陷檢測超聲波法和電磁法是鋼結構檢測比較常見的方式方法。檢測中，重點要檢測的是鋼結構的材質。作為取樣的試驗品，在非絕對受力部位取得是可靠性最高方法，強度指標是確定的主要依據。但是這樣做會對鋼結構產生一定的不利情況，嚴重時會影響其正常的工作進度。焊接是鋼結構建筑中主要運用的連接方式，焊接方面的檢測主要是為了檢測鋼結構能不能在要求的合理范圍內。
3結束語
鋼結構加固范文5
論文關鍵詞:大型鋼結構,施工控制,結構加固
1 引言
目前,隨著我國大跨度鋼結構的發展,對施工技術提出了越來越高的要求,為達到設計效果和使用要求,人們對大跨度結構的施工技術及施工過程中表現出的諸多力學及技術問題愈來愈重視。越來越多的設計和施工人員已認識到安裝方案及施工計算的重要性。對于現代大型和大跨度復雜鋼結構的成型過程一般要通過吊裝或滑移或頂(提)升或其他施工技術從一系列準結構逐漸集成形成最終結構的過程,結構可能在施工過程中結構失去平衡而傾覆,或由于結構或構件失去穩定而倒塌,或由于局部構件或節點的強度不足而破壞。所以,根據工程實踐研究大型鋼結構施工控制和結構成型效果顯得十分必要。本文通過大型連廊鋼結構的安裝、提升控制及結構加固實踐,研究大型鋼結構施工控制技術及力學分析、演算、加固等,為類似工程提供有價值的參考。
2 大型鋼結構施工控制技術
近年來,大跨度鋼結構的施工整體提升項目愈來愈多,如近年來完成的北京西客站巨型桁架、北京首都國際機場四機位庫、上海大劇院、深圳市民中心、廣州新白云國際機場10號機庫[1]、澳門多功能體育館主桁架[2]等。大型鋼結構在安裝提升過程中,應重點解決兩個問題:一是被提升的結構和提升柱不應該遭受損傷和破壞;二是提升系統的設計和計算。當然在提升過程中可以人為地改變結構提升過程的受力狀態。有兩種處理措施:一是根據提升柱剛度及穩定性的強弱程度,可以調整提升柱之間提升力的大小分布,把弱柱的提升力轉嫁到強柱上以保證弱柱在提升過程中的安全,還要特別檢驗它的強度和穩定性。二是在一個提升柱中,可能由于兩個提升力偏心不等對柱產生極為不利的影響,可以通過調整兩個提升力的大小使柱達到或接近中心受壓以改善柱子的受力狀態。
整體提升過程可分為三個階段。第一階段是結
構脫離胎架;第二階段是結構勻速提升;第三階段是結構落位。首末兩個階段提升力的變化較大,它直接涉及到對提升柱與結構安全的影響,因為在結構脫離胎架和落位的過程中,提升點離開胎架和結構落到設計標高的先后順序會引起提升力的較大變化?？梢园堰@兩個階段比喻為飛機的起飛和降落,而第二階段可比喻為飛機的平穩飛行。
為了防止在提升過程中由于提升點不同步對桁架強度和穩定性的影響,需進行不同步驗算。提升系統中設置一個標準提升點,系統動態采樣其他提升點的位移值,并保證差值在±15mm以內。千斤頂只能給結構提供向上的力,即僅能提供豎向的單向約束,所以對計算結果的合理性應加以檢驗,各提升點位移差的出現會使結構的受力狀態發生改變,因此需要計算在可能出現位移差時結構的受力情況,以確保提升過程中桁架安全可靠。通過計算桁架體系在各種位移差工況下的桿件內力,并進行穩定分析,可以保證在提升過程中,只要嚴格控制各提升點與標準點之間的位移差不超過±15mm,那么結構是安全的。在實際提升過程中,由于提升點與標準點之間的位移差控制在允許范圍內,桁架體系沒有桿件發生局部失穩。
近年來,國內外出現了一些新型施工方法,如高空曲線滑移技術、預應力拱架結構施工成型技術[3、4]、網殼結構折疊展開施工技術[5]。而整套提升技術只需安裝少量的腳手架,提升過程只耗費一天時間,較滑移法施工節省工程量20~40%,節省支架30~60%,縮短工期30%。
4 大型鋼結構施工控制及加固實例
4.1 工程概況
上海振華港機連廊鋼結構設計有兩個連接體鋼結構,分上下布置,平面型式一樣。下部連體鋼結構位于13F~16F之間,標高從+41.67米至+51.57米;上部連體鋼結構位于23F~26F之間,標高從+74.67米至+84.7米;平面位置均位于A~H軸與8~12軸之間。單個連體鋼結構體型尺寸約為38.5米(L)×30.8米(W)×9.9米(H),重量約為300噸。連接體主結構為雙向正交的鋼桁架結構。連廊結構里面示意圖如圖1所示。
本工程采用在地面整體組裝,液壓同步提升,空中對接落位的工藝進行安裝。該工藝避免了鋼連廊高空焊接對口,最大程度地保證了施工質量。本工程起吊單片鋼桁架最重約20噸,H軸-N軸/8線-12線區域路基箱鋪設重約431噸。所以要求對三層樓面和H軸-N軸區域的地下室頂地面的下層結構需要進行加固措施設計。
結構加固
圖1 連廊結構立面示意圖
4.2 連廊鋼結構整體提升吊裝施工及控制方案
連廊鋼結構吊裝的關鍵工序為鋼結構桁架于裙樓三層樓面的整體拼裝。為保證拼裝的精度,我們采取工廠加工制作與預拼裝控制、起拱控制、溫度影響控制、焊接收縮影響控制、地面拼裝控制和高空對接控制(主桁架一側設置500mm的預留段)的綜合控制技術,在詳圖設計時就要充分考慮單片桁架的分段制作和運輸進場。
在兩塔樓主體結構施工過程中,我們安裝連接連廊的勁性鋼柱時,要求對該部位的垂直度、軸線位置、標高進行嚴格控制,以保證鋼柱牛腿與連廊在空中準確對接;
在連廊鋼桁架制作過程中,將現場實測的牛腿標高和軸線偏差數據反饋到加工廠。加工廠嚴格要求將主桁架GHJ-1、2、4于車間整體拼裝制作,并嚴格控制單片桁架的平面度、對角線尺寸、起拱要求等,待焊接矯正完畢后再進行切割分段出廠(分段切割處設置現場拼裝耳板以保證尺寸精確和現場拼裝速度)。同時要求與現場鋼柱牛腿連接的柱桁架GHJ-1、2的兩端頭各預留100mm余量于現場根據實際情況進行調整;
在連廊于裙樓三層樓面整體拼裝的過程中,我們要求使用激光測距儀將主體結構鋼柱牛腿的標高、間距、軸線位置等復測的實際數據反饋到連廊的地面整體拼裝中,并反復復核對角線和標高,再對車間預留余量進行調整和現場磁力鉆孔處理;
液壓整體提升過程中,嚴格控制8、12線/A、C、F、H軸8個液壓提升器的提升速度和整體均衡性,使整體連廊在一個平面內穩步上升并準確對接;
在主桁架(GHJ1和GHJ2)同鋼柱的連接端的一側上下弦桿和腹桿設置500mm預留段,待帶連梁提升就位一側進行臨時固定后復測實際尺寸,對預留段進行修整后,進行連接,確保連廊提升的順利和快速。
4.3 結構加固方案設計
本工程鋼結構連廊施工由于施工條件限制,連廊吊裝采用液壓整體提升技術進行吊裝,所以連廊整體預拼裝需要在裙樓三樓樓面的預拼裝胎架上進行。經設計部門復核,位于砼柱頂上的21根胎架柱,受力不存在問題,但位于混凝土梁上的19根胎架柱,混凝土梁受力超出設計荷載,需要采取加固措施。由于南面01A軸/8、12軸有高壓電線和建筑紅線邊上的其他單位小廠房障礙而無法行走吊車,所以吊車吊裝區域安排在H~N軸/8~12線地下室頂地面(-0.05米標高)上進行,所以需要對H~N軸/
8~12線吊車行走區域進行加固處理。 由于地下室頂板為反梁,不方便行車,同時也考慮到維護頂板不被損壞,要求在行走吊車時先在反梁上鋪設路基箱,路基箱下面鋪滿黃沙,以保證在吊車行走時形成均布荷載,但由于路基箱支點在兩反梁上連接,所以反梁將要承受絕大部分的豎向荷載,所以首先需要對砼反梁進行特別的單獨的加固處理。
加固體系直接采用keyimg248×3.5鋼管及可調支托加固,計算體系中,結構樓板為受彎結構,需要驗算其抗彎強度和剛度。樓板板的按照三跨連續梁計算。取500mm寬樓板為計算單元,依次進行了框架梁計算、支撐鋼柱計算和裙房大堂處加固計算等,通過設計驗算,地下室需要采用φ219X10的鋼管支撐頂撐加固,加固設施的設置布置圖及節點如圖2所示。
裙房大堂處加固采用扣件式鋼管支撐加固地上部分架體搭設高度為8.65米,通過與設計方溝通樓板設計承載為15KN/㎡,最大拼裝重量為65噸。為保證結構安全性,驗算過程中不考慮大廳頂板設計承載。因原大廳模板未拆除(立桿的縱距 b=0.50米,立桿的橫距 l=0.50米,立桿的步距 h=1.20米剪力撐沿縱、橫向設置每六排設置)僅需加固地下部分,如圖3所示。同樣采取同位搭設,并采用可調支托。
大型鋼結構
圖2 鋼柱支撐立面示意圖
大型鋼結構
圖3 加固設施的設置布置圖
5 結論
(1)施工過程控制是保證大型鋼結構施工過程安全可控的重要手段。本文采用的方法可以借鑒到其它類似的高層鋼結構和橋梁結構中。
鋼結構加固范文6
關鍵詞：棧橋加固；汽車吊主鉤；滑移
中圖分類號：TU74文獻標識碼： A
前言：國電浙江北侖第一發電有限公司位于浙江寧波北侖，是國家第一個利用世界銀行貸款建設的火力發電廠，其中連通港口至堆煤場的輸煤棧橋是極其重要的煤運輸通道。原有棧橋桁架鋼結構已使用近20年，由于受海邊潮濕高鹽環境的侵蝕，部分桿件已出現嚴重銹蝕，因此業主決定除對原有銹蝕嚴重危及結構安全的構件進行替換加固外，對棧橋中的C2、C12棧橋桁架下弦再安裝新的桁架結構，以保證輸煤通道的暢通和安全使用。
1.工程概況
本工程C2、C12輸煤棧橋為并行的兩條，需加固部分包括：其中海上部分（棧橋下部為灘涂）C2、C12各計13跨，陸上部分C2共計18跨，每跨跨度30m。新加固桁架結構采用“U”形結構，新加桁架上弦與原有桁架下弦通過焊接連接，新加桁架高度為1200mm，寬度分別為2300mm和1810mm。考慮運輸條件桁架結構工廠制作采取直接制作成“U”形，每跨分為兩段，每段長計15m，于現場進行組對的方案，每榀桁架約重計2.5噸。
2.鋼結構安裝施工技術
2.1 施工測量
在桁架鋼結構制作開始之前，便安排工程測量人員對原有棧橋桁架結構的跨度、砼柱的標高、下撓情況等進行了詳實的數據測量記錄，為桁架結構制作與安裝提供了原始記錄依據。
2.2鋼結構安裝準備
每跨桁架結構分段運抵現場后，在每跨位置的引橋上進行兩段結構的組拼，并同時在每榀桁架下弦固定通長的跳板，一方面增強桁架整體剛性，另一方面方便施工人員行走及焊接油漆施工，并設置通長安全繩，如下圖：
2.3 鋼結構安裝
2.3.1 海上桁架鋼結構安裝
安裝施工工序如下：
事先安排施工人員進行砼柱平臺位置固定桁架結構的植筋鉆孔工作，鉆好孔后，對孔進行保護但先不植筋；
選用50噸汽車吊站位于棧橋一側的引橋上，新加桁架采用鋼絲繩四點綁扎吊裝，在其中一側兩個吊點安裝2個2T的倒鏈，以便調整桁架的角度方便安裝，另外在桁架下弦外側綁扎另外一組鋼絲繩；
利用50T汽車吊主鉤將桁架吊運至棧橋外側，兩端分別綁扎溜繩，以控制桁架空中姿態，主鉤慢慢下降，使得桁架下弦標高與砼柱平臺標高相平時停止；
這時施工人員利用兩端的溜繩分別將事先固定在砼柱平臺處的2個2T倒鏈與桁架下弦里側的結構連接，收緊倒鏈，使得桁架下弦里側結構搭在砼柱平臺上；
此時放下50T汽車吊小鉤，施工人員通過砼柱平臺上到桁架結構上去，將事先綁扎在桁架下弦外側的鋼絲繩固定在汽車吊小鉤上，慢慢收緊小鉤鋼絲繩，小鉤固定鋼絲繩承載主要重量后，慢慢放下主鉤，施工人員將主鉤綁扎鋼絲繩解扣后，撤出桁架結構，此時桁架結構重量一半由砼柱平臺承擔，一半由汽車吊小鉤固定的桁架外側的鋼絲繩承擔；
慢慢收緊固定于砼柱平臺處的2個倒鏈，與汽車吊配合，慢慢將桁架主結構滑移至棧橋里側，當桁架整體重量靠砼柱平臺承擔后，施工人員再上到桁架結構上， 解開吊車小鉤鋼絲繩，吊車回鉤；
接著利用2臺倒鏈將桁架結構滑移至安裝位置下方；
然后分別在桁架結構的兩端及中間位置安裝3臺倒鏈，對桁架結構整體提升，使得新加桁架上弦與原有桁架下弦裝配連接，達到焊接固定工序要求；
安裝桁架兩端與砼柱平臺固定連接的鋼墩，進行植筋；
測量調整安裝位置后，分別進行新加桁架結構與原有桁架結構的焊接施工，焊接位置處及時補涂防銹漆；
安裝焊接檢查驗收合格后，安排油漆施工人員進行最后一遍面漆的涂刷；竣工驗收。
2.3.2 陸上桁架鋼結構安裝
陸上桁架鋼結構安裝因施工場地相對寬廣，吊車站位方便，只需制作兩件鋼馬蹬，利用25T汽車吊將加固桁架吊運至鋼馬蹬上后，用倒鏈將桁架結構滑移至砼柱平臺上去，其他施工方法及工序同海上桁架安裝相同。
3.與原安裝方案比較優點
最初與業主溝通確認及投標階段的施工方案是在砼柱位置處搭設腳手架（如下圖示），通過懸挑出腳手架鋼管平臺以達到加固桁架滑移的目的，但這種施工方案會使用較大量的腳手架材料、搭設難度大和較長的施工工期，中標后，我方工程技術人員多次考察現場，與施工人員及吊車指揮研究新的安裝方案，最后形成以上的施工方案，并得到業主方的確認，這種安裝方案大大縮短了施工工期和節約了安裝成本。
4.結束語
通過實踐證實，本工程巧妙的運用了汽車吊主鉤與小鉤的配合同時使用，便解決了制約安裝的滑移難題，同時也有效降低和保證了海上桁架安裝的施工安全風險，較大程度上縮短了施工工期，也很大程度上節約了安裝施工成本，創造了較好的經濟效益，值得在今后類似的工程項目中實踐應用。
參考文獻：
