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钢结构加固范文1
1. 引言
结构经长期使用，其功能将逐渐减弱，如果能够及时采取有效的处理措施，可以延缓结构损伤的进程，以达到延长结构使用寿命的目的。结构加固是通过一些有效的措施，使受损伤结构恢复原有结构功能，或者在已有结构的基础上提高其结构抗力能力，以满足新的使用条件下结构的功能要求。
2. 钢结构加固原则
钢结构加固原则一般如下：
（1）加固应尽可能做到不停产或少停产，因停产的损失往往是加固费用的几倍或几十倍。能否在负荷下不停产加固，取决于结构的应力应变状态。一般构件的内应力小于钢材设计强度的80％，且构件损坏变形等不是太严重时，可采用负荷不停产加固方法。
（2）结构加固方案要便于制作、施工，便于检查。
（3）结构制造组装应尽量在生产区外进行。
（4）连接加固应尽可能采用高质量螺栓或焊接。
3. 钢结构加固方法
钢结构的加固方法主要有：减轻载荷；加大原构件截面和连接强度；改变结构计算图形；阻止裂纹扩展等。
3.1加大构件截面加固法。
采用此加固方法时，应根据构件已经有的缺陷和损伤的状况而选择适当的截面形式，以提高构件的稳固。
3.2连接的加固和加固件的连接。
钢结构连接方法，即焊接、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择，应根据结构需要、加固的目的、原因、受力状况、构件及施工条件，并考虑原有的连接方法确定。
3.3改变结构计算图形。
改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况，传力途径，节点性质和边界条件，增设附加杆件和支撑，施加预应力，考虑空间协同工作的措施调整原结构中的应力。使符合需要的内力重分配，改善被加固的构件的内力的受力情况，对结构进行加固的方法。
一般方法为：
3.3.1对结构可采用增加结构或构件的刚度的方法进行加固：
（1）增加支撑形成空间结构，加强结构空间刚度，并按空间结构进行验算，挖掘结构潜力。（2）加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和结构的抗震等动力特性。（3）增设支撑或辅助杆件以减小构件的长细比，提高其稳定性。（4）在排架结构中，重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其他柱列负荷。（5）在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度，以减小绕度。
3.3.2对受弯杆件可采用下列改变其截面弯矩的方法进行加固：（1）改变荷载的分布，例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载。（2）改变端部支承情况，例如将铰接变为刚接。（3）增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构。（4）调整连续结构的支座位置。（5）将结构变为撑杆式结构。（6）施加预应力。
3.3.3对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固：（1）增设撑杆变桁架为撑杆式结构。（2）加设预应力拉杆。
3.4裂纹的修复与加固。
结构构件因荷载反复作用及材料选择，设计构造，施工安装不当等产生扩展性或脆断性裂纹损伤时，应先分析产生裂纹的原因及后果，有针对性地采取改善加固措施，不易修复的构件应拆除更换。
4. 结语
随着新材料、新技术的不断出现以及新规范的颁布，新的加固方法也不断涌现。但是每一种加固方法都应有其独有的特性。在对加固方法的使用中选择时，应结合现场的实际情况、经济性和每一种方法的使用范围及特性进行多方案比选，以确定一种安全、经济、实用的加固方法。
参考文献
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［4］陆赐麟，尹恩明，刘锡良．现代预应力钢结构，人民交通出版社，北京，2003．
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［6］严正雇．钢与混凝土组合结构计算构造手册. 北京:中国建筑工业出版社，1996．
［7］守平等．工程结构鉴定与加固改造(上、下册)．湖南：湖南大学出版社，2002.
钢结构加固范文2
关键词：钢结构检测；加固设计；多层钢结构
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
某大型商场内中庭加建的钢框架结构，总建筑面积约11 652m2，地下1 层，地上6层，各层层高为: 负1 层4. 20m，1 层6. 00m，2 ～ 4 层4. 80m，5 层4. 2m，6 层4. 3m，为上人屋面。结构平面形状为L 形，1～ 6 层承重框架柱为箱形钢柱，负1层为型钢混凝土柱，主要为H 型钢梁，楼板为楼承板，基础为桩基础。原结构标准层平面如图1 所示。
2 原钢结构质量安全检测鉴定
结合现场实际情况及相关现场检测技术标准制定了相应的质量检测方案，通过对结构外观、焊缝、连接质量、材料质量、结构安装偏差及变形等方面的检测，得出以下结论。
2. 1 尺寸量测
各楼层层高及钢结构轴线尺寸、构件详细尺寸与原设计基本一致，符合原设计要求。
2. 2 钢结构外观质量
(1) 钢材的表面未发现有明显的裂纹、锈蚀、麻点或划伤等质量缺陷，基本符合设计要求。
图1 原结构标准层平面图
(2) 焊缝外观质量较差。框架梁之间刚接节点翼缘的焊接不符合原设计翼缘为全熔透坡口焊接的设计要求; 在2 层及5 层钢柱对接焊缝的表面上可清晰地发现表面气孔、表面夹渣、未焊满、咬边、接头不良等现象，外观质量不符合设计及规范的要求。
(3) 高强度螺栓连接外观质量合格，基本满足设计及规范要求。
(4) 涂层表面未发现明显的漏涂，表面未发现明显的脱皮、泛锈、龟裂和起泡等缺陷，防火涂层的厚度不足，不满足设计及规范要求。
2. 3 焊缝质量
钢柱对接焊缝不符合设计要求及《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205—2001 ) 的要求; 焊缝内部缺陷超声波探伤评定等级为Ⅳ级，不符合《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》(GB 11345—89) 标准Ⅰ级焊缝质量要求，不符合设计要求。
2. 4 结构连接质量
各层钢结构框架梁之间的连接基本未按原设计要求对翼缘进行焊接; 框架梁与次梁之间刚性连接节点(图1) 未按原设计要求安装及焊接，翼缘之间未焊接，加劲肋未抵至次梁下翼缘; 钢柱对接连接焊缝质量不合格，即钢结构主要结构构件的连接不符合设计要求。
2. 5 结构变形
钢结构各层框架钢梁、钢柱均出现较严重的因安装施工不当引起的变形及接口错位等现象，施工偏差明显超过规范允许值，大部分钢柱有明显的垂直度偏差，不符合原设计及规范要求。
2. 6 原材抽检结果
经现场抽取原材送检，根据检验报告，原材质量检验结果为合格，符合设计及规范要求。
2. 7 小结
鉴于以上几点检测结果，综合评定该钢结构主体施工质量不合格，整体结构安装有严重偏差，不符合设计及验收规范要求，存在严重的安全隐患，须进行加固设计与施工。
3 加固设计
根据检测结论及分析结果，通过对加固方案的适用性、可靠性、可操作性、施工周期和经济性等多方面的综合考量，确定针对钢结构框架梁、柱及相关连接节点的最优加固方案。
3. 1 框架钢柱、钢梁加固设计
由钢结构体系特点可知，不宜在结构构件服役受力状态下进行大量焊接处理，而且采用焊接加固方法仍无法纠正原结构的安装施工偏差等问题。考虑到商场空间较大，经综合分析采用外包钢筋混凝土法对钢框架梁、柱进行加固处理，在避免对原结构大量焊接的同时，混凝土层亦可兼作防火层，具有节省工期、坚实可靠等特点。
(1) 钢柱的加固设计
各层框架钢柱存在垂直度偏差及驳接位施工质量不合格等问题，加固处理后，可有效提高框架柱承载能力及刚度，同时通过外包混凝土层恢复框架柱垂直度。以轴/柱为例详细介绍加固设计方法。建筑物耐火等级为一级，钢柱耐火极限为3h，根据相关防火规范，钢柱以混凝土作保护层其厚度不小于12cm。现取150mm 作为外包混凝土层厚度，满足防火保护层厚度要求，增加的主筋及箍筋形式见图2。其中2 层、5 层为钢柱驳接节点层，因检测结果不合格必须先进行局部加固处理，因此先在柱驳接位置采用四围加焊钢板的方法局部加固。
图2 钢柱加固截面图
计算加固柱结构时，原钢柱不考虑同时参与计算，即假设原钢柱失效，柱按混凝土箱形截面等效为惯性矩和面积都相等的工字形截面计算强度及配筋。计算得出各内力参数如表1 所示。
加固后框架柱有了较大的安全储备，能确保结构各项指标达到规范要求，柱的稳定性及刚度得到了有效提高。使用该方法加固达到了安全要求，且施工相对较简单快捷。
1 层轴/柱加固内力参数表1
(2) 钢梁的加固设计
对框架钢梁加固时应充分利用原钢梁，构成完整的钢骨混凝土结构，但实际上钢梁对接点翼缘未做焊接连接，不能保证完整有效地传递弯矩、剪力等，需弥补此缺陷。经综合分析，采取在缺陷部位增加过渡筋及局部箍筋加密的方法解决该问题，避免焊接作业。按SATWE 模拟计算结果配置型钢混凝土框梁及悬挑梁跨内主筋及箍筋，再浇筑混凝土，外包混凝土厚度梁底增加50mm、梁侧每侧增加80mm。对于上下翼缘过渡筋的配置，则不考虑型钢作用，按钢筋混凝土框架梁SATWE 模拟计算结果进行配置，其锚固搭接长度按规范，保证该加固方案的经济可靠。
框架梁柱的加固施工作业应按由下往上即从1～ 6 层逐层进行，若需整体施工，则需有足够的施工安全措施及更为可靠的监测措施，同时应注意以下几点:
(1) 首层柱加固纵筋需按规范要求植筋植入下层混凝土柱顶; 钢柱驳接处的局部加固焊接不应整体同时施工。
(2) 梁加固过渡钢筋采取点焊方式固定于原钢梁上; 主钢筋遇主次梁节点时应开孔穿过次梁节点板; 梁加固混凝土浇筑时局部开凿楼板，但开凿原楼板应跳开分段进行。
3. 2 部分钢梁节点加固措施
(1) 主次梁刚性连接节点部位采用补焊方式进行加固处理。施工时应尽量减少该项焊接对整体结构安全的影响，调整好该项施工顺序。补焊时要求对原梁底作临时支顶，卸荷情况下施焊，上翼缘施焊需局部开凿楼板。
(2) 位于轴/ (2/A) 柱附近的悬挑部位，其悬挑跨度相对较大(约4.8m) ，因此该部位额外增加钢牛腿进行加固处理，同时应使加劲肋抵至下翼缘。
4 结论
(1) 在钢结构的检测中，综合现场实际情况，应保证基本项目检查落实，检测结果能全面反映出结构现状，是否符合设计及规范要求、是否安全可靠。
(2) 针对检测结论所反映出的结构问题，根据已建成钢结构的特点，综合考虑结构性能及功能要求，通过对加固方案适用性、可靠性、施工周期等多方面的综合考量，确定有针对性的最优加固方案。
(3) 无空间限制情况下采用外包钢筋混凝土的方法加固钢框架梁柱，可系统解决钢结构施工不合格、安装偏差及防火等问题，且能快速施工，有效缩短施工周期; 此外又能全面提高结构各项性能，保证结构更为安全可靠。本工程如期完成了施工工作，证明了该施工方法适用可行，为业主争取了宝贵时间，起到了良好的效果并取得了较好的经济效益。
钢结构加固范文3
关键词：钢结构；节点；加固设计
中图分类号： TU391 文献标识码： A
前言
常用的钢结构节点负载下加固方法主要有以下六种：梁翼缘加盖板加固、梁翼缘加侧向盖板加固、梁翼缘加腋加固、梁翼缘加肋板加固、端板角焊与围焊加固、高强度螺栓加固。虽然目前负载下钢结构焊接节点加固应用很多，但是国内外针对该方法的研究甚少，目前除了美国的FEMA355D和前苏联的《改建企业钢结构加固计算建议》，只有我国的《钢结构加固技术规范》(CECS77:96)和《钢结构检测评定及加固技术规程》(YB9257―96)，且需要补充完善。
本文主要针对负载下钢结构端板连接节点端板侧焊缝加固与负载下钢框架梁柱节点梁翼缘盖板加固两类节点，根据相关规范、规程和有关文献通过算例进行分析比较，同时找出现有规范、规程和常用设计方法的差异与不足，为规范的修订提供参考。
一、钢结构相贯节点的分类
相贯节点有很多类型，按几何形式分类，可分为平面节点与空间节点两大类。前者为所有杆件轴线处于同一平面或几乎处于同一平面的节点。在节点处贯通的钢管通常称为主管或弦杆；其余称为支管或腹杆。
工程常见的空间节点形式包括TT型、XX型、KK型、TT型以及TX型等。平面节点的互相组合(共用一根弦杆)，可以形成多种样式的空间形式，所以实际空间节点的种类不限于上述几种。方管为弦杆的节点，方管可以偏转45度后与腹杆连接；空间曲线桁架和网壳中的节点，弦杆并非直线，这些都增加了空间节点形式的变化。
相贯节点根据腹杆是否搭接又分为：间隙节点，全搭接节点，部分搭接节点。其中间隙节点成本最低，然后是全搭接节点，部分搭接节点成本最高。一般来说，与间隙节点相比搭接节点具有较高的静力腹杆。弦杆截面为圆管的节点通常称为圆管节点；弦杆截面为方管或矩形管截面的节点则称为方管节点。工程中较多遇到的面节点有：T型(Y型)、X型、K型(N型)、TK型(即在弦杆一侧有三根腹杆的情况)，此外还有KK型（如图表1.1所示）。工程常见的空间节点形式包括TT型、XX型、KK型、TT型以强度与疲劳性能，但搭接接头的成本较高，而且被搭接腹杆隐藏的部位需要焊接时，必须在搭接腹杆定位之前进行，这样就不能在整体结构焊接前将所有的杆件定位并点焊，使得焊接过程更加复杂。
按组成节点的钢管的类型可分为：圆管―圆管相贯节点、方管―方管相贯节点及方管―圆管节点。前两种应用较多，后者刚开始使用。方主管―圆支管节点中的圆支管的相贯线是椭圆，故较圆管―圆管节点中的圆支管更容易放样切割。但是，目前国内外对于方主管―圆腹杆相贯节点的极限承载力的理论和试验还很少，一定程度上限制了这种节点的应用。在大多数结构中，相贯节点仅作为铰接点处理，原因是细长杆件约束弯矩不大，在有些情况下则由于弦杆壁抗弯刚度小。但是，相贯节点在某些情况下可以也必须实现刚性连接的要求。
目前，包括我国钢结构设计规范在内的国内外大多数相关规范规程，都是根据上述节点几何形式来划分节点的类型。
二、钢结构节点加固设计
（1）、端板连接节点端板侧焊缝加固
梁柱均采用焊接H型钢，梁截面尺寸为300×200×8×12，柱截面尺寸为300×250×8×12，且柱翼缘在端板外伸边缘两边100mm范围内局部加厚，其厚度与端板厚度相同，均为20mm。螺栓为10.9级M20摩擦型高强度螺栓，其余零部件与大构件的材料均为Q345B钢。焊角尺寸根据规范分别采用:7mm、9mm、11mm。端板详细尺寸如图1所示，端板加劲肋为等边直角三角形，直角边长为100mm，其厚度为10mm。
图1 端板详细尺寸
各规范、规程和文献资料中，均只提到了栓焊并用连接时的抗剪性能，但对其弯矩在焊缝和螺栓中的分配并未提及，本文将按规范计算其抗弯承载力。查规范得出:fwf=200N/mm2，fbv=310N/mm2，fbc=500N/mm2，μ=0.50，P=155kN。计算得出梁的全塑性抗弯承载力为M=306kN・m、抗剪承载力为V=445kN，端板未焊接加固时的抗弯承载力为M0=241.1kN・m，抗剪承载力为V0=778.7kN。不同计算方法、不同焊角尺寸和不同加固方法(如图2)的最终计算结果如表1。
图2 端板连接节点加固示意图
表1 端板连接节点加固计算结果对比
表中各数值均为当梁柱强度足够时，节点的承载能力极限值；Va1、Vb1为非负载下的抗剪承载力；Va2、Vb2为名义应力比0.25时的抗剪承载力；Wax、Wbx与Ma、Mb分别为焊缝截面模量和其抗弯承载力；下标a、b分别表示两种不同加固方法。对比上述计算可得出以下结论:
1、从本算例可以看出，当端板采用7mm侧面角焊缝时，其抗剪、抗弯承载力已经超出了梁的抗剪、抗弯承载力，若增加焊角尺寸或围焊，对结构的整体承载力并无影响，但其焊接热所产生残余应力却对结构极其不利，且加固方法b加固后的抗剪承载力较加固方法a提升不明显，但端部角焊缝焊接时所产生残余应力的影响却不可忽略，除特殊情况外，不应对端板进行围焊加固。
2、加固方法b加固后的抗弯承载力较加固方法a提升明显，但考虑到焊接热对结构残余应力的影响，除由于节点抗弯性能不足时，不应采用端板围焊加固。
3、当负载下加固计算时，规范计算得过于保守，规程和日本学者所提出的计算方法更经济合理，但是其中焊缝和螺栓受力的分配系数还有待进一步研究完善。
（2）、钢框架梁柱节点梁翼缘盖板加固
当盖板厚度太小时，则不能达到预期的加固效果；当盖板厚度过大时，其与柱翼缘之间的焊接尺寸较大，焊接过程中产生的焊接预应力对结构的影响又不可忽视。本文采用梁为400mm×150mm×8mm×12mm、柱为450mm×250mm×12mm×16mm的焊接H型钢进行计算。螺栓为10.9级M20摩擦型高强度螺栓，其余零部件与大构件的材料均为Q345B钢。选用盖板长300mm，其厚度分别为10mm、12mm、14mm，如表2
表2 盖板加固节点加固计算结果对比
规程和FEMA中均未提到负载下梁与盖板如何分配弯矩，该算例中有文献提出了负载下弯矩在梁与盖板上的分配方法。其中“0”表示未负载，“0.25”表示其名义应力比。对比上述结果可以得出以下结论:
1、当盖板从10mm增加到14mm后，其承载能力极限值有所增强，但盖板厚度不宜太大，当厚度超过梁翼缘厚度的1.2倍时，考虑到梁翼缘所能承受的弯矩有限，故不宜过度加大盖板厚度；当增加盖板长时，根据相关参考所提出的计算理论，其塑性铰将向梁中心移动，会增加节点所分配到的弯矩，故也不宜过度增加盖板长度。
2、当该节点未加固时，所能承受的最大弯矩为265kN・m，可以看出，盖板加固后，其节点承载性能的提升很明显，但其梁翼缘和盖板弯矩的分配还有待进一步深入研究。
三、结语
总而言之，为不影响正常的生产，需要对结构进行负载下加固。为保证负载下加固的安全施工及保证良好的加固效果，需要保证其应力比限制在一定的范围内。在对钢结构节点进行加固时，需要考虑诸多因素，最重要的是选取加固类型和加固截面尺寸。最终采取何种加固类型和加固尺寸，需根据相关因素、经济条件、施工环境等综合考虑。
参考文献
钢结构加固范文4
如同上面所讲，钢结构具有诸多优点，可是缺点也是极为明显的。必要的加固措施是有效保证钢结构可靠性和耐久性的重要途径，文章将主要介绍几种加固措施。
1.1截面补强法一般加固是在局部卸荷或全部卸荷状态下进行的，结构在加固前后的几何特性及受力状态存在着差别，因此，需要依据结构加固时段和加固前后（为了保证钢结构的安全可靠），采取分阶段思考结构的截面几何特性、损伤程度、支承条件和力压之上的荷载及其不利组合，准确制定计算简图，实施受力分析，在结构中找出可能产生的最不利受力。
1.2改变计算简图对钢结构的加固可以使用改变荷载分布状况、传力路径、节点性质和边界条件，增加附加杆件和支撑、施加预应力、思考空间联合工作等方法。除了对直接加固结构实施承载程度及正常利用极限状况的计算外，还需要对有关结构实施必要的验算，而且采用行之有效的合理构造方法，在安全上给予一定的支持。改变结构计算简图加固的方法：增强结构或构件的刚度；改变受弯构件截面内力；改变桁架杆件内力；同其他结构协同工作组成混合结构，用来改良受力情况。
1.3结构的卸荷方法经过增加临时支柱或组建撑杆式结构张紧其拉杆对屋架实施改变应力卸荷。因为屋架的支点有变化（两个到多个），所以验算是必须要进行的，所关注的重点方面是应力符号改变的杆件。同时还要计算的是临时支承节点处的部分受力状况，采用临时方法对支承点在外界失去平稳的情况进行有效杜绝。“托梁换柱”是在下段柱需要加固甚至是更换的时候所必须运用的方法，此时应该验算的是两侧相邻柱的承载力。
2钢结构的检测方法
2.1钢结构截面厚度的检测加工精度和断面锈蚀是会影响钢结构断面厚度的两个重要的方面。特别是锈蚀极容易产生截面变薄的情况，荷载力也会相应减少，这会对全体钢结构的安全构成威胁。所以，测定钢结构截面厚度所肩负的使命任重而道远。当前，普遍使用测厚仪测定截面厚度，使用超声波脉冲反射法。超声波从一种均衡介质进入到另一种均衡介质时会引起反射，探头产生的超声波进入分界面时，就会反射回来被接收探头收到。计算发射脉冲至接收脉冲之间所耗费的时间，得出被测件的厚度。
2.2钢结构涂层厚度的测定在钢结构鉴定中，涂层的质量问题直接涉及到钢结构的牢固性。大多数涂层的厚度测定采用磁性测厚仪测定。采用磁性测厚仪时，首先要调好仪器能够正常的工作。先确定测量范围，然后进行测量，清除涂层表面灰垢和油污，这是在测量时首要的工作，用来防止影响精度。之后用探头触及被测涂层。以实际状况为准，先要确定是否有涂层，因为长时间受到自然条件的影响，涂层会损坏甚至是消失，残留涂层是否存在是结构锈蚀状况一个重要标准。
2.3钢结构挠度测定钢结构的跨度通常情况下都很大，挠度测量存在着一定的难度，需要使用较大的力气把钢丝拉紧，钢丝自身还要有必要的强度，还必须填写好竣工记录和挠度值。这些前期准备工作做好后，所得出的应力挠度值才会在准确的范围内，比较可靠。水准仪、全站仪是现阶段的钢结构挠度检测所使用的仪器。水准仪自身具有优良的望远镜光学系统，稳定的仪器结构，质量精良的测微器装置，灵敏度极高的管水准器，性能极高的补偿装置。全站仪则是一种具有自动测距、测角、计算和数据处理，自动记录和传输功能的自动化、数字化及三维坐标测量系统。
2.4钢结构的质量检测与评定尺寸差异大、结构焊接和铆接的质量低、涂料质量不过关是工厂制造钢结构容易产生的不良因素。正是由于这些不良因素的存在和相互作用，钢结构的各个部分都将受到不同程度的损坏。
2.5钢结构的缺陷检测超声波法和电磁法是钢结构检测比较常见的方式方法。检测中，重点要检测的是钢结构的材质。作为取样的试验品，在非绝对受力部位取得是可靠性最高方法，强度指标是确定的主要依据。但是这样做会对钢结构产生一定的不利情况，严重时会影响其正常的工作进度。焊接是钢结构建筑中主要运用的连接方式，焊接方面的检测主要是为了检测钢结构能不能在要求的合理范围内。
3结束语
钢结构加固范文5
论文关键词:大型钢结构,施工控制,结构加固
1 引言
目前,随着我国大跨度钢结构的发展,对施工技术提出了越来越高的要求,为达到设计效果和使用要求,人们对大跨度结构的施工技术及施工过程中表现出的诸多力学及技术问题愈来愈重视。越来越多的设计和施工人员已认识到安装方案及施工计算的重要性。对于现代大型和大跨度复杂钢结构的成型过程一般要通过吊装或滑移或顶(提)升或其他施工技术从一系列准结构逐渐集成形成最终结构的过程,结构可能在施工过程中结构失去平衡而倾覆,或由于结构或构件失去稳定而倒塌,或由于局部构件或节点的强度不足而破坏。所以,根据工程实践研究大型钢结构施工控制和结构成型效果显得十分必要。本文通过大型连廊钢结构的安装、提升控制及结构加固实践,研究大型钢结构施工控制技术及力学分析、演算、加固等,为类似工程提供有价值的参考。
2 大型钢结构施工控制技术
近年来,大跨度钢结构的施工整体提升项目愈来愈多,如近年来完成的北京西客站巨型桁架、北京首都国际机场四机位库、上海大剧院、深圳市民中心、广州新白云国际机场10号机库[1]、澳门多功能体育馆主桁架[2]等。大型钢结构在安装提升过程中,应重点解决两个问题:一是被提升的结构和提升柱不应该遭受损伤和破坏;二是提升系统的设计和计算。当然在提升过程中可以人为地改变结构提升过程的受力状态。有两种处理措施:一是根据提升柱刚度及稳定性的强弱程度,可以调整提升柱之间提升力的大小分布,把弱柱的提升力转嫁到强柱上以保证弱柱在提升过程中的安全,还要特别检验它的强度和稳定性。二是在一个提升柱中,可能由于两个提升力偏心不等对柱产生极为不利的影响,可以通过调整两个提升力的大小使柱达到或接近中心受压以改善柱子的受力状态。
整体提升过程可分为三个阶段。第一阶段是结
构脱离胎架;第二阶段是结构匀速提升;第三阶段是结构落位。首末两个阶段提升力的变化较大,它直接涉及到对提升柱与结构安全的影响,因为在结构脱离胎架和落位的过程中,提升点离开胎架和结构落到设计标高的先后顺序会引起提升力的较大变化。可以把这两个阶段比喻为飞机的起飞和降落,而第二阶段可比喻为飞机的平稳飞行。
为了防止在提升过程中由于提升点不同步对桁架强度和稳定性的影响,需进行不同步验算。提升系统中设置一个标准提升点,系统动态采样其他提升点的位移值,并保证差值在±15mm以内。千斤顶只能给结构提供向上的力,即仅能提供竖向的单向约束,所以对计算结果的合理性应加以检验,各提升点位移差的出现会使结构的受力状态发生改变,因此需要计算在可能出现位移差时结构的受力情况,以确保提升过程中桁架安全可靠。通过计算桁架体系在各种位移差工况下的杆件内力,并进行稳定分析,可以保证在提升过程中,只要严格控制各提升点与标准点之间的位移差不超过±15mm,那么结构是安全的。在实际提升过程中,由于提升点与标准点之间的位移差控制在允许范围内,桁架体系没有杆件发生局部失稳。
近年来,国内外出现了一些新型施工方法,如高空曲线滑移技术、预应力拱架结构施工成型技术[3、4]、网壳结构折叠展开施工技术[5]。而整套提升技术只需安装少量的脚手架,提升过程只耗费一天时间,较滑移法施工节省工程量20~40%,节省支架30~60%,缩短工期30%。
4 大型钢结构施工控制及加固实例
4.1 工程概况
上海振华港机连廊钢结构设计有两个连接体钢结构,分上下布置,平面型式一样。下部连体钢结构位于13F~16F之间,标高从+41.67米至+51.57米;上部连体钢结构位于23F~26F之间,标高从+74.67米至+84.7米;平面位置均位于A~H轴与8~12轴之间。单个连体钢结构体型尺寸约为38.5米(L)×30.8米(W)×9.9米(H),重量约为300吨。连接体主结构为双向正交的钢桁架结构。连廊结构里面示意图如图1所示。
本工程采用在地面整体组装,液压同步提升,空中对接落位的工艺进行安装。该工艺避免了钢连廊高空焊接对口,最大程度地保证了施工质量。本工程起吊单片钢桁架最重约20吨,H轴-N轴/8线-12线区域路基箱铺设重约431吨。所以要求对三层楼面和H轴-N轴区域的地下室顶地面的下层结构需要进行加固措施设计。
结构加固
图1 连廊结构立面示意图
4.2 连廊钢结构整体提升吊装施工及控制方案
连廊钢结构吊装的关键工序为钢结构桁架于裙楼三层楼面的整体拼装。为保证拼装的精度,我们采取工厂加工制作与预拼装控制、起拱控制、温度影响控制、焊接收缩影响控制、地面拼装控制和高空对接控制(主桁架一侧设置500mm的预留段)的综合控制技术,在详图设计时就要充分考虑单片桁架的分段制作和运输进场。
在两塔楼主体结构施工过程中,我们安装连接连廊的劲性钢柱时,要求对该部位的垂直度、轴线位置、标高进行严格控制,以保证钢柱牛腿与连廊在空中准确对接;
在连廊钢桁架制作过程中,将现场实测的牛腿标高和轴线偏差数据反馈到加工厂。加工厂严格要求将主桁架GHJ-1、2、4于车间整体拼装制作,并严格控制单片桁架的平面度、对角线尺寸、起拱要求等,待焊接矫正完毕后再进行切割分段出厂(分段切割处设置现场拼装耳板以保证尺寸精确和现场拼装速度)。同时要求与现场钢柱牛腿连接的柱桁架GHJ-1、2的两端头各预留100mm余量于现场根据实际情况进行调整;
在连廊于裙楼三层楼面整体拼装的过程中,我们要求使用激光测距仪将主体结构钢柱牛腿的标高、间距、轴线位置等复测的实际数据反馈到连廊的地面整体拼装中,并反复复核对角线和标高,再对车间预留余量进行调整和现场磁力钻孔处理;
液压整体提升过程中,严格控制8、12线/A、C、F、H轴8个液压提升器的提升速度和整体均衡性,使整体连廊在一个平面内稳步上升并准确对接;
在主桁架(GHJ1和GHJ2)同钢柱的连接端的一侧上下弦杆和腹杆设置500mm预留段,待带连梁提升就位一侧进行临时固定后复测实际尺寸,对预留段进行修整后,进行连接,确保连廊提升的顺利和快速。
4.3 结构加固方案设计
本工程钢结构连廊施工由于施工条件限制,连廊吊装采用液压整体提升技术进行吊装,所以连廊整体预拼装需要在裙楼三楼楼面的预拼装胎架上进行。经设计部门复核,位于砼柱顶上的21根胎架柱,受力不存在问题,但位于混凝土梁上的19根胎架柱,混凝土梁受力超出设计荷载,需要采取加固措施。由于南面01A轴/8、12轴有高压电线和建筑红线边上的其他单位小厂房障碍而无法行走吊车,所以吊车吊装区域安排在H~N轴/8~12线地下室顶地面(-0.05米标高)上进行,所以需要对H~N轴/
8~12线吊车行走区域进行加固处理。 由于地下室顶板为反梁,不方便行车,同时也考虑到维护顶板不被损坏,要求在行走吊车时先在反梁上铺设路基箱,路基箱下面铺满黄沙,以保证在吊车行走时形成均布荷载,但由于路基箱支点在两反梁上连接,所以反梁将要承受绝大部分的竖向荷载,所以首先需要对砼反梁进行特别的单独的加固处理。
加固体系直接采用keyimg248×3.5钢管及可调支托加固,计算体系中,结构楼板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。楼板板的按照三跨连续梁计算。取500mm宽楼板为计算单元,依次进行了框架梁计算、支撑钢柱计算和裙房大堂处加固计算等,通过设计验算,地下室需要采用φ219X10的钢管支撑顶撑加固,加固设施的设置布置图及节点如图2所示。
裙房大堂处加固采用扣件式钢管支撑加固地上部分架体搭设高度为8.65米,通过与设计方沟通楼板设计承载为15KN/㎡,最大拼装重量为65吨。为保证结构安全性,验算过程中不考虑大厅顶板设计承载。因原大厅模板未拆除(立杆的纵距 b=0.50米,立杆的横距 l=0.50米,立杆的步距 h=1.20米剪力撑沿纵、横向设置每六排设置)仅需加固地下部分,如图3所示。同样采取同位搭设,并采用可调支托。
大型钢结构
图2 钢柱支撑立面示意图
大型钢结构
图3 加固设施的设置布置图
5 结论
(1)施工过程控制是保证大型钢结构施工过程安全可控的重要手段。本文采用的方法可以借鉴到其它类似的高层钢结构和桥梁结构中。
钢结构加固范文6
关键词：栈桥加固；汽车吊主钩；滑移
中图分类号：TU74文献标识码： A
前言：国电浙江北仑第一发电有限公司位于浙江宁波北仑，是国家第一个利用世界银行贷款建设的火力发电厂，其中连通港口至堆煤场的输煤栈桥是极其重要的煤运输通道。原有栈桥桁架钢结构已使用近20年，由于受海边潮湿高盐环境的侵蚀，部分杆件已出现严重锈蚀，因此业主决定除对原有锈蚀严重危及结构安全的构件进行替换加固外，对栈桥中的C2、C12栈桥桁架下弦再安装新的桁架结构，以保证输煤通道的畅通和安全使用。
1.工程概况
本工程C2、C12输煤栈桥为并行的两条，需加固部分包括：其中海上部分（栈桥下部为滩涂）C2、C12各计13跨，陆上部分C2共计18跨，每跨跨度30m。新加固桁架结构采用“U”形结构，新加桁架上弦与原有桁架下弦通过焊接连接，新加桁架高度为1200mm，宽度分别为2300mm和1810mm。考虑运输条件桁架结构工厂制作采取直接制作成“U”形，每跨分为两段，每段长计15m，于现场进行组对的方案，每榀桁架约重计2.5吨。
2.钢结构安装施工技术
2.1 施工测量
在桁架钢结构制作开始之前，便安排工程测量人员对原有栈桥桁架结构的跨度、砼柱的标高、下挠情况等进行了详实的数据测量记录，为桁架结构制作与安装提供了原始记录依据。
2.2钢结构安装准备
每跨桁架结构分段运抵现场后，在每跨位置的引桥上进行两段结构的组拼，并同时在每榀桁架下弦固定通长的跳板，一方面增强桁架整体刚性，另一方面方便施工人员行走及焊接油漆施工，并设置通长安全绳，如下图：
2.3 钢结构安装
2.3.1 海上桁架钢结构安装
安装施工工序如下：
事先安排施工人员进行砼柱平台位置固定桁架结构的植筋钻孔工作，钻好孔后，对孔进行保护但先不植筋；
选用50吨汽车吊站位于栈桥一侧的引桥上，新加桁架采用钢丝绳四点绑扎吊装，在其中一侧两个吊点安装2个2T的倒链，以便调整桁架的角度方便安装，另外在桁架下弦外侧绑扎另外一组钢丝绳；
利用50T汽车吊主钩将桁架吊运至栈桥外侧，两端分别绑扎溜绳，以控制桁架空中姿态，主钩慢慢下降，使得桁架下弦标高与砼柱平台标高相平时停止；
这时施工人员利用两端的溜绳分别将事先固定在砼柱平台处的2个2T倒链与桁架下弦里侧的结构连接，收紧倒链，使得桁架下弦里侧结构搭在砼柱平台上；
此时放下50T汽车吊小钩，施工人员通过砼柱平台上到桁架结构上去，将事先绑扎在桁架下弦外侧的钢丝绳固定在汽车吊小钩上，慢慢收紧小钩钢丝绳，小钩固定钢丝绳承载主要重量后，慢慢放下主钩，施工人员将主钩绑扎钢丝绳解扣后，撤出桁架结构，此时桁架结构重量一半由砼柱平台承担，一半由汽车吊小钩固定的桁架外侧的钢丝绳承担；
慢慢收紧固定于砼柱平台处的2个倒链，与汽车吊配合，慢慢将桁架主结构滑移至栈桥里侧，当桁架整体重量靠砼柱平台承担后，施工人员再上到桁架结构上， 解开吊车小钩钢丝绳，吊车回钩；
接着利用2台倒链将桁架结构滑移至安装位置下方；
然后分别在桁架结构的两端及中间位置安装3台倒链，对桁架结构整体提升，使得新加桁架上弦与原有桁架下弦装配连接，达到焊接固定工序要求；
安装桁架两端与砼柱平台固定连接的钢墩，进行植筋；
测量调整安装位置后，分别进行新加桁架结构与原有桁架结构的焊接施工，焊接位置处及时补涂防锈漆；
安装焊接检查验收合格后，安排油漆施工人员进行最后一遍面漆的涂刷；竣工验收。
2.3.2 陆上桁架钢结构安装
陆上桁架钢结构安装因施工场地相对宽广，吊车站位方便，只需制作两件钢马蹬，利用25T汽车吊将加固桁架吊运至钢马蹬上后，用倒链将桁架结构滑移至砼柱平台上去，其他施工方法及工序同海上桁架安装相同。
3.与原安装方案比较优点
最初与业主沟通确认及投标阶段的施工方案是在砼柱位置处搭设脚手架（如下图示），通过悬挑出脚手架钢管平台以达到加固桁架滑移的目的，但这种施工方案会使用较大量的脚手架材料、搭设难度大和较长的施工工期，中标后，我方工程技术人员多次考察现场，与施工人员及吊车指挥研究新的安装方案，最后形成以上的施工方案，并得到业主方的确认，这种安装方案大大缩短了施工工期和节约了安装成本。
4.结束语
通过实践证实，本工程巧妙的运用了汽车吊主钩与小钩的配合同时使用，便解决了制约安装的滑移难题，同时也有效降低和保证了海上桁架安装的施工安全风险，较大程度上缩短了施工工期，也很大程度上节约了安装施工成本，创造了较好的经济效益，值得在今后类似的工程项目中实践应用。
参考文献：
