浙江鼎固建筑技术有限公司主要从事各类建筑物的改造加固以及各种建筑物的纠偏和平移工程。
虽然我国各个城市中较多的建筑物类型依旧为砖混结构,不过也有很多厂房会使用钢结构搭建。比如,工厂用于生产产品的厂房,储存货物的仓库等,对于这些使用功能的建筑物,现在除了会使用常规的砖混材料对其建造外,也会使用新型的钢结构。不管使用哪一种材料建造,一旦这些建筑物的使用时间增长了,若是在使用的过程中,没有做好充分的养护工作的话,就容易表现出多种严重的质量问题。研究表明,存在损伤缺陷的钢梁用高弹性模量的碳纤维板加固后,刚度基本能***到未损伤情况下钢梁刚度的90%以上,极限承载力的提高随着加固量和损伤大小而不同。当发现钢结构建筑物有质量损伤或者其他的问题时,也需要及时设计完善的钢结构加固施工方案,采取针对性的方法对钢结构进行加固。
钢结构加固的原则
结构或构件加固是一项复杂的工作,考虑因素很多,加固方法应从施工方便、不影响生产、经济合理、效果好等方面来选择。一般原则如下:
(1)结构经可靠性鉴定不满足要求时,必须进行加固处理。加固的范围和内容应根据鉴定结论和加固后的使用要求,由设计单位与业主协商确定。加固设计的内容和范围,可以是结构整体,亦可以是指1定的区段、特定的构件或部位。
(2)加固后的钢结构的安全等级应根据结构破1坏后果的严重程度、结构的重要性和下一个使用期的具体要求,由委托方和设计者按实际情况商定。
(3)结构加固时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,取决于结构应力应变状态,一般构件内应力小于钢材设计强度的80%以下,且构件损坏、变形等不太严重时,可采用负荷不停产加固方法。
在负荷状态下进行焊接加固是非常***的,承受静力荷载和间接承受动力荷载的构件在实际荷载产生的原有杆件应力1好在钢材设计强度的60%下,极限不得超过承受动力荷载的构件不得超过40% ,否则采取相应措施才能施焊;2)在同一受力部位连接的加固中,不宜采用刚度相差较大的,如焊缝与铆钉或普通螺栓共同受力的混合连接方法。加大角焊缝厚度时,加固方法及程序原有焊缝在扣除焊接热影响区长度后的承载能力,应不小于外荷载产生的内力。
《钢结构加固技术规范》对负荷状态下进行加固做了如下明确规定:焊接钢结构加固时,原有构件或连接的实际名义应力值应小于0.55fy,且不得考虑加固构件的塑性变形发展;焊接使结构形成连续的整体,裂缝一旦失稳扩展,就有可能一断到底,引发重大事故。非焊接钢结构加固时,其实际名义应力值应小于0.7fy,对于直接承受动力荷载的一般结构1大名义应力不得超过0.4fy。
(4)钢结构加固设计应与实际施工方法紧密结合,并应采取有效措施,保证新增截面、构件和部件与原结构连接可靠,使其形成整体共同工作。在加固施工时,应避免对未加固的部分或构件造成不利的影响,并充分考虑现场条件对施工方法、加固效果和施工工期的影响,应采取减少构件在加固过程中产生附加变形的加固措施和施工方法。钢结构加固补强法——焊接连接加固1)焊缝连接的加固,可采用增加焊缝厚度、或增加长度的方法实现。
(5)对于高温、腐蚀、冷脆、振动、地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏,应提出其相应的处理对策后再进行加固。
(6)对于加固时可能出现倾斜、失稳或倒塌等不安全因素的钢结构,在加固施工前,应采取相应的临时安全措施,以防止事故的发生。
现如今钢结构建筑不断发展,越来越多的钢结构大楼进入我们的生活,但是由于生产、制造、施工、使用环境等因素的影响,在钢结构建筑当中不可避免的存在着各种各样的缺陷和损伤,严重影响结构安全。传统的钢结构加固方法是将钢板焊接、螺栓连接或在损伤部位粘贴钢板等方法。在施工过程中,我们首先要认真找到在构件截面中出现的问题,根据加固技术方案的要求,分析已经出现问题的严重性,制定及时的补救措施。但是,这些方法或多或少都存在较多缺陷:
焊接加固缺陷:焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程,焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩,冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。虽然说现代焊接技术已经能做到内外无缺陷焊接,但是如果焊缝一旦失稳扩展,就有可能使焊接部位彻底断裂,引发事故。当结构损坏严重或原结构构件的承载能力过小,不宜就地补强时,还需考虑将构件拆下补强或更换。
粘钢加固:采用结构胶将钢板粘贴在需要加固的部位,依靠结构胶将其粘结在一起共同受力,提高结构的承载力。
螺栓连接加固:其需要在损伤部位附近开孔,削弱了截面,使之形成新的应力集中区,使原螺栓出现松动现象,降低了结构修补的效果。
以上几种钢结构加固方法除了以上几个缺陷,还有一个共同的缺陷:加固所选材料基本都为钢材,在进行加固处理时会给结构带来过多的结构自重,且钢板不易裁剪成加固所需的形状,安装运输等较为困难,在加固完工之后,需对钢材进行防锈处理,以免钢材生锈对结构胶产生不必要的影响,且维护工作量大费用较高。(4)钢结构加固设计应与实际施工方法紧密结合,并应采取有效措施,保证新增截面、构件和部件与原结构连接可靠,使其形成整体共同工作。
然而碳纤维材料作为一种新型加固材料,碳纤维材料弹性模量与钢材相近、但强度是钢筋的5倍,同时具有质轻易于成型、抗腐蚀性和耐久性好、抗1疲劳性能好、施工方便等优点,且碳纤维材料拥有的这些优点都能完1美的解决以上几种方法所存在的缺陷,因此在钢结构修复加固中也将会得到广泛应用。嵌入式预应力张拉技术,其特点就是先锚固后张拉,以构件本身和先前的锚固作为张拉受力装置,无需复杂的张拉机具。
钢结构加固可以是整体结构加固,也可以是制定的区段加固。
钢结构加固的时候主要的施工方法有:从原结构上拆下加固或者更新部件进行加固。加固的时候要根据用户的要求以及结构的实际受力状态,在保证安全和施工质量的前提下,由公司的设计人员和施工单位商量决定。
在施工的时候,如果需要拆下或者卸荷钢架构的时候,必须要使用合理的措施,明确传力,确保安全才能进行。
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