鋼結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重缺陷和損傷或改變使用條件,經(jīng)檢查驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不滿足使用要求時(shí),應(yīng)對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。常見的鋼結(jié)構(gòu)需加固補(bǔ)強(qiáng)的主要原因有:
(1)由于設(shè)計(jì)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(yán)重削弱。
(3)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。
(5)意外、自然災(zāi)害對結(jié)構(gòu)損傷嚴(yán)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(xiàng)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(jì)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(fèi)用的幾倍或幾十倍。能否在負(fù)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(jì)強(qiáng)度的80%,且構(gòu)件損壞變形等不是太嚴(yán)重時(shí),可采用負(fù)荷不停產(chǎn)加固方法。
(2)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(jìn)行。
(4)連接加固應(yīng)盡可能采用高強(qiáng)螺栓或焊接。
采用高強(qiáng)螺栓加固時(shí),應(yīng)驗(yàn)算鉆孔截面削弱后的承載能力;采用焊接加固時(shí),實(shí)際荷載產(chǎn)生的原有桿件應(yīng)力最好在鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)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(jì)算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強(qiáng)度、阻止裂紋擴(kuò)展等。當(dāng)有成熟經(jīng)驗(yàn)時(shí),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(diǎn)處進(jìn)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(diǎn)加固法。全面加固是對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固,有不改變結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算圖形加固法和改變結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算圖形加固法兩類。增加或加強(qiáng)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(fèi)料最費(fèi)工的方法(但往往是可行的方法);改變計(jì)算簡圖的方法最有效且多種多樣,其費(fèi)用也大大下降。
加固結(jié)構(gòu)的施工方法有:負(fù)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(jìn)行加固。加固施工方法應(yīng)根據(jù)用戶要求和結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài),在確保質(zhì)量和安全的前提下,由設(shè)計(jì)人員和施工單位協(xié)商確定。
(1)帶負(fù)荷加固。施工最方便,也較經(jīng)濟(jì)。是用于構(gòu)件(或連接)的應(yīng)力小于鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí),或構(gòu)件無甚大損壞(破損、變形、翹曲等)的情況下。此時(shí)為了使新加固桿件參與受力,有時(shí)需要對被加固桿件采取臨時(shí)卸荷的措施。另外,在加固時(shí)應(yīng)注意不影響其他構(gòu)件的正常使用。
(2)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(shí)減輕其負(fù)荷時(shí)。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(yán)重或原截面承載力過小,必須在地面進(jìn)行加固或更新時(shí)采用。此時(shí)必須設(shè)置臨時(shí)支撐,使被換構(gòu)件完全卸荷;同時(shí),必須保證被換結(jié)構(gòu)卸下后整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。
確定加固方案前,應(yīng)搜集下列資料:
(1)原有結(jié)構(gòu)的竣工圖(包括更改圖)及驗(yàn)收記錄。
(2)原有鋼材材質(zhì)報(bào)告復(fù)印件或現(xiàn)場材質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告。
(3)原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、安裝驗(yàn)收記錄。
(4)原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書。
(5)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破損情況檢查報(bào)告。
(6)現(xiàn)有實(shí)際荷載和加固后新增加荷載的數(shù)據(jù)。