网架结构杆件加固实例

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某钢筋混凝土框架结构能大厅，屋面采用正交正放四角锥螺栓球平板网 架，跨度15m,长度27m.网格尺寸3mx3m，厚度1.8m. 周边上弦支承混凝土圈梁上，屋面采用混凝土槽形预制板，双坡排水。原设计中上弦静载标准值取2.3kN/m2,下弦静载标准值取0.5kN/m2 , 上弦活载标准值取0.7 kN/m2。钢管材质为Q235钢。

该网架工程于1996年建成投入使用，2005年更换吊顶时发现部分杆件发生弯曲。经检测，最大弯曲矢高为20mm。还有部分螺栓松动。经计算分析，弯曲的原因属于设计不合理。共有5根受压杆件稳定承载力不满足要求. 截面规格分别为 D108x4.0,D60x3.0,D48x3.0大超应力比为1.23。螺栓承载力满足要求，需要加大杆件截面，弯曲杆件也需要加固。

（1））加固设计

网架常用加固方式有：减小负荷、更换杆件、改变支承条件、加大杆件截面，粘贴碳 纤维布等。本工程减小负荷、改变支承条件都不允许，而且由于屋面采用混凝土预制板， 自重较大，采用更换杆件的方式进行加固风险太大，粘贴碳纤维只能用于受拉杆件的补 强，因此最终决定采取加大杆件截面的加固方法。 常用加大杆件截面的方法有两种，一种是在原钢管外再套钢管，另一种是外包双槽 钢。前者先将外套钢管沿纵向轴线一剖为二，然后再将两个半圆钢管对扣在原钢管外焊 接，其优点是外观与原结构相一致，均是圆形截面，但剖分钢管必较困难，如果采用火焰 切割，会产生较大的扭曲变形。外包双槽钢则相对简单的多，但缺点是外观明显不一致。 由于本工程有吊顶，不影响外观。

三种钢管的加固方式见(图1)。对于D180x4.0 钢管，因没有合适规格的槽钢，只能通过连接板使之与钢管连接。外包槽钢的长度等于钢管的长度，起到增加杆件抗弯刚度 的作用，以减小长细比，增加压杆的稳定承载力。弯曲杆件也采用类似方法处理，以阻止其进一步弯曲。

槽钢两端不能与封板（锥头）焊接，更不能与螺栓或套筒连接。为减小焊接应力以及焊接对负载钢管的影响，槽钢或连接板与钢管之间的焊接采用间断焊缝，每隔200mm焊接100mm。

外包槽钢选择完毕后 需要验算组合杆件的稳定承载力，由于槽钢与钢管之间仅通过 部分间断焊缝连接，可以简化认为槽钢不参与承担轴向荷载，只增加钢管的刚度，减小钢 管的计算长度，提高稳定承载力。由于加固后杆件的刚度略有增大，会影响结构的局部内 力分配，加固后杆件的内力略有增加，因此计算时应适当留有一定的富裕度。

（2）施 工

加固前先将松动的螺栓予以紧固，并在加固杆件周围搭设适当范围的脚手架，即可以 用来施工操作，也可以兼作保护措施。焊接前应将杆件表面涂层去除。焊接时先用长20-30mm 的的间断焊缝（间隔300mm），将槽钢定位，再由杆件端部依次向内焊接所需连接焊缝。焊接时选择直径不大于4mm的低氢焊条，焊接电流不超过220A.以防烧穿正在负载的钢管杆件。

严禁在网架杆件上打 将槽钢定位，再由杆件端部依次向内焊接所需连接焊缝。焊接时选择直径不大于 低氢焊条，焊接电流不超过 火，前一焊道温度冷却至100°C 以下后，方可焊接下一道，严禁大面积施焊，绝对禁止沿 杆件横截面环形焊接。

加固连接焊缝应避开杆件的原有焊缝，且间隙不小于20mm 。加固前槽钢、连接板要彻底除锈，加固后应根据设计 要求涂刷防腐、防火涂料。本工程外包槽钢加固后的杆件见（图1）。