涨知识！网架检测与加固设计

   

现场检测

网架的现场检测包括: 网架的整体结构布置，各杆件截面尺寸、螺栓球节点直径、节点点焊缝质量（对螺栓球节点网架还需检查高强螺栓拧紧与套筒松动情况），网架使用情况的现场调查，锈蚀概况调查、防火、防腐涂料现状，网架支座沉降差、杆件的变形弯曲、位移、网架整体挠度情况。此外必须检测屋面结构组成与自重、室内吊顶与悬挂设备等的自重，检查屋面围护结构的耐久性与屋面防水情况。 

   

安全评估

屋盖结构安全性评估 应依据原设计图纸( 几何尺寸、杆件规格、材料强度等级、下部结构布置) ，结合杆件实测截面与锈蚀情况，按目前实测的屋面结构自重与吊挂设备的自重，考虑屋面活荷载等进行荷载组合，进行整体结构分析。计算杆件内力，按拉压杆件对杆件的承载能力与稳定性进行验算; 计算结构的挠度，按规程要求进行容许挠度验算，并将计算挠度与实测挠度进行对比。按当地地震设防烈度，结合屋盖结构的跨度考虑是否进行结构抗震分析与验算( 包括屋盖结构与下部支承结构) 。除了进行上部屋盖结构的评估以外，还需进行下部支承结构的安全性评估，对下部支承结构安全性能评估时应实测构件尺寸、混凝土强度等级、钢筋配置等情况。按现行标准进行安全性评估时应重点在结构与构件的极限承载能力评估，对于现行标准中提出的构造要求可适当放松。

在安全性评估时应分别按原规范与现行规范进行结构极限承载能力状态的复核、正常使用极限状态的验算与结构抗震性能的验算 。对于能满足原规范、基本满足现行规范的结构，应评估为安全，可以不进行结构加固与改造，但须进行正常的钢结构构件表面防锈处理; 对于能满足原规范、杆件截面应力能满足现行规范，但挠度稍超出现行规范的，也可以评估为安全，结构可以不进行加固处理; 对于能满足原规范但尚不满足现行规范的结构( 有少量杆件应力超过设计强度，但应力不大于材料设计强度 1. 05 倍) ，可以评估为基本安全;

对于能满足原规范但尚不满足现行规范的结构( 有部分杆件应力超过设计强度，且应力超过杆件设计强度 1. 05 倍的) ，或已不能满足原规范，更不满足现行规范的，应评估为不安全。对于评估为安全的结构，可以不进行加固改造;

对于评估为基本安全的结构，可以考虑不进行加固改造，但对使用情况作一定限制，并需严格限制其可能增加的屋面荷载与吊挂荷载，对于屋面的天沟应高度注意排水的通畅，严防天沟出现排水不畅造成的积水荷载增加; 对于评估为不安全的结构，应立即通知停止使用，尽快按现行规范进行结构加固与改造，当加固改造综合成本较高时，可以考虑拆除。

   

改造加固

网架结构与立体桁架结构的结构加固改造方法，包括减轻屋面荷载间接加固法、立体桁架新增张弦加固法、网架结构新增张弦加固法、网架局部杆件稳定性不满足的加固法、网架局部杆件应力过高的局部加固法、下部支承结构的加固等 。

   

01

稳定不满足的加固

对于局部杆件稳定性不满足要求的情况 ，当采用焊接空心球节点网架时应考虑外包钢管以提高其整体稳定性。对于螺栓球节点网架，也可以采用外包钢管以提高其整体稳定性; 而对于小规格杆件，因属于结构的次要杆件，也可以考虑采用在结构验算安全前提下以更换杆件的方法予以解决。

而对于一些杆件长度较长的压杆，对于稳定性不满足最有效的加固方法是对这些杆件跨中加设支撑构造杆，可有效减小杆件的计算长度; 也可以采用压杆套管约束加固法，达到对杆件稳定性加固的目的。

套管加固是指在加工厂里将钢管沿轴向切割均分两个半管，在半管两侧焊接加劲肋及耳板，运送到施工现场后将两个半管组件通过螺栓连接对扣安装在待加固钢管杆件外侧，外包套管与待加固圆钢管杆件通过接触式连接组装成共同受力的组件。其机理在于: 待加固钢管杆件承受轴向压力达到临界荷载时，发生失稳现象，产生侧向变形后与外套管接触挤压后，外套管装置产生弯曲应力，为待加固钢管杆件提供侧向约束，当套管装置刚度足够大时，套管装置中最大弯曲应力不超过钢材的屈服应力时，能约束待加固钢管杆件发生高阶屈曲模态下的失稳破坏，解决待加固圆钢管杆件的稳定性不足的问题。

这种加固技术能提高结构中受压钢杆件的稳定承载力，改善构件的脆性破坏机理，使其具有较强的延性能力，提高空间钢结构的整体性能。该套管装置在工厂预制生产，工厂生产过程中材料的性能指标可随时进行控制，严格的工业生产可以保证质量。运 送 现 场 后 施工方便，免去现场焊接连接，实现无湿作业，加固初期不需要额外的装置进行固定，加固改造可以在不停止使用功能的条件下进行的。维 护 费 用低等。该装置构造简单，施工方便，可靠性较好，可对稳定性不足轴心受压钢管杆件进行快速 而有效的加固，具有良好的应用前景。

加大截面选用外包槽钢，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用部分间断焊缝连接，可简化为槽钢不参与承担轴向荷载，只增大钢管刚度、减少钢管计算长度和提高稳定承载力。

   

02

螺栓球节点网架

螺栓球节点网架，因螺栓球材质为 45 号钢，其可焊性差，对 45 号钢焊接的主要问题是焊接裂纹，具有一定的冷裂纹敏感性。对该钢材的焊接前预热到 200℃ ～250℃，能有效防止冷裂纹，焊后要进行 600℃ ～ 650℃ 回火与保温，以保证焊接节点的韧性。这焊前预热与焊后回火的要求，在网架结构加固现场是难以实施的。

对于拉杆考虑增加截面法以对原杆件用跨过节点的板条加固，但板条要与原杆件大量焊接，当原杆件应力水平较高时会由于焊接高温而产生对原杆件受力的不利影响。

因此，对于螺栓球节点网架采用增大杆件截面的加固一定要慎重。当拉杆的高强度螺栓与锥头抗拉承载力可以满足要求，而钢管的抗拉承载力稍有不满足时，可以考虑采用粘贴碳纤维增强复合材料( CFＲP) 的方法进行局部杆件的加固，该法为沿杆件环向缠绕粘贴若干层 CFＲP 布，以达到提高钢管受拉承载力的目的。CFＲP 布具有较强的抗拉强度，耐腐蚀、材料轻，同时现场施工简便快捷。

   

03

其他常见的方案

如： 冷弯法人工调直法、夹角钢加固法、体外角钢加固法、对松动拉、压杆件采用钢条加固法。

外包加固计算原则： 1)结构验算应保证加固后杆件在设计包络工况对应的最大轴力荷载下的应力不超过设计强度,应力比小于 1. 0。长细比符合规范要求,网架拉杆长细比[ λ]≤250;压杆长细比[ λ]≤180。

2)由于加固杆件在加固前已承受荷载,加固后原截面与外包角钢共同受力,但加固后两部分在继续承载时的应力增量是相等的,因此,其受力分析需分两阶段进行考虑,第一阶段为加固前状态,原杆件承担目前已有荷载作用,第二阶段为加固后再增加荷载阶段,原杆件与补强外包角钢共同承担新增荷载作用,新增荷载作用在杆件补强后按原杆件与外包角钢两部分截面面积的比例进行分担,则外包角钢截面面积确定的原则是原截面在加固后新增荷载作用下应力不超出设计强度,应力比小于 1. 0。

上述验算合格,加固措施可认定满足规范要求。

   

参考文献

既有大跨度屋盖网架结构安全评估与加固改造的几个思考_赵基达

某剧场平板网架屋盖鉴定与修复_聂祺

某会议中心钢网架屋面杆件外包槽钢加大截面加固处理_张成

某体育馆钢网架可靠性鉴定与加固分析_马志力

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