① 钢结构加固方法有哪几种
宿州市立医院新区钢结构连廊坍塌事故分析(卡本 MS胶耐候性)
2020年11月27日宿州市立医院新区钢结构连廊坍塌事故虽然已经过去了一个月,但事故的危害仍历历在目,事故的警示仍铭记于心。
1.事故分析及解决方案
“知其然知其所以然”,才能更好地解决问题!图片中我们可以清楚地看见坍塌散落的钢梁的跨中和两个端部均没有明显的变形,翼缘板和腹板也没有明显的翘曲,也就是说钢梁结构自身并没有发生塑性变形—即钢梁没有达到承载力极限。那么,结构破坏极大概率就是因为连廊钢梁与混凝土主楼结构的连接节点遭到了极限荷载的破坏,从而丧失了承载力。
那么,当已建成或在建的钢结构遇到了因上部荷载陡增而导致钢结构各构件的承载力不足或失效时,有没有办法可以解决此问题呢?
答案就是,在基于工程造价最优的考虑下和保证建筑物结构安全的前提下,由建设方、检测单位及相关部门讨论、决议,并进行合规的局部(整体)钢结构加固。
2.常用加固方法
钢结构加固的主要方法有:改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。
一、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、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法。
改变结构计算图形的一般加固方法:
1.对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固:
A、增加支撑形成空间结构并按空间结构验算;
B、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改善结构动力特性;
C、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性;
D、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,以减轻其它柱列负荷;
E、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。
2.对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固:
A、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;
B、改变端部支承情况,例如变铰接为刚结;
C、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构;
D、调整连续结构的支座位置;
E、将结构变为撑杆式结构;
F、施加预应力。
3.对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固:
A、增设撑杆变桁架为撑杆式结构;
B、加设预应力拉杆。
二、加大构件截面的加固
采用加大截面加固钢构件时,所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。加固后构件需满足现行设计标准的安全性、适用性及耐久性。以受弯构件为例,平面内受弯的加固构件,抗弯强度应满足相关规范。
三、连接的加固与加固件的连接
钢结构连接方法,即焊缝、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原因、目的、受力状况、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。
钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。
四、裂纹的修复与加固
结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时,应设法修复。在修复前,必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性,有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施,对不宜采用修复加固的构件,应予拆除更换。
4.钢结构加固方案需要综合考量
钢结构加固设计所面临的不确定因素远比新建工程多而复杂,需要设计人员根据专家鉴定结论、相关规范标准(《钢结构加固设计标准》(GB51367-2019))及业主要求综合考量。
② 钢结构厂房加固方法有哪些
一、对钢结构厂房的材料性能以及体系进行整体了解
在对钢结构厂房进行加固的过程中,首先需要了解该厂房建筑的可靠程度,包括钢结构材料的性能、结构体系以及存在的结构问题和损伤。组织有经验、有技术的专业人士对这些问题进行统一研究,分析出钢结构厂房的受力现状和持力水平,为下一步的加固优化设计奠定基础。
二、选择经济、合理、可靠的加固措施
钢结构厂房的加固设计的方案选择需要充分考虑结构的承重现状以及加固后的受力特点。从确保整理结构合理性和可靠性的角度出发,选择经济合理以及便于施工的加固措施。例如采取新旧结构或者材料的连接技术,结合现有的加固施工水平,尽量考虑综合技术指标。此外,在对钢结构厂房加固方案的优化设计方面,还需要采取有效的措施减少对周围环境和相邻建筑物所带来的负面影响,缩短施工周期。
三、尽量使用原有结构的承载力
为了避免对原有结构造成损伤,在进行加固过程中需要尽量使用原有结构的承载力。对厂房自身的承重结构件进行可靠性鉴定分析以及检测,整体了解其现有的承载能力,然后根据检测报告,保留利用更多的原有承载部件。因为对钢结构厂房进行大规模的拆卸,很容易给部件带来严重的损伤,而且新旧结构的连接难度较大,对加固效果会造成一定程度的影响,从而给钢结构厂房后期的使用埋下了巨大的安全隐患。
四、加固施工过程中的质量控制
钢结构厂房加固施工过程中,需要加强对实际结构的检测,准确掌握现有结构的实际情况和损伤状况,实时减少安全隐患。加固质量控制的技术措施包括钢结构的制作、焊接、安装、螺栓连接、防腐和防火涂料的涂装以及压型钢板的安装。在钢结构的加固过程中,要对使用的结构件进行质量检验,发现与检测结果不符或者检测时未发现的问题,应该采取及时的补救措施,相当大限度的确保加固方案的可靠性和有效性。
③ 钢结构加固的主要方法有哪些
根据固蓝建筑施工经验,钢结构工程加固的主要方法有:
1、带负荷加固。施工最方便,也较经济。用于构件(或连接)应力小于钢材设计强度的80%时,或构件无甚大损坏(破损、变形、翘曲等)情况下。此时为了使新加固杆件参与受力,有时需要对被加固杆件采取临时卸荷的措施。另外,加固时应注意不影响其他构件的正常使用。
2、卸荷加固。适用于结构损坏较大或构件和连接的应力状态很高,需要暂时减轻其负荷时。对某些主要接受可动荷载的结构(如吊车梁等)可限制其可动荷载,即相当于大部分卸荷。
3、从原结构上拆下应加固或更新的部件。当结构破坏严重或原截面承载力过小,必需在地面进行加固或更新时采用。此时必需设置临时支撑,使被换构件完全卸荷;同时,必需保证被换结构卸下后整个结构的平安。
④ 复杂造型钢结构怎么施工
针对近几年来承担的北京奥运工程、国家大剧院、中央电视台新址、上海环球金融中心、广州新电视塔、广州珠江新城西塔等工程中遇到的大型、复杂钢结构工程的制作加工进行了新工艺、新技术的研究开发。主要项目及内容如下:
1、大型空间箱形截面弯扭构件加工技术的研究及应用
结合国家体育场等工程的需要对大型空间箱形截面弯扭构件( 1200×1200×20~100, 600×600×40~20,钢材Q345GJC)的成型原理、三维特型构件制作软件、扭曲壁板的加工及检验、弯扭构件的组装及焊接技术、Q460E-Z35厚板(t=110mm、100mm)及铸钢件的焊接问题等新工艺新技术进行了研究开发。研究成果已用于:国家体育场(鸟巢)、首都机场地面交通中心(GTC)等工程,并得到建设单位、设计院及监理单位的好评。
2、大口径钢管弧形加工新工艺的研究及应用
根据几项大型重点工程的需要,我公司研究开发了大口径弧形钢管加工新工艺、新技术,并扩大了利用传统工艺加工钢管的范围。
(1)火工弯管工艺:用于国家大剧院顶部环梁φ1125×26钢管的弧形加工;
(2)中频弯管工艺:用于广州新电视塔不同规格椭圆形环梁 φ800×(25,30,35),曲率半径R<20m,钢材材质345GJC。
(3)新开发的冷压弯管成型新技术:采用2000t油压机进行冷弯加工,我公司研究开发了可开启可合拢的上模,可开启可合拢并能绕底座转轴旋转的下模(专利申请号为:200710134959.4)、专用的弧形检测工具等。研究成果已用于沈阳奥体中心体育场罩棚工程钢结构主拱φ1524×25,φ1422×34、φ1422×25,曲率半径R=14.7~300m,环拱φ1321×34、φ1218×25、φ965×16的钢管弧形加工;并也用于首都机场交通中心φ1650×22钢管以及广州电视塔大环梁φ800×(25,30,35)的钢管弧形加工。
3、梭形钢管柱、锥形钢管柱加工技术的创新
根据首都机场航站楼采用φ(3084~1000)×(60,50,40),长度30m的锥形钢管柱以及φ(1683~1000)×(50,42),长度20m 梭形钢管柱,钢材材质Q345GJC,广州新电视塔采用φ(2000~1200)×(50~30)的锥形钢管柱,钢材材质Q345GJC,Q390GJC 的要求,我公司自主创新研究开发解决了由锥形钢管分段组接成锥形钢管柱和梭形柱的制作中所碰到的难题。对梭形钢管柱、锥形钢管柱的加工工艺采用计算机三维放样技术绘制零件详图,作为绘制下料图及数控编程的依据,对锥形钢管的放样下料、压头、成型工艺、组装焊接及矫正检验进行了全面的研究开发。
4、复杂节点制作加工新工艺的研究及应用
近年来,由于建筑造型的奇特、新颖导致钢结构工程中节点构造非常复杂,从而给钢结构加工制作造成相当大的难度和问题。我公司为解决这些复杂节点的加工制作,研究开发了成套新工艺新技术。下面仅介绍四项工程复杂节点构造的加工新工艺、新技术。
(1)、广州珠江新城西塔工程X型节点,该节点主要由φ1800×50~ φ1150×30外筒立柱、70~100mm厚椭圆形拉接板、加劲环、加劲板及楼层梁牛腿等组成。
(2)、上海环球金融中心F89~F91楼层的外周圈带状桁架与巨型柱连接节点,该节点有十多个构件交汇于此,采用铸钢件节点,节点的延续牛腿和附件由我公司加工装焊。
(3)、中央电视台新台址主楼钢结构目字型多向柱及其蝶型牛腿的加工制作新工艺。
(4)国家体育场钢结构工程多牛腿交汇处的复杂节点制作新工艺。
5、厚板焊接工艺的研究及应用
我公司承接的许多钢结构工程中,几乎都碰到了大量使用高强度钢材的厚板、超厚板加工制作的难题。如中央电视台新台址主楼、上海环球金融中心、国家体育场等钢结构工程。对于采用厚板、超厚板加工中容易出现的母材金相组织破坏、构件焊接残余应力与变形、焊接裂纹发生的可能性及层状撕裂倾向等都进行了深入的研究,编制了厚板构件加工制作新工艺,对焊接全过程的控制进行了研究(包括:材质控制、坡口控制、温度控制、过程控制、变形控制及残余应力的消除等)。并对Q460E钢厚板焊接工艺进行了试验研究。成功的应用于国家体育场、中央电视台新台址工程中。
上述科技成果具有一定的创新性和先进性,由于在研究过程中注重传统工艺和现代计算机辅助系统的结合,成本较低,具有相当的推广价值。这些科技成果得到了行业专家的一致好评,认为该项成果填补了国内外空白,达到世界领先水平。该项科技成果的工程应用取得了很好的社会效益和经济效益,不仅表明我国能够自主完成超大型、复杂建筑钢结构工程项目的制作施工,同时为今后我国类似工程的建设提供了宝贵的经验与技术支持,为相关规程、规范与标准的编制和修订提供了重要依据。
⑤ 如何维护与加固钢结构
钢结构的加固技术措施主要有三种:
(1)截面补强法:在局部或沿构件全长以钢材补强,连成整体使之共同受力;
(2)改变计算简图:增设附加支承,调整荷载分布情况,降低内力水平,对超静定结构支座进行强迫位移,降低应力峰值;
(3)预应力拉索法:利用高强拉索加固结构薄弱环节或提高结构整体承载力、刚度和稳度。
⑥ 钢结构的加固技术措施
钢结构也是有损坏的时候,我们要即时发现即时解决问题,钢结构网介绍钢结构损坏的主要因素有:1)由荷载变化,超期服役,规范和规程改变导致结构承载力不足;2)构件由于各种意外产生变形、扭曲、伤残、凹陷等,致使构件截面削弱,杆件翘曲,连接开裂等;3)温差作用下引起构件或连接变形、开裂和翘曲;4)由于化学物质的侵蚀而产生腐蚀以及电化学腐蚀致使钢结构构件截面削弱;5)其它包括设计、生产、施工中的失误及服役期中的违规使用和操作等。
钢结构的加固技术措施主要有三种:1) 截面补强法:在局部或沿构件全长以钢材补强,连成整体使之共同受力;2) 改变计算简图:增设附加支承,调整荷载分布情况,降低内力水平,对超静定结构支座进行强迫位移,降低应力峰值;3) 预应力拉索法:利用高强拉索加固结构薄弱环节或提高结构整体承载力、刚度和稳度。
⑦ 钢结构加固改造方法有哪些
钢结构加固改造的主要方法有:减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时,亦可采用其它加固方法。 1、改变结构计算图形 改变结构计算图形的加固改造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、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法; 改变结构计算图形的一般加固方法: (1)对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固: A、增加支撑形成空间结构并按空间结构验算; B、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改善结构动力特性; C、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性; D、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,以减轻其它柱列负荷; E、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。 (2)对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固: A、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; B、改变端部支承情况,例如变铰接为刚结; C、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构; D、调整连续结构的支座位置; E、将结构变为撑杆式结构; F、施加预应力。 (3)对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固: A、增设撑杆变桁架为撑杆式结构; B、加设预应力拉杆。 2、加大构件截面的加固 采用加大截面加固钢构件时,所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。 3、连接的加固与加固件的连接 钢结构连接方法,即焊缝、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原因、目的、受力状况、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。 钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。 4、裂纹的修复与加固 结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时,应设法修复。
⑧ 钢结构的加固技术有哪几种方法
钢结构加固的主要方法有:减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时,亦可采用其它加固方法。
一、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、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法;
改变结构计算图形的一般加固方法:
(1)对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固:
A、增加支撑形成空间结构并按空间结构验算;
B、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改善结构动力特性;
C、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性;
D、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,以减轻其它柱列负荷;
E、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。
(2)对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固:
A、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;
B、改变端部支承情况,例如变铰接为刚结;
C、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构;
D、调整连续结构的支座位置;
E、将结构变为撑杆式结构;
F、施加预应力。
(3)对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固:
A、增设撑杆变桁架为撑杆式结构;
B、加设预应力拉杆。
二、加大构件截面的加固
采用加大截面加固钢构件时,所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。
三、连接的加固与加固件的连接
钢结构连接方法,即焊缝、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原因、目的、受力状况、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。
钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。
四、裂纹的修复与加固
结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时,应设法修复。在修复前,必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性,有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施,对不宜采用修复加固的构件,应予拆除更换。
⑨ 钢结构的加固技术有哪些
钢结构连接方法,即焊缝、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原因、目的、受力状况、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。裂纹的修复与加固结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时,应设法修复。在修复前,必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性,有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施,对不宜采用修复加固的构件,应予拆除更换。对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固:增设撑杆变桁架为撑杆式结构;加设预应力拉杆。
⑩ 钢结构的加固的方法主要有哪些
目前钢结构加固的方法可分为三种。第一种是加大构件截面法,第二种是改善结构受力体系,第三种是预应力技术加固法。
常用的加大截面的加固方式主要有:加大截面高度、加厚翼缘板、变工形截面为箱形截面等方式。而增大钢结构截面的主要加固方法为粘钢或贴碳纤维布。这两种方法对结构本身损伤比较小,而且这几年国内发展得比较快,应用也逐渐增多,但在钢结构建筑物加固应用相对不多,特别是在正常使用情况下的使用寿命仍然存在问题。而且粘钢或碳纤维的施工难度比较大,必须要将原结构表面进行处理、磨平、光滑后才能粘贴。结构承受动力荷载或高温时可能产生脱胶。
增设梁柱等改善结构受力体系的加固方法可以有效并较为明显地降低结构的荷载效应,从而使结构的承载能力满足要求,且这种方法的投入不高,经济效益非常好。胆筑结构无任何特别要求时,此种方法可行性很强,但不适用于要求大空间等结构中。
体外预应力技术加固方法是指将预应力筋布置在待加固结构构件的截面之外,通过改变结构的传力途径减少构件的荷载效应,同时在结构的原有基础上提高结构的承载能力,改善结构的变形性能,降低杆件中的应力,能使受损工程结构恢复其原有的技术功能,从而满足新的承载条件和使用功能的要求。结构由预应力筋、管道、防腐材料、转向块、锚固系统等部件组成。
虽然体外预应力加固钢梁的方法具有可操作性、经济性、安全性等优点,但现阶段这方面的研究经验及工程实践较少,其明显的经济和社会效益还有待进一步研究。