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常见钢结构缺陷问题处理原则及方案选择

发布者:master
发布时间:2022-11-21 08:38:00

钢结构如存在着缺陷和损伤或改变使用条件,经检查和验算结构的强度、刚度及稳定性不能满足要求时,则应对钢结构进行处理、修复。

1.钢结构缺陷的预防和处理原则

(1)钢结构缺陷的处理应根据可靠性鉴定所评定的可靠性等级和结论进行。经鉴定评定其承载能力(包括强度、稳定性、疲劳等)、变形、几何偏差等,不满足或严重不满足现行钢结构设计规范的规定时,则必须进行处理,方可继续使用。

(2)钢结构缺陷处理完毕后,钢结构的安全等级应根据结构破坏后果的严重程度、结构的重要性(等级)和加固后建筑物功能是否改变,结构使用年限确定。

(3)钢结构加固设计应与实际施工方法密切结合,并应采取有效措施保证新增截面、构件和部件与原结构和构件连接可靠、形成整体共同工作。

(4)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,提出其相应的处理对策后再进行加固。

(5)对于可能出现倾斜、失稳或倒塌等不安全因素的钢结构,在加固之前,应采取相应的临时安全措施,以防止事故的发生。

(6)钢结构在加固施工过程中,若发现原结构或相关工程隐蔽部位有未预计损伤或严惩缺陷时,应立即停止施工,会同加固设计者采取有效措施进行处理后方能继续施工。

2.钢结构缺陷处理的基本方法

在工程中常用合理使用材料、改变材料性能、完善设计方法、改善制作安装工艺、进行防腐处理等方法来防止或减少缺陷的产生。

3.钢结构缺陷处理的基本程序

(1)分析缺陷产生的原因并整理资料;

(2)缺陷处理方案的制定和选择;

(3)根据制定的缺陷处理方案进行施工;

(4)修复处理后工程验收。

3.1结构缺陷处理时应具备的基本资料

(1)原有结构的竣工图和施工记录。当缺乏这些资料时,应具有结构现状的测绘资料;测绘时应注意并详细记录杆件和节点的偏心情况;

(2)原有结构的计算书;

(3)原有结构的损坏、缺陷和锈蚀等情况及其原因分析;

(4)原有结构的建造历史和使用情况;

(5)原有结构钢材的力学性能和化学成分。若缺乏原始资料时,应在原结构上取样检验;

(6)实际荷载情况,应进行称量和实测;

(7)施工能力等。

3.2处理方案的选择

(1)改变结构计算图形;

(2)加大原结构构件截面;

(3)连接的加固。

钢结构采用的连接方法有焊缝连接、铆钉连接、普通螺栓连接和高强度螺栓连接等,钢结构加固一般采用焊接和高强度螺栓连接,有依据亦可采用焊缝和高强度螺栓的混合连接。

a.对铆接结构一般采用摩擦型高强度螺栓代替铆钉进行加固。

b.焊接钢结构的加固以采用焊接连接为主,但应尽可能避免仰焊或凹弧焊。仅当施焊困难,且零件的接触面较紧贴时,才采用摩擦型高强度螺栓作为紧固件。

c.对轻钢结构杆件,因其截面过小,在负荷状态下不得采用电焊加固。

d.在受拉构件中,加固焊缝的方向应与构件拉应力的方向一致。

(4)阻止裂纹扩展等。

3.3缺陷处理方案的设计步骤

(1)减轻荷载:改用轻质材料及其他减少荷载的方法;

(2)改变结构的静力计算图形:采取措施使结构发生符合设计意图的内力重分布,以调整原有结构中的应力,改善被加固构件的受力情况。这样可以减少处理的工作量;

(3)对原结构的构件截面和连接进行补强。

3.4钢结构缺陷处理的施工方法

(1)卸荷加固:结构损坏较严重或构件及接头的应力很高,或者补强施工不得不临时削弱承受很大内力的杆件及连接时,需要暂时减轻其负荷时采用。

(2)从结构上拆下需加固或更新的构件和零件;当结构损坏严重,或原结构的构件杆件的承载能力过小,无法用补强来达到加固的目的时,需拆下和更新。

(3)在负荷状态下加固:这是加固工作量最小、最方便、亦较经济的方法。

4.钢结构缺陷处理对设计的要求

由于制造、加工、钢材性能、使用维护等原因所引起的钢结构缺陷的处理在上面的几节中综合进行了阐述。为避免设计原因导致钢结构缺陷,本节将进行简单论述。

(1)设计时在充分调查了解制造厂现有的技术水平和施工设备的情况下,以不影响结构的受力和使用为前提,尽量减少刨边、铣端等需大型设备的工序;

(2)根据实际情况,实事求是地提出结构的制作精度和质量要求,要求过高会大量增加制作费用,同时施工难以达到,可能使质量得不到保证,而影响结构安全和使用;

(3)在保证结构安全使用的前提下,尽量采用型钢或加工方便、截面规则的构件,减少连接构造,尽量避免热加工;

(4)应尽可能减少构件和节点类型,若计算截面相近的应力求归并统一,以便施工;

(5)在划分结构和运输单元时,应考虑施工设备和当地运输条件;

(6)尽量采用工厂制作,减少工地焊接,如必须进行工地焊接,在受力计算时,考虑工地施工实际,应将焊缝设计强度适当降低或将设计载荷提高;

(7)在进行焊缝设计时,应避免易产生焊件变形的交叉焊缝的焊縫集中,同时应避免施工质量难以保障的仰焊或凹弧焊;

(8)应尽量降低工人的劳动强度,力求避免封闭截面或肢距较小的格构式构件的内部工作。

(来源:《工业建筑》段宇著)

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