門式輕鋼房屋鋼結(jié)構(gòu)因為其結(jié)構(gòu)成熟,設(shè)計施工簡單,總造價低等特點,在我國應用非常廣泛。但是由于設(shè)計施工市場競爭激烈,為追求.低用鋼量,相當一部分廠房采用了滿應力設(shè)計。
為節(jié)省費用,很多輕鋼廠房設(shè)計由私人承接,部分設(shè)計人員水平不足,必要構(gòu)造考慮不當(如遺漏剛性系桿、遺漏柱間支撐、遺漏抗風柱、遺漏屋面拉條和撐桿等),或計算錯誤,導致實際建成的廠房已經(jīng)不滿足規(guī)范要求。還有因施工單位擅自改變圖紙設(shè)計,拉大柱距、改變構(gòu)造、擅自改變傳力路徑(如原梁上掛載改為檁條上),造成部分構(gòu)件的強度、變形不滿足規(guī)范要求。
對上述廠房,一類是先天不滿足規(guī)范要求,需要加固。另一類因后期改造要求:如增加吊車、屋面上新增荷載等(增加保溫層、加裝光伏發(fā)電系統(tǒng)),需要進行加固。
常見的鋼結(jié)構(gòu)加固方法有以下三種:
(1)減輕荷載
在滿足預定使用功能的前提下,可通過簡化附加結(jié)構(gòu)或者采用輕質(zhì)材料代替原有材料等方法來減輕結(jié)構(gòu)荷載。
(2)改變結(jié)構(gòu)計算圖形
通過改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點性質(zhì)和邊界條件,增設(shè)附加桿件和支撐、施加預應力、考慮空間協(xié)同工作等措施來改變結(jié)構(gòu)的計算圖形,調(diào)整原結(jié)構(gòu)內(nèi)力,使結(jié)構(gòu)按設(shè)計要求進行內(nèi)力重分配,減小桿件內(nèi)力,使桿件受力滿足要求,達到加固目的。如:鉸接變剛接,增加支座將簡支梁變連續(xù)梁,增加撐桿將梁變桁架結(jié)構(gòu)。
(3)加大構(gòu)件截面和增強連接強度
在不影響使用空間的前提下采用加大構(gòu)件截面的方式提高構(gòu)件的承載力,如加大截面高度、加厚翼緣板與腹板、變工字形截面為箱型截面等方式。
由于加固施工一般都為高空作業(yè)且施工操作面較小、施工難度較大,應盡量選取加固工程量相對較小、便于施工的設(shè)計方案。具體加固方案的選取應遵循以下原則:
3.1細致調(diào)查原則
方案設(shè)計前,必須通過查詢資料了解原鋼結(jié)構(gòu)廠房的建筑材料和結(jié)構(gòu)體系,并對建筑主體進行全面、細致的檢測和實驗、分析,尋找原有結(jié)構(gòu)的材料和結(jié)構(gòu)的破壞點,分析出廠房受力現(xiàn)狀和持力水平,為加固方案的設(shè)計打下基礎(chǔ)。
3.2方便施工原則
加固方案的設(shè)計必須緊密結(jié)合當前結(jié)構(gòu)的受力現(xiàn)狀,不能完全按照甲方的要求進行設(shè)計。在材料選擇上,保證使用的材料可以和原有的鋼材進行充分的連接,在加固后可以有效的進行應力的傳輸;另外還要結(jié)合施工人員的技術(shù)水平和廠房的施工環(huán)境,選擇便于施工的設(shè)計方式。.大程度上降低對其他建筑物的影響,保證廠房的生產(chǎn)效率。
3.3經(jīng)濟成本原則
因為大量拆除原有的構(gòu)件,不僅加大工程量,提高施工的難度,還會提高新舊材料之間的連接難度,破壞可利用材料的承載力,給加固后的廠房留下隱患。所以在進行加固方案設(shè)計時,要考慮加固施工的經(jīng)濟成本。減少對原有廠房改動的面積和程度。經(jīng)過科學細致的結(jié)構(gòu)檢測,對于原有的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件,在有效利用、保證安全的基礎(chǔ)上.大程度的給予保留和利用。
3.4不影響使用功能
由于待加固廠房一般都在正常使用,設(shè)計方案應保證原有廠房的正常使用功能不受或盡量少受影響。
3.5減少焊接
由于待加固廠房結(jié)構(gòu)在加固前已處于受荷狀態(tài),加固施工可能因焊接引起原有構(gòu)件產(chǎn)生局部應力集中或焊接變形,高空焊接質(zhì)量也難以保證,對冷彎薄壁型鋼,很容易燒穿,焊接比較難以把握,此外焊接火花也會造成安全隱患。因此,加固設(shè)計應盡可能減少焊接量,盡可能的消除焊接變形和焊接殘余應力以免對原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。
(1)對門式鋼架梁的加固,有增加斜撐法、桁架法、焊接型鋼增大截面法、體外預應力法等。
(2)對門式鋼架柱的加固,對平面內(nèi)強度不足可采用強軸方向焊接型鋼增大截法;對平面外穩(wěn)定不足的柱,可以采用新增剛性系桿或?qū)⒃璈型鋼截變“十”字形截面法。
(3)對檁條的加固,可采用簡支變連續(xù)檁、加密檁條、增大/強截面等方法。