钢结构在使用过程中有着众多优点,但是也存在一定缺陷。如果不能及时补救钢结构厂房中的隐患,会给人员设备造成伤害。随着工厂不断扩建,厂房的负荷加大,以及钢结构的慢慢老化,厂房钢结构的加固是必要的。
现阶段厂房设计工作,普遍采用钢结构来搭建,减少建设周期,有效节约了企业成本。为提高原有厂房建筑的整体质量,需要对厂房建筑结构进行加固。
常见钢结构厂房加固方式有以下3种:
改变结构计算图形
改变结构计算图形的应用,将厂房的受力结构有效改变,分担钢结构荷载,以提高整体建筑的稳定性。在实际应用中,对钢结构的受力构件进行有效分析,适当更改杆件,通过增加支撑等方式进行加固,当原截面承载力过小时,可以设置临时支撑,使被换构件完全卸荷,并保证整个结构的安全性。为现阶段厂房的加固工作有效开展,借助现有结构,对整体建筑展开有效分析,制定符合工作需求的加固方案。
在钢结构厂房中增加支撑,形成稳定的空间结构,提高整体钢结构的刚度。及时调整整体厂房的自震频率,对结构的受力构件进行加固,以提高整体建筑的承载力,同时与企业生产机械的振动频率错开,避免厂房钢结构与机械生产频率相互共振,影响到整体建筑的稳定性。目前钢材质量不断提高,在整体钢结构厂房加固阶段,通过结构的改变,有效提高整体建筑的稳定性,延长使用寿命。在钢结构厂房内部,将负荷有效转移,有利于整体设计的合理性。
例如:①对钢结构厂房原屋面桁架梁增设辅助杆件使桁架梁构件的长细比减少以提高其稳定性;②对钢结构厂房原屋面桁架梁增加水平支撑和纵向支撑;③在钢结构厂房加固过程中,将内部结构中的铰链接改为刚接,同时增加中间支座的方式;④将构件转化为撑杆式结构;⑤对钢结构施加预应力等。
加大构件截面
在钢结构厂房加固阶段,通过加大构件截面,提高建筑自身稳定性。施工人员加大构件截面的时候,充分考虑现有缺陷和损伤情况,对这些需要加固的部位,制定有效的加固方案,在原有加固设计的基础上适当增大受力构件截面。加大构件截面是加固整体结构的一种较为普遍的方式,操作简单,并且不影响生产,能够发挥重要作用,如图1所示。
对于超静定结构尚应考虑因截面加大、构件刚度改变而使结构体系内力重分布的可能,必要时应分阶段进行受力分析和计算。采用该方法应注意的事项如下:
(1)注意加固时的净空限制,使新加固的构件不得与其他
杆件相冲突。
(2)加固设计应适应原有构件的几何状态,以利施工。
(3)应尽量减少施工工作量。当原有结构钢材的可焊性较好时,根据具体情况尽量考虑用焊接加固,并应尽量减少焊接工作量,以减少焊接应力的影响,避免焊接变形。还应避免仰焊。
(4)加大构件截面应尽量使被加固构件截面的形心轴位置不变,以减少偏心所产生的弯矩。当偏心值超过规定值,在复核加固截面时,应考虑偏心的影响。
(5)加固后的截面在构造上要考虑防腐的要求,避免形成易于积灰的坑槽而引起锈蚀。
(6)加大截面的加固构造不应过多削弱原有构件的承载能力。
增大构件截面的常用方法:①对H形、工字形等构件截面翼缘加焊盖板旧钢构厂房,实现构件截面的增加。②H形截面封口变成箱形截面。③对圆形截面四周焊角钢变箱形等。
目前钢结构厂房中构件的连接方式很多,较为普通的有铆接、焊接、高强度螺栓连接和焊接与高强度螺栓混合连接的方法,铆接连接的刚度最小(普通螺栓连接除外),焊接连接刚度大整体性好,高强螺栓连接介于两者之间。加固连接方式选用必须满足既不破坏原结构功能,又能参与工作的要求。设计人员需要根据加固目的,对主体建筑展开详细的受力分析,对可能出现问题的部位选择科学有效的加固件的连接方法,来提高主体结构的受力合理性。
钢结构厂房加固通常采用焊接连接来提高整体结构强度,在同一受力部位连接的加固中,不宜采用刚度相差较大的加固连接,如焊缝与铆钉或普通螺栓共同受力的混合连接方法,但仅考虑其中刚度较大的连接(如焊缝)承受全部作用力时除外。如有根据,可采用焊缝和摩擦型高强螺栓共同受力的混合连接。
如果厂房加固的钢结构之间间隙较小,可以采用焊接连接的方式旧钢构厂房,来对整体结构进行加固,如果不能采用焊接的方式,则可采用摩擦型高强度螺栓来进行连接。
钢结构使用焊接,能够避免在材料上打孔,节约材料。在施工阶段,不需要其他大型辅助工具,就可以直接焊接,施工操作简单,密封性好,能够发挥自身作用,将钢材连接在一起。在加固阶段使用焊接,现场施工环境适应性强,可以节省人工成本,减少材料的使用,但是对材质的要求较高,加固连接所用材料应与结构钢材和原有连接材料的性质匹配,其技术指标和强度设计值应符合《钢结构设计规范》的规定。在钢结构厂房加固的时候,使用高强度螺栓进行连接,施工方便,对构件的有一定的削弱,能够承受相应的负载,但是这种结构的施工需要正确的安装工艺,整体造价较高。
总而言之,钢结构厂房加固工作开展,需要因地制宜,有效利用现有结构,进行加固,而不应该拆除原有建筑,造成工期延长。在进行加固的时候,需要邀请专业的人员参与设计,制定相应的工作规划,帮助企业延长厂房的使用寿命,提高整体建筑的稳定性,提高企业自身实力。