網(wǎng)架破壞分析及加固措施

張瑞源

（中建七局安裝工程有限公司，鄭州 450053）

1 網(wǎng)架事故的原因

在網(wǎng)架應(yīng)用的過程中，網(wǎng)架事故時(shí)有發(fā)生，輕時(shí)出現(xiàn)網(wǎng)架桿件彎曲，重則網(wǎng)架變形過大，甚至坍塌。總結(jié)網(wǎng)架事故的原因有很多，歸納下來有以下幾種：

①設(shè)計(jì)原因，如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)選型不合理，工況考慮不全面，建設(shè)及使用過程的荷載考慮不全面；

②加工制作原因，構(gòu)件加工質(zhì)量粗糙，精度不足，材質(zhì)使用混雜，構(gòu)件組合錯(cuò)亂等；

③安裝原因，測(cè)量精度低，安裝偏差過大，螺栓安裝深度不足，吊裝過程吊點(diǎn)選擇不合理，焊接質(zhì)量差，吊掛位置及方式不合理等；

④使用原因，如使用荷載超標(biāo)、網(wǎng)架吊掛位置及方式不合理，使用環(huán)境惡劣，構(gòu)件腐蝕等。

2 采用不同的加固措施

網(wǎng)架出現(xiàn)事故后，對(duì)于損壞較嚴(yán)重的需拆除重建，對(duì)局部損壞的的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)則進(jìn)行加固即可，對(duì)網(wǎng)架加固一般采取桿件加固和節(jié)點(diǎn)加固的方式。網(wǎng)架桿件及節(jié)點(diǎn)的加固考慮桿件拉壓受力，采用不同的加固措施，主要有以下幾種。

2.1 桿件加固

焊接球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架加固過程中，桿件加固件可以按照要求焊接在焊接球上。

桿件是受拉桿件的時(shí)候，因此受拉桿件滿足一般穩(wěn)定性要求，因此對(duì)于網(wǎng)架中心受拉的弦桿與腹桿的加固計(jì)算考慮它的強(qiáng)度要求就可以了。加固的計(jì)算可以用基本的中心受拉構(gòu)件計(jì)算方法來進(jìn)行加固后的桿件驗(yàn)算。因此，針對(duì)此類構(gòu)件的加固需要采用對(duì)稱增加單根桿件截面面積的方法。加固簡(jiǎn)圖如下圖1。

注意事項(xiàng)：

對(duì)桿件進(jìn)行對(duì)稱加固時(shí)，加固構(gòu)件的長(zhǎng)度與被加固桿件的長(zhǎng)度相同。

利用圓鋼加固，焊縫的寬度≥d/3，焊縫長(zhǎng)度≥3d，d為圓鋼直徑；利用等邊角鋼加固，焊縫的寬度≥（d+1）mm，焊縫的長(zhǎng)度≥2b，d為肢厚，b為肢寬。

對(duì)焊接加固的構(gòu)件，施焊時(shí)生產(chǎn)的焊接變形對(duì)構(gòu)件的承載力是有影響的，但計(jì)算時(shí)一般不予考慮，而是通過一定的施工工藝來盡量減小這種影響。一般方法是先選擇一定的固定點(diǎn)用點(diǎn)焊將加固件和被加固件整體固定，然后以連續(xù)的或間斷的焊縫完成加固構(gòu)件的最終焊接[1]。桿件為受壓桿件時(shí)，桿件不僅要滿足強(qiáng)度驗(yàn)算，還要滿足受力穩(wěn)定性，因此在桿件加固設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要對(duì)構(gòu)件截面面積進(jìn)行計(jì)算，還要對(duì)桿件的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)算構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比。因此受壓桿件加固經(jīng)常采用的加固節(jié)點(diǎn)為上圖中的b、c、d圖[2]。

2.2 焊接球加固

在焊接球網(wǎng)架加固中，如果焊接球承載力不足是由于焊接球內(nèi)無加勁肋造成的，則設(shè)計(jì)方案考慮把球的加勁肋從球內(nèi)放在球的外側(cè),在弦桿間加上十字形加勁肋加固球節(jié)點(diǎn),具體見圖2如下。

圖1

圖2

加勁肋加固方案:球與桿件焊接時(shí),必須加套管;加勁肋厚度大于等于球壁厚,加勁肋的寬度必須在焊接球直徑D/4～D/3間,加肋與球和桿件采取坡口全熔透焊,焊縫質(zhì)量等級(jí)二級(jí)。

2.3 螺栓球節(jié)點(diǎn)加固

螺栓球材質(zhì)為45#鋼，因焊接工藝的限制，對(duì)螺栓球節(jié)點(diǎn)的加固一般不采用直接焊接的方式，而是采用等強(qiáng)度、等截面的鋼材與在該節(jié)點(diǎn)同一直線上的兩相鄰桿件進(jìn)行連接，其加固有以下幾種方式:

2.3.1 圓鋼連接加固（圖3）

加固要求：

本加固方式適用于節(jié)點(diǎn)桿件受拉的節(jié)點(diǎn)，因采用圓鋼加固方便簡(jiǎn)單，易于現(xiàn)場(chǎng)操作；

利用圓鋼加固，采用圓鋼與被加固桿件等強(qiáng)度、等截面，墊鐵截面面積不小于圓鋼截面面積，采用4根，對(duì)稱布置。焊縫的寬度≥d/3，焊縫長(zhǎng)度≥3d，d為圓鋼直徑。

圖3

加固過程中先選擇一定的固定點(diǎn)用點(diǎn)焊將加固件和被加固件整體固定，然后以聯(lián)系的或間斷的焊縫完成加固構(gòu)件的最終焊接。

2.3.2 抱箍—鋼板連接

圖4

本加固方式連接屬于鉸接連接方式，主要依靠抱箍與桿件摩擦力及限位板的抗剪力進(jìn)行傳遞受力，達(dá)到與網(wǎng)架桿件同時(shí)受力的目的，因此安裝過程中無焊接應(yīng)力的出現(xiàn)。

本加固方式可傳遞節(jié)點(diǎn)拉力及壓力，考慮壓力傳遞時(shí)，不僅要考慮節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度，還需考慮節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性。抱箍采用比被加固桿件規(guī)格大一號(hào)的的圓管加工制作而成，抱箍?jī)?nèi)徑與桿件外徑相同，厚度不小于桿件壁厚。

2.3.3 抱箍—粘結(jié)劑—鋼錨桿連接

圖5

本節(jié)點(diǎn)加固方式依靠鋼鋼粘結(jié)劑把抱箍與網(wǎng)架桿件粘接，利用鋼錨桿傳遞受力。利用錨桿連接屬于鉸接，只適用于傳遞節(jié)點(diǎn)拉力。

由于鋼鋼粘結(jié)劑的特性，本加固節(jié)點(diǎn)有以下特殊工藝：

3 工作流程

補(bǔ)縫→測(cè)量→修補(bǔ)縫隙→打磨桿件至鋼材本色→涂刷鋼鋼粘結(jié)劑→安裝一側(cè)鋼抱箍→對(duì)位安裝另一側(cè)鋼抱箍→安裝高強(qiáng)對(duì)拉錨栓→擰緊受力→完工

操作要點(diǎn)如下：

①對(duì)螺栓球與桿件之間的縫隙進(jìn)行補(bǔ)縫處理。采用電焊修補(bǔ)縫隙，再用磨光機(jī)打磨平整。②用卷尺對(duì)需要加固的螺栓球兩側(cè)桿件進(jìn)行精確量測(cè)，確定鋼管抱箍的安裝位置，并用石筆在桿件上劃線標(biāo)注。③對(duì)安裝鋼管抱箍的位置進(jìn)行除銹和粗糙度處理。用砂輪磨光機(jī)打磨出金屬光澤。打磨粗糙度越大越好，打磨紋路應(yīng)與鋼材受力方向垂直，其后用棉絲沾丙酮擦拭干凈。④對(duì)打磨后的鋼管抱箍位置涂刷鋼鋼粘結(jié)劑，涂刷要均勻，不要過厚；（鋼鋼粘結(jié)劑的施工工藝參照產(chǎn)品說明書）。⑤準(zhǔn)確安裝鋼管抱箍，直到鋼板抱箍和網(wǎng)架桿件粘結(jié)固定。檢查方法：粘貼后，用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，如無空洞聲，表示已粘貼密實(shí)，否則應(yīng)剝下鋼板，補(bǔ)膠，重新粘貼。⑥安裝另外一側(cè)鋼抱箍，方法同上。⑦采用扭矩扳手對(duì)穿入的高強(qiáng)對(duì)拉錨栓緊固。保證螺桿外露2～3絲。用錘擊法檢查螺栓是否松動(dòng)；本節(jié)點(diǎn)經(jīng)實(shí)物實(shí)驗(yàn)，滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

本文結(jié)合網(wǎng)架施工使用階段出現(xiàn)的質(zhì)量問題，針對(duì)網(wǎng)架破壞情況做分析，并對(duì)不同節(jié)點(diǎn)不同受力構(gòu)件提出針對(duì)性的加固措施，有效提高了構(gòu)件的抗拉及受壓屈曲承載力.不僅滿足設(shè)計(jì)使用要求，而且，施工簡(jiǎn)單、快捷、有效，最大限度地節(jié)約資源，降低成本。