簡(jiǎn)述截面替換法在鋼結(jié)構(gòu)通廊桁架加固中的應(yīng)用

曹繼奎

邯鄲鋼鐵集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司 河北邯鄲 056003

桁架是由多個(gè)桿件通過連接節(jié)點(diǎn)組成的一種結(jié)構(gòu)體系，其中的桿件主要承受拉力或壓力，因此可以充分發(fā)揮材料的作用，節(jié)約材料，減輕結(jié)構(gòu)的重量。因其自重小、跨度大、承載力大的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)建筑中。尤其在一些工業(yè)原料場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)通廊中普遍采用鋼桁架的形式，但是在生產(chǎn)活動(dòng)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些意外情況，例如：火災(zāi)、爆炸、地震等，導(dǎo)致通廊桁架中的桿件出現(xiàn)破壞變形。對(duì)于變形較小的桿件可采取用鋼板或型鋼構(gòu)件貼焊以加大桿件斷面的方式進(jìn)行加固，但是當(dāng)桿件的變形非常嚴(yán)重時(shí)就必須將桿件拆除更換。目前，對(duì)于這種桁架桿件的更換一般采用的方法是先采取措施從地面對(duì)桁架通廊進(jìn)行支撐并卸掉桁架上的設(shè)備及其它荷載，然后才能進(jìn)行桿件的拆除和更換。而本文所論述的是采用截面替換法進(jìn)行加固的方法[1]。

1 截面替換加固桁架方案簡(jiǎn)述

首先將需要加固的原有桁架圖畫出，并且在原圖上標(biāo)識(shí)出變形嚴(yán)重用常規(guī)方法無法加固的豎桿和斜桿。在桁架結(jié)構(gòu)上布置新的斜桿改變?cè)旒軛U件的傳力途徑使桁架形成新的受力體系，新的斜桿按照桁架原設(shè)計(jì)的斜向桿件軸向壓力值進(jìn)行設(shè)計(jì)。按照將桁架上嚴(yán)重變形的豎桿和斜桿拆除且不卸除桁架上原有設(shè)備及其它荷載的規(guī)則下計(jì)算桁架其余桿件的承載力。用增大斷面的方法將承載力不滿足要求的桿件進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。根據(jù)上述設(shè)計(jì)及計(jì)算結(jié)果進(jìn)行桁架加固施工。施工時(shí)必須按照先增加斜桿并對(duì)下弦桿加固完成后再拆除嚴(yán)重變形桿件的順序進(jìn)行。拆除嚴(yán)重變形的桿件時(shí)必須從桁架一側(cè)端部向中間的順序依次拆除。

2 截面替換加固方案的特征

其特征在于：在桁架結(jié)構(gòu)上布置新的斜向壓桿改變?cè)旒軛U件的傳力途徑使桁架形成新的受力體系，然后按照將桁架上嚴(yán)重變形的豎桿和斜桿拆除且不卸除桁架上原有設(shè)備及其它荷載的規(guī)則下計(jì)算桁架其余桿件的承載力，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果將剩余桿件中承載力不足的桿件用增大其斷面的方法進(jìn)行加固，最后再將桁架上嚴(yán)重變形的桿件拆除。

3 與一般加固方案相比的優(yōu)勢(shì)

對(duì)于這種桁架桿件的更換一般加固采用的方法是先采取措施從地面對(duì)桁架通廊進(jìn)行支撐并卸掉桁架上的設(shè)備及其它荷載，然后才能進(jìn)行桿件的拆除和更換。這種方法的缺點(diǎn)1是卸掉設(shè)備荷載就必須停止生產(chǎn)；2是當(dāng)通廊高度較大或者通廊下方是路或較為復(fù)雜的場(chǎng)地環(huán)境時(shí)對(duì)通廊的支撐施工就會(huì)非常困難。

而利用截面替換進(jìn)行加固的方法能夠克服常規(guī)加固對(duì)生產(chǎn)的影響和對(duì)施工場(chǎng)地的要求，能夠在不卸掉鋼桁架上設(shè)備荷載不影響鋼桁架上正常生產(chǎn)運(yùn)行且不對(duì)桁架做地面支撐的情況下完成對(duì)桁架的加固。此方法實(shí)施簡(jiǎn)單方便，保證了施工安全及質(zhì)量，提高了施工速度，而且不會(huì)影響桁架上的施工以及生產(chǎn)活動(dòng)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和普遍的推廣價(jià)值。

4 在工程實(shí)例中的應(yīng)用

工程概況：

某企業(yè)料場(chǎng)的鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)運(yùn)通廊由兩個(gè)平面桁架以及兩個(gè)桁架之間的橫梁和支撐組成，通廊桁架上弦桿1為200x18雙角鋼組合，下弦桿2為180x16雙角鋼組合，豎桿3為100x8雙角鋼十字組合，斜桿4為100x8雙角鋼組合，端部受壓斜桿4為180x14雙角鋼組合。通廊里有轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶機(jī)設(shè)備，通廊跨度30米、高3米、寬3.5米，通廊底部距地面高度25米且部分通廊下方有廠內(nèi)運(yùn)輸鐵路。因設(shè)備故障導(dǎo)致通廊失火，通廊鋼桁架部分桿件被火燒的嚴(yán)重變形必須進(jìn)行加固。因生產(chǎn)任務(wù)重廠方提出對(duì)桁架的加固施工要盡可能的不影響生產(chǎn)運(yùn)行。如果采用常規(guī)加固方法：先對(duì)桁架進(jìn)行地面支撐然后卸掉桁架上的設(shè)備及其它荷載，這樣必然會(huì)導(dǎo)致施工期間停產(chǎn)，而且通廊高度較大，通廊下又有鐵路，對(duì)通廊進(jìn)行支撐施工不僅難度大還會(huì)影響鐵路的通行[2]。為了保生產(chǎn)，同時(shí)又使施工不受通廊高度及通廊下部鐵路影響，采用截面替換的方法做如下加固方案：

（1）首先標(biāo)識(shí)出變形嚴(yán)重用常規(guī)方法無法加固的桁架豎桿3和斜桿4。

（2）在桁架結(jié)構(gòu)上布置新的斜桿5（180x14雙角鋼組合）改變?cè)旒軛U件的傳力途徑使桁架形成新的受力體系，新的斜桿5按照桁架原設(shè)計(jì)的斜向桿件軸向壓力值進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（3）設(shè)計(jì)桿件6（180x16雙角鋼組合）和桿件7（125x14雙角鋼組合）采用增大斷面的方法對(duì)承載力不滿足要求的桿件1和2進(jìn)行局部加固。

（4）根據(jù)上述設(shè)計(jì)及計(jì)算結(jié)果進(jìn)行桁架加固施工。施工時(shí)必須按照先增加斜桿5并對(duì)上弦桿和下弦桿加固完成后再拆除嚴(yán)重變形桿件3和桿件4的順序進(jìn)行。

（5）拆除嚴(yán)重變形的桿件時(shí)必須從桁架一側(cè)端部向中間的順序依次拆除。

圖1 （桁架立面圖）

圖中標(biāo)記如下：桁架上弦桿1、桁架下弦桿2、變形嚴(yán)重的桁架豎桿3、變形嚴(yán)重的桁架斜桿4、桁架新增斜桿5、桁架加固上弦桿6、桁架加固下弦桿7。

5 結(jié)語

在鋼結(jié)構(gòu)通廊桁架加固工程中通常需要在保證工廠生產(chǎn)正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行，在加固過程中就要做到既不影響生產(chǎn)又要保證桁架結(jié)構(gòu)的使用安全。截面替換的加固方法很好解決了這個(gè)問題，但是這個(gè)方法對(duì)于計(jì)算的精確性和施工順序以及施工質(zhì)量要求較高，這就需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范對(duì)通廊桁架的原有結(jié)構(gòu)傳力體系和截面替換后新的傳力進(jìn)行全面的分析和計(jì)算，根據(jù)分析結(jié)果制定詳細(xì)的加固施工方案和施工安全以及質(zhì)量保證措施，并在施工中嚴(yán)格按照施工方案及措施進(jìn)行施工。