探究幕墙构架钢结构加固设计与施工要点

发表时间:2020/12/2   来源:《建筑实践》2020年22期   作者:赵斌
[导读] 本文以工程案例为基础,开展了钢结构建模分析

         赵斌
         山东红三叶钢结构工程有限公司 山东 枣庄 277000
         摘要:本文以工程案例为基础,开展了钢结构建模分析,由此提出了具有针对性的加固方案:节点加固、杆件加固、支座加固、连接加固等,探索了加固施工应遵循的技术要点:前期质检、临时支撑、深梁加固、全程序检测。借助加固设计及施工方法,增强幕墙构架钢结构的稳定性能。
         关键词:荷载;杆件;全程序检测

引言:钢结构在建筑结构中作为较为常见的表现形式,其建筑优势表现在自重较轻、抗震性优异、施工程序简易等。在开展商业综合体幕墙设计工作中,考量此种建筑结构所具有的较大跨度、纵向荷载等特点,借助幕墙支撑结构提升建筑整体的承载性能,以期提升建筑结构整体稳定性。
1工程概况
         以某商场幕墙构架钢结构作为工程加固作业主体,此项目采取的是现浇钢筋作业形式,框架结构以混凝土材质为主。此工程位于东南方向,总质量为89吨,建筑材料为Q345,全长共计42米,高度达到13米,桁架有7层。1、2层结构位于钢筋混凝土建筑结构表面,借助支座完成支撑。3~7层以次桁架为表现形式。
         由于前期施工多方问题主导,幕墙钢结构在实际作业期间,难以遵照设计内容予以完成,由此提出了加固设计方案以此维护工程性能。加强原结构性能检测,以此获取既有钢结构的真实情况。结合建模分析结果,测算钢结构薄弱位置,针对实际存在的问题,制定加固方案,促进工程品质符合荷载要求。
         在工程质量检测中发现的问题为:钢结构存在节点错位现象,错位偏差范围为[5,89]厘米,加劲板未予使用;部分钢结构焊缝合格率不超过7%。
2结构建模
2.1荷载取值
         (1)荷载参数设定主要考量因素为采光顶、建筑结构自身重量。采光顶荷载取值为固定值:0.8kN/m2,活荷载取值为0.5kN/m2,建筑主结构自有重量采取自动计算形式。
         (2)动态浮动荷载取值:风荷载设计方式为基础风压,取值为0.35kN/m2;雪荷载设计为基础雪压,取值为0.25kN/m2。
         (3)地震作用因素:本工程区域地震发生频繁,为此建筑结构应设计8度抗震烈度。钢结构以4级抗震为设计方向。
2.2杆件截面规格
         工程幕墙结构中钢材规格如表1所示,依据前期现场实际测量获得情况,工程中的钢材强度难以顺应规范要求。为此,在计算期间,依据钢材强度×0.6的结果进行计算。

2.3模型构建
         结合表1实测钢结构规格数据,借助PKPM软件完成模型建立,针对原钢结构承载性能,开展复核分析。
2.4核算分析
         依据钢结构设计方案,针对既有钢结构开展性能计算,分析方向以承载力为主。经计算发现:在焊缝标准情况下,结构整体性能能够符合工程建设标准,无超限现象,比如地震结构剪力、层间位移角等。在开展钢结构性能计算时,其刚重比数值分别为1.37、1.62,此两项数值均不小于0.7,符合设计要求。由此说明钢结构具有较高的稳定性,其安全储备充足。由此推断:工程钢结构整体性能符合工程建设的标准[1]。
         然而,在各工况情况下,杆件各项属性超出了规范性限值的具体要求,比如高厚比、应力比等。支座位置形成了内力重分布现象,中间、下部、东侧上部等区域的支座,表现出反力现象,未能符合工程设计的标准。由于施工坐标发生偏差,引起制作悬挑较大。由此说明钢结构承载性能无法顺应设计需求。为此,以钢结构安全为基础,结合幕墙安装要领,针对钢结构薄弱位置开展加固设计。
3加固方案
3.1节点加固
         在未设计加劲板的节点,完成补焊加劲板施工程序,在未使用加劲板的边角,完成钢板法外置加固作业。
3.2杆件加固
         (1)以实际测量结果为依据,加强节点位置杆件错位分析,确定杆件应力比超限表现情况,采取截面增加、杆件更换等形式,完成杆件加固。
         (2)针对杆件存在的高厚比不规范问题,借助钢板补强方式完成加固。针对杆件具有更换难度的底部横梁,采取的加固方案为在原有钢结构基础上添加深梁。借助钢板整体的焊接效果,提升杆件截面积。
3.3支座加固
         针对支座位置承载能力欠佳的问题,加固方案为支座更换,同时将牛腿添加在原有支座位置,以此增强支座加固效果。
3.4连接加固
         连接加固方法,指钢结构与混凝土两者之间的连接位置,采取加固措施。加固方案为;借助钢斜撑完成加固程序,以此转移部分荷载,尝试缓解混凝土承载压力。钢斜撑下方区域采取强焊措施,与钢板相连。在钢板与柱体连接位置,完成穿孔塞焊施工程序。
3.5加固规范
         依据加固设计规范,科学完成杆件内力计算,当原有钢结构应力|σ0max|不下于0.55fy0时,表示在原有钢结构实施加固设计前期,应完成原有荷载的卸除。为此,采取临时支撑结构,逐一开展荷载卸除,保障加固效果。
4加固施工技术要点
4.1检查验收
         针对钢结构中检测不达标的项目,对其实施补焊操作,在作业完成时采取验收形式,保障补焊作业的规范性。依据相关作业要求,有序开展项目外观检查,必要时采取超声波探伤检测方式,获取更为精准的项目信息。
4.2临时支撑
         在杆件节点实施加固前期,设计临时支撑,比如胎架,以此保障加固作业在卸荷状态。在杆件与支座轮换作业期间,支座应安全支护形式,保障相邻构件节点紧固性,提升拆除前后建筑结构整体平稳性[2]。支座替换期间,应配合混凝土加固支座共同使用。
4.3深梁加固
         在开展深梁加固作业期间,应在现场精准测量钢板深梁长度、盖板开孔情况。钢板深梁在实际作业期间,在水平方面断开支撑结构,在完成深梁作业时,借助厚度为10的钢板,完成包裹焊接,使钢板与深梁处于紧密焊接状态。
4.4全程序检测
         应以施工全程序为视角,加强钢架形变、支座位移的有效检测,在发现异常问题时采取临时支撑措施,及时采取加固措施,防止工程病害蔓延。
结论:
         (1)针对作业缺陷引起的钢结构承载力薄弱问题,开展有效结构受力分析,制定具有针对性的加固方案,有效增强结构性能。
         (2)有序开展加固作业,作为提升施工安全、工程品质的关键途径。为此,在加固设计期间,应综合考量作业方案的可行性。
         (3)在实施加固作业前期,应结合工程需求开展准备工作,比如补焊、荷载卸除等,以此保障构件稳定性,使其承载力能够顺利完成更换程序,减少对原有钢结构产生的损害。
参考文献:
[1]矫富磊,张晓东.节能型建筑幕墙设计及其未来发展趋势的探究核心要点构架[J].智能建筑与智慧城市,2020(09):48-49.
[2]吕雪瑞,张坤.幕墙构架钢结构加固设计与施工要点分析[J].江西建材,2020(08):79-80.
作者简介:赵斌(1986.03.15);性别:男,民族:汉;籍贯:山东省枣庄滕州市,学历:本科,毕业于山东建筑大学;现有职称:中级职称;研究方向:钢结构设计与施工。

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