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鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
圖紙設(shè)計
首先要重視上部、下部結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作,應(yīng)計入多向地震作用的效應(yīng)??紤]上下部結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的最合理方法是按整體結(jié)構(gòu)模型進行地震作用計算。下部結(jié)構(gòu)簡化必須依據(jù)可靠且符合動力學(xué)原理,即應(yīng)綜合考慮剛度和質(zhì)量等效后的有效性。
利用軟件對設(shè)計模型進行建模,并進行計算分析。具體操作時,應(yīng)合理確定計算模型,確保屋蓋等結(jié)構(gòu)與主要支承部位的連接與構(gòu)造相符。此外,還應(yīng)考慮受力分析。計算分析時除模擬結(jié)構(gòu)整體成型后的受力情況外,還要兼顧其施工過程的特殊受力情況,避免在結(jié)構(gòu)成型前因為局部受力超過設(shè)計值而破壞。對于施工過程的計算模擬需要考慮構(gòu)件吊裝、不同施工階段工況、結(jié)構(gòu)預(yù)變形技術(shù)、構(gòu)件的預(yù)拼裝、卸載等。
結(jié)構(gòu)布置
結(jié)構(gòu)布置宜避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產(chǎn)生過大的內(nèi)力、變形集中。對于可能出現(xiàn)的薄弱部位,應(yīng)采取措施提高抗震能力。因此在進行結(jié)構(gòu)布置時,應(yīng)確保質(zhì)量與剛度分布均衡和結(jié)構(gòu)的整體性和傳力明確。
屋蓋的地震作用應(yīng)能有效地通過支座向下傳遞;避免屋蓋內(nèi)力集中或較大扭轉(zhuǎn)效應(yīng),為此屋蓋、支承及下部結(jié)構(gòu)的布置宜均勻?qū)ΨQ;保證屋蓋結(jié)構(gòu)的整體性,因此應(yīng)優(yōu)先采用空間傳力體系、避免局部削弱或突變的薄弱部位;宜采用輕型屋面系統(tǒng),因此應(yīng)嚴(yán)格控制屋面系統(tǒng)的單位自重。
安裝精度控制
復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)在安裝時應(yīng)進行測控,由于鋼結(jié)構(gòu)施工測量控制作為施工技術(shù)的一部分,其工程施工方案的合理性、先進性,從大量的測控數(shù)據(jù)信息中分析結(jié)果并得到反應(yīng)和證實。對于大跨度鋼結(jié)構(gòu),由于在施工過程中,結(jié)構(gòu)的變形和受力狀態(tài)與成型后有很大的差異,所以需要利用各式各樣支撐胎架來保證結(jié)構(gòu)的精度。
拆卸控制
由于大跨度鋼結(jié)構(gòu)具有卸載總噸位大,卸載點分布廣,單點卸載受力大,卸載計算分析工作量大等特點,若支撐力釋放不合理,會破壞結(jié)構(gòu)或使腳手架逐步失穩(wěn)。因此在鋼結(jié)構(gòu)卸載時必須以體系轉(zhuǎn)換方案為原則,以結(jié)構(gòu)計算分析為依據(jù),以結(jié)構(gòu)安全為宗旨,以變形協(xié)調(diào)為核心,以實時監(jiān)控為保障,嚴(yán)格按照等比法和等距法兩種卸載方法的要求進行操作。
吊裝方案
大跨度鋼梁吊裝時,若未進行合理的吊點計算,仍然選擇傳統(tǒng)的兩點吊裝,由于鋼梁結(jié)構(gòu)較長,吊點間距較大,以及自重和可變荷載作用等因素,鋼梁和鋼索都受到很大的軸向力作用,易出現(xiàn)鋼梁側(cè)向彎曲,甚至發(fā)生更加嚴(yán)重的變形。大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場應(yīng)加強管理,增加工人業(yè)務(wù)知識培訓(xùn),使其對構(gòu)件的受力特性及吊裝知識有更加具象的理解。同時強化施工組織設(shè)計對吊裝方案進行合理的論證,以選擇較為合理的吊裝方案。
安裝順序
由于大跨度鋼結(jié)構(gòu)對安裝順序要求較高,若未合理考慮安裝順序,鋼構(gòu)件也不符合吊裝的需要,則可能影響到結(jié)構(gòu)的安全。施工組織設(shè)計時,應(yīng)合理安排安裝順序,工廠加工、構(gòu)件運輸、現(xiàn)場安裝應(yīng)統(tǒng)一配合,施工過程中,嚴(yán)格執(zhí)行。除認(rèn)真制訂適合工程的安裝順序外,還應(yīng)選擇有經(jīng)驗的施工隊伍進行安裝,避免產(chǎn)生質(zhì)量隱患。
結(jié)構(gòu)構(gòu)件和異型節(jié)點的制作技術(shù)
各種大跨度、復(fù)雜空間形狀的鋼結(jié)構(gòu)建筑由于需要局部受力復(fù)雜,制作難度大的鋼構(gòu)件,因此在復(fù)雜工程項目施工時應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件和異型節(jié)點的制作應(yīng)滿足受力條件,確保工程質(zhì)量安全。
整體滑移施工技術(shù)
大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工中較為關(guān)鍵的問題是結(jié)構(gòu)在形成空間整體前的穩(wěn)定性。通過滑移施工技術(shù)利用能夠控制同步的牽引設(shè)備,將分成若干個穩(wěn)定體的結(jié)構(gòu)沿著一定的軌道,由拼裝位置水平移動到設(shè)計位置,可較好地解決了該問題。但在使用時要注意其要求結(jié)構(gòu)平面外剛度大,需要鋪設(shè)軌道,多點牽拉時同步控制難度大的特點。
整體提升施工技術(shù)
該技術(shù)通過以液壓千斤頂作為動力設(shè)備,根據(jù)各作業(yè)點提升力的要求,將若干液壓千斤頂與液壓閥組、泵站等組合成液壓千斤頂集群,并在計算機控制下同步運動,保證提升或移位過程中大型結(jié)構(gòu)的姿態(tài)平穩(wěn)、負(fù)荷均衡。
高空無支托拼裝施工技術(shù)
高空塊體擴大單元無支托組裝技術(shù),施工原理是:將結(jié)構(gòu)體系合理的分段,選擇吊裝順序,使施工過程無需搭設(shè)支撐平臺,利用結(jié)構(gòu)自身剛度形成穩(wěn)定單元,通過不斷擴大單元接裝,最后形成整體結(jié)構(gòu)。
鋼結(jié)構(gòu)焊接施工技術(shù)
焊接時,對于要求全焊透的焊縫,應(yīng)盡量采用單面焊雙面成形工藝,以保證各處均勻加熱;而對于導(dǎo)熱快,散熱面積大的焊件,可選用長弧預(yù)熱后再焊接焊縫的起頭處與接頭處,并在焊前預(yù)熱或焊接的同時用火焰進行加熱。同時,選用的焊接電流不應(yīng)過小,焊接速度不應(yīng)過快。同時應(yīng)時刻注意觀察熔渣的流動方向,以防止形成固體夾雜,并盡可能保持垂直,避免過度傾斜。
鋼結(jié)構(gòu)防腐施工技術(shù)
應(yīng)采用滾涂和刷涂料相結(jié)合的方法進行施工,大面積構(gòu)建采用滾涂,小構(gòu)件采用刷涂,具體施工方法應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件合理選擇。同時,應(yīng)使第一層底漆涂刷時的方向保持一致,且接槎整齊,并應(yīng)遵循勤沾、短刷的原則,按照規(guī)范要求操作,以防刷子帶漆太多而造成流墜。此外,涂刷時不能用力過大,回刷次數(shù)不宜過多,且應(yīng)縱橫交織涂刷,以增加每層涂料相互粘結(jié),并補充涂刷不足之處。
改變鋼結(jié)構(gòu)計算圖形加固法
采用改變荷載分布狀況、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(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施對結(jié)構(gòu)進行加固的方法。改變結(jié)構(gòu)計算圖形的一般方法為:
(1)增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗算,加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度或調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等,以提高結(jié)構(gòu)承載力和改善結(jié)構(gòu)動力特性;
(2)增設(shè)支撐或輔助桿件,使結(jié)構(gòu)的長細(xì)比減小以提高其穩(wěn)定性;
(3)在排架結(jié)構(gòu)中重點加強某一列柱的剛度,使之承受大部分水平力,以減輕其他柱列負(fù)荷。
增設(shè)支點加固法
梁、板在跨中增設(shè)支點后,減小了跨度,從而能較大幅提高承載能力,并能減小和限制梁、板的撓曲變形。適用于房屋凈空不受限制的大跨度結(jié)構(gòu)中梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。其優(yōu)點是簡單可靠,缺點是使用空間會受到一定影響。
有粘結(jié)外包型鋼加固法
外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般采用濕式外包法,即采用環(huán)氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構(gòu)件粘結(jié)成一整體,加固后的構(gòu)件,由于受拉和受壓鋼截面面積大幅提高,因此正截面承載力和截面剛度也大幅提高。
粘貼纖維增強塑料加固法
粘貼纖維增強塑料加固法除具有粘結(jié)外包型鋼加固法相似的優(yōu)點外,還具有耐腐濁,耐潮濕,幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重,耐用,維護費用較低等優(yōu)點,但需專門的防火處理,適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。
加固工程完成后,應(yīng)用小錘輕輕敲擊粘貼鋼板,從響聲判斷粘接效果或用超聲波法探測粘貼密度。如錨固區(qū)粘貼面積少于90%,非錨固區(qū)粘貼面積少于70%,則此粘貼無效,應(yīng)剝下重新粘貼。
對于重大工程,為檢驗加固效果,須抽樣進行荷載試驗,一般僅作標(biāo)準(zhǔn)使用荷載試驗,即將卸去的荷載重新全部加上,其結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開展應(yīng)滿足設(shè)計使用要求。
預(yù)應(yīng)力加固鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)
采用螺栓連接需要在損傷部位附近的母材上開孔,削弱了截面,形成新的應(yīng)力集中區(qū);普通螺栓在動載作用下易松動,高強螺栓易發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象,降低了結(jié)構(gòu)的修補效果。粘鋼加固技術(shù)是在鋼結(jié)構(gòu)表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板,依靠結(jié)構(gòu)膠使之粘結(jié)成整體共同工作,以提高結(jié)構(gòu)承載力。缺點是使結(jié)構(gòu)重量增加很多,鋼板不易制作成各種復(fù)雜形狀,運輸和安裝也不方便,且鋼板易銹蝕,影響粘結(jié)強度,維護費用高。
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