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近两年,随着装配式建筑鼓励政策频出,国家和住建部在装配式建筑标准及图集编制方面也积极推进,《装配式混凝土建筑技术标准》、《装配式钢结构建筑技术标准》、《装配式木结构建筑技术标准》、《装配式建筑工程消耗量定额》四本国家标准已经颁布实施,国标《装配式建筑评价标准》已报批,即将实施。
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钢结构常用于跨度大、高度大、荷载大、动力作用大的各种工程结构中,应用范围很广。随着钢结构的发展,其稳固性愈发重要。今天咱们就来说说钢结构建筑的加固。
1、改变钢结构计算图形加固法
采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法。改变结构计算图形的一般方法为:
(1)增加支撑形成空间结构并按空间结构验算,加设支撑增加结构刚度或调整结构的自振频率等,以提高结构承载力和改善结构动力特性;
(2)增设支撑或杆件,使结构的长细比减小以提高其稳定性;
(3)在排架结构中重点加强某一列柱的刚度,使之承受大部分水平力,以减轻其他柱列负荷。
2、增设支点加固法
梁、板在跨中增设支点后,减小了跨度,从而能较大幅提高承载能力,并能减小和限制梁、板的挠曲变形。适用于房屋净空不受限制的大跨度结构中梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。其优点是简单可靠,缺点是使用空间会受到一定影响。
3、有粘结外包型钢加固法
外包钢加固钢筋混凝土梁一般采用湿式外包法,即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构件粘结成一整体,加固后的构件,由于受拉和受压钢截面面积大幅提高,因此正截面承载力和截面刚度也大幅提高。
4、粘贴纤维增强塑料加固法
粘贴纤维增强塑料加固法除具有粘结外包型钢加固法相似的优点外,还具有耐腐浊,耐潮湿,几乎不增加结构自重,耐用,维护费用较低等优点,但需专门的防火处理,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
加固工程完成后,应用小锤轻轻敲击粘贴钢板,从响声判断粘接效果或用超声波法探测粘贴密度。
如锚固区粘贴面积少于90%,非锚固区粘贴面积少于70%,则此粘贴无效,应剥下重新粘贴。
对于重大工程,为检验加固效果,须抽样进行荷载试验,一般仅作标准使用荷载试验,即将卸去的荷载重新全部加上,其结构的变形和裂缝开展应满足设计使用要求。
5、预应力加固钢结构技术
采用螺栓连接需要在损伤部位附近的母材上开孔,削弱了截面,形成新的应力集中区;普通螺栓在动载作用下易松动,高强螺栓yifa生应力松弛现象,降低了结构的修补效果。
粘钢加固技术是在钢结构表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板,依靠结构胶使之粘结成整体共同工作,以提高结构承载力。缺点是使结构重量增加很多,钢板不易制作成各种复杂形状,运输和安装也不方便,且钢板易锈蚀,影响粘结强度,维护费用高。
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钢结构在民用建筑上的发展重点
钢结构用于民用建筑,主要发挥它的轻质高强以及良好的塑性和韧性,同时兼顷到其利于产品化、机械化。故钢结构主要用于民用建筑以下几个方面:
1.单层民用钢结构。此类型多为大跨度的公共建筑,采用钢结构不但可提供较大的空间、较美的造型,还为其改建和扩建提供方便。如单层钢结构的网架不但很容易跨越大空间,而且其经济性、安全性较好,适应性很强,制作、安装方便,设计、计算简便,网壳可设计成风格多变,立体美观的各种大跨度建筑。我国在这方面已有大量工程实例。
2.高层钢结构。高层建筑高度较高,如采用钢筋混凝土结构,不但向上运送混凝土不方便,而且庞大的躯体使得下部地基承受巨大压力,这就迫切需求钢结构这种轻质高强的材料。高层建筑采用钢结构时,构件并不是全部采用钢材,而多为混合结构,即下部可采用钢骨混凝土结构或组合结构,而上部一般都为钢结构。
三、民用钢结构设计中的难点
对于用材已选定为钢材的建筑,设计中首要的,也是关键的,便是结构体系的选型。结构体系选择的是否合适,不仅影响结构的安全性和经济性,还关系到建筑整体造型的美观和其功能的完美实现。一般,对于一个设计,可选用的结构体系有很多种,而每种结构体系的适用范围受各种条件影响,影响的情况非常复杂,再加上实际情况的多样性和特殊性,不但使钢结构体系难于选择,更使结构体系的规范化难上加难。钢结构设计中的另一个非常重要的方面,便是节点形式的选择。钢结构中每种体系可备选用的节点形式都很多,而且还在不断推陈出新,日益向两高一强发展,即:(1)安全储备越来越高;(2)可欣赏性和艺术性越来越强;(3)机械化程度越来越高。一个合理的节点体系,不但要使建筑能够结构安全、施工便利,还要做到造型美观、维护方便。
目前所采用的节点形式,通常不能在某一条件下,各项因素都zui优,需根据实际条件,有所选择,来强化某一方面,而弱化另一方面,从而选出zui佳形式。
由上可知,民用钢结构设计中的两大难点为结构体系的选型和节点形式的选择,同时,它们也是设计中的重点。当前,对于这两方面问题,研究者和设计者产生了矛盾。研究者鉴于问题的复杂,多采用从形式到条件的方式来解决问题,即研究每种形式(指结构体系或节点形式)的zui佳适用条件,其结果往往导致多种形式有相同或相近的适用条件。而从事实际工程的设计者,则希望从条件到形式,即找到一种规则,使得在给定一些条件后,便可得到对应的zui佳形式或得到可选形式的优劣顺序,从而简化设计工作。这种矛盾的存在,很大程度上制约了钢结构在我国民用建筑上的发展。
吊车梁、楼盖梁、屋盖梁、工作平台梁以及墙架构件的挠度不宜超过表-83所列的容许值。