本文作者:衡陽鋼結構設計

鋼柱加固技術

鋼柱加固技術是一種廣泛應用于橋梁、高層建筑和大型工業(yè)設施中的加固方法。其主要目的是提高結構的承載能力和延長其使用壽命。該技術主要包括以下步驟:對受損的鋼柱進行詳細的檢查和評估,確定其損傷程度和需要加固的部位。選擇合適的加固材料和方法,如碳纖維布、環(huán)氧樹脂等,對受損部位進行加固。通過施加預應力或增加支撐等方式,恢復鋼柱的承載能力。
鋼柱加固技術 建筑效果圖設計 第1張

一、鋼柱加固技術的常見方法

(一)外包混凝土加固法

  • 原理及操作:在鋼結構外澆筑一層鋼筋混凝土來加固鋼柱,可以有效提高鋼柱的承載力。按照設計要求在鋼柱外捆扎好鋼筋,支撐好模板,再將混凝土砂漿澆筑振搗好,之后還需做好養(yǎng)護工作。這一方法能將鋼柱與混凝土結合,發(fā)揮混凝土抗壓性能好的特點,分擔鋼柱承受的荷載,增強整體結構的穩(wěn)定性和承載能力。

(二)鋼板焊接加固(截面加固)法

  • 原理及操作:若要對鋼柱的鋼筋截面進行加固,可以在需要修補的截面處直接焊接鋼板。在焊接鋼板前,要將鋼結構處的銹跡等清理干凈。如果鋼板焊接范圍存在綴板等零件,可先將其拆卸下來,等到新鋼板焊接好之后再將其安裝回去。通過焊接鋼板增加鋼柱的截面面積,從而提高鋼柱的承載能力、強度和剛度等性能。

(三)包鋼加固法

  • 原理及操作:使用特殊的結構粘合劑和螺栓將鋼板粘貼在鋼柱上,相當于對鋼柱進行體外加固。這種方法可以達到加固和增強鋼柱原有結構強度和剛度的目的,還可以抑制鋼柱構件裂縫的開展和撓度的發(fā)展。對于一些因承載能力不足或出現(xiàn)結構損傷的鋼柱,包鋼加固法能夠提高其整體性能,保證結構安全可靠。

(四)改變結構計算簡圖和內力調整法

  • 加設輔助桿件
    • 例如加設輔助桿件以減小壓桿的計算長度。如在桁架端斜桿處用虛線所示的短斜桿,可以把桁架端斜桿在桁架平面內的計算長度減小一半;或者通過再分體系減小弦桿的計算長度,如果弦桿上作用有非節(jié)點荷載,再分體系還能減小或消除弦桿的彎矩。
    • 桁架的全面加固可以采用加設第三根弦桿(在下面加形成下?lián)问襟w系,或在上面加形成懸吊式體系;在凈空和其他條件受到限制時加在桁架高度范圍內)的辦法。
    • 對于桁架和柱鉸接的單層框架可改變?yōu)楹椭鶆傂赃B接,減小柱在水平荷載作用下的最大彎矩(不過柱的接長構造比較復雜,需要細致妥善地處理)。
    • 帶天窗架的桁架,加強天窗架的部分桿件,使它和桁架共同工作,以提高承載能力;還可以對桁架和梁加設中間支柱或斜撐桿來減小跨度,提高承載能力。
  • 其他內力調整方式
    • 使平面結構設計的體系形成空間工作,為此要適當加設一些支撐和隔板等。
    • 調整連續(xù)結構支座的水平。
    • 對柔性構件如交叉斜撐施加預拉力,使之能承受壓力。
    • 在兩梁的相鄰端各設有斜塊,其間放一個扇形輪,通過重物使梁下翼緣受壓,來調整梁的內力,也類似地可以調整鋼柱內力,提高鋼柱的承載能力。

(五)火災后受損鋼柱的加固技術

  • 受損部分處理:對于火災后受損鋼柱,在切除受損部分后,按原截面制作新柱,并與下部預留柱等強度連接。在施工過程中,外力只能消除柱頂部的局部位移,部分鋼梁和鋼柱不能準確對齊,導致鋼梁和鋼柱的連接處出現(xiàn)一定的錯位,在連接處會產(chǎn)生偏心力矩。在這種情況下,可以增加屋面鋼梁之間的縱向連接梁,提高結構的整體穩(wěn)定性,加強柱頂,保證整個結構和節(jié)點的安全可靠。

二、鋼柱加固技術實施的注意事項

(一)前期調查工作

  • 在對鋼柱進行加固時,要先做好前期的調查工作。例如檢查建筑整體結構(包括鋼柱周圍的梁柱、墻面等結構是否存在質量問題,如果存在裂縫等問題,那么在加固鋼柱時要考慮其是否會影響到建筑的整體結構安全,是否需要一起對其加固處理等)。如果加固涉及到地基部分,還需考慮地基加固時對周邊的建筑會不會造成影響等。

(二)加固方案選擇

  • 鋼柱加固的方法有多種,需要對不同的加固方案進行分析,選擇最合適的、性價比高的加固方案。在選擇時要考慮鋼柱的受力情況、結構現(xiàn)狀、加固后的使用要求以及成本等多方面因素。

(三)施工要求

  • 在對鋼柱結構進行加固時,應盡量避免不必要的拆除。施工人員要嚴格按照施工方案要求進行施工,并做好相關的安全防護措施,確保施工過程安全、高效地進行。例如在進行鋼板焊接加固時,要嚴格按照焊接工藝要求操作,保證焊接質量;在進行外包混凝土加固時,要確保混凝土的澆筑質量和養(yǎng)護效果等。
鋼柱加固技術 建筑效果圖設計 第2張鋼柱加固技術 建筑效果圖設計 第3張鋼柱加固技術 建筑效果圖設計 第4張鋼柱加固技術 建筑效果圖設計 第5張

鋼柱加固技術的成本效益分析

鋼柱加固前后性能對比研究

鋼柱加固技術的最新發(fā)展動態(tài)

不同加固方法適用場景探討

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