網(wǎng)架破壞分析及加固措施

張瑞源

【摘 要】空間網(wǎng)架及網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有的美觀性、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性已被世人所公認(rèn)。在其廣泛應(yīng)用和迅猛發(fā)展的同時，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)事故也時有發(fā)生。通過對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)事故的原因分析，對損壞程度不同的網(wǎng)架，通常分別采取拆除重建、局部加固等不同措施來處理。結(jié)合現(xiàn)有文獻(xiàn)，論文針對不同的情況，設(shè)計出不同的加固措施及裝置。

【Abstract】The beauty， reliability， safety and economy of space grid structure and latticed shell structure have been recognized by the world. With its wide application and rapid development， the accidents of grid structure also occur from time to time. Through the analysis of the causes of the accidents in the grid structure， different measures such as demolition and reconstruction， partial reinforcement and so on are usually taken to deal with the damaged grid structure of different degree. Combined with existing literature， different reinforcement measures and devices are designed according to different situations.

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)架；加固措施；網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

【Keywords】net frame； reinforcement measures； latticed shell structure

【中圖分類號】TU356 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）07-0191-03

1 網(wǎng)架事故的原因

在網(wǎng)架應(yīng)用的過程中，網(wǎng)架事故時有發(fā)生，輕時出現(xiàn)網(wǎng)架桿件彎曲，重則網(wǎng)架變形過大，甚至坍塌。總結(jié)網(wǎng)架事故的原因有很多，歸納下來有以下幾種：

①設(shè)計原因，如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)選型不合理，工況考慮不全面，建設(shè)及使用過程的荷載考慮不全面；

②加工制作原因，構(gòu)件加工質(zhì)量粗糙，精度不足，材質(zhì)使用混雜，構(gòu)件組合錯亂等；

③安裝原因，測量精度低，安裝偏差過大，螺栓安裝深度不足，吊裝過程吊點選擇不合理，焊接質(zhì)量差，吊掛位置及方式不合理等；

④使用原因，如使用荷載超標(biāo)、網(wǎng)架吊掛位置及方式不合理，使用環(huán)境惡劣，構(gòu)件腐蝕等。

2 采用不同的加固措施

網(wǎng)架出現(xiàn)事故后，對于損壞較嚴(yán)重的需拆除重建，對局部損壞的的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)則進(jìn)行加固即可，對網(wǎng)架加固一般采取桿件加固和節(jié)點加固的方式。網(wǎng)架桿件及節(jié)點的加固考慮桿件拉壓受力，采用不同的加固措施，主要有以下幾種。

2.1 桿件加固

焊接球節(jié)點網(wǎng)架加固過程中，桿件加固件可以按照要求焊接在焊接球上。

桿件是受拉桿件的時候，因此受拉桿件滿足一般穩(wěn)定性要求，因此對于網(wǎng)架中心受拉的弦桿與腹桿的加固計算考慮它的強(qiáng)度要求就可以了。加固的計算可以用基本的中心受拉構(gòu)件計算方法來進(jìn)行加固后的桿件驗算。因此，針對此類構(gòu)件的加固需要采用對稱增加單根桿件截面面積的方法。加固簡圖如下圖1。

注意事項：

對桿件進(jìn)行對稱加固時，加固構(gòu)件的長度與被加固桿件的長度相同。

利用圓鋼加固，焊縫的寬度≥d/3，焊縫長度≥3d，d為圓鋼直徑；利用等邊角鋼加固，焊縫的寬度≥（d+1）mm，焊縫的長度≥2b，d為肢厚，b為肢寬。

對焊接加固的構(gòu)件，施焊時生產(chǎn)的焊接變形對構(gòu)件的承載力是有影響的，但計算時一般不予考慮，而是通過一定的施工工藝來盡量減小這種影響。一般方法是先選擇一定的固定點用點焊將加固件和被加固件整體固定，然后以連續(xù)的或間斷的焊縫完成加固構(gòu)件的最終焊接[1]。桿件為受壓桿件時，桿件不僅要滿足強(qiáng)度驗算，還要滿足受力穩(wěn)定性，因此在桿件加固設(shè)計時，不僅要對構(gòu)件截面面積進(jìn)行計算，還要對桿件的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑進(jìn)行計算，驗算構(gòu)件的長細(xì)比。因此受壓桿件加固經(jīng)常采用的加固節(jié)點為上圖中的b、c、d圖[2]。

2.2 焊接球加固

在焊接球網(wǎng)架加固中，如果焊接球承載力不足是由于焊接球內(nèi)無加勁肋造成的，則設(shè)計方案考慮把球的加勁肋從球內(nèi)放在球的外側(cè)， 在弦桿間加上十字形加勁肋加固球節(jié)點，具體見圖2如下。

加勁肋加固方案：球與桿件焊接時， 必須加套管；加勁肋厚度大于等于球壁厚，加勁肋的寬度必須在焊接球直徑D/4 ～ D/3間，加肋與球和桿件采取坡口全熔透焊， 焊縫質(zhì)量等級二級。

2.3螺栓球節(jié)點加固

螺栓球材質(zhì)為45#鋼，因焊接工藝的限制，對螺栓球節(jié)點的加固一般不采用直接焊接的方式，而是采用等強(qiáng)度、等截面的鋼材與在該節(jié)點同一直線上的兩相鄰桿件進(jìn)行連接，其加固有以下幾種方式：

2.3.1 圓鋼連接加固（圖3）

加固要求：

本加固方式適用于節(jié)點桿件受拉的節(jié)點，因采用圓鋼加固方便簡單，易于現(xiàn)場操作；

利用圓鋼加固，采用圓鋼與被加固桿件等強(qiáng)度、等截面，墊鐵截面面積不小于圓鋼截面面積，采用4根，對稱布置。焊縫的寬度≥d/3，焊縫長度≥3d，d為圓鋼直徑。

加固過程中先選擇一定的固定點用點焊將加固件和被加固件整體固定，然后以聯(lián)系的或間斷的焊縫完成加固構(gòu)件的最終焊接。

2.3.2 抱箍—鋼板連接

本加固方式連接屬于鉸接連接方式，主要依靠抱箍與桿件摩擦力及限位板的抗剪力進(jìn)行傳遞受力，達(dá)到與網(wǎng)架桿件同時受力的目的，因此安裝過程中無焊接應(yīng)力的出現(xiàn)。

本加固方式可傳遞節(jié)點拉力及壓力，考慮壓力傳遞時，不僅要考慮節(jié)點強(qiáng)度，還需考慮節(jié)點穩(wěn)定性。抱箍采用比被加固桿件規(guī)格大一號的的圓管加工制作而成，抱箍內(nèi)徑與桿件外徑相同，厚度不小于桿件壁厚。

2.3.3 抱箍—粘結(jié)劑—鋼錨桿連接

本節(jié)點加固方式依靠鋼鋼粘結(jié)劑把抱箍與網(wǎng)架桿件粘接，利用鋼錨桿傳遞受力。利用錨桿連接屬于鉸接，只適用于傳遞節(jié)點拉力。

由于鋼鋼粘結(jié)劑的特性，本加固節(jié)點有以下特殊工藝：

3 工作流程

補(bǔ)縫→測量→修補(bǔ)縫隙→打磨桿件至鋼材本色→涂刷鋼鋼粘結(jié)劑→安裝一側(cè)鋼抱箍→對位安裝另一側(cè)鋼抱箍→安裝高強(qiáng)對拉錨栓→擰緊受力→完工

操作要點如下：

①對螺栓球與桿件之間的縫隙進(jìn)行補(bǔ)縫處理。采用電焊修補(bǔ)縫隙，再用磨光機(jī)打磨平整。②用卷尺對需要加固的螺栓球兩側(cè)桿件進(jìn)行精確量測，確定鋼管抱箍的安裝位置，并用石筆在桿件上劃線標(biāo)注。③對安裝鋼管抱箍的位置進(jìn)行除銹和粗糙度處理。用砂輪磨光機(jī)打磨出金屬光澤。打磨粗糙度越大越好，打磨紋路應(yīng)與鋼材受力方向垂直，其后用棉絲沾丙酮擦拭干凈。④對打磨后的鋼管抱箍位置涂刷鋼鋼粘結(jié)劑，涂刷要均勻，不要過厚；（鋼鋼粘結(jié)劑的施工工藝參照產(chǎn)品說明書）。⑤準(zhǔn)確安裝鋼管抱箍，直到鋼板抱箍和網(wǎng)架桿件粘結(jié)固定。檢查方法：粘貼后，用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，如無空洞聲，表示已粘貼密實，否則應(yīng)剝下鋼板，補(bǔ)膠，重新粘貼。⑥安裝另外一側(cè)鋼抱箍，方法同上。⑦采用扭矩扳手對穿入的高強(qiáng)對拉錨栓緊固。保證螺桿外露2～3絲。用錘擊法檢查螺栓是否松動；本節(jié)點經(jīng)實物實驗，滿足設(shè)計要求。

4 結(jié)論

本文結(jié)合網(wǎng)架施工使用階段出現(xiàn)的質(zhì)量問題，針對網(wǎng)架破壞情況做分析，并對不同節(jié)點不同受力構(gòu)件提出針對性的加固措施，有效提高了構(gòu)件的抗拉及受壓屈曲承載力.不僅滿足設(shè)計使用要求，而且，施工簡單、快捷、有效，最大限度地節(jié)約資源，降低成本。

【參考文獻(xiàn)】

【1】徐國彬， 趙杰， 李沐鋼. 焊接球節(jié)點網(wǎng)架整體疲勞破壞斷口分析[J]. 空間結(jié)構(gòu)， 1999（3）：54-60.

【2】李義生， 齊衛(wèi)紅， 馬志華，等. 鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)損壞的原因和加固措施[J]. 天津科技， 2007， 34（3）：71-73.