钢网架结构损坏的原因和加固措施

钢网架结构损坏的原因和加固措施

董涛1刘芳2

1、山东智诚建设项目管理有限公司山东淄博255000；2、山东泉舜工程设计监理有限公司山东淄博255000

摘要：钢网架结构是一种新型结构，广泛应用于工业与民用建筑中。特别是最近1O年在网架生产厂家及结构设计人员的努力下，已发展成一种成熟的结构形式。网架结构适用于大、中、小跨度屋盖体系，具有自重轻、施工快、强度高、可回收等许多优点。保证人工操作平台平整、绑扎牢固。

关键词：钢网架；结构损坏；原因；加固措施

前言

所谓钢网架结构就是通过许多钢杆件，所形成的一种网络分布形式，并且根据钢杆件种的节点进行连接，从而组合而成的空间结构。这种空间结构有着很强的强度和抗震性能，而且施工工艺也比较简便。在钢网架安装施工前，我们要根据工程施工的实际情况和施工要求对其钢网架施工方案进行设计，以保证工程施工的质量和进度不会受到影响。在钢网架安装完毕以后，我们还要对其进行验收工作，保证钢网架各个部分都符合工程施工的要求，如果在验收过程中，施工人员发现问题，应及时采取相应的应对措施对其进行相关的控制管理，以确保钢网架结构的稳定性不受到影响。

1网架结构损坏类型和原因

1.1网架结构损坏类型

包括网架结构整体或部分塌落；网架结构虽未塌落，但已丧失了承载能力，不能正常使用；事故发生后，网架整体或较多的杆件、节点经过处理或加固后仍可继续使用；发现局部存在问题和隐患，经小修后不影响以后的正常使用等4种类型。

损坏主要形式为：杆件弯曲、断裂；焊缝不饱满或有气泡、夹渣，微裂缝超过标准；杆件在节点相碰，支座腹杆与支承结构相碰；网架挠度过大，超过了规定的要求；节点板变形或断裂；高强螺栓断裂或从球节点中拔出；支座节点移位；网架结构倒塌等。例如：1995年12月4日天津地毯进出口公司仓库正放四角锥螺栓球节点网架倒塌为采用的简化计算方法与网架的实际不符，螺栓假拧紧，腹杆失稳；1994年11月12日湖南莱阳电厂干煤棚落地式正放四角锥柱面网壳采取滑移法施工，一些支座向外滑动最大位移0.9m，网壳严重破坏。

1.2钢网架结构损坏的原因

1.2.1设计原因

结构型式选择不合理，支撑体系或再分杆体系设计不周，网架尺寸不合理；电算分析、近似计算方法或操作有误；支承条件的假定错误；对于一些大中型网架壳结构应该进行的非线性分析、稳定性分析、动力分析、吊装验算等没有进行；杆件截面匹配不合理，忽视杆件初弯曲、初偏心和次应力的影响；荷载低算和漏算，或由于网架工况复杂，荷载组合不当；结点型式及构造错误、节点细部考虑不周全；其他技术条件的错误等造成钢网架结构损坏。

1.2.2加工制作原因

零部件加工不细致，偏差超过标准要求；零部件材料牌号规格混杂，化学成分、机械性不符合设计要求，焊工操作不当，焊接工艺不合理导致焊缝不合要求；杆件及其他部件壁厚负公差较大，超过有关标准要求；钢管旁弯超过规范要求；高强螺栓硬度过高或过低，有微裂纹；螺栓未拧紧，网架在使用期间在接缝处出现缝隙，螺栓受水气侵入而锈蚀；材料包括钢材、焊条等选择不合理等原因造成钢网架结构损坏。

1.2.3安装原因

安装前准备工作不细致，支座位置、高程测量不准，导致纵、横向边长支承点高程超过质检标准要求；网架球节点出现较大楔形缝；杆件或单元或整个网架拼装后有较大的偏差而不修正，强行就位，造成杆件弯曲或产生很大的次应力；焊接工艺、焊接顺序错误，产生很大的焊接应力，造成杆件或整个网架变形；对网架施工阶段的吊点反力、杆件内力、挠度等不进行验算，也不采取必要的加固措施；施工方案选择错误，分条分块施工时，不采取正确的临时加固措施，使此局部网架为几何可变体系；网架整体吊装时采用多台起重机或拔杆，各吊点起升或下降时不同步，用滑移去施工时，牵引力和牵引速度不同步，使部分杆件弯曲；不经计算校核，随意增加杆件或网架支承点；高强螺栓没有拧紧；网架挠度过大等原因造成钢网架结构损坏。

1.2.4使用原因

使用荷载超过设计荷载（如屋面排水不畅，积灰不及时清扫，积雪严重及屋面随意堆料、堆物等都会导致网架超载）；使用环境发生变化（包括温度、湿度、腐蚀性介质的变化）；使用中挠度明显过大；基础的不均匀沉降；地震作用等原因造成钢网架结构损坏。

2对钢网架结构的加固措施

目前空间钢网架结构加固的主要方法有：减轻动、静荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等措施。

2.1重新设计及改变结构计算图形

网架结构一般采用计算机进行结构分析，不能盲目信任计算机输出的结果，忽视对计算结果的校核；因网架结构一般跨度较大，屋面坡度小，易发生积水和严重积雪现象；网架结构无论在计算理论上还是施工工艺上都有一定的难度，要求设计人员和焊接、安装人员的素质较高，所以设计方面稍有疏忽，空间钢网架结构极易发生质量事故。一般用户不得擅自改变钢网架结构受力状态，例如随意增加网架屋面的荷载、在网架下部随意吊挂荷载等。设计及改变结构计算图形的加固方法是指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。

2.2经重新设计计算改变空间钢网架结构计算图形的传统加固方法

对钢网架结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固，增加支撑形成空间结构并按空间结构验算，加设支撑增加结构剐度，或者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。增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性，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，以减轻其它柱列负荷，在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。

对空间钢网架结构受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固，将一个集中荷载转化为多个集中荷载这样做很好的改变荷载的分布，变铰接为刚结这种做法改变端部支承情况，增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构，调整连续结构的支座位置；将结构变为撑杆式结构，施加预应力。

对空间钢网架结构桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固：增设撑杆变桁架为撑杆式结构，加设预应力拉杆。加大空间钢网架构件截面的加固。空间钢网架连接的加固与加固件的连接。空间钢网架钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接，有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时，应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料，对螺栓球节点采用焊缝连接时应谨慎对待，钢焊接时需要加温，焊接后要按规范要求采取保温措施，然后逐步降温。

空间钢网架裂纹的修复与加固：空间钢网架结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时，应设法修复。在修复前，必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施，对不宜采用修复加固的构件，应予拆除更换。

3结语

钢网架结构的安装与施工是整个大型建筑工程中最重要的工作之一。正是因为钢网架具有刚度韧性高、稳定性好、重量较轻等特点被广泛应用于建筑工程中，然而它的缺点则是节点过多，在安装过程中相对比较麻烦。目前，随着社会科技的不断发展，钢网架结构与会逐渐得到发展，从而改善其缺点，取其优点，广泛应用于建筑工程中。

参考文献：

[1]宫健，宋红智.钢网架整体提升施工工艺[J].天津建设科技.2013（01）

[2]尹义松，许立文，魏彦磊.六边形铜瓦穹顶饰面及安装技术[J].天津建设科技.2013（01）