轻钢框架结构加固改造的设计与实践

轻钢框架结构加固改造的设计与实践

王超

哈尔滨工业大学建筑设计研究院 黑龙江 哈尔滨 150090

摘要：轻钢框架结构作为建筑工程施工结构体系的重要组成内容，要求现场施工技术人员应该严格按照轻钢框架结构施工设计原则，重点针对轻钢框架结构体系的要点内容进行统筹规划与准确落实。其中，对于轻钢框架结构加固改造设计难点内容必须予以精准掌握与合理落实，以防止对建筑工程建设质量造成不利影响。本文主要结合某工程轻钢框架结构应用情况，对超高层建筑工程轻钢框架结构加固改造设计要点及实践问题进行总结与归纳，以供参考。

关键词：轻钢框架结构；加固改造；设计；实践措施

前言：超高层建筑工程自身高度较大，容易受到荷载力作用的影响，导致建筑工程主体结构存在安全隐患问题。为进一步加强超高层建筑工程建设质量安全，施工单位方面主张利用轻钢框架结构应用优势，实现对超高层建筑工程的安全管理。结合现场反馈情况来看，轻钢框架结构在应用过程中可以发挥自重轻以及压力小的优势特点。举例而言，轻钢框架结构修建自重小、强度表现较高，基本上不会对下部修建以及地基造成过大负担，在应用实践效果方面要远超过混凝土结构。鉴于轻钢框架结构的应用重要性，建议现场施工人员应该严格把握轻钢框架结构施工要点内容，为建筑工程的建设质量安全提供良好保障。

1 工程概况

某二层轻钢框架楼原为汽车交易市场办公楼，层高3.2m、柱网布置采取4m*4m的布置方式。其中，框架主梁主要以120a工字钢为主、屋面梁与平台梁均以160a工字钢为主。在腹杆的选用上，主要以L50*3角钢为主。因业务需求现将建筑首层拟改造为汽车展厅，为确保建筑物展厅功能效果得以达到目标要求，施工设计人员需要对原本较密的钢框架柱网进行改造处理，也就是对框架局部进行抽柱处理。

2 轻钢框架结构加固设计要求及方式分析

2.2 加固设计要求

轻钢框架结构加固设计工作应该根据抗震鉴定结果确定科学合理的加固实施方案。在正式加固设计过程中，施工设计人员可围绕整体房屋加固，区段加固以及构件加固等内容进行统筹规划与合理设计。并可在此基础上，可适当结合维修改造以及改善使用功能需求，做好轻钢框架结构加固设计改造工作^[1]。一般来说，在开展轻钢框架结构加固工作的过程中，施工设计人员应该从以下方面对加固设计方案进行合理确立与实施：

一是明确加固总体布局形式。施工设计人员可采用增强结构整体抗震性能的方案措施，消除不利抗震因素，并向改善构件受力情况；二是做好加固或新增构件的布置工作。在正式加固处理过程中，施工设计人员应该重点针对加固后结构质量以及刚度分布情况进行明确掌握，避免局部集中加强，导致结构刚度发生变化；三是对于抗震薄弱部位或者易损部位等连接部位，施工设计人员可以根据该部位的承载能力表现以及变形能力情况采取针对性加固措施予以解决。

2.2 加固设计方式

对于轻钢框架结构加固设计工作而言，所采用的抗震加固方式可以从以下几个方面进行准确贯彻与落实：

一方面，现场施工设计人员可以适当增加抗侧力结构，确保轻钢框架结构抗震能力得以全面提高。对于单向框架结构而言，施工设计人员可在梁底底部钢筋位置进行锚固改变处理，将其变为双向框架体系，提高另一侧抗震性能。

另一方面，现场施工设计人员可以提高结构强度以及延性，确保轻钢框架应用效果得以达到预期。在正式施工处理过程中，施工设计人员应该根据轻钢框架结构整体表现情况，采取针对性措施加强结构整体强度以及延性效果^[2]。

除此之外，对于节点连接位置处的加固处理工作而言，施工设计人员应该根据现场施工情况，适当采用加固柱子的方案进行处理，或者是利用加固节点以及改善支撑受力传递方式的方法进行处理。

3 轻钢框架结构加固改造设计与实践分析

3.1 加固改造设计方案

本工程在轻钢框架结构加固改造设计方案的确立方面，首要考虑的就是技术与施工的可行性问题。由于本轻钢框架结构本身属于较为完整的框架体系，对中柱进行抽取处理的过程中，一般会对抽取位置处强轴方向受力情况进行改变。同时，对于弱轴方向也产生一定的约束作用。相对而言，与未抽取中柱位置轴线的构件相比较，抽取中柱位置的构件在承载性能与抗震效果方面发生一定变化。针对于此，在方案的确立过程中，施工设计人员应该将改造加固方案的主要思路定位在如何抵消抽柱后框架体系的受力变化问题。也就是说，施工设计人员在进行加固改造的过程中，应该对强轴方向的梁柱断面以及弱轴方向的结构节点进行加固补强处理^[3]。

3.2 加固改造设计过程

对原有结构进行检测处理后，施工设计人员应该对基础位置以及结构位置进行复核验算。经验算分析得知，基础结构不需要进行加固处理，而结构位置需要进行局部加固处理。在结构加固改造部位以及流程方面，施工设计人员需要将主体结构中的部分中柱位置、构件节点位置进行改造加固处理。对于未抽柱的框架区域，施工设计人员应该对其进行局部构造加固处理，以防止结构主体出现安全隐患问题。

3.3 结构改造加固措施及方法

经过综合比较分析可知，该工程屋面结构体系以及框架柱位置需要按照不卸载加固处理方法进行针对性处理，而框架主梁部分则需要进行更换处理。在改造屋面构件体系的过程中，施工设计人员应该按照建筑工程轻钢框架结构加固改造原则，改造屋面构件体系并形成屋架系统形式。对于边柱位置可利用加大截面法进行加固补强处理，对于中柱可采取更换框架梁的方式进行针对性处^[4]。

待完成上述工作之后，施工人员应该对原有螺栓以及焊缝进行全方位检查并对其进行加固处理。对于节点部位而言，可根据现场实际情况进行加劲补强处理。为进一步加强工程主体结构的运行效果，工程决定利用结构自身构造变化产生的约束效应作用，减小屋面荷载作用力。在减小工程量的同时避免材料损失。

4 相关建议

为确保轻钢框架结构加固改造设计效果得以达到预期，建议在正式开展加固施工的过程中，现场施工人员应该明确把握加固施工的实施顺序。首先，施工人员应该对基础以及建筑结构进行全方位检测处理。根据检测反馈结果，确定科学合理的轻钢框架结构加固改造设计方案；其次，现场施工人员应该对所使用的螺栓进行重新紧固处理，对于焊接不牢或者存在破损的结构位置，应该进行及时修复处理。与此同时，对于屋架梁中部焊接钢板以及节点加固问题，施工人员可结合现场施工实际情况，确立科学合理的方法措施，以防止出现加固效果不佳的问题^[5]。

结论：总而言之，轻钢框架结构加固改造工作面临的难点问题诸多，需要施工设计人员勇于承担起自身的主体责任，坚持按照建筑工程施工管理原则，对轻钢框架结构加固改造涉及到的难点问题进行准确贯彻与落实。与此同时，施工设计人员应该承担起自身的管理重责，坚持按照安全第一、预防为主的加固改造管理原则，准确贯彻与落实轻钢框架结构要点内容，尽可能地将各类风险因素消除于萌芽当中，为工程主体建设安全提供良好保障。

参考文献：

[1]李冰. 钢筋混凝土建筑结构加固改造技术及其在工程中的应用[D].石家庄铁道大学,2016.

[2]孙红虎,吴爽,张立成,胡日清. 防屈曲支撑在某厂房结构加固改造中的应用[J]. 土木工程与管理学报,2016,33(06):33-38.

[3]李兵,万梓豪. 不同层数轻钢加层在框架结构的抗震性能分析[J]. 工程与建设,2015,29(05):638-641.

[4]周利剑,黄兢. 某框架结构轻钢框架结构加层设计[J]. 工程抗震与加固改造,2010,32(06):91-94.

[5]陈招平,罗翔,张浩,杨辉,侯敏. 轻钢增层结构的地震反应分析[J]. 工程抗震与加固改造,2008,30(06):105-108.

作者简介：王超（1982.02.06），男，汉族，黑龙江省哈尔滨市，硕士，高级工程师，研究方向：防灾减灾工程与防护工程.