網架破壞分析及加固措施

張瑞源

【摘 要】空間網架及網殼結構具有的美觀性、可靠性、安全性和經濟性已被世人所公認。在其廣泛應用和迅猛發展的同時，網架結構事故也時有發生。通過對網架結構事故的原因分析，對損壞程度不同的網架，通常分別采取拆除重建、局部加固等不同措施來處理。結合現有文獻，論文針對不同的情況，設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.

【關鍵詞】網架；加固措施；網殼結構

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

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

1 網架事故的原因

在網架應用的過程中，網架事故時有發生，輕時出現網架桿件彎曲，重則網架變形過大，甚至坍塌。總結網架事故的原因有很多，歸納下來有以下幾種：

①設計原因，如網架結構選型不合理，工況考慮不全面，建設及使用過程的荷載考慮不全面；

②加工制作原因，構件加工質量粗糙，精度不足，材質使用混雜，構件組合錯亂等；

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、網架吊掛位置及方式不合理，使用環境惡劣，構件腐蝕等。

2 采用不同的加固措施

網架出現事故后，對于損壞較嚴重的需拆除重建，對局部損壞的的網架結構則進行加固即可，對網架加固一般采取桿件加固和節點加固的方式。網架桿件及節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

焊接球節點網架加固過程中，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定性要求，因此對于網架中心受拉的弦桿與腹桿的加固計算考慮它的強度要求就可以了。加固的計算可以用基本的中心受拉構件計算方法來進行加固后的桿件驗算。因此，針對此類構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：

對桿件進行對稱加固時，加固構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。

對焊接加固的構件，施焊時生產的焊接變形對構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，然后以連續的或間斷的焊縫完成加固構件的最終焊接[1]。桿件為受壓桿件時，桿件不僅要滿足強度驗算，還要滿足受力穩定性，因此在桿件加固設計時，不僅要對構件截面面積進行計算，還要對桿件的慣性矩和回轉半徑進行計算，驗算構件的長細比。因此受壓桿件加固經常采用的加固節點為上圖中的b、c、d圖[2]。

2.2 焊接球加固

在焊接球網架加固中，如果焊接球承載力不足是由于焊接球內無加勁肋造成的，則設計方案考慮把球的加勁肋從球內放在球的外側， 在弦桿間加上十字形加勁肋加固球節點，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， 焊縫質量等級二級。

2.3螺栓球節點加固

螺栓球材質為45#鋼，因焊接工藝的限制，對螺栓球節點的加固一般不采用直接焊接的方式，而是采用等強度、等截面的鋼材與在該節點同一直線上的兩相鄰桿件進行連接，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點桿件受拉的節點，因采用圓鋼加固方便簡單，易于現場操作；

利用圓鋼加固，采用圓鋼與被加固桿件等強度、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，然后以聯系的或間斷的焊縫完成加固構件的最終焊接。

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行傳遞受力，達到與網架桿件同時受力的目的，因此安裝過程中無焊接應力的出現。

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

2.3.3 抱箍—粘結劑—鋼錨桿連接

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

由于鋼鋼粘結劑的特性，本加固節點有以下特殊工藝：

3 工作流程

補縫→測量→修補縫隙→打磨桿件至鋼材本色→涂刷鋼鋼粘結劑→安裝一側鋼抱箍→對位安裝另一側鋼抱箍→安裝高強對拉錨栓→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行補縫處理。采用電焊修補縫隙，再用磨光機打磨平整。②用卷尺對需要加固的螺栓球兩側桿件進行精確量測，確定鋼管抱箍的安裝位置，并用石筆在桿件上劃線標注。③對安裝鋼管抱箍的位置進行除銹和粗糙度處理。用砂輪磨光機打磨出金屬光澤。打磨粗糙度越大越好，打磨紋路應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劑，涂刷要均勻，不要過厚；（鋼鋼粘結劑的施工工藝參照產品說明書）。⑤準確安裝鋼管抱箍，直到鋼板抱箍和網架桿件粘結固定。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，否則應剝下鋼板，補膠，重新粘貼。⑥安裝另外一側鋼抱箍，方法同上。⑦采用扭矩扳手對穿入的高強對拉錨栓緊固。保證螺桿外露2～3絲。用錘擊法檢查螺栓是否松動；本節點經實物實驗，滿足設計要求。

4 結論

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

【參考文獻】

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

【2】李義生， 齊衛紅， 馬志華，等. 鋼網架結構損壞的原因和加固措施[J]. 天津科技， 2007， 34（3）：71-73.