2020年11月27日宿州市立醫(yī)院新區(qū)鋼結(jié)構(gòu)連廊坍塌事故雖然已經(jīng)過去了一個月,但事故的危害仍歷歷在目,事故的警示仍銘記于心。
“知其然知其所以然”,才能更好地解決問題!圖片中我們可以清楚地看見坍塌散落的鋼梁的跨中和兩個端部均沒有明顯的變形,翼緣板和腹板也沒有明顯的翹曲,也就是說鋼梁結(jié)構(gòu)自身并沒有發(fā)生塑性變形—即鋼梁沒有達到承載力極限。那么,結(jié)構(gòu)破壞極大概率就是因為連廊鋼梁與混凝土主樓結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點遭到了極限荷載的破壞,從而喪失了承載力。
那么,當已建成或在建的鋼結(jié)構(gòu)遇到了因上部荷載陡增而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的承載力不足或失效時,有沒有辦法可以解決此問題呢?答案就是,在基于工程造價最優(yōu)的考慮下和保證建筑物結(jié)構(gòu)安全的前提下,由建設(shè)方、檢測單位及相關(guān)部門討論、決議,并進行合規(guī)的局部(整體)鋼結(jié)構(gòu)加固。2、鋼結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計流程
鋼結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計的基本流程圖鋼結(jié)構(gòu)加固的主要方法有:改變結(jié)構(gòu)計算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強度、阻止裂紋擴展等。
改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固方法是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點性質(zhì)和邊界條件,增設(shè)附加桿件和支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施對結(jié)構(gòu)進行加固的方法。改變結(jié)構(gòu)計算圖形的一般加固方法:
1.對結(jié)構(gòu)可采用下列增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度的方法進行加固:
A、增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗算;
B、加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度,或者調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等以提高結(jié)構(gòu)承載力和改善結(jié)構(gòu)動力特性;
C、增設(shè)支撐或輔助桿件使結(jié)構(gòu)的長細比減少以提高其穩(wěn)定性;
D、在排架結(jié)構(gòu)中重點加強某一列柱的剛度,使之承受大部分水平力,以減輕其它柱列負荷;
E、在塔架等結(jié)構(gòu)中設(shè)置拉桿或適度張緊的拉索以加強結(jié)構(gòu)的剛度。
2.對受彎桿件可采用下列改變其截面內(nèi)力的方法進行加固:
A、改變荷載的分布,例如將一個集中荷載轉(zhuǎn)化為多個集中荷載;
B、改變端部支承情況,例如變鉸接為剛結(jié);
C、增加中間支座或?qū)⒑喼ЫY(jié)構(gòu)端部連接成為連續(xù)結(jié)構(gòu);
D、調(diào)整連續(xù)結(jié)構(gòu)的支座位置;
E、將結(jié)構(gòu)變?yōu)閾螚U式結(jié)構(gòu);
F、施加預(yù)應(yīng)力。
3.對桁架可采取下列改變其桿件內(nèi)力的方法進行加固:
A、增設(shè)撐桿變桁架為撐桿式結(jié)構(gòu);
B、加設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿。采用加大截面加固鋼構(gòu)件時,所選截面形式應(yīng)有利于加固技術(shù)要求并考慮已有缺陷和損傷的狀況。加固后構(gòu)件需滿足現(xiàn)行設(shè)計標準的安全性、適用性及耐久性。以受彎構(gòu)件為例,平面內(nèi)受彎的加固構(gòu)件,抗彎強度應(yīng)滿足以下公式:其中,f為鋼材的抗彎強度設(shè)計值(MPa),取截面中最低強度級別鋼材的抗彎強度設(shè)計值;ηm為彎構(gòu)件加固強度修正系數(shù),對雙側(cè)加固按下表取值,對單側(cè)加固按下表0.9倍取值。鋼結(jié)構(gòu)連接方法,即焊縫、鉚釘、普通螺栓和高強度螺栓連接方法的選擇,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要加固的原因、目的、受力狀況、構(gòu)造及施工條件,并考慮結(jié)構(gòu)原有的連接方法確定。
鋼結(jié)構(gòu)加固一般宜采用焊縫連接、摩擦型高強度螺栓連接,有依據(jù)時亦可采用焊縫和摩擦型高強度螺栓的混合連接。當采用焊縫連接時,應(yīng)采用經(jīng)評定認可的焊接工藝及連接材料。
結(jié)構(gòu)因荷載反復(fù)作用及材料選擇、構(gòu)造、制造、施工安裝不當?shù)犬a(chǎn)生具有擴展性或脆斷傾向性裂紋損傷時,應(yīng)設(shè)法修復(fù)。在修復(fù)前,必須分析產(chǎn)生裂紋的原因及其影響的嚴重性,有針對性地采取改善結(jié)構(gòu)實際工作或進行加固的措施,對不宜采用修復(fù)加固的構(gòu)件,應(yīng)予拆除更換。
鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計所面臨的不確定因素遠比新建工程多而復(fù)雜,需要設(shè)計人員根據(jù)專家鑒定結(jié)論、相關(guān)規(guī)范標準(《鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計標準》(GB51367-2019))及業(yè)主要求綜合考量。