网架破坏分析及加固措施

张瑞源

【摘 要】空间网架及网壳结构具有的美观性、可靠性、安全性和经济性已被世人所公认。在其广泛应用和迅猛发展的同时，网架结构事故也时有发生。通过对网架结构事故的原因分析，对损坏程度不同的网架，通常分别采取拆除重建、局部加固等不同措施来处理。结合现有文献，论文针对不同的情况，设计出不同的加固措施及装置。

【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.

【关键词】网架；加固措施；网壳结构

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

【中图分类号】TU356 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）07-0191-03

1 网架事故的原因

在网架应用的过程中，网架事故时有发生，轻时出现网架杆件弯曲，重则网架变形过大，甚至坍塌。总结网架事故的原因有很多，归纳下来有以下几种：

①设计原因，如网架结构选型不合理，工况考虑不全面，建设及使用过程的荷载考虑不全面；

②加工制作原因，构件加工质量粗糙，精度不足，材质使用混杂，构件组合错乱等；

③安装原因，测量精度低，安装偏差过大，螺栓安装深度不足，吊装过程吊点选择不合理，焊接质量差，吊挂位置及方式不合理等；

④使用原因，如使用荷载超标、网架吊挂位置及方式不合理，使用环境恶劣，构件腐蚀等。

2 采用不同的加固措施

网架出现事故后，对于损坏较严重的需拆除重建，对局部损坏的的网架结构则进行加固即可，对网架加固一般采取杆件加固和节点加固的方式。网架杆件及节点的加固考虑杆件拉压受力，采用不同的加固措施，主要有以下几种。

2.1 杆件加固

焊接球节点网架加固过程中，杆件加固件可以按照要求焊接在焊接球上。

杆件是受拉杆件的时候，因此受拉杆件满足一般稳定性要求，因此对于网架中心受拉的弦杆与腹杆的加固计算考虑它的强度要求就可以了。加固的计算可以用基本的中心受拉构件计算方法来进行加固后的杆件验算。因此，针对此类构件的加固需要采用对称增加单根杆件截面面积的方法。加固简图如下图1。

注意事项：

对杆件进行对称加固时，加固构件的长度与被加固杆件的长度相同。

利用圆钢加固，焊缝的宽度≥d/3，焊缝长度≥3d，d为圆钢直径；利用等边角钢加固，焊缝的宽度≥（d+1）mm，焊缝的长度≥2b，d为肢厚，b为肢宽。

对焊接加固的构件，施焊时生产的焊接变形对构件的承载力是有影响的，但计算时一般不予考虑，而是通过一定的施工工艺来尽量减小这种影响。一般方法是先选择一定的固定点用点焊将加固件和被加固件整体固定，然后以连续的或间断的焊缝完成加固构件的最终焊接[1]。杆件为受压杆件时，杆件不仅要满足强度验算，还要满足受力稳定性，因此在杆件加固设计时，不仅要对构件截面面积进行计算，还要对杆件的惯性矩和回转半径进行计算，验算构件的长细比。因此受压杆件加固经常采用的加固节点为上图中的b、c、d图[2]。

2.2 焊接球加固

在焊接球网架加固中，如果焊接球承载力不足是由于焊接球内无加劲肋造成的，则设计方案考虑把球的加劲肋从球内放在球的外侧， 在弦杆间加上十字形加劲肋加固球节点，具体见图2如下。

加劲肋加固方案：球与杆件焊接时， 必须加套管；加劲肋厚度大于等于球壁厚，加劲肋的宽度必须在焊接球直径D/4 ～ D/3间，加肋与球和杆件采取坡口全熔透焊， 焊缝质量等级二级。

2.3螺栓球节点加固

螺栓球材质为45#钢，因焊接工艺的限制，对螺栓球节点的加固一般不采用直接焊接的方式，而是采用等强度、等截面的钢材与在该节点同一直线上的两相邻杆件进行连接，其加固有以下几种方式：

2.3.1 圆钢连接加固（图3）

加固要求：

本加固方式适用于节点杆件受拉的节点，因采用圆钢加固方便简单，易于现场操作；

利用圆钢加固，采用圆钢与被加固杆件等强度、等截面，垫铁截面面积不小于圆钢截面面积，采用4根，对称布置。焊缝的宽度≥d/3，焊缝长度≥3d，d為圆钢直径。

加固过程中先选择一定的固定点用点焊将加固件和被加固件整体固定，然后以联系的或间断的焊缝完成加固构件的最终焊接。

2.3.2 抱箍—钢板连接

本加固方式连接属于铰接连接方式，主要依靠抱箍与杆件摩擦力及限位板的抗剪力进行传递受力，达到与网架杆件同时受力的目的，因此安装过程中无焊接应力的出现。

本加固方式可传递节点拉力及压力，考虑压力传递时，不仅要考虑节点强度，还需考虑节点稳定性。抱箍采用比被加固杆件规格大一号的的圆管加工制作而成，抱箍内径与杆件外径相同，厚度不小于杆件壁厚。

2.3.3 抱箍—粘结剂—钢锚杆连接

本节点加固方式依靠钢钢粘结剂把抱箍与网架杆件粘接，利用钢锚杆传递受力。利用锚杆连接属于铰接，只适用于传递节点拉力。

由于钢钢粘结剂的特性，本加固节点有以下特殊工艺：

3 工作流程

补缝→测量→修补缝隙→打磨杆件至钢材本色→涂刷钢钢粘结剂→安装一侧钢抱箍→对位安装另一侧钢抱箍→安装高强对拉锚栓→拧紧受力→完工

操作要点如下：

①对螺栓球与杆件之间的缝隙进行补缝处理。采用电焊修补缝隙，再用磨光机打磨平整。②用卷尺对需要加固的螺栓球两侧杆件进行精确量测，确定钢管抱箍的安装位置，并用石笔在杆件上划线标注。③对安装钢管抱箍的位置进行除锈和粗糙度处理。用砂轮磨光机打磨出金属光泽。打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与钢材受力方向垂直，其后用棉丝沾丙酮擦拭干净。④对打磨后的钢管抱箍位置涂刷钢钢粘结剂，涂刷要均匀，不要过厚；（钢钢粘结剂的施工工艺参照产品说明书）。⑤准确安装钢管抱箍，直到钢板抱箍和网架杆件粘结固定。检查方法：粘贴后，用手锤沿粘贴面轻轻敲击钢板，如无空洞声，表示已粘贴密实，否则应剥下钢板，补胶，重新粘贴。⑥安装另外一侧钢抱箍，方法同上。⑦采用扭矩扳手对穿入的高强对拉锚栓紧固。保证螺杆外露2～3丝。用锤击法检查螺栓是否松动；本节点经实物实验，满足设计要求。

4 结论

本文结合网架施工使用阶段出现的质量问题，针对网架破坏情况做分析，并对不同节点不同受力构件提出针对性的加固措施，有效提高了構件的抗拉及受压屈曲承载力.不仅满足设计使用要求，而且，施工简单、快捷、有效，最大限度地节约资源，降低成本。

【参考文献】

【1】徐国彬， 赵杰， 李沐钢. 焊接球节点网架整体疲劳破坏断口分析[J]. 空间结构， 1999（3）：54-60.

【2】李义生， 齐卫红， 马志华，等. 钢网架结构损坏的原因和加固措施[J]. 天津科技， 2007， 34（3）：71-73.