一种采用钢架结构抗连续倒塌加固方法与流程

本发明属于建筑结构技术领域，具体涉及一种采用钢架结构抗连续倒塌加固方法。

背景技术：

钢结构具有自重轻、施工快和抗震性能优越等优点。相比于混凝土结构和砌体结构具有更好的变形能力和滞回性能，在地震作用和冲击作用下具有更加优越的性能。但相比于混凝土框架结构，钢框架结构抗火性能差，在特殊荷载作用下的安全储备较低，一旦收到爆炸、地震或交通工具撞击等特殊荷载的作用时，极易造成关键柱或关键节点承载能力的丧失，进而引发连续性倒塌。在结构的抗连续倒塌设计中，当竖向承重构件破坏后，无论是注重整体性能的“替代路径法”还是着眼于局部构件的“拉结强度法”，钢梁与钢柱节点都扮演者十分重要的角色。结构内部是否具有足够多有效的内力充分配路径，决定了在大变形下“悬索作用”是否能够有效的形成，因此对已有建筑和新建建筑的抗连续倒塌加固措施变得十分重要。通常的加固措施往往通过着眼于柱失效后损伤结构发生较大变形时，对“塑性铰机制”（代替路径法）和“悬链线机制”（拉结强度法）进行加固，而往往忽略了混凝土框架和钢-混凝土组合框架中结构柱破坏初期特有的“压拱效应”。当框架结构中关键柱失效后，“压拱效应”的作用阶段要先于“塑性铰机制”，因此在控制损伤结构的初期变形方面要更为有利，可以为人员疏散提供额外的时间，有利于降低人员的恐慌感。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种采用钢架结构抗连续倒塌加固方法，以解决钢框架结构无法形成“压拱效应”，改善目前现有传统抗连续倒塌加固措施对结构柱破坏初期损伤结构变形控制的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种采用钢架结构抗连续倒塌加固方法，包括以下步骤：

对于新建筑，首先通过规范中的抗连续倒塌设计方法确定关键柱的位置，选定关键柱后，将其假定为破坏钢柱，在破坏钢柱的两侧梁钢上焊接增加单斜肋或双斜肋，增强关键柱位置处的压拱效应，提高新建建筑的冗余度和抗连续倒塌能力；

对于已有建筑，通过勘查观测了解薄弱柱或以出现破坏现象的柱后，将其假定为破坏钢柱，视建筑物构件布置状况和施工现场情况，选择单斜肋加固或双斜肋加固，实现对已有建筑的抗连续倒塌加固。

所述的增强关键柱位置处的压拱效应，实施结构由未破坏钢柱、破坏钢柱、斜肋、柱上加劲肋和钢梁组成，未破坏钢柱与破坏钢柱通过钢梁连接，柱上加劲肋与未破坏钢柱和破坏钢柱连接，斜肋与钢梁连接，斜肋内侧与钢梁的腹板连接，斜肋的两端应与钢梁的对应位置处上下翼缘连接，并靠近钢梁与钢柱交接处，避免参与前期受力。

所述的斜肋的内侧与钢梁的腹板采用焊接方式连接，斜肋的倾斜段与钢梁上下翼缘接触部位采用焊接方式固定。

所述的增强关键柱位置处的压拱效应，其特征在于，实施结构由未破坏钢柱、破坏钢柱、双斜肋、柱上加劲肋和钢梁组成，未破坏钢柱与破坏钢柱通过钢梁连接，柱上加劲肋与未破坏钢柱和破坏钢柱连接，双斜肋与钢梁连接，双斜肋的内侧与钢梁的腹板等强焊接，双斜肋的两端分别与钢梁的上下翼缘等强焊接。

所述的未破坏钢柱、破坏钢柱、钢梁、斜肋、柱上加劲肋和双斜肋采用Q235钢材或Q345钢材或Q390钢材或Q420钢材制成。

所述的斜肋可由钢板、角钢或槽钢制成。

所述的未破坏钢柱、破坏钢柱与钢梁通过全焊接或端板和高强螺栓进行连接。

本发明的有益效果是：

1）钢梁内侧设置了斜肋加强后，在正常使用荷载作用下，斜肋不参与工作。当钢柱失效后，在失效柱上方竖向荷载的作用下，钢梁内的斜肋形成“压拱效应”，增大损伤结构的初期刚度，延缓结构竖向变形。

2）不同于改变构件尺寸或增加受力构件数量等方式进行设计加固，采用斜肋加固的方式设计安装简单，降低了造价，经济效益好。

3）斜肋的设计和加固位置与节点常规受力组件不重叠，因此既可用于新建结构，也可用于已有结构的加固改造，既可用于全焊接梁柱节点，也可用于端板连接梁柱节点。

附图说明

图1为本发明的实施结构之一。

图2为本发明的实施结构之二。

其中，1为钢柱；2为破坏钢柱；3为斜肋；4为柱上加劲肋；5为钢梁；6为双斜肋。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步叙述。

一种采用钢架结构抗连续倒塌加固方法，其特征在于，包括以下步骤：

对于新建筑，首先通过规范中的抗连续倒塌设计方法确定关键柱的位置，选定关键柱后，将其假定为破坏钢柱，在破坏钢柱的两侧梁钢上焊接增加单斜肋或双斜肋，增强关键柱位置处的压拱效应，提高新建建筑的冗余度和抗连续倒塌能力；

对于已有建筑，通过勘查观测了解薄弱柱或以出现破坏现象的柱后，将其假定为破坏钢柱，视建筑物构件布置状况和施工现场情况，选择单斜肋加固或双斜肋加固，实现对已有建筑的抗连续倒塌加固。

如图1所示，所述的增强关键柱位置处的压拱效应，其特征在于，实施结构由未破坏钢柱1、破坏钢柱2、斜肋3、柱上加劲肋4和钢梁5组成，未破坏钢柱1与破坏钢柱2通过钢梁5连接，柱上加劲肋4与未破坏钢柱1和破坏钢柱2连接，斜肋3与钢梁5连接，斜肋3内侧与钢梁5的腹板连接，斜肋3的两端应与钢梁5的对应位置处上下翼缘连接，并靠近钢梁5与钢柱交接处，避免参与前期受力。

所述的斜肋3的内侧与钢梁5的腹板采用焊接方式连接，斜肋3的倾斜段与钢梁5上下翼缘接触部位采用焊接方式固定。焊接连接方便直接，易于现场操作，适用于已有建筑的加固。

如图2所示，所述的增强关键柱位置处的压拱效应，其特征在于，实施结构由未破坏钢柱1、破坏钢柱2、双斜肋6、柱上加劲肋4和钢梁5组成，未破坏钢柱1与破坏钢柱2通过钢梁5连接，柱上加劲肋4与未破坏钢柱1和破坏钢柱2连接，双斜肋6与钢梁5连接，双斜肋6的内侧与钢梁5的腹板等强焊接，双斜肋6的两端分别与钢梁5的上下翼缘等强焊接。双斜肋加固布置方式灵活，适用于已有建筑的加固改造。

所述的未破坏钢柱1、破坏钢柱2、钢梁5、斜肋3、柱上加劲肋4和双斜肋6采用Q235钢材或Q345钢材或Q390钢材或Q420钢材制成。采用高强钢材可以提高构件的承载力储备。

所述的斜肋3可由钢板、角钢或槽钢制成。采用横截面更大的斜肋3可以帮助“压拱效应”的形成，提高损伤结构的前期刚度和承载力。

所述的未破坏钢柱1、破坏钢柱2与钢梁5通过全焊接或端板和高强螺栓进行连接。