一种门式钢架的主动加固方法与流程

本技术涉及建筑结构加固的领域，尤其是涉及一种门式钢架的主动加固方法。

背景技术：

1、门式钢架轻型钢结构，由于其具有受力简单、传力路径明确、构件标准、工厂化生产、施工便捷等优势，被广泛应用于工业建筑与民用建筑中。

2、相关技术中，由于设计功能的变更，如利用屋面建设光伏电站，门式钢架的载荷会增加，这种情况下便需要对门式钢架进行加固。门式钢架钢结构的加固方式，按照作用原理，可分为被动加固和主动加固。被动加固是指在钢构件薄弱区域直接增设对应的补强材料，常规的加固手段包括增大屋架梁截面尺寸、增加屋架梁数量等方式，此类加固方式施工复杂、进度慢且造价高，难以满足加固需求。主动加固是指在构件中针对性的施加预应力，解决被动加固中存在的应力滞后的问题，充分发挥材料的性能，最大化利用材料性能。

3、常见的主动加固方式，是在钢架结构上加装预紧绳索，在钢架结构上的两个固定点之间施加拉拔力，进而在钢架结构内产生预应力。这类预紧绳索在安装时，先将预紧绳索的一端固定在一个固定点上，再利用牵引设备对预紧绳索施加拉力，再固定另一端，进而在钢架结构内产生预应力。

4、针对上述中的相关技术，预紧绳索需要先拉紧再进行安装，安装困难，为此，发明人设计了一种门式钢架的主动加固方法。

技术实现思路

1、为了加固门式钢架，本技术提供一种门式钢架的主动加固方法,具加固结构简单、可靠加强门式钢架强度、加固方法简单、实施方便的效果。

2、本技术提供的一种门式钢架的主动加固方法采用如下的技术方案：

3、一种门式钢架的主动加固方法，包括：

4、步骤一，力学模型设计，根据门式钢架的受载荷情况计算钢架梁的受力，计算出需要对钢架梁施加的预应力；

5、步骤二，计算受力数据，确定钢架梁侧壁上的受拉点，根据受拉点之间距离选用对应长度的预紧绳索，根据所需预应力计算预紧绳索需要产生的预拉力，计算预紧绳索达到预拉力所需的形变，确定预紧绳索的形变固定点，计算拉动预紧绳索到形变固定点位置所需的形变拉力；

6、步骤三，连接结构设置，在钢架梁上对应拉力点的位置设置连接预紧绳索的绳索固定件，在钢架梁上对应形变固定点的位置设置固定预紧绳索来保持预紧绳索形变的形变固定组件；

7、步骤四，加固结构安装，在钢架梁上固定预紧绳索，对预紧绳索进行预拉伸，预拉伸的拉力小于步骤二的形变拉力，以排查安全隐患；

8、步骤五，正式拉伸加固，预拉伸之后，将预紧绳索拉动到形变固定点位置，比较此时拉动预紧绳索的实际拉力和步骤二中计算出的形变拉力，比较实际拉力符合要求后，利用形变固定组件固定预紧绳索位置，完成加固。

9、通过采用上述技术方案，利用力学模型预先分析门式钢架的钢架梁受力，计算钢架梁所需增加的预应力；通过安装预紧绳索为钢架梁提供拉力在钢架梁内产生预应力，抵消载荷，能够同时降低原结构正负弯矩，增强钢架梁的承载能力，避免了被动加固应变滞后的问题。通过拉动预紧绳索发生变形来施加拉力进行加固，加固构件少，构件尺寸小，加固构件安装方便，加固效果美观；预紧绳索的预紧力是通过形变固定组件固定预紧绳索来进行维持的，而预紧绳索的变形量、形变固定组件的位置都是提前设置好的，施工方便；由于预紧绳索拉伸量、拉伸力都做了预先计算，通过预先计算的对预紧绳索的形变拉力与实际施工时对预紧绳索的实际拉力进行比较，可以很方便的判断出受力是否存在异常，进而判断钢架梁的加固结构是否存在受力异常，有助于高效排查结构异常，更好的保障门式钢架结构的强度。

10、可选的，所述绳索固定件为圆柱状的销轴；所述预紧绳索的端部设置有套设在所述销轴上的环套；所述形变固定组件包括固定在所述预紧绳索上的锚固件、开设在所述钢架梁上的锚固孔以及锁销，所述锁销与所述锚固孔的尺寸适配，所述锚固件上贯穿开设有穿设所述锁销的锁定孔；

11、步骤三包括：s31，对钢架梁上对应拉力点和形变固定点的位置进行抛光打磨，去除表面涂料；s32，在钢架梁上对应拉力点和形变固定点的位置分别固定加固板和锚固板；s33，在钢架梁上对应拉力点和形变固定点的位置分别贯穿开设销轴孔和锚固孔，同步在加固板和锚固板上加工出对应通孔；s34，在销轴孔内插入销轴。

12、通过采用上述技术方案，利用销轴作为钢架梁上的受拉点，销轴直接插设在销轴孔中进行固定，绳索固定件安装方便，碳纤维索端部环套直接套设在销轴上即可完成固定，碳纤维索的固定简单方便，有助于提高整个门式钢架结构的施工效率。加固板和锚固板可以增强销轴孔和锚固孔的孔强度，保障加固结构稳固可靠。

13、可选的，步骤四和步骤五中通过可拆卸的拉紧组件对预紧绳索进行拉伸预紧，所述拉紧组件包括拉杆、承载板和拉拔件，所述拉杆可拆卸固定在所述锚固件的下侧，所述承载板安装在所述拉杆下端，所述拉拔件设置在钢架梁与承载板之间；

14、步骤四包括，s41，将预紧绳索的两端环套套设在销轴上；s42，将承载板安装在拉杆下端，将拉拔件安装在承载板与钢架梁之间提供分开两者的拉拔力；s43，用拉拔件对承载板施加拉拔力，将锚固件向下拉，但不将锚固件拉至锚固孔处；s44，拉拔件保持施力，检查门式钢结构是否存在异常。

15、通过采用上述技术方案，拉杆、承载板和拉拔件，方便的将锚固件拉离初始位置，进而拉伸碳纤维索，实现预紧。结构简单，使用方便，拆装方便，有助于提升施工效率。在初次安装好所有结构后，不立即进行拉伸预紧到位，而是拉动较小的距离，进行预张拉，以预防存在结构问题，绳索、销轴崩断等情况，预防安全隐患，保障施工安装。

16、可选的，所述预紧绳索包括两根碳纤维索，两根碳纤维索分别固定在所述锚固件的两侧，碳纤维索的两端均设置所述环套；所述锚固件的两侧开设有插设所述碳纤维索上的环套的的插槽，所述锚固件上对应环套上的通孔贯穿开设有铰链孔，所述铰链孔穿过所述插槽，所述铰链孔内设有铰链销，所述铰链销穿过铰链孔和环套上的通孔以连接碳纤维索和锚固件。

17、通过采用上述技术方案，锚固件与碳纤维索之间通过铰链销进行连接，碳纤维索与锚固件能以铰链销为轴进行相对转动，在对锚固件施加拉力拉紧碳纤维索时，碳纤维索相对锚固件发生转动，拉动过程更加顺畅；同时，碳纤维索与锚固件的相对转动，令锚固件两侧的碳纤维索保持直线拉伸状态，碳纤维索不会折弯，结构更为稳定。

18、可选的，s41中，在钢架梁的两侧对称安装两组预紧绳索和锚固件；s42中，钢架两侧相对称的两个锚固件下侧分别安装拉杆，承载板安装在两根拉杆之间。

19、通过采用上述技术方案，在钢架梁的两侧分别对应设置碳纤维索，两组预紧绳索作用在两个受拉点之间，降低单个预紧绳索需要施加的拉力，降低预紧绳索的强度需求，降低加固成本。且两侧受力相互平衡，优化受力。

20、可选的，所述拉拔件为带压力表的液压千斤顶；

21、步骤五包括，s51，驱动拉拔件，将锚固件的锁定孔拉至锚固孔位置；s52，读取压力表上的压力，比较压力表压力和两个预紧绳索预算拉力之和；s53，固定锚固件，锁销穿过锚固孔和两个锁定孔对锚固件进行固定；s54，拉力校准无误后，拆卸拉紧组件，将拉拔件拆下，再将拉杆自锚固件上拆下。

22、通过采用上述技术方案，选用带压力表的液压千斤顶作为拉拔件，便于工人快速得出千斤顶的压力，以便比较拉力，校验结构受力是否存在问题。

23、可选的，所述钢架梁为三角形轮廓的尖顶梁，所述钢架梁以尖顶位置为界分为左梁体和右梁体，左梁体和右梁体的两端均设置固定预紧绳索的绳索固定件，所述预紧绳索和所述锚固件对应左梁体和右梁体各设置两组；左梁体和右梁体相连的一端，对应各梁体的预紧绳索的端部交叉固定在另一梁体端部的绳索固定件上。

24、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

25、1.本发明采用主动加固手段，能够同时降低原结构正负弯矩，解决了被动加固应变滞后的问题，能够通过对比预先计算的受力数据与实际的受力数据，直观的检测门式钢架结构的结构强度是否正常，有助于及时排查安全隐患；

26、2.本发明加固构件少，构件尺寸小，加固效果美观；

27、3.本发明加固构件位于原结构梁两侧，不影响使用功能；

28、4.本发明可根据所需施加预应力大小更改预留孔洞位置，甚至可以将锚固所用大销轴置于钢梁之下。