摘要：网格钢结构模式在大空间商业、工业、公共建筑中常有应用。然而，在实际的使用过程中其往往需要面对加固的技术难题。在实际的施工过程中，粘钢加固作为一种有效模式而被广泛应用。本文系统的总结了钢结构建筑加固的几种方法，并对比分析了粘钢加固技术的具体优势与性能特征。并从实际应用的角度提出了其具体的应用方法与注意事项。旨在通过本文分析为后续的实际工程开展与技术推广提供必要基础。
关键词：网格结构；钢构建筑；粘钢加固；应用
一、引言
随着我国建筑施工技术的不断完善，基于网格钢结构的大空间建筑多有建设。且在包括水利水电、体育场馆、钢构厂房等多种建筑中得到了应用。而钢结构建筑的使用困境在于其加固与维护相对较为繁琐，如由于建筑结构与功能改变而产生的应力不足则很难通过传统加固模式予以满足。
面对这一问题，如何形成针对钢结构的有效加固则成为了现阶段研究者所需要面对的重要问题。从现阶段的实践中我们发现，包括粘钢加固在内的四种模式多有应用。其具体内容主要包括了如下几个方面：一是套管加固，即在原有钢结构杆件中加装套管，并采用焊接的方式予以固定，已达到通过提高其横截面积的方式形成应力的强化；二是预应力加固，即通过额外构建应力体系，在旧有钢结构的基础上对其部分应力进行分担，从而从降低结构应力的方式上形成有效的加固与稳定效果；三是粘贴FRP，即在钢结构杆件的基础上缠绕并固定碳纤维布进而形成良好的抗拉特性，从整体的角度提高其应力水平。
上述的三种模式均能够在一定程度上起到加固的效果，然而与粘钢相比均存在一定的缺点与不足。为此，笔者以粘钢为基本的加固方式，进一步探究其优势，并总结其在工程应用中的特征。
二、粘钢加固的优势及其性能分析
2.1 粘钢加固的优势
所谓的粘钢加固技术主要是指利用钢板或者钢片为基本原材料，并采用胶结剂作为固定手段对钢结构进行加固的一种施工方式。此种施工模式主要有两方面创新。一是在材料选择的过程中能够为钢结构提供更具效果的应力体系，且材料选择较为丰富；二是利用胶结剂代替传统的焊接固定方式，能够在不影响原有结构特性的基础上完成对相关构件的加固。除此之外，我们还应该注意到，此种加固模式虽然主要应用于钢结构建筑，而实际上其应用范围由于不受到焊接的条件限制而更为广泛，具有更为宽阔的使用范围预期。
当然，此种应用模式的特性也决定了其在具体施工过程中还具有包括工期短、结构美观、成本低廉等特性。与此同时，从具体实践中所反馈的经验来看，场地占有以及施工人员的素质对于质量的影响较为显著成为了此种方法的主要掣肘因素。
2.2 粘钢加固的性能分析
为了进一步探究粘钢加固方法的优势，我们以性能为代表与其他加固方式进行对比。通过对比我们发现其具有如下几方面优势：
第一，与替换杆件相比，其在成本与施工周期方面的正向贡献至少在50%以上；而所能够提供的应力性能则随着替换规模的增加而得意显现。在少量替换的前提下（不超过20%），二者的荷载系数贡献基本相同，而在替换率超过20%后，则荷载系数的贡献率以0.2/5%的速度增加。故而，当期加固施工规模越大时，粘钢方法的优势越明显。
第二，与套管加固相比，其在成本方面同样具有优势。且由于套管加固所采用的粘结方式为焊接。因此在热力学的体系下其势必会对原有的钢构结构应力属性造成不可逆的影响，甚至会破坏其整体结构。而在实际的效果对比中我们发现，粘钢加固的荷载系数提升效果始终处于高位，相对涨幅领先约十个百分点。并随着加固比例的增加而增加。
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三、粘钢加固在大空间钢构建筑中的应用
通过上文的分析我们切实了解了粘钢加固方式的实际工程优势，并对其与其他方式的加固模式对比而得出的性能特征。基于上述讨论我们有理由相信，其在针对大空间钢构建筑的加固过程中具有积极的意义。从实际的应用场景与加固位点的不同，在具体的使用过程中大致可以分为如下三个方面的应用方式，具体内容如下：
3.1 对于杆件强度不足情况的处理
采用与原有网架杆件外径相同内径的钢管，将加固套管加工成两个半圆套管包裹在原有网架杆件上。通过粘钢技术将套管与原杆件粘结一起，通过高强管卡将两者紧固包裹粘结成一体。套管与套管拼接对焊后冷却产生的收缩应力，将两部分套管紧箍在网架杆件上形成一体共同工作。此种模式能够在原本钢结构的基础上独立的增加每一个被加固杆件的应力强度，并极大的保障其原有的设计整体性，进而具有双重的加固作用。
3.2 对于杆件长细比不足情况的处理
除了上文讨论的应用性问题之外，在部分建筑使用功能以及结构发生变化时。原本的设计强度存在一定的不足，则同样可以通过此种模式来予以加固及强化。其具体的应用如下：
将加大截面回转半径的连接内外套管的连接件，在事先根据需要安装在内层套管上。将加固杆件两端部安装封头加强箍，通过连接支架、加强箍与外层套管的连接形成结构空腔，达到加大截面回转半径的目的。上述的施工模式是粘钢在解决该问题中的具体应用。此种模式相对较为普遍，也正是由于此种应用方式所带来的应力增加能够满足绝大部分大空间建筑的加固工程需求而被广泛的重视。与此同时也正因为如此，我们假设其他零部件都完好的前提下，调节器假如强度不足而发生了破坏，就会导致整个系统失效，从而无法达到应有的加固效果，因此，我们还需要额外的提供针对于调节器的加固方案。
3.3 对于调节器的加固处理
在实际的加固过程中，除了主体结构的杆件之外，作为连接点的调节器也往往是应力不足的矛盾冲突点位。而针对该点位的加固则可以采用如下方式来予以实行：
采用双侧 2 组法兰盘与加固杆件内外层套管相连接而后采用双侧双面法兰锁扣锁片将 2 组法兰连接成整体（同时相焊接）。采用高强螺栓调整加固杆件所需长度。根据杆件受力不同调整高强螺栓受力状态，调节器能够适应不同受力需要。该改进的粘钢加固方法可以解决全国现有大量的网架需要加固的难题，用极少的投资解决了网架被拆除的问题，投资少见效大。并且形成了加固构件的系统化，提高了加固网架构件的系列化及兼容性。运用紧固调节装置，既解决了拉杆的拉应力传递问题，又能够解决压杆的压应力传递问题，同时为压杆稳定加固提高了灵活性，实用性强。紧固调节器的作用使得新结构拉压杆提前参加工作，并起到为原结构卸荷的作用。将网架加固工作由单纯的在网架上焊接，改为大部分构配件工厂加工生产、场现只是安装过程，极大地提高了工厂化、标准化的程度。
四、总结
随着现代建筑多样性的出现，基于网格结构的大空间钢构建筑在工业建筑、公共建筑中得到了普遍的应用。而随着使用年限的不断延长、或建筑功能与结构的变更。旧有钢结构的应力水平会出现一定的不足。而利用粘钢的方式予以加固则具有多种优势。本文以此为研究对象，一方面总结了粘钢加固技术的具体优势与性能；另一方面则按照杆件、调节器等两个维度，三个方面分析了其在加固工程中的具体应用。希望通过本文的研究能够为今后的相关体系建设与施工质量保障提供指导性意见。
参考文献：
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[3]李芳. 基于模态分析的大跨空间结构概念设计研究[D].郑州大学,2013.
论文作者:郑东润
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/18
标签：应力论文; 套管论文; 钢结构论文; 结构论文; 网架论文; 方式论文; 建筑论文; 《基层建设》2017年第32期论文;