改变结构传力途径加固法是通过增设支点(柱或托架)或采用托梁拔柱的办法去改变结构的受力体系的加固技术。
增设支点可以减小结构构件的计算跨度、大幅度提高结构构件承载能力、减小挠度、缩小裂缝宽度。当对增设的支点施加预应力时,效果更佳。其优点是简单可靠,可用于梁、板、桁架、网架等水平结构的加固,缺点是使用空间受到一定影响。
托梁拔柱是托屋架拔柱、托梁拆墙及托梁拔柱的总称,是在不拆或少拆上部结构的情况下,拆除、更换或接长柱子的一种处理方法。它适用于使用功能改变或生产工艺更新,要求改变平面布局增大使用空间的旧房改造及老厂改造。与传统的大掀盖改造相比,该法具有对生产及生活影响较小、改造时间短、费用低等优点。其可应用于水工程的辅助建筑物诸如泵站、闸室和生活住房改造等。
增设支点加固又分为刚性支点和弹性支点两种情况。刚性支点法是通过支承结构的轴心受压或轴心受拉将荷载直接传给基础或柱子的一种加固方法[图12.1(a)],由于支承结构的轴向变形远远小于被加固结构的挠度变形,对被加固结构而言,支承结构可简化按不动支点考虑,结构受力较为明确,内力计算大为简化;弹性支点法是以支承结构的受弯或桁架作用间接传递荷载的一种加固方法[图12.1(b)],由于支承结构和被加固结构的变形同属一数量级,支承结构只能按可动点——弹性支点考虑,内力分析较为复杂。相对而言,刚性支点加固对结构承载能力提高影响较大,弹性支点加固对结构使用空间影响较小。增设支点加固法支承结构所受外力,应根据被加固结构是否预加支承力,分为两种情况计算。对于有预加支承力时,支承预加力可视作外力计算,由于此力与外荷载方向相反,因此,对结构内力减小较多;对于无预加力时,在正常使用工作状态下被加固结构所能传给支承结构的力,一般只是加固后使用中所增加的荷载Δq的部分荷载,对结构内力减小有限。因此,除新增荷载Δq量较大情况外,为充分发挥支承结构潜力,提高结构加固效果,在增设支点的同时,一般都要采用预加支承力或卸荷等辅助措施,尤其是弹性支点加固。
图12.1 增设支点加固示意图(www.xing528.com)
托梁拔柱分为有支撑托梁拔柱[图12.2(a)]与无支撑托梁拔柱[图12.2(b)、(c)]。有支撑托梁拔柱是在待拔柱旁另设一根临时性支柱,利用此柱顶升上部屋盖结构,安装托架,然后将上部结构支承关系转换于托架,拆掉柱子。无支撑托梁拔柱是利用原吊车梁及吊车架顶升上部结构;或先安装托架,利用托架本身顶升上部结构,实现支承关系的转换。无支撑托梁拔柱按构造作法的不同又分双托梁反牛腿[图12.2(b)]及凿孔高空焊制托架[图12.2(c)]两种作法。双托梁反牛腿托梁拔柱适用于钢柱情况,是采用两榀托梁对称设于两边支承柱内外侧,并在被拔柱保留的上柱部分设置反向牛腿,上部结构的重量及支承关系是通过反牛腿来进行转换。凿孔焊制托架方案一般适用于工字柱或双肢柱情况。
图12.2 托梁拔柱加固示意图
(a)有支撑托梁拔柱示意图;(b)双托梁反牛腿托梁拔柱示意图;(c)凿孔高空焊制托架示意图
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