上海世博浦西综艺大厅，原为江南造船厂部件焊工场，屋面为单层孔间网架结构，正方四角锥钢网架屋面，采用螺栓球节点。在改建过程中，因屋面结构支撑体系改变，原网架杆件不能满足承载力要求，需进行加固。针对受拉及受压杆件的不同受力特征，分别提出了“黏接型套管”及“无黏接型约束套管”两种不同加固方案，提高了杆件的抗拉及受压屈曲承载力，满足了设计要求，也避免了钢网架结构加固中的焊接作业，从而有效消除了焊接应力的影响以及焊接过程中钢管高温软化可能导致的非预期破坏，并大大缩短了施工作业时间，取得了良好的社会与经济效益。

    上海世博浦西场馆综艺大厅，原为江南造船厂西区加工工场，为开敞式单层钢排架厂房结构，屋面为单层空间网架结构。在世博场馆改造过程中，为满足主舞台的影音视觉效果，需将原厂房结构进行托梁抽柱，同时屋面网架结构也需根据受力情况，进行相应的结构加固。该网架为锥形平板式单层网架，支点距为6m，跨度为33m，高度为2.5m，网架上、下弦杆长各3m。

    根据整体分析计算结果，该网架部分拉、压杆及部分腹板承载力不足。其中，拉杆主要由受拉屈服荷载控制，压杆及腹板主要由压杆稳定控制。因此，加固需针对不同构件类型，提高其受拉及受压承载力。

1加固方案优选

    根据以往工程实践，空间网架结构的加固工程先例较少，无类似工程实践经验可供参考。同时，由于网架多为轻型管件，加固施工禁忌较多，尤其避违在加固施工中进行焊接施工，因此，在加固方案的选择上，我们综合了理论及试验分析的结果，采取外包钢管加固形式，并根据拉杆及压杆的不同受力特征，主要采取黏接型与无黏接约束型两种加固方式。

    黏结型套管主要适用于受拉杆件，通过新增套管与原杆件截面的共同受力作用，来提高其受拉承载力。在端部球节处，则采用焊接劲板，将杆件拉力从外套杆件平滑传递至球节点。

    无黏结型约束套管，则主要用于受压杆失稳屈曲的加固。其作用机制为，当内部杆件发生受压屈曲失稳时，由外部套管为其提供附加约束，阻止其进一步的失稳变形，从而提高其受压承载力。由于外部套管不直接参与杆件的受压作用，因此内外杆件间需通过黏接来共同工作。

无黏结型约束套管加固方案在国内应用不多，因此本项目在实施过程中，综合了理论计算的研究成果，是科技创新在世博中的又一次成功应用。

2拉、压杆加固模型分析

    根据网架结构受力特征，网架结构的拉压杆均为理想的二力杆模型，可根据整体分析结果，确定所需得加固杆件及相应的承载能力。本工程中，网架杆件尺寸主要有下述几种规格：

2.1受拉杆件

受拉杆件为二力杆，因此加固计算相对简单，仅需通过增加拉杆截面面积，即可有效提高其抗拉承载力。在方案实施上，则需考虑下述四个关键点：

（1）       外部套管的安装；外部套管的安装，则通过将整钢管一部为二，呈两个半钢管，然后再将其通过环箍将其固定于原有杆件上，从而实现套管的安装。

（2）       与原有杆件的共同工作；为实现其与原杆件的共同工作，新增套管与原杆件间通过环氧树脂压力灌注，实现有效粘接，从而在受拉荷载作用下能共同工作。

（3）       新增杆件截面能有效传力至球节点；在杆件端部，则通过将外部套管与球节点间焊接连接，从而实现杆件受力的有效专递。

（4）       保证杆件的轴心受力；为保证后加套管与原杆件同轴受力，在外加套管端部设置各设置两个安装螺栓，通过调节实现与原杆件的同轴定位。

2.2受压杆件

    受压杆件由于失稳破坏影响，承载力主要由稳定控制。

    因此加固以提高受压杆稳定承载力为主。提高稳定承载力主要有两种途径，一是增大受压杆截面，提高截面惯性矩，从而提高截面有效受压承载力；另一途径是对现有杆件提供附加约束，从而提高杆件的失稳屈曲压应力水平，从而提高杆件的失稳承载力。相对前一方案，后一方案加固施工更为便捷，材料利用效率更高，经济性更好。

3加固施工步骤

根据上述加固方案，网架加固施工主要步骤如下：对粘接型套管加固方案（拉杆），为

①     原杆件的表面除锈处理

②     安装套管，并临时固定（通过设置4个定位螺丝，保证套筒轴线与原杆件轴线一致）

③     紧固件的安装并施加相应的紧固力

④     新增套管接缝处环氧胶泥封闭

⑤     套管内环氧树脂压力灌注

⑥     杆件表面防腐处理

    对无黏接约束套管加固方案（压杆），则取消套管接缝处得环氧胶泥封闭及后续的环氧树脂压力封闭，取而代之的是在安装套管时在原钢管外侧缠绕一层软塑料膜。让内外杆表观接触即可。

4结语

    对网架杆件加固在工程中遇到较少，实际施工经验不多。本文立足于上海世博场馆工程，针对受拉及受压杆件的不同受力特征，分别提出了“粘接型套管”及“无黏接型约束套管”两种不同加固方案，有效提高了杆件的抗拉及受压屈曲承载力。

    本次网架加固后，相关单位采用BOTOA光纤传感技术，对加固杆件在“托梁抽柱”施工中的应力变进行了实时健康监测。结果表明，所有加固杆件，其实测有效应力水平均小于理论计算值，满足安全要求，有效实现了加固预期效果，为“托梁抽柱”施工的圆满完成

坚实基础。

    本文提出的针对网架结构拉、压杆的有黏结及无黏接型约束外套加固方案，降低了施工难度，缩短了施工时间，为上海世博工程创造了良好的社会与经济效益，同时对其它类似工程的加固也提供了重要参考的价值，积累了施工经验，值得推广。

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