鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)原則與方法

浙江鼎固建筑技術(shù)有限公司主要從事各類建筑物的改造加固以及各種建筑物的糾偏和平移工程。

鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)可靠性鑒定需要加固時(shí)，應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定的結(jié)論和委托方提出的要求，有專業(yè)技術(shù)人員按照國(guó)家規(guī)范要求進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，且加固設(shè)計(jì)內(nèi)容和范圍，可以是結(jié)構(gòu)整體，也可以是局部結(jié)構(gòu)、特定構(gòu)件或部位。

鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)需注意加固設(shè)計(jì)與施工方法應(yīng)緊密結(jié)合，應(yīng)采取有效措施，保證新增截面、構(gòu)件和部件與原結(jié)構(gòu)連接可靠，形成整體共同工作，以避免對(duì)未加固部分或構(gòu)件造成不利影響。

一般來說鋼結(jié)構(gòu)加固主要方法有減輕荷載、改變計(jì)算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強(qiáng)度、阻止裂紋擴(kuò)展等。當(dāng)有成熟經(jīng)驗(yàn)時(shí)也可采用其它方法對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。

改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形加固法：指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點(diǎn)性質(zhì)和邊界條件，增設(shè)附加桿件和支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，一般加固方法有：

1、對(duì)結(jié)構(gòu)可采用：增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗(yàn)算、加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度，或者調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等以提高結(jié)構(gòu)承載力和改善結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、增設(shè)支撐或輔助桿件使結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)細(xì)比減少以提高其穩(wěn)定性、在排架結(jié)構(gòu)中重1點(diǎn)加強(qiáng)某一列柱的剛度，使之承受大部分水平力，以減輕其他柱列負(fù)荷、在塔架等結(jié)構(gòu)中設(shè)置拉桿或適度張緊的拉索以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度。在加固施工時(shí)，應(yīng)避免對(duì)未加固的部分或構(gòu)件造成不利的影響，并充分考慮現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)施工方法、加固效果和施工工期的影響，應(yīng)采取減少構(gòu)件在加固過程中產(chǎn)生附加變形的加固措施和施工方法。

2、對(duì)受彎桿件可采用：改變荷載的分布，例如將一個(gè)集中荷載轉(zhuǎn)化為多個(gè)集中荷載、改變端部支承情況，例如變鉸接為剛結(jié)、增加中間支座或?qū)⒑?jiǎn)支結(jié)構(gòu)端部連接成為連續(xù)結(jié)構(gòu)、調(diào)整連續(xù)結(jié)構(gòu)的支座位置、將結(jié)構(gòu)變?yōu)閾螚U式結(jié)構(gòu)、施加預(yù)應(yīng)力。這兩種方法對(duì)結(jié)構(gòu)本身?yè)p傷比較小，而且這幾年國(guó)內(nèi)發(fā)展得比較快，應(yīng)用也逐漸增多，但在鋼結(jié)構(gòu)建筑物加固應(yīng)用相對(duì)不多，特別是在正常使用情況下的使用壽命仍然存在問題。等的改變其截面內(nèi)力的方法進(jìn)行加固。

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鋼結(jié)構(gòu)加固

1．改變鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的加固法。是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點(diǎn)性質(zhì)和邊界條件，增設(shè)附加桿件和支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法；我們還可以減小結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)細(xì)比，比如增設(shè)支架或者輔助桿件來提高鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的一般方法為：增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗(yàn)算：加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度，或者調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等，以提高結(jié)構(gòu)承載力和改善結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性；增設(shè)支撐或輔助桿件，使結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)細(xì)比減小以提高其穩(wěn)定性；在排架結(jié)構(gòu)中重1點(diǎn)加強(qiáng)某一列柱的剛度，使之承受大部分水平力，以減輕其它柱列負(fù)荷。

2．增設(shè)支點(diǎn)加固法。增設(shè)支點(diǎn)加固法是通過增設(shè)支承點(diǎn)來減小結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度，改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并提高其承載能力的加固方法。梁、板在跨中增設(shè)支點(diǎn)后，減小了跨度，從而能較大幅度地提高承載能力，并能減小和限制梁、板的撓曲變形。3嵌入式預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù):鋼結(jié)構(gòu)加固的特殊性，需要一種簡(jiǎn)便的預(yù)應(yīng)力施加方式，傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力施加方式往往是先張拉后錨固，需要相對(duì)復(fù)雜的張拉機(jī)具，以及相應(yīng)的反力裝置。適用于房屋凈空不受限制的大跨度結(jié)構(gòu)中梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。增設(shè)支點(diǎn)加固法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，缺點(diǎn)是使用空間會(huì)受到一定影響。

3．有粘結(jié)外包型鋼加固法。鋼材的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、自重輕、整體剛度好、變形能力強(qiáng)，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜。外包鋼加固是把型鋼或鋼板包在被加固構(gòu)件的外邊，外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般應(yīng)采用濕式外包法，即采用環(huán)氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構(gòu)件粘結(jié)成一整體，加固后的構(gòu)件，由于受拉和受壓鋼截面面積大幅度提高，因此正截面承載力和截面剛度大幅度提高。

4．粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法。除具有粘結(jié)外包型鋼加固法相似的優(yōu)點(diǎn)外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。注意的是，加固工程完成后，應(yīng)用小錘輕輕敲擊粘貼鋼板，從響聲判斷粘接效果或用超聲波法探測(cè)粘貼密度。當(dāng)出現(xiàn)以下狀況時(shí)，我們就要對(duì)已有鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，一是鋼結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的損壞、損傷或者是鋼結(jié)構(gòu)點(diǎn)的使用條件發(fā)生改變,另外就是經(jīng)檢查驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不滿足使用要求。如錨固區(qū)粘貼面積少于90%，非錨固區(qū)粘貼面積少于70%，則此粘貼無效，應(yīng)剝下重新粘貼。對(duì)于重大工程，為真實(shí)檢驗(yàn)加固效果，尚需抽樣進(jìn)行荷載試驗(yàn)，一般僅作標(biāo)準(zhǔn)使用荷載試驗(yàn)，即將卸去的荷載重新全部加上，其結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開展應(yīng)滿足設(shè)計(jì)使用要求。

鋼結(jié)構(gòu)加固的主要方法有：

1.減輕荷載、改變計(jì)算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強(qiáng)度、阻止裂紋擴(kuò)展等

2.當(dāng)有成熟經(jīng)驗(yàn)時(shí)，也可采用其他的加固方法。經(jīng)鑒定需要加固的鋼結(jié)構(gòu)，根據(jù)損害范圍一般分為局部加固和全1面加固。

3.局部加固是對(duì)某承載能力不足的桿件或連接節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行加固，有增加桿件截面法、減小桿件自由長(zhǎng)度法和連接節(jié)點(diǎn)加固法。

4.全1面加固是對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，有不改變結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算圖形加固法和改變結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算圖形加固法兩類。

5.增加或加強(qiáng)支承體系，也是對(duì)結(jié)構(gòu)體系加固的有效方法。

增加原有構(gòu)件截面的加固方法是費(fèi)料費(fèi)工的方法（但往往是可行的方法）；改變計(jì)算簡(jiǎn)圖的方法1有效且多種多樣，其費(fèi)用也大大降低。

確定加固方案前，應(yīng)搜集下列資料：

（1）原有結(jié)構(gòu)的竣工圖（包括更改圖）及驗(yàn)收記錄。

（2）原有鋼材材質(zhì)報(bào)告復(fù)印件或現(xiàn)場(chǎng)材質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告。

（3）原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、安裝驗(yàn)收記錄。

（4）原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書。

（5）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破損情況檢查報(bào)告。

（6）現(xiàn)有實(shí)際荷載和加固后新增加荷載的數(shù)據(jù)。

鋼結(jié)構(gòu)損害的主要因素及加固技術(shù)措施

1鋼結(jié)構(gòu)損害的主要因素有：

（1）由荷載變化，超期服役，規(guī)范和規(guī)程改變導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力不足；

（2）構(gòu)件由于各種意外產(chǎn)生變形、扭曲、傷殘、凹陷等，致使構(gòu)件截面削弱，桿件翹曲，連接開裂等；

（3）溫差作用下引起構(gòu)件或連接變形、開裂和翹曲；

（4）由于化學(xué)物質(zhì)的侵蝕而產(chǎn)生腐蝕以及電化學(xué)腐蝕致使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面削弱；

（5）其它包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工中的失誤及服役期中的違規(guī)使用和操作等。

2鋼結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)措施主要有三種：

（1）截面補(bǔ)強(qiáng)法：在局部或沿構(gòu)件全長(zhǎng)以鋼材補(bǔ)強(qiáng)，連成整體使之共同受力；

（2）改變計(jì)算簡(jiǎn)圖：增設(shè)附加支承，調(diào)整荷載分布情況，降低內(nèi)力水平，對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)支座進(jìn)行強(qiáng)迫位移，降低應(yīng)力峰值；

（3）預(yù)應(yīng)力拉索法：利用高強(qiáng)拉索加固結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)或提高結(jié)構(gòu)整體承載力、剛度和穩(wěn)度。