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)同工作等措施對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，一般加固方法有：

1、對結(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。鋼結(jié)構(gòu)加固施工的時(shí)候，加固質(zhì)量這一關(guān)必須要牢牢把握住，因?yàn)槭┕さ倪^程比較容易出現(xiàn)一些問題，會(huì)對加固的效果造成影響。

2、對受彎桿件可采用：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喼ЫY(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。等的改變其截面內(nèi)力的方法進(jìn)行加固。對損傷鋼柱，對損傷部位進(jìn)行割除后，按原截面制作新柱，并將其與下部保留的柱按等強(qiáng)度連接。

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。

預(yù)應(yīng)力加固鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)

1傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)加固存在的問題：

焊接加固時(shí)，高溫作用使焊接部位的組織及性能劣化；而且焊縫必然存在缺陷，會(huì)產(chǎn)生新的裂紋；焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在殘余應(yīng)力，與其他作用結(jié)合可能導(dǎo)致開裂。焊接使結(jié)構(gòu)形成連續(xù)的整體，裂縫一旦失穩(wěn)擴(kuò)展，就有可能一斷到底，引發(fā)重大事故。

采用螺栓連接需要在損傷部位附近的母材上開孔，削弱了截面，形成新的應(yīng)力集中區(qū)；普通螺栓在動(dòng)載作用下易松動(dòng)，高強(qiáng)螺栓易發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象，降低了結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)效果。粘鋼加固技術(shù)是在鋼結(jié)構(gòu)表面用特1制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，依靠結(jié)構(gòu)膠使之粘結(jié)成整體共同工作，以提高結(jié)構(gòu)承載力。這些加固方法共同的缺點(diǎn)是使結(jié)構(gòu)重量增加很多，鋼板不易制作成各種復(fù)雜形狀，運(yùn)輸和安裝也不方便，且鋼板易銹蝕，影響粘結(jié)強(qiáng)度，維護(hù)費(fèi)用高。在建筑工程中的鋼結(jié)構(gòu)加固的幾大方法分別是：加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面、改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形、減輕荷載、阻止裂紋擴(kuò)展等。

2粘貼加固鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：

粘貼加固鋼結(jié)構(gòu)是利用粘結(jié)劑將粘貼到鋼結(jié)構(gòu)損傷部位的表面，使一部分荷載通過粘結(jié)層傳遞到上，降低了結(jié)構(gòu)損傷部位的應(yīng)力。粘貼加固技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢：

（1）比強(qiáng)度和比剛度高，加固后基本不增加原結(jié)構(gòu)的自重和原構(gòu)件的尺寸；

（2）復(fù)合材料具有良好的抗1疲勞性能和耐腐蝕性能；

（3）柔性的復(fù)合材料對于任意封閉結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜的被加固結(jié)構(gòu)表面具有特別的優(yōu)勢。密封性好，減少了滲漏甚至腐蝕的隱患；

（4）簡便易行、成本低、，在狹小空間亦可施工，特別適合現(xiàn)場修復(fù)；

（5）施工過程中無明火，適用于各種特殊環(huán)境。

3預(yù)應(yīng)力加固的優(yōu)點(diǎn)：

（1）加固工作可在不卸載、不停產(chǎn)的條件下進(jìn)行；

（2）施加預(yù)應(yīng)力可直接減小變形，迅速消除超逾應(yīng)力和內(nèi)力峰值；

（3）與非預(yù)應(yīng)力方式相比，可消除應(yīng)力滯后現(xiàn)象，充分利用的高強(qiáng)特性，提高加固效率。

（4）結(jié)合可靠錨固，可降低粘結(jié)界面的剝離應(yīng)力，避免整體剝落，提高加固的可靠性；

（5）降低加固費(fèi)用和使用成本。

隨著鋼結(jié)構(gòu)近幾十年來的廣泛使用，越來越多的鋼結(jié)構(gòu)廠房，鋼平臺(tái)或者大型鋼結(jié)構(gòu)公共建筑完成了它1初的使命，面臨著使用功能改變，抑或生產(chǎn)工藝改變而需要增設(shè)新設(shè)備或加大負(fù)荷等要求。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。所以，如何簡便有效的改造或加固已有鋼結(jié)構(gòu)成為近年來越來越倍受討論的一個(gè)課題。

近年來，鋼結(jié)構(gòu)的廣泛發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力壯大的標(biāo)志，也是其科技水平提高，材料工藝與建筑技術(shù)進(jìn)入高科技階段的體現(xiàn)。作為建筑材料，有以下特點(diǎn)：首先，輕質(zhì)高強(qiáng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，其強(qiáng)度重量比指數(shù)是鋼筋混凝土的5倍以上；焊接使結(jié)構(gòu)形成連續(xù)的整體，裂縫一旦失穩(wěn)擴(kuò)展，就有可能一斷到底，引發(fā)重大事故。其次，在高強(qiáng)的同時(shí)還具有高延性高韌性。在地1震作用下，鋼結(jié)構(gòu)屬于理想的彈塑性結(jié)構(gòu)，有良好的適應(yīng)強(qiáng)震變形能力；減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸增加使用面積；施工速度快周期短；便于大柱網(wǎng)大共享空間的特殊建筑布置，也便于工業(yè)建筑中設(shè)備管線的穿越設(shè)置；當(dāng)然，也有以下缺點(diǎn)：防銹防火能力差，需要特別處理防護(hù)。  

鋼梁的加固

1、鋼梁卸荷方法

   鋼梁及吊車梁加固應(yīng)盡量在負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行，不得已需卸荷或部分卸荷狀態(tài)下加固時(shí)，可以采用臨時(shí)支柱卸荷；鋼結(jié)構(gòu)工程因受到不同荷載的壓力作用下，很多的鋼構(gòu)件都是不同程度的損壞，所以鋼結(jié)構(gòu)工程對于破損大的鋼構(gòu)件可以采取更換的方式，然后在進(jìn)行加固，提高鋼結(jié)構(gòu)工程的整體質(zhì)量。對于實(shí)腹式梁設(shè)置臨時(shí)支柱時(shí)應(yīng)注意臨時(shí)支柱處實(shí)腹梁腹板的強(qiáng)度和穩(wěn)定，以及翼緣焊縫（或釘栓）強(qiáng)度；對于吊車梁來說，限制橋式吊車運(yùn)行，即相當(dāng)于大部分已卸荷，因吊車梁自重產(chǎn)生的應(yīng)力與橋式吊車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力相比是極1小的。

2、鋼梁常用加固方法

（1）補(bǔ)增梁截面加固法

   梁可通過增補(bǔ)截面面積來提高承載能力，焊接組合梁和型鋼梁都可采用在翼緣和腹板上焊接水平板、垂直板和斜板來加固，也可用型鋼加焊在翼緣和腹板上 ；三、連接的加固與加固件的連接鋼結(jié)構(gòu)連接方法，即焊縫、鉚釘、普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓連接方法的選擇，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要加固的原因、目的、受力狀況、構(gòu)造及施工條件，并考慮結(jié)構(gòu)原有的連接方法確定。當(dāng)梁腹板抗剪強(qiáng)度不足時(shí)，可在腹板兩邊加焊鋼板補(bǔ)強(qiáng)，當(dāng)梁腹板穩(wěn)定性不能保證時(shí)，往往不采用上述方法，而是設(shè)置附加加勁肋方法；用圓鋼和圓鋼管補(bǔ)增梁截面是考慮施工工藝方便。

（2）改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形加固法

   改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的一般方法中，有許多可以用來加固梁。把支座部分的梁上下翼緣焊上鋼板，使各單跨梁變成連續(xù)體系，該鋼板所傳遞的力應(yīng)恰好與支座彎矩相平衡，連續(xù)后可使跨中彎矩降低15%-20%,會(huì)導(dǎo)致柱子荷載的增加，應(yīng)驗(yàn)算柱子。