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鋼結(jié)構(gòu)加固的方法及程序

根據(jù)加固的對象，鋼結(jié)構(gòu)的加固可分為鋼柱的加固、鋼梁的加固、鋼屋架或托架的加固、吊車系統(tǒng)的加固、連接和節(jié)點(diǎn)的加固、裂紋的修復(fù)和加固等。

根據(jù)損害范圍，鋼結(jié)構(gòu)的加固可分為兩大類：一是局部加固，一般只對某些承載能力不足的桿件或連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固。二是全1面加固，是對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行的加固。

A、從設(shè)計(jì)的角度來講，鋼結(jié)構(gòu)的加固主要可分為兩大類：

（1）改變結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的加固方法：采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點(diǎn)性質(zhì)、 邊界條件、增設(shè)附加桿件或支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同作用等措施對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法 。

（2）不改變結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的加固方法：在不改變結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的前提下，對原結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面和連接進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的方法。此時(shí)對構(gòu)件的加固又稱為加大截面法。

B、從施工的角度來講，鋼結(jié)構(gòu)的加固也分為兩大類：

（1）卸載或部分卸荷加固：結(jié)構(gòu)損傷較嚴(yán)重或構(gòu)件的應(yīng)力很高，或者補(bǔ)強(qiáng)施工不得不臨時(shí)削弱承受很大內(nèi)力的構(gòu)件及連接時(shí)，需要暫時(shí)減輕其負(fù)荷。對某些主要承受移動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)（如吊車梁等）可限制移動(dòng)荷載，這就相當(dāng)于部分卸荷了。當(dāng)結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重或原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力過小，不宜就地補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，還需考慮將構(gòu)件拆下補(bǔ)強(qiáng)或更換。此時(shí)，應(yīng)采取措施使結(jié)構(gòu)構(gòu)件完全卸荷?？刹捎煤附印T接、高強(qiáng)度螺栓連接和混合連接的方法，鉚接連接的剛度最1?。ㄆ胀菟ㄟB接除外），焊接連接剛度大、整體性好，高強(qiáng)度螺栓連接介于兩者之間。

（2）在負(fù)荷狀態(tài)下加固：這是加固工作量1小、簡便的方法。但為保證結(jié)構(gòu)的安全，應(yīng)要求原結(jié)構(gòu)的承載力應(yīng)有不少于20%的富余。并且構(gòu)件應(yīng)沒有嚴(yán)重的損傷。

加固工作確定加固方案前，一般應(yīng)搜集下列資料：

①原有結(jié)構(gòu)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)做材質(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)件損壞情況檢查報(bào)告；

⑥現(xiàn)有實(shí)際荷載和加固后新增加的荷載數(shù)據(jù)。

對鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的修復(fù)通常是將碳纖維片材直接粘貼在受拉翼緣底部，受彎構(gòu)件受力時(shí)碳纖維與受拉翼緣共同承受拉力，提高梁的承載力。而對于損傷鋼梁，粘貼碳纖維加固修復(fù)不僅能恢復(fù)其損失的剛度、承載能力和改善其疲勞性能，還能對鋼結(jié)構(gòu)形成保護(hù)，起到加固和防腐的雙重效果。在粘貼碳纖維時(shí)，將碳纖維粘貼到損傷部位的表面，使一部分荷載通過膠層傳遞到碳纖維上，可以降低鋼結(jié)構(gòu)損傷部位的名義應(yīng)力，使裂紋擴(kuò)展速率降低或制止裂紋的擴(kuò)展，從而延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。研究表明，存在損傷缺陷的鋼梁用高彈性模量的碳纖維板加固后，剛度基本能恢復(fù)到未損傷情況下鋼梁剛度的90%以上，極限承載力的提高隨著加固量和損傷大小而不同。裂紋的修復(fù)與加固：結(jié)構(gòu)因荷載反復(fù)作用及材料選擇、構(gòu)造、制造、施工安裝不當(dāng)?shù)犬a(chǎn)生具有擴(kuò)展性或脆斷傾向性裂紋損傷時(shí)，應(yīng)設(shè)法修復(fù)。

碳纖維強(qiáng)度雖然高，但彈性模量與鋼材相近，當(dāng)整體結(jié)構(gòu)達(dá)到屈服荷載時(shí)，碳纖維材料的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到碳纖維可利用的強(qiáng)度，其高強(qiáng)度優(yōu)勢在加固鋼結(jié)構(gòu)中未能充分發(fā)揮作用，為了解決此類問題預(yù)應(yīng)力碳纖維加固技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中以卡本預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固系統(tǒng)為例向大家介紹一下此加固方法：卡本預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固系統(tǒng)，能簡單方便的對碳纖維板施加預(yù)應(yīng)力，大大提高了碳纖維板的強(qiáng)度利用率，增加結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度的同時(shí)能減少結(jié)構(gòu)的撓度變形，并能減少和封閉裂縫。（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。

所以說碳纖維片材加固鋼結(jié)構(gòu)作為一種新型加固技術(shù)，在其避免傳統(tǒng)加固方法缺陷的基礎(chǔ)上，能有效提高原結(jié)構(gòu)的剛度和承載力，特別是可以顯著提高疲勞損傷鋼結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，因此來說碳纖維是能夠用于鋼結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)的，不僅如此而且還是一種加固效果明顯的加固補(bǔ)強(qiáng)方法。分析鋼結(jié)構(gòu)加固的原因隨著近年來各類建筑物改造工程的迅速發(fā)展，我們對建筑物的要求也越來越高，同樣對工程技術(shù)人員的要求也逐漸的提高，他們所面臨的主要問題就是如何采取有效措施對即有建筑物進(jìn)行處理以達(dá)到其功能要求。

改變鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形加固法

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)行加固的方法。改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的一般方法為：

（1）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；

（2）增設(shè)支撐或輔助桿件，使結(jié)構(gòu)的長細(xì)比減小以提高其穩(wěn)定性；

（3）在排架結(jié)構(gòu)中重點(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。

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。其他柱在去除約束后，在施工中利用外力可以很方便地消除其柱頂變形，采用節(jié)點(diǎn)板與新的鋼梁連接。施工中利用外力僅能消除其柱頂部份位移，部分鋼梁與鋼柱無法準(zhǔn)確對位，造成鋼梁與鋼柱連接處的一定的錯(cuò)位，會(huì)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)處的偏心力矩，在鋼架的恢復(fù)中，采取增加屋面鋼梁間的縱向聯(lián)系梁、增加結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，并對柱頂進(jìn)行加固，以保證結(jié)構(gòu)的整體與節(jié)點(diǎn)的安全可靠。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。