钢结构加固设计原则与方法

浙江鼎固建筑技术有限公司主要从事各类建筑物的改造加固以及各种建筑物的纠偏和平移工程。

钢结构经可靠性鉴定需要加固时，应根据可靠性鉴定的结论和委托方提出的要求，有***技术人员按照***规范要求进行加固设计，且加固设计内容和范围，可以是结构整体，也可以是局部结构、特定构件或部位。

钢结构加固设计需注意加固设计与施工方法应紧密结合，应采取有效措施，保证新增截面、构件和部件与原结构连接可靠，形成整体共同工作，以避免对未加固部分或构件造成不利影响。

一般来说钢结构加固主要方法有减轻荷载、改变计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时也可采用其它方法对钢结构进行加固处理。

改变结构计算图形加固法：指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件，增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固，一般加固方法有：

1、对结构可采用：增加支撑形成空间结构并按空间结构验算、加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性、在排架结构中重1点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其他柱列负荷、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。钢结构厂房的加固优化设计需要根据结构件的可靠性现状进行现场评估，为加固方案的制定提供可靠的理论依据。

2、对受弯杆件可采用：改变荷载的分布，例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载、改变端部支承情况，例如变铰接为刚结、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构、调整连续结构的支座位置、将结构变为撑杆式结构、施加预应力。等的改变其截面内力的方法进行加固。外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法，即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构件粘结成一整体，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。

为保证经正常设计、施工的钢结构工程的可靠度，在使用阶段建设单位应对钢结构进行定期检查或维修，必要时委托***机构进行可靠性鉴定，以确保钢结构的安全性、适用性和耐久性。近几年来随着科技发展，出现了新的加固材料和加固方法，并且这些技术具有明显的优势，得到了广泛的应用，但并不能说明，新方法新技术就可以取代传统的方法。7fy，对于直接承受动力荷载的一般结构***1大名义应力不得超过0。在发展新技术的同时，应做好各种加固方法的优势互补，各种加固材料的取长补短，做好加固技术的开发，为建筑物加固提供切实可靠的技术支持。

加大构件截面加固法涉及面广泛，施工也较为简单，在满足一定条件下，可以在负荷状态下进行施工处理。其主要方法为粘钢加固，在采用此方法进行钢结构加固时应该考虑构件受力情况以及结构本身存在的缺陷，在便于施工的前提下选择1有效的增加截面连接形式，已达到加固的效果。施焊时的焊条直径、电流强度、每焊道焊脚尺寸及焊道施焊的时间间隔等均应给予限制，以避免金属过热及减少焊接残余应力。

裂纹的修复与加固：结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时，应设法修复。在修复前，必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施，对不宜采用修复加固的构件，应予拆除更换。比如，工厂用于生产产品的厂房，储存货物的仓库等，对于这些使用功能的建筑物，现在除了会使用常规的砖混材料对其建造外，也会使用新型的钢结构。

纤维复合材料加固法引入我国时间还较短，但已显著地显现出其优势，成为科研院所、大专院校研究的热点，并得到了广泛的实际应用。尤其是粘贴纤维加固法较成熟，应用也比预应力纤维加固法及嵌入式纤维加固法广泛。加固设计的内容和范围，可以是结构整体，亦可以是指1定的区段、特定的构件或部位。根据研究现状，这三种纤维加固方法有待解决的共同问题主要有以下几方面：

1、纤维材料加固构件的长期受力性能与纤维材料对节点加固性能的研究；

2、用纤维加固的结构在较高温度下强度严重退化，如何改进加固材料性能和加固构件的防火耐温措施是有待研究的课题；

3、如何简化施工工艺，加强质量保证，降低工程造价是一件十分紧迫的事情。

钢结构加固方法有哪几种？

钢结构加固的主要方法有：减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时，亦可采用其它加固方法。

一、改变结构计算图形

改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件，增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法；

改变结构计算图形的一般加固方法：

（1）对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固：

A、增加支撑形成空间结构并按空间结构验算；

B、加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性；

C、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性；

D、在排架结构中重1点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其它柱列负荷；

E、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。

（2）对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固：

A、改变荷载的分布，例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载；

B、改变端部支承情况，例如变铰接为刚结；

C、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构；

D、调整连续结构的支座位置；

E、将结构变为撑杆式结构；

F、施加预应力。

（3）对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固：

A、增设撑杆变桁架为撑杆式结构；

B、加设预应力拉杆。

二、加大构件截面的加固

采用加大截面加固钢构件时，所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。

三、连接的加固与加固件的连接

钢结构连接方法，即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择，应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件，并考虑结构原有的连接方法确定。

钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接，有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时，应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。

四、裂纹的修复与加固

结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时，应设法修复。在修复前，必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施，对不宜采用修复加固的构件，应予拆除更换。采用螺栓连接需要在损伤部位附近的母材上开孔，削弱了截面，形成新的应力集中区。

钢结构工程的结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时，应设法修复。加固的范围和内容应根据鉴定结论和加固后的使用要求，由设计单位与业主协商确定。钢结构工程因受到不同荷载的压力作用下，很多的钢构件都是不同程度的损坏，所以钢结构工程对于破损大的钢构件可以采取更换的方式，然后在进行加固，提高钢结构工程的整体质量。