钢结构加固原则:
结构鉴定结果显示结构可靠性不满足正常使用。 钢结构加固后的结构安全等级应根据结构重要性、结构破坏造成后果的严重程度及在正常使用情况下的具体要求而定。 加固施工应尽可能不停产或少停产。 确定加固方案时,应尽量减少对原有结构或构件的拆除和损坏,尽量利用原有结构的承载能力。 加固后,结构体系受力路线要明确,新旧材料连接可靠。 应制订严格的技术和安全措施,避免出现安全事故。 混凝土加固技术详见作者之前发过的文章: 混凝土结构加固
结构日记君,公众号:学以致用之结构日记结构加固技术
二、加固方法
1.改变结构体系加固法
通过改变结构体系或计算图形来达到加固的目的,通常是较为有效而经济的加固途径。改变结构体系的加固方法,主要是通过改变传力途径、荷载分布、节点性质、边界条件、增设附加构件或支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等手段,改变结构体系或计算图形,以调整原结构内力,使结构按设计要求进行内力重分配,从而达到加固的目的。
改变结构体系所要达到的加固目的,在很大程度上需通过合适的施工程序和巧妙的施工方法来实现,而且施工方法正确与否也影响结构的受力状态。改变结构体系一般的加固方法:
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、在排架结构中重点加强某.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。
2.增大截面加固法
增大构件截面的加固方法涉及面广,施工较为简便,尤其在满足一定前提条件下,还可在负荷状态下加固,因而是钢结构加固中最常用的方法。
采用增大截面的方法加固钢构件,应考虑构件的受力情况及存在的缺陷,在方便施工、连接可靠的前提下选取最有效的截面增加形式。
① 钢梁加固
钢梁截面加固可采用图1-1的形式。图1-1(a)用于构件抗弯及抗剪能力均不足时加固;若腹板不必加固可采用图1-1(b);焊接组合梁和型钢梁都可在翼缘板上加焊水平板、斜板或型钢进行加固[图1-1(c)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)],一般宜上、下翼缘均加固,但当有铺板上翼缘加固困难时,亦可仅对下翼缘补强[图1-1(e)];图1-1用于梁腹板抗剪强度不足的加固,当梁腹板稳定性不能保证时,往往采用设置加劲肋的方法;图1-1(d)、(g)、(h)、(i)可以不增加梁的高度,但图1-1(g)、(h)将翼缘变成封闭截面,对有横向加劲肋和翼缘上需要用螺栓连接的梁,构造复杂,施工麻烦;图1-1(i)可在原位置施工,但加固效果较差且对原有横向加劲肋的梁需加设短加劲肋来代替;图1-1(k)、(l)主要用于加固简支梁弯矩较大的区段,加固件不伸到支座;图1-1(a)、(b)、(i)、(k)、(l)、(m)也可用高强螺栓连接新老部件。 图1-1 钢梁截面加固形式
② 钢柱加固
钢柱截面加固可采用图1-2的形式或其他形式。图1-2(b)、(c)、(e)用于轴心受力或弯矩较小的钢柱;图1-2(d)、(h)、(i)、(j)能同时提高弯矩作用平面内外的承载能力;图1-2(d)、(f)、(h)、(i)、(j)用于左右两方向作用弯矩不等的压弯柱,也可在原截面两侧采用相同的加固件,用于两方向作用弯矩相等或相差不大的压弯柱。 图1-2 钢柱截面加固形式
截面加固可采用图1-3的形式或其他形式。图1-3(a)用于杆件上有拼接角钢或扭曲变形不大的杆件;图1-3(b)可增大杆件平面外的回转半径,减小长细比,而且可以调整杆件因旁弯而产生的偏心;图1-3(d)适用于拉杆;图1-3(f)用于单角钢腹杆加固;图1-3(j)、(k)适用于下弦截面加固。 图1-3 桁架杆件截面加固形式
3.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。
4.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。