钢结构加固流程与标准详解：GB51367-2019指南及实用技巧

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现如今钢结构在工业和民用建筑中得到了广泛应用。然而，由于存在设计不当、施工不当、使用不当、管理不当以及材料质量不符合要求等因素的影响，钢结构建筑不可避免地会存在各种各样的缺陷和损伤，这对结构安全产生了严重的影响。传统的钢结构加固方法包括钢板焊接、螺栓连接以及在损伤部位粘贴钢板等。

本文将《钢结构加固设计标准》（GB51367-2019）中的钢结构加固标准予以结合，对钢结构加固知识进行介绍，旨在与大家一同学习并分享。

一 钢结构加固流程

基本流程如图所示：

在进行加固设计之前，需要依据建筑物的种类，分别按照现行的国家标准《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292 以及《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144 来进行检测或者鉴定。倘若涉及到抗震加固的情况，就一定要进行抗震能力的鉴定，并且依据鉴定结果出具项目检测鉴定报告。

结构加固后的建筑物的使用年限，需由产权人和设计单位一同商定。若加固材料里使用了结构胶粘剂或其他聚合物成分，那么它的使用年限是 30 年。要是想让结构加固后的使用年限超过 50 年，其胶和聚合物就应该通过耐长期应力作用能力的检验。

钢结构加固的方法有减轻荷载，还有改变计算图形，以及加大原结构构件截面和连接强度，另外还有阻止裂纹扩展等。当存在成熟经验时，还可以采用其他的加固方式。经鉴定需要进行加固的钢结构，依据损害的范围通常分为局部加固和全面加固。

结构加固设计需与实际施工方法相融合。要确保新增构件能与原结构可靠连接，新增截面能与原截面的结合面牢固结合，从而形成共同体。同时，不能对未加固的部分以及相关结构、构件和地基基础造成不良影响。

二钢结构加固流程

分析加固原因

荷载发生变化，结构因超期服役而出现问题，规范和规程的改变使得结构承载力不足。

由于荷载发生了变化，服役时间超过了规定期限，规范和规程也有所改变，这些因素使得结构的承载力不足。

3、温差作用下引起构件或连接变形、开裂和翘曲;

化学物质侵蚀会产生腐蚀，电化学腐蚀也会致使钢结构构件截面削弱。

其它方面包括在设计过程中的失误、在生产过程中的失误、在施工过程中的失误，以及在服役期中出现的违规使用和违规操作等情况。

加固用钢材及焊接材料

加固件的钢号需与原构件的钢号一致或者相近，其韧性、塑性以及焊接性能要能够和原构件钢材相契合。对于结构加固所用的钢筋，品种最好选用 HRB400 级或者 HPB300 级钢筋，并且其质量和性能要符合相关的国家标准。结构加固所使用的焊接材料，其质量和性能也应符合相关的国家标准。

结构胶粘剂

钢结构加固所使用的结构胶粘剂，需采用以钢作为基材的结构胶，不可以采用以不饱和聚酯或者醇酸树脂为主要成分的胶粘剂。倘若使用环境处于常温状态，那么就应当采用 I 类 AAA 级或者 AA 级的常温结构胶；倘若使用环境存在高温情况，就应该采用 II 类或者 III 类的耐温结构胶。

三 常用加固方法

增大截面法

增大截面法加固有焊接连接、螺栓连接、铆钉连接和粘贴钢板等方式。在负荷状态下，对于钢构件的焊接加固，要依据原构件的使用条件，对其最大名义应力σ0max进行校核，需确保该应力不得超过应力比限值的规定，倘若超过了，就应当采用其他增大截面的方法来进行加固。

加固后的构件要符合现行设计标准所规定的安全性、适用性以及耐久性。拿受弯构件来说，对于平面内受弯的加固构件，其抗弯强度需要满足如下公式：

其中，f 是钢材的抗弯强度设计值，单位为 MPa。在计算时，取截面中强度级别最低的钢材的抗弯强度设计值。

ηm 是弯构件加固强度修正系数。对于双侧加固，按照下表来取值；对于单侧加固，按照下表取值的 0.9 倍来取值。

加固构件在主平面内受弯，其整体稳定性的验算需符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017 的规定。稳定系数要按加固后截面来计算。然而，在进行验算时，需将钢材抗弯强度设计值 f 改为钢材换算强度设计值 f’，并且要乘以强度折减系数ηm。

钢结构受弯构件加固后，其总挠度不应超过现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017规定的限值。加固后的受弯构件总挠度ωT包含两部分，一是加固前负荷下的初始挠度ω0，二是焊接时因加热、固化产生的焊接残余挠度ωw以及焊后新增荷载下的挠度增量Δω。

粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法也能用于钢结构受压构件的加固。本方法加固的钢结构，其长期使用时的环境温度不得高于 60℃；当处于高温、高湿、介质侵蚀、放射等特殊环境的钢结构采用本方法加固时，除要依照国家现行有关标准的规定采取相应的防护措施之外，还应使用耐环境因素作用的胶粘剂，并且要按照专门的工艺要求进行粘贴。

受弯构件进行粘钢加固后，其受弯承载力提高的幅度不应超过 30%。同时，其受剪承载力提高的幅度也不应超过 30%。

受弯承载力进行加固计算时，要考虑那些不能卸载的荷载所引发的原构件应力σ0的影响。同时，还需引入针对不同使用条件类别构件的强度修正系数ηm。其计算公式具体如下：

受弯构件的腹板进行粘钢受剪加固时，若构件承受静力荷载，应符合下列规定：

其中，fv 是计算部位原钢材的抗剪强度设计值。ηv 是受弯构件腹板粘钢加固强度修正系数。对于 I 类和 II 类结构，ηv 取为 0.80；对于其他类结构，ηv 取为 0.85。

对于受弯构件正弯矩区的正截面加固而言，受拉面沿轴向粘贴的钢板的截断位置，要从强度充分利用的截面开始计算。并且，粘贴延伸长度的取值必须符合下面这个式子的规定。

四、注意事项

钢结构加固选用的材料大多是钢材。在进行加固处理时，会给结构增添过多的结构自重。钢板不容易裁剪成加固所需的形状，其安装和运输等方面都较为困难。在加固完工之后，必须对钢材进行防锈处理，以防钢材生锈对结构胶产生不必要的影响。并且维护工作的量较大，费用也比较高。