钢结构建筑进行加固设计的流程和常用方法

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如今，钢结构已广泛应用于工业与民用建筑中。 由于设计、施工、使用、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存在着各种缺陷和缺陷。 损坏，严重影响结构安全。 传统的钢结构加固方法包括厚板点焊、螺栓连接或在破损处粘贴厚板。

本文结合《钢结构加固设计标准》（GB51367-2019）的钢结构加固标准，介绍钢结构加固的知识，与大家学习分享。

一

钢结构加固工艺

基本流程如图所示：

加固设计前，应根据建筑类型，按照现行国家标准《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292和《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144进行测量或鉴定。 抗震加固必须进行抗震能力鉴定，并根据鉴定结果出具工程监测鉴定报告。

结构加固后建筑物的使用寿命应由业主与设计单位共同商定。 当增强材料中使用结构粘合剂或其他聚合物成分时，结构的使用寿命为30年。 如果加固结构的使用寿命超过50年，粘合剂和聚合物必须通过年度抗弯试验。 。

钢结构加固可以减轻荷载，改变预计图形，增加原结构预制构件的截面和连接硬度，防止裂缝扩展。 当有成熟的经验时，也可以采用其他加固技术。 经鉴定后需要加固的钢结构通常根据损伤范围分为局部加固和全面加固。

结构加固设计应结合实际施工方法，保证新增预制构件​​与原结构可靠连接，新增节段与原节段牢固连接，形成群落，不影响未加固部分以及相关的结构和部件。 和地基基础造成不良影响。

二

钢结构加固工艺

分析强化原因

1、荷载变化、超期服役、规格和工序变更等引起的结构承载力不足；

2、荷载变化、超期服役、规格和工序变更等引起的结构承载力不足；

3、温差造成预制构件或连接件变形、开裂、挠曲；

4、物理物质侵蚀和电物理腐蚀导致预制钢结构截面弱化；

5、其他包括设计、生产、施工中的错误，以及使用过程中的违规使用、操作等。

钢筋及点焊材料

钢筋的牌号应与原预制构件的钢筋等级相同或相当，其硬度、塑性和点焊性能应能与原预制构件的钢材相匹配。 结构加固所用钢筋的型号应为HRB400或HPB300钢筋，其质量和性能应符合国家有关标准的规定。 结构加固用点焊材料的质量和性能应符合国家有关标准的规定。

结构胶

用于加固钢结构的结构胶应为以钢材为基材的结构胶。 禁止使用以不饱和聚酯或环氧树脂为主要成分的粘合剂。 使用环境为常温时，应使用I级AAA或AA常温结构胶； 当使用环境温度较低时，应使用II级或III级耐温结构胶。

三

常见加固方法

缩小截面法

减截面法加固可采用点焊连接、螺栓连接、铆钉连接和厚板粘贴等形式。 在荷载条件下，钢构件的点焊加固应根据原预制构件的使用条件，其最大公称挠度σ0max不应超过挠度比限值。 否则，应采用其他减小截面的方法进行加固。

预制构件加固后必须满足现行设计标准的安全性、适用性和耐久性。 以弯曲预制构件为例，加固预制构件进行面内弯曲时的弯曲硬度应满足以下公式：

式中，f为钢材弯曲硬度设计值（MPa），为截面内硬度等级最低钢材的弯曲硬度设计值；

ηm为弯曲预制构件钢筋硬度的修正系数。 对于右侧钢筋，按下表所示取值，对于单边钢筋，按下表所示取0.9倍的值。

对于主平面内受弯的加固预制构件，其整体稳定性计算应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017的规定。 稳定系数应根据加强截面估算，但计算时应将钢材的弯曲硬度设计值f改为钢材折算硬度设计值f'，并减去硬度折减系数etam。

钢结构受弯预制构件加固后的总应力不应超过现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017规定的限值。 加固后受弯预制构件的总应力ωT应包括加固前载荷下的初始应力ω0、钎焊时加热凝固引起的点焊残余应力ωw、焊后新载荷下的应力增量Δω。

粘贴厚板加固法

粘贴厚板加固法可用于钢结构实心腹板预制构件的抗弯、拉、剪加固，也可用于预制构件的受压加固。 采用该方法加固的钢结构，常年使用的环境湿度不应低于60℃； 低温、高湿、介质侵蚀、辐射等特殊环境下的钢结构采用该方法加固时，除符合国家现行标准外，除按规定采取相应的防护措施外，还应采用胶粘剂应使用耐环境诱导的材料，并应根据特殊工艺要求进行粘贴。

受弯预制构件采用粘钢加固后，其抗弯承载力和抗剪承载力增加不应超过30%。

在估算抗弯承载力配筋时，应考虑无法卸载的荷载对原预制构件的挠度σ0的影响，并引入不同类别使用条件下预制构件的硬度修正系数ηm 。 估算公式如下：

受弯预制构件拱圈粘贴钢筋进行剪力加固时，承受静载的预制构件应符合下列规定：

其中，fv为估算部分原钢材剪切硬度设计值，etav为受弯预制构件主梁粘钢筋硬度修正系数。 一、二类结构为0.80，其他结构为0.85。

对于受弯预制构件正剪区内的法向截面钢筋，厚板沿轴向粘贴的切割位置应从充分利用其硬度的截面计算，粘贴延伸宽度值应符合下列公式：

四

防范措施

钢结构加固选用的材料基本上都是钢材。 在加固过程中，会给结构带来过多的结构重量，而且厚板不易切割成加固所需的形状，安装和运输也很困难。 加固完成后，需要对钢材进行防锈处理，防止钢材的腐蚀对结构胶产生不必要的影响，且维护工作量大、成本高。