鋼結構加固
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鋼結構加固范文第1篇
中圖分類號：TU391文獻標識碼： A
引言
我國的建筑鋼結構建設事業正在蓬勃發展。但與發達國家相比仍存在著比較明顯的差距，為了推動我國建筑鋼結構的進一步發展和應用，必須要加強對鋼材的科技創新。只有創造條件積極發展我國自己的鋼結構體系，才能適應今后建筑鋼結構不斷發展的要求。
一、鋼結構相關問題概述
1、在鋼結構設計的整個過程中都應該強調的是概念設計，它在結構選型與布置階段尤其重要，對一些難以作出精確性或規范規定的情況，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系，破壞機理，震害，試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施，運用概念設計可以在早期迅速有效地進行構思，比較與選擇，所得結構方案往往都易于計算，概念清晰，定性正確，并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算，同時，它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
2、鋼結構通常是框架、平面架、網架、索膜、輕鋼、塔桅等結構形式，其理論與技術大都成熟，亦有部分難題沒有解決，或沒有簡單適用的設計方法，結構選形，還應考慮它們自身的特點，基本雪壓大的地區，屋面曲線應有利于積雪滑落，而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構件受拉力為主的懸索結構體系。結構的布置要根據體系特征、荷載分布情況及性質等綜合考慮。一般說要剛度均勻,力學模型清晰,盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎,柱間抗側支撐的分布應均勻,其形心要盡量靠近側向力(風、地震)的作用線。否則應考慮結構的扭轉,結構的抗側應有多道防線。框架結構的樓層平面次梁的布置,有時可以調整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小構件截面，可沿短向布置次梁,但是這會使主梁截面加大,減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時會吃不消,此時把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。
3、結構布置結束后,需對構件截面作初步估算。主要是梁、柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。鋼梁可選擇槽鋼、工字鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。對應不同結構,規范中對截面的構造要求有很大的不同。在普鋼規范和輕鋼規范中的限值有很大的區別。除此之外,構件截面形式的選擇沒有固定的要求,結構工程師可根據構件的受力情況,選擇適用的截面。
二、鋼結構進行加固的原因
隨著近年來各類建筑物改造工程的迅速發展，我們對建筑物的要求也越來越高，同樣對工程技術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行處理以達到其功能要求。當出現以下狀況時，我們就要對已有鋼結構進行加固，一是鋼結構存在嚴重的損壞、損傷或者是鋼結構點的使用條件發生改變；另外就是經檢查驗算結構的強度、剛度或穩定性不滿足使用要求。下面列舉幾種常見的需要鋼結構加固的狀況：
1、在建筑物初期建造時，設計或者施工中存在問題使得鋼結構存在缺陷，焊縫長度不足，桿件切口過長，使截面削弱過多就會造成鋼結構缺陷。
2、鋼結構使用年限太長，自然條件造成鋼結構不同程度上的磨損、銹蝕等，造成鋼結構出現缺陷。
3、建筑物在實際應用過程中未能按照設計強度使用，超出了設計時的荷載，使得鋼結構經常處在超載狀態，嚴重影響鋼結構的使用。搭建鋼結構時，為了降低成本，使用一些達不到設計強度要求的鋼材。
4、地震、泥石流等自然災害的發生會在很大程度上損壞鋼結構。構建鋼結構時沒能深入考察當地的地形、地質，進而使得鋼結構由于地基基礎下沉發生損壞。
三、鋼結構的加固方法應用
1、改變鋼結構計算圖形的加固法
所謂的改變鋼結構計算圖形的加固法就是通過改變荷載分布狀況、傳力途徑、節點性質和邊界條件，增設附加桿件和支撐、施加預應力、考慮空間協同工作等措施對結構進行加固的方法；增加支撐形成空間結構并按空間結構驗算是我們改變結構計算圖形的一般方法。另外我們還會通過一些手段使得結構的承載力和結構動力特性得以改善，比如加設支撐增加結構剛度，調整結構的自震周期。我們還可以減小結構的長細比，比如增設支架或者輔助桿件來提高鋼結構的穩定性。
2、增設支點加固法
通過額外增設支撐點來承擔一部分負荷，減小結構計算的跨度，進而使得結構的內力分布也發生改變，從而大幅度的提高建筑承載能力就是我們所說的增設支點加固法。在梁、板上增設支點后，不僅能夠通過減小建筑跨度，很大程度上的提高鋼結構承載能力，而且還能夠有效解決梁、板的撓曲變形的問題。從定義上不難看出，這種加固方法主要適用于一些大空間結構中，梁、板、桁架、網架等水平結構的加固。簡單、可靠是增設支點加固法的優點，存在的不足之處就是減小了建筑的有效使用空間。
3、粘結外包型鋼加固法
在被加固構件的外邊包上型鋼或者鋼板就是我們所說的外包鋼加固法。外包法可以分為濕式外包法和干式外包法兩種方法。濕式外包法就是采用環氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加同構件粘結成一整體。外包鋼加固法采用的就是濕式外包法，用這種方法加固后的構件，受拉和受壓鋼截面面積會有發幅度的提升，進而提高了正截面承載力和截面剛度。
4、粘貼纖維增強塑料加固法
粘貼纖維增強塑料加固法是一種類似于粘結外包型鋼加固法的加固方法，這就使得這種方法加固之后的鋼結構擁有了上種方法的特點。但是由于此時我們粘貼的是纖維增強塑料，就使得這種方法具備了粘結外包型鋼加固法不具備的特點，那就是耐腐濁、耐潮濕，幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低，但值得一提的是，采用粘貼纖維增強塑料加固法，還應做專門的防火處理，用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。另外，在加固完成后，還要判斷粘接效果或用超聲波法探測粘貼密度，如錨固區粘貼面積少于90％，非錨同區粘貼面積少于70％，則此粘貼無效，應剝下重新粘貼。對于重大工程來說，還應該進行必要的抽樣檢查，以保證加固工程的質量。
四、鋼結構加固中應注意的問題研究
雖然我們明確了加固的方法，但是在進行加固工作時，我們還應注意以下兩點：
1、先鑒定后加固
在確定結構加固方案之前，我們必須要對原有的結構進行檢測，并出具質量可靠性鑒定，只有根據鑒定結構才能夠做出合理的結構加固方案，避免為加固工程留下隱患。
2、結構加固方案要科學選擇
考慮已有結構實際現狀和加固后結構受力及使用要求，是我們在選擇加固方案時必須要考慮的問題。同時，一定要明確加固后結構體系的受力路線，結構要可靠。如何使得新的結構和材料可靠的連接起來也是施工人員需要提前解決的一個問題。在整個加固方案確定的過程中，要盡可能的減少對原有構件的移動或拆除。同時最大程度的利用原有構件，充分保留原有構件的承載能力。總的原則就是要遵循技術上可靠，經濟上合理，施工上方便。
結束語
總而言之，建筑鋼結構不同程度上的損壞是不可避免的，我們要做的就是在原有鋼結構出現一定程度上的損壞時，對其進行加固，延長建筑物的使用壽命，避免更換構件所造成的極大的浪費，防止材料在荷載和環境等因素的作用下出現持續的損壞，造成鋼結構工程事故。從另一個角度上看，鋼結構出現損傷是不同步的，往往損壞只出現在結構的一部分，因此，我們不可能因為一小部分的損壞就去更換整個鋼結構，所以，提高鋼結構加固技術就成為提倡可持續發展的今天勢在必行的一個問題。
參考文獻
鋼結構加固范文第2篇
1、鋼結構損害的主要因素及加固技術措施
鋼結構損害的主要因素有：1）由荷載變化，超期服役，規范和規程改變導致結構承載力不足；2）構件由于各種意外產生變形、扭曲、傷殘、凹陷等，致使構件截面削弱，桿件翹曲，連接開裂等；3）溫差作用下引起構件或連接變形、開裂和翹曲；4）由于化學物質的侵蝕而產生腐蝕以及電化學腐蝕致使鋼結構構件截面削弱；5）其它包括設計、生產、施工中的失誤及服役期中的違規使用和操作等。
鋼結構的加固技術措施主要有三種：1） 截面補強法：在局部或沿構件全長以鋼材補強，連成整體使之共同受力；2） 改變計算簡圖：增設附加支承，調整荷載分布情況，降低內力水平，對超靜定結構支座進行強迫位移，降低應力峰值；3） 預應力拉索法：利用高強拉索加固結構薄弱環節或提高結構整體承載力、剛度和穩度。
2、預應力CFRP加固鋼結構技術
目前，國內外對預應力CFRP加固鋼結構技術的研究、試驗和應用涉足甚少。因此，如何將高性能預應力CFRP加固技術引入到鋼結構工程的加固中，以提高鋼結構的承載能力和可靠性，將是鋼結構工程加固領域中的一次技術革命。
2.1 傳統的鋼結構加固存在的問題
焊接加固時，高溫作用使焊接部位的組織及性能劣化；而且焊縫必然存在缺陷，會產生新的裂紋；焊接結構內部存在殘余應力，與其他作用結合可能導致開裂。焊接使結構形成連續的整體，裂縫一旦失穩擴展，就有可能一斷到底，引發重大事故。
采用螺栓連接需要在損傷部位附近的母材上開孔，削弱了截面，形成新的應力集中區；普通螺栓在動載作用下易松動，高強螺栓易發生應力松弛現象，降低了結構的修補效果。
粘鋼加固技術是在鋼結構表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板，依靠結構膠使之粘結成整體共同工作，以提高結構承載力。
這些加固方法共同的缺點是使結構重量增加很多，鋼板不易制作成各種復雜形狀，運輸和安裝也不方便，且鋼板易銹蝕，影響粘結強度，維護費用高。
2.2 CFRP粘貼加固鋼結構的特點
CFRP粘貼加固鋼結構是利用粘結劑將CFRP粘貼到鋼結構損傷部位的表面，使一部分荷載通過粘結層傳遞到CFRP上，降低了結構損傷部位的應力。粘貼CFRP加固技術具有明顯的優勢：
1） CFRP的比強度和比剛度高，加固后基本不增加原結構的自重和原構件的尺寸；
2） 復合材料具有良好的抗疲勞性能和耐腐蝕性能；
3） 柔性的復合材料對于任意封閉結構和形狀復雜的被加固結構表面具有特別的優勢。密封性好，減少了滲漏甚至腐蝕的隱患；
4） 簡便易行、成本低、效率高，在狹小空間亦可施工，特別適合現場修復；
5） 施工過程中無明火，適用于各種特殊環境。
2.3 預應力加固的優點
1） 加固工作可在不卸載、不停產的條件下進行；
2） 施加預應力可直接減小變形，迅速消除超逾應力和內力峰值；
3） 與非預應力方式相比，可消除應力滯后現象，充分利用CFRP的高強特性，提高加固效率。
4） 結合可靠錨固，可降低粘結界面的剝離應力，避免CFRP整體剝落，提高加固的可靠性；
5） 降低加固費用和使用成本。
3.預應力CFRP加固鋼結構施工工藝及步驟
預應力CFRP加固鋼結構方案可分為兩種，一是直接粘貼法，將CFRP兩端錨固并施加預應力后，通過膠粘劑粘貼在鋼結構的表面；一般適用于構件表面較平整的拉桿，對構件或其局部進行加固；二是將CFRP束作為預應力拉索調整應力，一般適用于對整個結構進行整體加固。
1、 選 材
用于結構加固用碳纖維主要選用PAN基碳纖維，極限強度可達3500Mpa，彈性模量約為2.35×109Mpa.樹脂體系采用環氧類材料。
2、 設 計
根據待修補結構的受力特點、傳力路徑和應力-應變場，確定CFRP布的用量、尺寸和鋪設方向等。纖維方向應盡量與損傷構件中最大受力方向保持一致。如果損傷部位處于復雜應力狀態，則纖維取向和鋪層順序應盡量與控制主應力方向一致。
3、 嵌入式預應力張拉技術
鋼結構加固的特殊性，需要一種簡便的預應力施加方式，傳統的預應力施加方式往往是先張拉后錨固，需要相對復雜的張拉機具，以及相應的反力裝置。在錨固的時候，預應力損失也比較大。嵌入式預應力張拉技術，其特點就是先錨固后張拉，以構件本身和先前的錨固作為張拉受力裝置，無需復雜的張拉機具。嵌入式預應力張拉技術可分次施加預應力，可對粘結層產生擠壓效應，提高粘貼的可靠性。同時，因采用先錨固后張拉技術，預應力損失小，方法簡便有效。錨固及張拉裝置見圖1：
4 、纖維布安裝工藝
1） 表面處理：先用粗砂紙打磨構件的粘結區域，清理構件表層，用丙酮或酒精溶液擦洗表面，去除污染物，晾置干燥，用粘結劑浸潤表面。
（a）安裝前（b）安裝后
圖1.錨夾具安裝示意圖
2）在設計要求的位置打孔，應遠離待加固部位以免造成二次損傷；
3）采用擠推法帶膠按圖1所示方法安裝纖維布，將纖維布初步張緊；待錨固處膠硬結后第一次施加預應力，將纖維布完全拉直，此時纖維布與鋼結構構件表面留有一定的空隙；
4）在纖維布表面抹膠，將纖維束間的空隙初步封閉，稍干硬后進行灌膠；
5）膠稍干后第二次施加預應力至設計的控制應力（利用擠壓效應，提高粘貼質量），用膠將纖維束充分浸透，提高共同工作性能。
6） 常溫下48小時后（氣溫較低時應適當延長時間），膠充分硬結后，割除多余的螺桿，根據結構的實際要求進行表面防護處理。
4. 預應力CFRP加固的設計與計算原則
預應力CFRP加固鋼結構除遵守一般鋼結構加固的準則與規定外，還具有以下的特點：
1） 進行靜力計算時必須首先確定一些與調整應力有關的參數，例如輔助平衡力大小、預應力力度、預應力卸載彎矩值、支座標高的位移值等；
2） 要確定調整應力時的合理荷載值或應力水平，換言之，要分析判斷加固結構時是否需要全部卸載，或卸載至某一水平。
在加固結構的設計計算中應遵守下列原則：
1） 加固件與被加固件皆在材料彈性范圍內受力，兩者在荷載下同時達到材料的強度設計值；
2） 充分發揮材料強度潛力，加固件的預應力度可使被加固件的應力卸載至其反向應力的極值；
3） 預應力加固設計中同樣應當考慮預應力加載系數、預應力損失系數、工作條件系數、荷載系數等。
5. 結語
預應力CFRP加固鋼結構與加固砼結構在機理方面明顯不同，因此，為了使這一先進的結構加固方法更廣泛地應用于工程實踐，還存在以下問題有待于進一步研究：
1）鋼結構經CFRP加固后，可視為廣義的復合材料結構。不同材料間的粘結界面是加固后體系的薄弱環節，破壞往往產生于此。因此，界面粘結機理及界面粘結破壞將成為CFRP加固鋼結構技術的研究重點。試驗表明，施加預應力和降低粘結層剛度，加大粘結層厚度可緩解界面的粘結破壞，但其函數關系尚需進一步研究。
2）復合結構界面力學性能參數（如界面剝離破壞強度、剪切破壞強度）有待于通過試驗來測定，但目前的試驗方法尚不成熟。
3）鋼材與碳纖維均為導電材料，且碳纖維比鋼材具有較高的電位。用粘結劑粘貼時膠層很薄，且容易存在空隙。當鋼結構表面與碳纖維直接接觸并處于腐蝕性環境中時，就會發生電偶腐蝕。按本文所述的預應力施加方法，可適當加大粘結層的厚度，提高膠層的飽滿度，應當可以避免發生電偶腐蝕，但其可靠性尚有待驗證。
參考文獻：
1陸賜麟，尹思明，劉錫良。 現代預應力鋼結構，人民交通出版社，北京，2003.
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5CECS146：2003，碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規程[S].
鋼結構加固范文第3篇
關鍵詞：單層廠房、鋼結構屋架、加固設計
Abstract: at present, single-layer workshop in industrial building widely applied. The single plant all kinds of main load bearing skeleton-mainly through the roof, column and foundation of the transverse plane bent a box structure to the foundation. This paper expounds the concrete examples based on the roof of the steel structure reinforcement design ideas and methods, hope with large.
Keywords: single-layer workshop, steel roof truss structure, the reinforcement design
中圖分類號： TU391文獻標識碼：A 文章編號：
引言
單層廠房是一個滿足工業生產過程中各種需要的建筑空間，單層廠房結構是這個建筑空間中的承重骨架，而屋架則是承重骨架的主要組成部分之一。由屋架、柱和基礎組成的橫向排架結構是廠房的基本承重結構，廠房的主要荷載都是通過這一基本結構傳給地基的。
大量的工程實踐證明，正常運營的工業廠房中，鋼屋架出現問題的可能性要比其它構件大的多，這就需要對其屋架進行加固。
對鋼屋架進行加固，其目的就是要使屋架各構件滿足強度、剛度和穩定性，以及構件節點連接滿足強度的要求，使屋蓋結構安全可靠，使生產活動能正常運行。
一、加固改造的設計原則
在設計過程中，針對不同的情況采用以下設計原則：
（1）對于經鑒定不能滿足使用要求的構件，設計中應采取修復、加固、更換等措施，如：對已經銹蝕的桿件，設計時應考慮其截面面積的折減；對己變形的構件，應考慮其是否能校正及校正后其強度、剛度的影響；
（2）對一些新增加的重型平臺結構，使其自成結構體系，與主廠房結構各自受力，這對整個廠房的整體結構是有利的；
（3）對新舊結構的連接，考慮到原廠房經過多年的使用，各部分構件都會有不同程度的變形，相應高強螺栓孔的位置相互錯動，所以盡量采用焊接連接；
(4) 對原有屋架、托架，當不滿足要求采取加固措施時，使原有構件在卸載的狀態下進行加固，保證構件的新舊部分共同受力，避免應力滯后等現象發生；
(5) 在主排架的結構分析中，對截面較小、HIM較差的柱子忽略其影響，這種考慮對整個結構體系來說是偏于安全的。
二、加固計算及設計
以下以煉鋼廠的單層鋼結構工業廠房的屋架為例，具體談討其屋架加固的設計思路及方法。
以某軸線主框架鋼接橫梁，為A-B、B-B 跨屋架，計算荷載及內力均取自框排架計算中相應數據。若均布恒荷載、活荷載如圖1（a）所示；集中恒荷力、活荷載情況如圖1(b)所示：
（a）(b)
圖1 某軸線主框架鋼接橫梁受力示意圖
固端彎距存在三種組合方式，以下列舉其中一種組合方式進行受力分析：
圖2某軸線主框架鋼接橫梁固端彎距示意圖
在以上荷載作用下，用SAP84通用程序進行運算，可得出屋架各桿件軸力值。上述屋架的三種組合在計算時，要選用最不利的組合，對其例進行桿件截面驗算。由以上分析計算可得出計算結果（具體分析過程不再在此贅述）。分析計算結果，可知下弦桿、腹桿及豎桿的強度、穩定等均不滿足要求，須補強加固處理。
三、加固設計方案
1、選擇加固設計方案的基本原則
目前加固鋼結構方案基本分三類：(1)加大構件截面法；(2)改善結構計算圖形法；(3)予應力技術加固法。
前兩種方法為傳統的加固手段，工程量大而繁雜，施工困難而周期長，補強的成本高而效果差。而后者則改進了上述缺點，顯示了簡捷與效益。
因為加固工作都是在生產運轉中服役鋼結構上進行的，根據生產情況及加固方案的選擇可采用全荷載下、部分荷載下及全卸載下的三種加固狀態。前兩種方法是從不影響或少影響生產活動出發，效果較差；后者則是考慮到加固的最佳效果與施工方便。
確定采用加固方案的主要因素是根據經濟性和施工工藝條件決定，基本內容有：加固鋼材用量、制造與安裝加固零配件的勞動量、停產時間及損失以及加固成本等。
鋼結構的加固工作是相當復雜的，不僅要在技術上有合理的加固方案，而且方案的實施還要有生產、施工，必要時還要有科研單位的配合。一個好的加固方案不僅技術先進、經濟合理、加固效果良好，還要盡可能的不影響生產，方便施工。由于當前的加固工作多出現在改擴建中，所以，不影響生產往往成為方案的一個主要因素。本工程鑒于以上原因，選擇第一種方法“加大構件截面法”進行屋架加固。
2、加固方案
設計中經驗算，此屋架各腹桿及弦桿中，不滿足使用要求的桿件占大部分，在這種情況下，屋架本應拆除，但這會影響正常生產和其相鄰跨的安全，而且對整個改造范圍內的主體結構來說都是不利的，故提出以下幾種加固方案：
（1）采取將空腹桁架加固成實腹梁，即在弦桿和腹桿間填焊雙層腹板。一種方法是新增腹板在現場根據實際形狀切好后，鑲嵌在弦桿、腹桿間，與原來桿件肢尖對接剖口焊，形成整體雙腹板梁；另一種方法是將新增腹板與原有桁架弦、腹桿角鋼肢尖搭接，采用角焊縫連接。
（2）采用將舊有桁架中部節點板處板加固成整體大板，且與原有節點板采用剖口對接焊接，將析架加固成單腹板實腹梁。
（3）將原有桁架各桿件進行加固，采用加設角鋼和鋼板。在加設過程中，要保證桿件加固前后其形心線位置不變，遇節點板尺寸不足處，需加大節點板；對于桁架壓桿的長細比大于70及上弦桿受局部彎距時，應增設再分式腹桿。
經綜合分析，以上方案的利弊和現場的實際情況，在保證正常使用的條件下最終選用第一種方案：新增腹板與原桁架各桿件肢尖采用對接剖口焊，形成整體雙腹板梁。以使該屋架在新增荷載作用下達到強度、剛度及穩定的目的。
四、加固效果評價
本文提供了完整的加固技術資料，數據翔實可靠，論證充分，結論正確，加固后的廠房屋架己經過多年的運行實踐考驗，未發現任何異常現象，運行正常。實踐證明，用這種方法加固，其效果是理想的，技術上是可行的，具有顯著的經濟效益和社會效益，在廠房的加固與改造工程中，具有一定的參考價值和借鑒作用。
參考文獻
【1】唐業清，萬墨林:建筑物改造及病害處理，中國建筑工業出版社，2000
鋼結構加固范文第4篇
【關鍵詞】鋼結構；加固形式；施工工藝
中圖分類號：TU391文獻標識碼： A
一、前言
鋼結構是建筑工程中的常用結構，主要是用于跨度較大的鋼結構的建筑工程項目中。保證鋼結構加固施工的質量是整個鋼結構工程項目的重要環節。下文將對鋼結構加固形式及施工工藝進行分析。
二、鋼結構加固技術概述
1、概述
當鋼結構存在嚴重缺陷，損傷或使用條件發生改變，經檢查，驗算結構的強度（包括連接）。剛度或穩定性等不滿足設計要求時，應對鋼結構進行加固。如出現以下情況之一時，需要進行加固：由于設計或施工中造成鋼結構缺陷，使得結構或其局部的承載能力達不到設計要求，如焊縫長度不足，桿件中切口過長，截面削弱過多等。結構經長期使用，存在不同程度銹蝕，磨損，結構或節點受到削弱，使得結構或其局部的承載能力達不到原來的設計要求。由于使用條件發生變化，結構上荷載增加，原有結構不能適應。使用的鋼材質量不符合要。意外自然災害對結構損傷嚴重。由于地基基礎下沉，引起結構變形和損傷。有時出現結構損傷事故，需要修復#如果損傷是由于荷載超過設計值或者材料質量低劣，或者是構造處理不恰當，那么修復工作也帶有加固的性質。
2、加固的原則
結構或構件加固是一項復雜的工作，考慮因素很多，加固方法應從施工方便、不影響生產、經濟合理、效果好等方面來選擇。一般原則如下：結構經可靠性鑒定不滿足要求時，必須進行加固處理。加固的范圍和內容應根據鑒定結論和加固后的使用要求，由設計單位與業主協商確定。加固設計的內容和范圍，可以是結構整體，亦可以是指定的區段，特定的構件或部位。加固后的鋼結構的安全等級應根據結構破壞后果的嚴重程度，結構的重要性和下一個使用期的具體要求，由委托方和設計者按實際情況商定。結構加固時盡可能做到不停產或少停產，因停產的損失往往是加固費用的幾倍或幾十倍。能否在負荷下不停產加固，取決于結構應力應變狀態，一般構件內應力小于鋼材設計強度的 80%，且構件損壞，變形等不太嚴重時，可采用負荷不停產加固方法。
在負荷狀態下進行焊接加固是非常危險的，承受靜力荷載和間接承受動力荷載的構件在實際荷載產生的原有桿件應力最好在鋼材設計強度的60%以下，極限不得超過80%，承受動力荷載的構件不得超過40%，否則采取相應措施才能施焊；加大角焊縫厚度時，原有焊縫在扣除焊接熱影響區長度后的承載能力，應不小于外荷載產生的內力。《鋼結構加固技術規范》（CECS77）對負荷狀態下進行加固做了如下明確規定：焊接鋼結構加固時，原有構件或連接的實際名義應力值應小于0.55f，且不得考慮加固構件的塑性變形發展；非焊接鋼結構加固時，其實際名義應力值應小于0.7f，對于直接承受動力荷載的一般結構最大名應力不得超過0.4f，鋼結構加固設計應與實際施工方法緊密結合，并應采取有效措施，保證新增截面，構件和部件與原結構連接可靠，使其形成整體共同工作#在加固施工時，應避免對未加固的部分或構件造成不利的影響，并充分考慮現場條件對施工方法，加固效果和施工工期的影響，應采取減少構件在加固過程中產生附加變形的加固措施和施工方法。對于高溫、腐蝕、冷脆、振動、地基不均勻沉降等原因造成的結構損壞，應提出其相應的處理對策后再進行加固。對于加固時可能出現傾斜，失穩或倒塌等不安全因素的鋼結構，在加固施工前，應采取相應的臨時安全措施，以防止事故的發生。鋼結構的加固原則
三、常見鋼結構需要加固補強的原因總結
鋼結構存在嚴重缺陷和損傷或改變使用條件，經檢查驗算結構的強度，剛度或穩定性不滿足使用要求時，應對鋼結構進行加固。常見的鋼結構需加固補強的主要原因有由于設計或施工中造成鋼結構缺陷，如焊縫長度不足，桿件切口過長，使截面削弱過多等等。結構經長期使用，出現不同程度的銹蝕。磨損以及操作不正常等。造成結構缺陷，使結構構件截面嚴重削弱。工藝生產條件變化，使結構上荷載增加，原有結構不能適應。使用的鋼材質量不符合要求。意外、自然災害對結構損傷嚴重。由于地基基礎下沉，引起結構的變形和損傷。
四、鋼結構加固方法
1、改變結構計算圖形
改變結構計算圖形的實質是改變結構的傳力體系。冶金、電力、石油化工、機械制造等行業的工業廠房具有復雜的工藝要求和設備布局。其鋼結構的改擴建大部分是在不停產的條件下進行的。結構體系調整受到許多因素制約，因此，采取改變結構計算圖形的加固改造項目具有各自不同的工程特點。改變結構計算圖形被廣泛應用于鋼結構改擴建工程中。是一種常見的加固方法。其具體的技術手段要結合施工難度，經濟效益、工藝要求、使用功能等方面綜合考慮。值得一提的是，在加固設計過程中，除應對被加固結構承載力和正常使用極限狀態進行計算外，還應注意其對相關結構構件承載能力和使用功能的影響，考慮在結構，構件，節點以及支座中的內力重分布。對結構及基礎進行必要的補充驗算。并采取切實可行的合理構造措施。
2、構件截面加固
構件截面加固的實質是通過增加構件截面面積加大構件剛度。實現鋼框架整體承載能力的提高。構件截面加固方法主要有將工字形截面改為箱形截面，翼緣外側貼焊鋼板，外粘鋼板，碳纖維布加固等。采用加大截面的方法加固鋼構件時，所選截面形式應有利于加固技術要求并考慮已有缺陷和損傷情況。以上方法并不是在任何鋼結構加固中都可以運用，因此了解不同加固方法的特點對加固設計方案的選取十分必要。
傳統的鋼結構加固方法主要有鋼板焊接、螺栓連接、鉚接或者粘接。這些方法雖在一定程度上改善了原結構缺陷部位受力狀況。但存在許多缺點，例如產生新的損傷和焊接殘余應力。纖維增強復合材料FRP。由于具有比強度和比剛度高、耐腐蝕及施工方便等優點。在混凝土結構中得到廣泛的應用。并作為一種新型高性能結構材料受到工程界的廣泛關注。國內外有關研究和工程單位開展了大量的研究和實踐應用。近年來的研究表明。FRP加固鋼結構也具有很好的效果。
從上述研究成果可以發現，當前構件截面加固研究主要集中在貼焊鋼板加固和碳纖維布加固兩個方面，貼焊鋼板的加固效果主要受殘余應力。初始缺陷、鋼板厚度、構件長細比、施工技術等因素制約，同時焊接會產生新的殘余應力，因此焊接加固適合于卸荷加固或者低應力結構，大量的試驗研究和數值模擬表明。碳纖維加固技術可以有效提高鋼結構承載力，其加固效果主要與碳纖維布的厚度和彈性模量有關，不同徑厚比、長細比鋼柱的加固效果也有所差異，該方法適合于腐蝕環境。施工困難的鋼結構，在選擇具體的加固技術時，應該綜合結構特點，工作環境、施工難度、經濟效益等因素進行評估。
3、連接節點加固
連接節點加固是鋼結構改擴建中最復雜的一個環節，技術措施主要有焊縫加固、粘鋼加固、碳纖維加固、套管加固、肋板加固等。鋼結構加固連接方法的選擇，應根據結構需要加固的原因、目的、受力狀態及施工條件，并考慮結構原有的連接方法確定，在同一受力部位連接的加固中，不宜采用剛度相差較大的加固措施。鋼管結構相貫節點的加固方法主要有主管上加套管、加內隔板、主管加勁環加固及板加固等。
鋼結構相貫節點的研究表明，構件加厚或者設置加勁板可以有效防止節點的脆性破壞，能夠改善節點的延性，自從美國北嶺地震以來，蓋板加固逐漸被廣泛研究，蓋板加固能防止節點的脆性破壞，蓋板的不同布置方式及形狀是節點加固的主要設計因素。相比于前兩種焊接加固，碳纖維布加固不僅能提高構件的承載力，也避免了焊接殘余應力對既有結構的損傷。
綜上所述，鋼結構加固研究已經取得了較大的成果，但是還需要開展更深入的研究，貼焊鋼板加固構件截面能有效改善結構承載力，但是焊接殘余應力對結構產生的不利影響值得重視，盡管規范對荷載作用下焊接加固的名義應力做出了要求，焊接加固后構件的應力分布有待進一步研究。板件加厚和設置加勁板被證實能夠有效防止鋼管相貫節點的脆性破壞，但是對加固后節點的屈曲性能、屈曲破壞等研究尚不夠深入。蓋板加固鋼框架節點取得了預期的效果，但是對于蓋板加固后鋼框架節點的彎矩。轉角曲線的研究目前比較空缺。
五、鋼結構加固施工方法
當采用加大截面的方法進行加固時,應該保證結構的加固構件具有合理的力學傳遞途徑,以保證新增加固件與原有構件共同工作的相互連接方式;對于軸心受力和偏心受力構件,加固構件與原有構件的支座(或節點)應具有可靠的連接以保證原力學傳遞路徑的不變。加固構件的布置應適應原有構件的幾何形狀或已發生的變形情況,以利于施工但也應盡量避免利用引起固有截面形心偏移的形式,如果難以避免時,應該在加固施工過程中考慮到形心軸偏移產生的后果和影響。盡可能減少加固施工的工作量。
不論原有結構采用的是螺栓連接還是焊接連接,只要是鋼材具有良好的可焊性,應該盡可能采取焊接方式進行補強。當加固采用的是焊接方式補強時,應該盡量減少焊接的工作量并且應該注意合理的焊接施焊順序,以確保降低焊接產生的變形和焊接產生的有害應力。當結構在附加荷載作用下進行焊接作業時,應該盡量采用較小的焊接尺寸,并且應首先加固對原有構件影響比較小、構件截面形式比較薄弱或者能夠立即起到加固作用的部位。采取加大截面的加固構造措施不應該過多的削弱原有構件截面面積和原有結構的承載能力:當采用螺栓或高強度螺栓連接時,盡量選用較小直徑的螺栓以防止截面削弱過大。當采用螺栓(或鉚釘)連接加固加大截面時,將加固與被加固板件相互壓緊后,隨從加固件兩端向中間逐次做孔和安裝擰緊螺栓(或鉚釘),以便盡可能減少加固過程中截面的過大削弱。盡量采用高強度螺栓,并且要保證加固件能夠和原有構件共同工作。當采用焊接連接進行鋼結構加固時,焊縫的方向應該盡量的避免采用與原有構件應力方向垂直,以防止焊縫應力過大。
如做不到以上措施,為了確保結構施工過程的安全,應該在施工之前制定詳細的施工技術方案,在施工過程中采取專門的技術措施和施焊工藝;輕鋼結構中的小角鋼和圓鋼桿件由于截面比較薄弱不可以在負荷狀態下進行焊接,必要時應采取適當的防護措施。同時圓鋼拉桿嚴禁在負荷狀態下用焊接方法進行加固,以防止施工措施不當影響加固質量和加固效果。在負荷下進行結構加固時,采取的加固工藝應確保被加固件的截面不出現焊接加熱,當存在附加鉆、擴孔洞等會引起結構截面的削弱,加固產生的不利影響應該盡可能的小,為此必須制定詳細的加固施工方法,施工工藝過程和技術條件必須合理,并據此按照隱蔽工程施工驗收標準進行施工驗收。
在負荷狀態下進行結構構件加固時,當采用焊接加固件加大截面的方法加固鋼結構構件時,必須將可用結構加固件與被加固構件沿構件全長互相壓緊;與構件截面有對稱的成對焊縫時,應在施工過程中進行平行施焊;當有多條焊縫時,應按照交錯順序施焊;對于兩面都有加固件的截面,應該先施焊受拉側的加固件,然后施焊受壓側的加固件;對一端為嵌面的受壓桿件,應從嵌固端向另一端施焊。若其為受拉桿,則應該從另一端向嵌固端施焊。當采用加大截面的方法加固有兩個以上構件的靜不定結構(框架、連續梁等)時,應該首先全部加固與被加固構件壓緊并且進行點焊定位,然后從受力最大構件依次連續地進行加固連接。
六、結束語
總之，在整個鋼結構加固形式及施工工藝過程中，要重視鋼結構加固施工中的每一個環節，預防質量通病，保證施工的規范性，使整個工程的質量得到保證。
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鋼結構加固范文第5篇
關鍵性 預應力鋼結構技術應用研究
中圖分類號：TU391文獻標識碼： A
（一）預應力鋼結構介紹
1.預應力鋼結構
鋼結構在設計、制造、施工、加固工程中，與外荷載應力符號相反的預應力被人為地在承重結構體系內引入，用來改善結構的承載特性，盡量利用材料強度幅值或者在主承重結構中引入預張力以使全部構件能夠抗壓或成型的，稱為預應力加固鋼結構或預應力鋼結構。
2.預應力鋼結構的特點
（1）能夠充分發揮材料的強度潛力。應用預應力鋼結構技術的基礎思想是，運用人工的方法在結構或構件內，引入與荷載效應相反的預應力，以達到提高結構承載能力(比如延伸了材料強度的幅度)，改善結構受力狀態(調整內力峰值)，增大剛度(施加初始位移，擴大結構允許位移范圍)，從而節約材料、降低造價的目的。
（2）可以提高結構的剛度和穩定性，調整其動力性能，特別是抗震性能。預應力不僅能在結構構件或體系中產生與荷載作用下位移（或撓度)方向相同或相反的預應力位移（或撓度），以提高結構的穩定性和剛度。預應力還能夠調節構件的動力性能，根據不同荷載（如風荷載、地震荷載等），通過合理選擇預應力體系、預應力大小等不同的調整方案，改變結構中基本構件的自振周期和自振頻率，以達到減震的目的。
3.預應力鋼結構的種類
從早期預應力吊車梁，撐桿梁的簡單形式發展到目前張弦桁架、索穹頂、索膜結構、玻璃幕墻等現代結構，預應力鋼結構種類繁多，大致歸納為四類：①傳統結構型：在傳統的鋼結構體系上，布置索系施加預應力以改善贏利狀態、降低自重及成本。例如預應力桁架、網架、網殼等。例如天津寧河體育館，攀枝花市體育館的網架、網殼屋蓋等。目前候機樓、會展中心廣泛采用的張弦桁架亦歸入此類。另一種是工程中應用已久的懸索結構，如北京工人體育館，浙江人民體育館。其結構由承重索與穩定索兩組索系組成，施加預應力的目的不是降低與調整內力，而是提高與保證剛度。②吊掛結構型：結構由豎向支撐物（立柱、門架、拱腳架），吊索及屋蓋三部分組成。支撐物高出屋面，于其頂部下垂鋼索吊掛屋蓋。對吊索施加預應力以調整屋蓋內力，減小撓度并形成屋蓋結構的彈性支點。由于支撐物及吊索暴露于大氣之中直指藍天，所以又稱暴露結構。例如江西體育館、北京朝陽體育館、杭州黃龍體育場等。③整體張拉型：屬創新結構體系，跨度結構中擯棄了傳統受彎構件，全部由受張索系及膜面和受壓撐桿組成。屋面結構極輕，設計構思新穎，是先進結構體系中的佼佼者。例如漢城奧運主賽館、慕尼黑奧運體育建筑群等。由于此體系屬國外專利，國內尚無工程實例。④張力金屬膜型：金屬膜片固定于邊緣構件之上，既作為維護結構，又作為承重結構參與整體承受荷載。或在張力態下，將膜片固定于骨架結構之上，形成空間塊體結構，覆蓋跨度。兩者都是在結構成型理論指導下誕生的預應力新型體系，應用于莫斯科奧運會的幾個主賽場館中，國內不掌握此項技術。
（二）預應力鋼結構的技術發展
1.結構抗震性
結構形式對建筑物抗震性能及抗損壞程度都會產生很大影響。采用預應力鋼結構體系有可能建造降低材耗、安全度高、減少抗震措施費用的現代抗震建筑物。國外研究表明：各種預應力結構桿件與體系同比非預應力桿件和體系因為結構質量的減小而導致地震荷載值下降1O%～3O%；預應力對結構體系和桿件的承載力及動力特性都有積極的影響。同時這類結構的實際造價由于采用高強鋼而減少5%～2O% 。
由于預應力作用結構體系的靜動力特性明顯提升，與非預應力結構相比結構體系具有較高階次靜不定和非線性，可以延緩結構極限狀態的出現。預應力鋼結構具有較大的震動衰減率，較大的振動能量耗散和較高的自振頻率，因此動撓度值減小和彈性受力階段的應力值下降。
由于預應力鋼結構中能容量的增大（約3O）而提高結構構件及體系的承載力儲備。國外研究表明：預應力不僅減輕結構質量、降低成本、減低地震荷載而且改善結構靜動力性能。在我國擁有眾多地震設防區的情況下，開展對預應力鋼結構抗震性能的研究尤顯迫切。
2.結構經濟性
預應力鋼結構主要有三項技術經濟指標：結構實際造價；結構總耗鋼量；制造、運輸、安裝勞動量及費用。在預應力鋼結構學科發展之初，常因為缺乏有關勞動量及費用的統計數據，只有按結構重量單項來分析預應力鋼結構的經濟效益。近年來在各類鋼結構工程中有不計結構用鋼指標及方案合理性的病態傾向，但最終評價建筑工程總要歸結到安全、經濟、適用、美觀的基本原則上來。進行技術經濟分析，要采用能反映預應力鋼結構特點的系數，定額與指標。比如拉索錨具在材料、加工、安裝中占有的比例指標等。目前，預應力鋼結構工程只在國內就有近百座，從而積累了大量資料，涌現出不少理論分析及構造方案，保存有豐富的制造、運輸和安裝方面數據，為經濟學的研究提供了科學依據。
3.結構可靠性
建筑工程設計中應長期遵守的指導思想是安全、適用、經濟、美觀。對預應力鋼結構體系進行可靠性分析，對大型工程進行量化的可靠度研究，肯定了先進體系的經濟性，而且給出了安全性的量化指標，表現了結構體系安全和經濟的協調統一，綜合地反映出工程物的安全與科學程度。作為一門新興的學科，因為缺乏對預應力鋼結構工程的材料性能、幾何參數和計算模式的詳細數據統計研究，阻礙了可靠度理論在預應力鋼結構中的應用。因此應該加強對各種預應力鋼結構的抗力影響因素的數據統計，研究其分布類型和統計參數，使預應力鋼結構技術規程和我國建筑結構設計統一標準相結合，推動結構可靠度理論在預應力鋼結構設計中的廣泛應用，特別是對多次預應力鋼結構體系進行可靠性分析實用方法的研究，以作為推廣應用預應力鋼結構體系的科學依據。
4.預應力空間鋼結構
平面結構體系是上世紀50～60年代世界各國的主要大型預應力鋼結構，大多數采用的方法是廓內布索局部預應力。預應力技術與現代鋼結構結合而發展起來的預應力空間鋼結構，預應力技術與空間結構在發展中找到了共同繼續前進的結合點，是當代建筑學科中的最新成就。預應力技術與空間鋼結構的結合，對桿件和節點可對巨大數量的空間結構來說，不僅提高了經濟效益而且走向整體結構施加預應力的途徑，無疑是個正確的發展方向。
（三）預應力鋼結構的應用范圍和發展前景
凡是鋼結構適用的地方都可以用預應力鋼結構取代以改善結構性能降低鋼耗。尤其在跨度大，荷載重的情況下經濟效益更為顯著。目前對預應力鋼結構應用廣泛的領域是房屋建筑結構，如體育場館、會展中心、劇院、商場、飛機庫候機樓等大型公共建筑中。
在高層建筑中也有采用預應力鋼結構的實例，如南非約翰內斯堡市的發展銀行大樓、北京新保利大廈等處。另一個應用較多的領域是橋梁結構，國內外許多懸索橋，斜拉橋都是技術成熟的工程實踐。高聳構筑物是利用預應力增強結構剛度的一種類型，由于拉索作用大大提高塔桅結構的水平剛度，如悉尼電視塔、巴塞羅那電訊塔、北京華北電力調度塔以及許多高壓輸電線路塔架等。把預應力技術用于服役鋼結構的加固補強上更是內容豐富、種類繁多。預應力技術用于輕鋼結構、鋼板結構的研究已經啟動，其在工程中的應用與發展有待深入。
