浅谈钢结构加固技术_黄献璋
科教纵横 2011年10月
浅谈钢结构加固技术
文/黄献璋 吴清莲 谭卓林 李奉杰
摘 要：近几年，钢结构建筑相比于砖混结构建筑在环保、节能、高效、工厂化生产等方面具有明显优势。随着经济的发展，钢结构的发展必将促使建筑业、冶金工业、机械工业、汽车工业、农业、石油工业、商业、交通运输业得到迅速发展。当钢结构存在较多的缺陷、损伤或者使用环境发生改变，经验算刚结构的强度、刚度、稳定性等不满足设计要求的时候，应进行加固，此时钢结构的加固技术显得尤其重要。
关键词：钢结构；加固
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1006-4117（2011）10-0169-01
钢结构的加固技术一般涉及两个方面，其一是对钢结构建筑物进行加固，二是对混凝土结构、砌体结构等建筑物采用钢材进行的加固。
根据钢结构的加固对象不同，可分为钢柱加固、钢梁加固、钢屋架加固、吊车系统的加固、连接和节点的加固、裂纹的修复和加固、吊车梁系统的加固等等。
根据钢结构的损害范围不同，分为局部加固和全面加固。前者是对某些承载力不足的杆件和连接节点进行加固。而后者是对整个结构进行加固。
钢结构加固是一项复杂的工作，需要考虑的因素很多，加固方法应该从施工方便、不影响生产、经济合理、效果好等方面来考虑。根据钢结构的加固原则、加固方法和程序、荷载和材料和计算的基本规定等等各方面的要求来对钢结构进行加固。
钢结构的主要加固方法有：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。其他加固方法可根据设计者的经验进行。
改变结构计算图形的加固方法是采用改变荷载分布情况、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一般方法。在必要时，应该对结构进行补充验算，采取积极有效的补救措施。
改变结构计算图形的一般方法有：对结构增加结构或者辅助构件的刚度的方法、对于受弯杆件改变构件的截面内力、对于桁架可采取改变其杆件内力的方法、施加预应力、当框架有主副跨时，可通过改变主副跨之间的连接来加强其中某一跨，由刚接改为铰接可使主跨进一步得到加强，由铰接改为刚接可使副跨得到加强。
加大构件截面的加固方法涉及面广泛，施工也较为简便，在满足一定的前提下，可在负荷的状态下加固。因而成为钢结构中最常见的加固方法。当在采用加大截面的方法加固钢结构时，应该考虑构件的受力情况以及结构本身存在的缺陷，在方便施工、连接可靠的前提下选取最有效的增加截面的形式，所选择的截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损失的状况。
轴心受力构件的加固计算：轴心受拉或者受压构建的原有截面一般是对称的，如果损伤非对称性不大，可采用对称的方法加固。若损伤非对称性较大宜采用不改变截面形心位
置的加固方式，这样可以减少附加受力的影响。当采用非对称或者改变形心位置的加固界面方式时，应该按偏心受力构件处理。
受弯构件的加固计算：应该检验在主平面内受弯的实腹加固加固构件的强度和在主平面内受弯的实腹加固构建的稳定性等。
拉弯、压弯构建的加固计算：应该检验拉弯和压弯构件的强度和实腹式压弯加固构件的稳定性、弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件的稳定性、弯矩绕实轴作用的格构式压弯构件的稳定性和弯矩作用在两个主平面的实腹式压弯构件的稳定性、弯矩作用在两个主平面的格构式压弯构件的稳定性。
构件的增补或者局部杆件的替换，都需要适当连接。加固的杆件必须通过节点的加固才能参与原结构工作，破坏了的节点需要加固。所以钢结构加固工作中连接与节点加固占有重要位置。加固中的连接问题一般有2种情况：原有连接因承载力不足而进行的加固、加固件与原有构件的连接。连接的加固、加固件的连接方法应该根据加固的原因、目的、受力状态、构造和施工条件，并且还要考虑到原有结构的连接方法。可采用铆接、焊接、高强度螺栓连接和焊接与高强度螺栓连接的方法，相对而言铆接的连接刚度较小，而焊接的刚度大整体性好，高强度螺栓介于两者之间。
裂纹是最为重要的焊缝缺陷，一旦钢结构出现裂纹，必须在有关单位的焊接专家和原结构设计者进行分析采取处理措施，返修次数不宜超过2次。如果在受负荷的钢结构出现裂纹，应当根据情况进行补强和加固。其主要方法有焊接法、嵌板修补法、附加盖板修补法、吊车梁腹板修复等。
吊车梁系统的加固包括吊车梁、制动结构、辅助桁架、支撑和各种连接的加强和修复、以及轨道调整。加固材料、连接材料的选用，荷载组合、水平荷载增大系数的确定和构造要求等应该符合国家现行标准的有关规定。因为加固处理改变了构件和连接的疲劳计算类别时，终极工作制吊车梁或重级、中级工作制吊车桁架根据现行的相关法律法规的规定按加固后的类别重新验算疲劳强度。
作者单位：西南交大峨眉校区
参考文献：
[1]郭兵,雷淑忠.《钢结构的检测鉴定与加固改造》.中国建筑工业出版社,2006.
[2]丁绍祥.《钢结构加固工程技术手册》.华中科技大学出版社,2008.
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