「卡本鋼結構加固方案」鋼結構全面加固詳解

經鑑定需要加固的鋼結構，

根據損害範圍一般分為區域性加固和全面加固。

區域性加固是對某承載能力不足的杆件或連線節點處進行加固，有增加杆件截面法、減小杆件自由長度法和連線節點加固法。

全面加固是對整體結構進行加固，常見的加固方法有改變結構靜力計算圖形加固法、加大構件截面加固法等。

下面我們就改變結構計算圖形加固法和加大構件截面加固法進行詳細論述。

01 改變結構計算圖形加固方法

改變結構計算圖形的加固方法是指採用改變荷載分佈狀況、傳力途徑、節點性質和邊界條件，增設附加杆件和支撐、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。

改變結構計算圖形的加固過程（包括施工過程）中，除應對被加固結構承能力和正常使用極限狀態進行計算外，尚應注意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佈，對結構（包括基礎）進行必要的補充驗算，並採取切實可行的合理構造措施。

採用改變結構計算圖形的加固方法，設計與施工應緊密配合，未經設計允許，不得擅自修改設計規定的施工方法和程式。

採用調整內力的方法加固結構時，應在加固設計中規定調整內力（應力）或規定位移 （應變）的數值和允許偏差，及其檢測位置和檢驗方法。

一、改變結構計算圖形的一般方法

1、增加支撐或輔助構件加固法

①增加支撐，以增加結構的空間剛度，從而使結構可以按空間結構進行驗算，挖掘結構的潛力，如（圖1）所示。

②加設支撐增加結構剛度，或調整結構的自振頻率等以提高結構承載力和改善結構動力特性，如圖（圖2）所示。

③增設支撐或輔助杆件使構件的長細比減少以提高其穩定性，如圖（圖3）所示。

④在排架結構中重點加強某一列柱的剛度，使之承受大部分水平力，以減輕其他柱列負荷，如（圖4） 所示。

2、改變構件的彎矩圖形加固法

①改變荷載的分佈，例如將一個集中荷載轉化為多個集中荷載。

②改變端部支承情況，例如變鉸接為剛接，參見（圖 5）。

③增加中間支座或將簡支結構端部連線成為連續結構，參見（圖6） 。

④調整連續結構的支座位置，改變連續結構的跨度。

⑤將構件改變為撐杆式結構，如（圖7）。

A、對桁架可採用下列改變其杆件內力的方法進行加固 。

a、增設撐杆變桁架為撐杆式構架，（如圖8）。

b、加設預應力拉桿，參見圖（如圖9）。

B、必要時可採取措施使加固構件與其他構件共同工作或形成組合結構進行加固，例如使鋼屋架與天窗架共同工作。如（圖10）在鋼平臺樑上增設剪力鍵使其與混凝土鋪板形成組合結構等。

3、施加預應力的加固法

①在結構中設定拉桿或適度張緊的拉索以加強結構的剛度，如（圖11）。

②對受彎構件施加預應力，如（圖12）。

當框架有主副跨時，可透過改變主、副跨之間的連線來加強其中某一跨，由剛接改為鉸接可使主跨得到加強，由鉸接改為剛接可使副跨得到加強如（圖13）。

02 加大構件截面加固法

加大構件截面的加固方法涉及面廣，施工較為簡便，尤其在滿足一定前提條件下，還可在負荷狀態下加固，因而是鋼結構加固中最常用的方法。

採用加大截面的方法加固鋼構件，應考慮構件的受力情況及存在的缺陷，在方便施工、連線可靠的前提下選取最有效的截面增加形式，所選截面形式應有利於加固技術要求並考慮已有缺陷和損失的狀況。（圖1-圖4 ），給出了各類受力構件的一些截面加固形，可供設計時參考。

1、計算的一般規定

（1）在完全卸荷的狀態下，採用加大截面的方法加固鋼結構時，構件的強度和穩定性，按加固後的截面用與新結構相同的方法依照《鋼結構設計規範》的規定進行計算。

（2）在負荷狀態下，採用加大截面的方法加固鋼構件時，原結構中的承載力應有不少20%的富餘。加固後構件承載力的計算應根據荷載形態分別進行。

對於承受靜力荷載或間接承受動力荷載的構件，一般情況可根據原有構件和加韌體之間的內力重分佈的原則，按加固後的截面進行承載力計算。

（3）負荷狀態下采用加大截面的方法進行加固時，其加固計算應根據原有構件的受力狀態，鋼材強度設計值應乘以加固折減係數k 。軸心受力的實腹構件取k=0。8p偏心受力和受彎構件及格構式構件取k=0。9。

《鋼結構加固技術規程》條件，將被加固構件根據使用條件劃分為四類設計工作條件，加固折減係數在不同設計工作條件下取值不同。

（1）軸心受力構件加固後，應考慮構件截面形心偏移的影響。當截面形心軸的偏移值小於截面高度時，在一般情況下可忽略其影響。

（2）加固後的受彎構件和偏心受力構件，不宜考慮截面的塑性發展，可按邊緣纖維屈服準則進行計算。

（3）動力荷載作用下，構件的加固計算應分別按加固前後兩個階段進行，並應遵守下列規定：穩定計算分別按加固前和加固後的截面取用穩定係數；可不考慮加固折減係數；必要時應對其剩餘疲勞壽命進行專門研究和計算。

（4）靜力荷載作用下，加固後構件的穩定計算，可按加固後的截面取用穩定係數，同時應考慮加固折減係數。

2、軸心受力構件的加固計算

軸心受拉或軸心受壓構件的原有截面一般是對稱的，若其損傷非對稱性不大，可採用對稱的加固形式；若其損傷非對稱性較大宜採用不改變截面形心位置的加固方式，以減少附加受力影響。

當採用非對稱或改變形心位置的加固截面時，應按偏心受力構件（拉彎或 壓彎構件）處理。

3、構造與施工要求

（1）採用加大截面的方法進行加固，應保證加固構件有合理的傳力途徑：

有保證加韌體與原有構件共同工作的相互連線；對於軸心受力和偏心受力構件，加韌體宜與原有構件的支座（或節點）有可靠的連線。

（2）加韌體的佈置應適應原有構件的幾何形狀或已發生的變形情況，以利施工。

但也應儘量不用引起截面形心偏移的形式，難以避免時，應在加固計算中考慮形心軸偏移的影響。

（3）儘量減少加固施工的工作量。

不論原有結構是栓接結構還是焊接結構，只要鋼材具有良好的可焊性，應儘可能採用焊接方式補強。

（4）當採用焊接補強時，應儘可能減少焊接工作量及注意合理的焊接順序，以降低焊接變形和焊接應力，並竭力避免仰焊。

在負荷狀態下焊接時，應採用較小的焊接尺寸，並應首先加固對原有構件影響較小、構件最薄弱和能立即起到加固作用的部位。

（5）加大截面的加固構造不應過多削弱原有構件的承載能力：

A、採用螺栓或高強度螺栓連線時，在保證加韌體能夠和原有構件共同工作的前提下，應選用較小直徑的螺栓或高強度螺栓，並儘量採用高強度螺栓。

B、採用焊接連線時，應儘量避免採用與原有構件應力方向垂直的焊縫。如做不到這些， 則應採取專門的技術措施和施焊工藝，以確保結構施工的安全。

C、輕鋼結構中的小角鋼和圓鋼杆件不宜在負荷狀態下進行焊接，必要時應採取適當措 施。圓鋼拉桿嚴禁在負荷狀態下用焊接方法加固。

（6）加大截面加固結構構件時，應保證加韌體與被加韌體能夠可靠地共同工作、斷面 的不變形和板件的穩定性，並且要可能施工。

加韌體的切斷位置應儘可能減小應力集中並保證未被加固處截面在設計荷載作用下處於彈性工作階段。

（7）在負荷下進行結構加固時，其加固工藝應保證被加韌體的截面因焊接加熱，鑽、擴孔洞等所引起的削弱影響儘可能的小

，為此必須制定詳細的加固施工工藝過程和要求的技術條件，並據此按隱蔽工程進行施工驗收。

（8）在負荷下進行結構構件的加固，當構件中的名義應力不小於0。3fy，且採用焊接加韌體加大截面法加固結構構件時，可將加韌體與被加韌體沿全長互相壓緊；用長20~30mm的間斷（ 300~500mm）焊縫定位焊接後，再由加韌體端向內分割槽段（每段不大於70mm） 。

施焊所需要的連線焊縫，依次施焊區段焊縫應間歇對於截面有對稱的成對焊縫時，應平行施焊；有多條焊縫時，應交錯順序施焊；對於兩面有加韌體的截面，應 先施焊受拉側的加韌體，然後施焊受壓側的加韌體；對一端為嵌固的受壓桿件，應從嵌固 端向另一端施焊，若其為受拉桿，則應從另一端向嵌固端施焊。

當採用螺栓（或鉚釘）連線加固加大截面時，加固與被加固板件相互壓緊後，應從加固 件端向中間逐次做孔和安裝擰緊螺栓（或鉚釘），以便儘可能減少加固過程中截面的過大削弱。

（9）加大截面法加固有兩個以上構件的靜不定結構（框架、連續梁等）時，應首先將全部加固與被加固構件壓緊和點焊定位，然後從受力最大構件依次連續地進行加固連線。

以上是鋼結構全面加固的兩種較為常用加固方法，其中增加原有構件截面的加固方法是最費料最費工的方法（但往往是可行的方法）；而改變計算簡圖的方法是最有效且多種多樣的，其費用也大大下降，具體可參考實際工況進行方案制定。