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钢结构加固设计原则与方法

浙江鼎固建筑技术有限公司主要从事各类建筑物的改造加固以及各种建筑物的纠偏和平移工程。

钢结构经可靠性鉴定需要加固时，应根据可靠性鉴定的结论和委托方提出的要求，有***技术人员按照国家规范要求进行加固设计，且加固设计内容和范围，可以是结构整体，也可以是局部结构、特定构件或部位。

钢结构加固设计需注意加固设计与施工方法应紧密结合，应采取有效措施，保证新增截面、构件和部件与原结构连接可靠，形成整体共同工作，以避免对未加固部分或构件造成不利影响。

一般来说钢结构加固主要方法有减轻荷载、改变计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时也可采用其它方法对钢结构进行加固处理。

改变结构计算图形加固法：指采用改变荷载分布状况、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，一般加固方法有：

1、对结构可采用：增加支撑形成空间结构并按空间结构验算、加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性、在排架结构中重1点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其他柱列负荷、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接，有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。

2、对受弯杆件可采用：改变荷载的分布，例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载、改变端部支承情况，例如变铰接为刚结、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构、调整连续结构的支座位置、将结构变为撑杆式结构、施加预应力。《钢结构加固技术规范》对负荷状态下进行加固做了如下明确规定：焊接钢结构加固时，原有构件或连接的实际名义应力值应小于0。等的改变其截面内力的方法进行加固。

钢结构加固的原则

结构或构件加固是一项复杂的工作，考虑因素很多，加固方法应从施工方便、不影响生产、经济合理、效果好等方面来选择。一般原则如下：

（1）结构经可靠性鉴定不满足要求时，必须进行加固处理。加固的范围和内容应根据鉴定结论和加固后的使用要求，由设计单位与业主协商确定。加固设计的内容和范围，可以是结构整体，亦可以是指1定的区段、特定的构件或部位。

（2）加固后的钢结构的安全等级应根据结构破1坏后果的严重程度、结构的重要性和下一个使用期的具体要求，由委托方和设计者按实际情况商定。

（3）结构加固时尽可能做到不停产或少停产，因停产的损失往往是加固费用的几倍或几十倍。能否在负荷下不停产加固，取决于结构应力应变状态，一般构件内应力小于钢材设计强度的80%以下，且构件损坏、变形等不太严重时，可采用负荷不停产加固方法。

在负荷状态下进行焊接加固是非常危险的，承受静力荷载和间接承受动力荷载的构件在实际荷载产生的原有杆件应力1好在钢材设计强度的60%下，极限不得超过承受动力荷载的构件不得超过40% ，否则采取相应措施才能施焊；加大角焊缝厚度时，加固方法及程序原有焊缝在扣除焊接热影响区长度后的承载能力，应不小于外荷载产生的内力。对于重大工程，为真实检验加固效果，尚需抽样进行荷载试验，一般仅作标准使用荷载试验，即将卸去的荷载重新全部加上，其结构的变形和裂缝开展应满足设计使用要求。

《钢结构加固技术规范》对负荷状态下进行加固做了如下明确规定：焊接钢结构加固时，原有构件或连接的实际名义应力值应小于0.55fy，且不得考虑加固构件的塑性变形发展；非焊接钢结构加固时，其实际名义应力值应小于0.7fy，对于直接承受动力荷载的一般结构1大名义应力不得超过0.4fy。6、加大构件截面的加固构件截面由于长期暴露在空气中，容易受到气候和天气因素的影响，会大大降低其本身的使用性能，不利于更好地发挥作用。

（4）钢结构加固设计应与实际施工方法紧密结合，并应采取有效措施，保证新增截面、构件和部件与原结构连接可靠，使其形成整体共同工作。（2）构件由于各种意外产生变形、扭曲、伤残、凹陷等，致使构件截面削弱，杆件翘曲，连接开裂等。在加固施工时，应避免对未加固的部分或构件造成不利的影响，并充分考虑现场条件对施工方法、加固效果和施工工期的影响，应采取减少构件在加固过程中产生附加变形的加固措施和施工方法。

（5）对于高温、腐蚀、冷脆、振动、地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏，应提出其相应的处理对策后再进行加固。

（6）对于加固时可能出现倾斜、失稳或倒塌等不安全因素的钢结构，在加固施工前，应采取相应的临时安全措施，以防止事故的发生。

进行钢结构加固设计及确定方案之前，首先应了解以下资料：原有结构的竣工图，包括设计及现场变更，验收记录，原有钢材材质报告或现场材质检验报告，原有结构构件制作安装验收记录，结构设计计算书，实际荷载和加固后要求达到的使用要求。

由于各地方标准不同，通常，被加固的钢结构需要进行可靠性鉴定。既有结构的可靠性评定主要包括以下方面：安全性评定，适用性评定，耐久性评定，抗灾害能力评定。（5）对于高温、腐蚀、冷脆、振动、地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏，应提出其相应的处理对策后再进行加固。就加固设计而言，需要与现场使用情况及实际施工方法紧密结合，采取有效措施，保证新增截面或构件与原结构连接可靠，能够协调整体工作，避免对未加固的部位造成不利影响。

构造与施工要求

（1）    焊缝连接加固时，新增焊缝应尽可能地布置在应力集中1小、远离原构件的变截面以及缺口、加劲肋的截面处；在负荷状态下进行焊接加固是非常危险的，承受静力荷载和间接承受动力荷载的构件在实际荷载产生的原有杆件应力***1好在钢材设计强度的60%下，极限不得超过承受动力荷载的构件不得超过40%，否则采取相应措施才能施焊。应该力求使焊缝对称于作用力，并避免使之交叉；新增的对接焊缝与原构件加劲肋、角焊缝、变截面等之间的距离不宜小于100mm;各焊缝之间的距离不应小于被加固板件厚度的4.5倍。

（2）    对用双角钢与节点板角焊缝连接加固焊接时 ，应先从一角钢一端的肢尖1端头1开始施焊，继而施焊同一角钢另一端2的肢尖焊缝，再按上述顺序和方法施焊角钢的肢背焊缝3、4. 以及另一角钢的焊缝5、6、7、8.

（3）    用盖板加固受有动力荷载作用的构件时，盖板端部应采用平缓过渡的构造措施， 尽可能地减少应力集中和焊接残余应力。

（4）    摩擦型高强度螺栓连接的板件连接接触面处理应按设计要求和《钢结构设计规》 及《钢结构工程施工质量验收规范》的规定进行，当不能满足要求时，应征得设计人同意，进行摩擦面的抗滑移系数试验。

（5）    结构的焊接加固，必须由有效高焊接技术级别的焊工施焊。施焊镇静钢板的厚度。不大于30mm时，环境空气温度不应低于15°C. 当厚度超过30mm时，温度不应低于0°C；当施焊沸腾钢板时，应高于5°C。