钢结构加固范文

【关键词】钢筋混凝土；结构加固；粘钢加固法

随着钢筋混凝土结构加固理论研究方面的不断深入，各种新型建筑材料不断涌现，更多的楼房的改造加固也将进一步得到更好的提升，以满足现代使用要求。建筑物改造与病害处理应用越来越广泛，其加固施工及加固方案的制定尤为重要。下面，笔者结合工程实例，对钢筋混凝土结构加固技术的应用进行分析探讨。

1、钢筋混凝土结构加固方法的分类及适用范围

1.1直接加固的一般方法

1.1.1加大截面加固法

顾名思义，就是用同种材料来增大原构件的截面面积，并配以适当的钢筋，从而达到提高结构构件承载力的目的。该方法的主要特点是加固效果好，施工工艺简单、经济，并具有成熟的设计和施工经验，适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固。其缺点是现场湿作业工作量大，养护期较长，增大截面有时影响建筑物的外观和使用功能。

1.1.2置换混凝土加固法

该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点；适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。

1.1.3粘结外包型钢加固法

该法也称湿式外包钢加固法，一般是将角钢外包于构件的四角（或二角），角钢间用扁钢焊接形成整体钢构套的加固方法。适用于截面尺寸不允许加大或需要大幅提高承载力的结构构件中，一般用于梁、柱的加固。受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，当用化学浆液外包钢时，型钢表面温度应低于60℃，当环境有腐蚀性介质时，应有可靠的防腐措施。

1.1.4粘贴钢板加固法

它是利用结构胶将钢板粘贴于构件表面，从而达到提高结构承载力的一种方法。该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平，且环境温度不高于60℃，相对湿度不大于70%，当环境有腐蚀性介质时，应采取防护措施。适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。

1.2间接加固的一般方法

1.2.1预应力加固法

该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响；适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固，但在无防护的情况下，不能用于温度在600℃以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。

1.2.2增加支承加固法

它是在结构构件中增设支点来减小结构跨度和内力或改变其受力状态，提高其承载力的一种方法。其优点是受力明确，简单可靠，适用于梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。其缺点是有时可能会给使用空间带来一定限制，影响建筑外观。

2、粘钢加固法在实际工程中的应用

2.1加固的原因

阳江市某单位地库为框架结构，建筑面积约为574m2，现地库上为停车场。根据甲方要求，欲将地库改为活动室，在改造过程中，发现地下室顶板抹灰脱落，钢筋严重锈蚀，并与混凝土脱离工作。据此又对梁、柱进行查看，发现梁端部出现斜裂缝、纵向沿钢筋走向灰皮开裂；凿开后，有轻微锈蚀，钢筋与混凝土的粘接已破坏。柱已出现纵横向井字裂缝，凿开后有轻微锈蚀，钢筋与混凝土的粘接已破坏。根据检测中心提供的部分地库顶板、梁、柱的检测报告，发现柱砼强度较低，最低为C6，梁砼强度最低为C17，板砼强度最低为C22，混凝土碳化深度最大已达65mm。

2.2加固设计

2.2.1楼板加固

根据现场察看情况，板可采用粘钢法进行加固。加固前需将锈蚀钢筋凿掉，将砼破损部分全部清除，露出新的刨面，以保证连接。考虑到地库上方已做为停车场，因此在加固时，不再考虑板的连续性。采用粘钢法时，在板下用JCN建筑结构胶粘贴：短向5mm厚×45mm宽钢板，每米5条；长向5mm厚×35mm宽钢板，每米5条。钢板采用16锰钢，并伸至每边的梁端，短向钢板置于外侧。

2.2.2梁的加固

梁加固前，首先应对梁的实际高度进行严格仔细地核实，如梁的高度能满足h=600mm，则只需对梁进行强度加固；如梁的高度不能满足h=600mm，则还需对梁进行刚度加固，即将梁高加至h=600mm。采用粘钢法时，在梁的底部可粘贴两层6mm厚250mm宽钢板或在梁两侧面分别粘贴两层6mm厚125mm宽钢板。钢板采用16锰钢，并伸至柱端，在钢板的端部锚固区L=500mm内粘结U型箍板，6条6mm厚35mm宽，长度≥300mm，其它部位间距为150mm。

2.3施工要求及材料要求

2.3.1施工要求

对原混凝土构件的粘合面进行清理，直至露出原构件混凝土基层，并用无油压缩空气吹除粉粒。钢板粘接面，须进行除锈和粗糙处理，打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与钢板受力方向垂直，其后，用脱脂棉沾丙酮擦试干净。粘贴钢板前，应对被加固构件进行卸荷。粘结剂配制好后，用抹刀同时涂抹在已处理好的混凝土表面和钢板面上，厚度lmm～3mm，中间厚边缘薄，然后将钢板贴于顶定位置。粘好钢板后，用手锤沿粘贴面轻轻敲击钢板，如无空洞声，表示已粘贴密实，否则应剥下钢板，补胶，重新粘贴。

2.3.2材料要求

本加固法以环境温度不超过60℃，相对湿度不大于70%及无化学腐蚀的使用条件为限，否则应采取有效防护措施。粘钢加固基层的混凝土强度等级不应低于C15。对于受压区粘钢加固，当采用梁侧粘钢时，钢板宽度不宜大于梁高的1/3。钢板表面须用M15水泥砂浆抹面，其厚度：对于梁不应小于20mm，对于板不应小于15mm。加固所用粘结剂，必须是粘结强度高，耐久性好、具有一定弹性。

3、结语

加固设计方法有多种，应根据具体工程情况和加固部分增加的荷载大小、施工条件等来选择适合的加固方法。当选用粘钢加固时，其加固效果主要决定于粘接材料和施工质量。由于外部粘钢加固推广应用时间不长，其长期抗老化性能尚不清楚，因此，建议其加固的构件超载不能太大，一般小于40%原构件的承载力，否则，宜采取其它加固方法加固应由专业化的施工队伍施工，以保证质量，施工完后，要按《混凝土结构加固技术规范》有关要求进行检测。

参考文献

[1]GB5001722003，钢结构设计规范[S].

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关键词：粘钢加固，损伤框架结构，地震作用

对于钢筋混凝土结构的加固研究，自从钢筋混凝土结构诞生以来就已存在，只是以前的研究没有系统化、理论化。第二次世界大战后，除了大规模的恢复建设外，旧房的维修和改造日趋重要。同时，由于钢筋混凝土结构的广泛使用，随着钢筋混凝土结构理论的日趋完善，钢筋混凝土结构的加固研究也逐渐系统化、理论化。

一、试验概述

本次试验是对已经损伤的一品框架结构进行粘钢加固，为了与原结构进行比较，还设计了对比件，加固框架试件的配筋与对比试件相同。通过对损伤试件的分析，由刚度退化系数分析方法计算求得加固钢板的用量为3mm厚的Q235钢板，加固部位为损伤严重的柱上下端部。

二、加载方式

试验主要是研究在地震作用下粘钢加固框架结构的力学性能，所以本次试验采用拟动力加载的方式进行，加载时柱按照轴压比3加载竖向力，其大小为每根柱100KN，在正式加载前对试件进行预加载，正式加载分荷载控制阶段和位移控制阶段，在荷载控制阶段，每级加载循环一次，位移加载阶段每级加载循环三次。

三、试验数据分析

1、滞回曲线分析

1）对比试件

对比试件为钢筋混凝土的框架结构，在试验之前受到水平力的往复作用直到破坏，在本次试验前，对混凝土压碎和开裂处进行了修复。在试验中，从滞回曲线可以看到，在加载的力还没有达到梁柱开裂荷载时，曲线就有稍微的跳动，有个平缓段出现，然后曲线接着以线性的方式继续，出现这一现象的原因是由于之前试件受力留下的细微裂缝没有修补上，在力的作用下，细微裂缝加宽，变形突然增加。滞回曲线的加载曲线在每一次加载过程中，曲线的斜率随荷载的增大而减小，且减小的程度在加快；比较各次同向加载曲线，后次比前次的斜率逐渐减小，说明了反复荷载下构件的刚度退化。在卸载阶段刚开始卸载时曲线陡峭，恢复变形很小。荷载减小后曲线趋向平缓，恢复变形逐渐加快，即所谓的恢复变形滞后现象。曲线的斜率随反复加卸载次数而减小，表明了结构卸载刚度的退化。全部卸载后，构件留有残余变形，其值随反复加卸载次数不断地积累增大。数次反复荷载以后，正反向加载曲线上出现了拐点，形成了捏拢现象，而且捏拢现象逐次增大。捏拢现象可以用压弯构件的受力状态加以解释：以柱根部截面为例，构件达正向最大弯矩时，变形最大，柱截面受拉钢筋早已屈服而出现很大塑性变形，裂缝开展宽，两旁混凝土粘结破坏；完全卸载后，虽然仍有轴力作用，但残余变形仍然存在，受弯裂缝没有闭合，开始受拉的钢筋（右侧）虽然受压但总应变仍为伸长，截面左侧也有残余变形和压应力；开始反向加载后，左侧的混凝土和钢筋(A`S)逐渐由压转为拉，而截面右侧只有钢筋(AS)受压，因而变形增长大，P-δ曲线平缓。当右侧钢筋受压屈服，原有裂缝逐渐闭合并开始受压后，变形增长速度减慢，P-δ曲线的斜率加大，形成反弯点。继续反向加载，截面下部混凝土的受压塑性变形增加，左侧的钢筋受拉屈服和裂缝开裂，构件刚度再次减小，位移由正向转为负向；当构件达反向最大弯矩，左侧受弯（拉）裂缝很宽，钢筋滑移大。

2)加固试件

加固试件是对损伤后的钢筋混凝土框架结构进行粘钢加固，加固量是根据损伤后刚度退化情况计算得到。在试验中，构件的受拉钢板屈服之后，受拉钢筋才屈服，受拉钢板在屈服时的水平力为47.58KN，受拉钢筋屈服时的水平力为49.7KN，他们相差2.12KN，对滞回曲线的影响基本相同，荷载继续地往复作用，混凝土受拉裂缝不断地开展和延伸，钢筋和钢板的拉应变和混凝土的压应变逐渐地积累增大，总变形持续地增大，而承载力变化不大。此时，试件的正反向加、卸载曲线与对比试件基本相同。

在加固试件的滞回曲线中，正向加载的最大力要大于反向加载的最大力，出现这一情况是由于在正向加载时，受拉一侧的钢板和混凝土之间剥离较严重，钢板屈曲严重，而受压一侧的钢板与混凝土之间的剥离较轻，加载引起的钢板屈曲不严重，这样就引起在反向加载时受拉一侧的钢板和混凝土能较正向加载时更好的协调工作，对于受压一侧的钢板和混凝土虽然剥离但在剥离不严重，钢板没有发生弯曲失稳的情况下，可以考虑按照各自的刚度大小来分配所受力的大小。出现一侧钢板和混凝土之间的剥离较严重的情况是由于在粘贴钢板时，柱上端的锚固方法的不同照成的。比较两个试件的滞回曲线，可以看到，对比试件在加载时的滞回曲线的斜率要比加固试件加载时滞回曲线的斜率要大，说明对比试件的刚度退化较加固试件的要大，按理论设计时，两个试件的延性系数都是按3设计的，但是实际上，对比试件的延性系数为2.813加固试件的延性系数为3.474，加固试件中钢板的弹塑性性能要好耗能能力要强，因此，加固试件的延性应该更高一些。

2、试件的刚度退化分析

由试验数据分析可得

刚度退化曲线

从刚度退化曲线可以清楚的判断出两个试件的刚度退化率基本是相当的，这也从另一个方面说明了加固前的剪切型框架在加固后依然是剪切型，即开始的计算理论是正确的。同时由刚度退化曲线也可以看到，加固试件的刚度在后期的退化要较开始退化时严重，这是由于到了后期加固钢板发生弯曲时结构刚度很快降低造成的，对比试件则刚好相反，开始时刚度退化较大，后期渐趋平缓，主要是由于对比试件内部未修补的微裂缝对截面刚度的影响，在后期，裂缝发展稳定刚度退化曲线趋于平缓。

四、小结

目前，对于粘钢加固框架结构的分析研究还不是很多，通过本次实验我们可以得出在地震作用下粘钢加固框架结构的方法可以提高结构的承载力和延性，有利于框架结构的抗震，但对于实际的框架结构加固，则要考虑二次受力的问题，在这方面还有待于进一步的研究。

参考文献：

【1】.(日)．武藤清.结构动力设计[M]．腾家禄译．中国建筑工业出版社.1984

钢结构加固范文篇3

【关键词】：钢结构加固技术预应力加固

中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：

引言

钢结构构件在实际使用过程中，常常会由于使用条件的变化、或设计施工中的缺陷造成结构或局部承载能力达不到设计要求、或荷载的增加（增加保温层、增加吊车或增大吊车吨位），或是材料质量有缺陷，或是构造处理不当、或使用过程中的磨损等原因出现结构构件损坏而需要加固。对钢结构构件进行加固的技术措施可以分为两大类：其一是改变结构的计算简图和进行内力调整；其二是对构件及连接进行加固。

一、钢结构加固概述

钢结构加固的主要方法有:减轻荷载、改变计算图形、加大构件截面面积和进行钢结构连接加强、阻止裂纹扩展等。近些年，预应力的技术引进以后，也可以用于钢结构的加固。另外，在条件允许的情况下，也可采用其他的加固技术。长期的专业经验显示，需要加固的钢结构，根据损害范围一般分为局部加固和全面加固。

（1）局部加固，主要是对那些承载能力不足的杆件或连接节点处进行加固处理。最常用的局部加固法有增加杆件截面法和连接节点加固法。

（2）全面加固，主要是对整体结构进行加固处理，主要可以运用不改变结构静力计算图形加固法和改变结构静力计算图形加固法两类。

（3）增加或加强支承体系，也是对刚结构体系加固的一种有效方法。增加原有构件截面的加固方法是最费料最费工的方法;改变计算简图的方法最有效且多种多样，其费用也大大下降。

（4）确定加固方案前，应搜集下列资料：

1)原有结构的竣工图及验收记录；

2)原有钢材材质报告或现场材质检验报告；

3)原有结构构件制作、安装验收记录；

4)原有结构设计计算书；

5)结构或构件破损情况检查报告；

6)现有实际荷载和加固后新增加荷载的数据。

二、钢结构加固原则

钢结构加固原则一般如下：

（1）在进行钢结构加固处理的阶段，应尽可能做到工程不停产或少停产，因为一旦工程停产，其损失一般是加固费用的几倍或几十倍。当构件的内应力小于钢材设计强度的80％，且构件损坏变形等不是太严重时，可采用负荷不停产加固方法，否则，将采用停产加固方法。

（2）结构加固方案要便于制作、施工，便于检查。

（3）结构制造组装应尽量在生产区外进行。

（4）连接加固应尽可能采用高质量螺栓或焊接。

三、钢结构加固技术措施

1.改变结构计算图形

改变结构计算图形的加固方法是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的方法，改变结构计算图形的一般加固方法：

（1）对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固：

1）增加支撑形成空间结构并按空间结构验算；

2)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；

3)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；

4)在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其它柱列负荷；

5)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。

（2）对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固：

1)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;

2)改变端部支承情况，例如变铰接为刚结；

3)增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构；

4)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。

（3）对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固：

1)增设撑杆变桁架为撑杆式结构；

2)加设预应力拉杆。

2.加大构件截面加固法

采用加大截面加固钢构件时，所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑有缺陷和损伤的状况，必要时应分阶段进行受力分析和计算。采用该方法应注意的事项如下：

（1）注意加固时的净空限制，使新加固的构件不得与其他杆件相冲突；

（2）加固设计应适应原有构件的几何状态，以利施工；

（3）应尽量减少施工工作量。当原有结构钢材的可焊性较好时，根据具体情况尽量考虑用焊接加固，并应尽量减少焊接工作量，以减少焊接应力的影响，避免焊接变形。还应避免仰焊；

（4）加固应尽量使被加固构件截面的形心轴位置不变，以减少偏心所产生的弯矩。当偏心值超过规定时，在复核加固截面时，应考虑偏心的影响；

（5）加固后的截面在构造上要考虑防腐的要求，避免形成易于积灰的坑槽而引起锈蚀。

3.粘贴加固钢结构

粘贴加固钢结构是利用粘结剂将粘贴到钢结构损伤部位的表面，使一部分荷载通过粘结层传递到上，降低了结构损伤部位的应力。粘贴加固技术具有明显的优势：

（1）比强度和比刚度高，加固后基本不增加原结构的自重和原构件的尺寸；

（2）复合材料具有良好的抗疲劳性能和耐腐蚀性能；

（3）柔性的复合材料对于任意封闭结构和形状复杂的被加固结构表面具有特别的优势。密封性好，减少了渗漏甚至腐蚀的隐患；

（4）简便易行、成本低、效率高，在狭小空间亦可施工，特别适合现场修复；

（5）施工过程中无明火，适用于各种特殊环境。

4.钢结构连接的加固

1）焊接连接的加固

焊接连接的加固方法有：增加焊缝长度、提高焊缝有效厚度、或者两者同时增加。当上述方法不能满足加固要求时，可采用附加连接板实施加固.加固角焊缝的长度和焊接尺寸或熔焊层的高度，应由连接处加固前后设计受力改变的差值，并考虑原有连接实际可能的承载力计算确定。计算时应对焊缝的受力重新进行分析并考虑加固前后焊缝的共同工作。同时，要尽量避免采用长度垂直于受力方向的横向焊缝，当无法避免时，应采用专门的技术措施和施焊工艺，确保施工时的安全。加固后直角焊缝的强度计算时，可考虑新增焊缝和原有焊缝的共同受力作用。

2）螺栓连接的加固

在以下几种情况下，可以考虑采用螺栓连接加固

（1）不具备焊接连接作业条件（合适的焊接和合格的焊工）；（2）被加固构件用钢不符合可焊性要求（含碳量），只能用螺栓等机械连接加固。；（3）要求加固过程中不产生附加焊接变形的构件。

在选用螺栓连接加固时，应优先采用高强螺栓，因其施工工艺与一般的螺栓相近，但连接性能尤其是承受动荷载的性能明显优于普通螺栓连接，对直接承受动荷载的结构，规范规定必须采用摩擦型高强螺栓连接，因为其在合适的扭拧工具配合下，使其足以保持稳定的预拉力值，连接处通过摩擦面的传力方式的承载能力是稳定可靠的。连接接头位移刚度好，产生滑移后，螺栓进入承压状态，安全可靠。

螺栓连接在操作时必须根据其工作特性，保证接触质量，孔洞附近钢材表面必须清理干净，螺栓直径应比原孔洞小1~3mm。当计算承载力不足时，可采取扩孔措施，改用大直径的螺栓。

当构件截面补强采用螺栓连接时，新旧二部分截面可以按共同工作计算来确定螺栓数量。由于增加的螺栓或扩孔后对原截面有部分削弱，应该核算其净截面强度。

5.预应力加固钢结构技术

（1）预应力加固的优点

加固工作可在不卸载、不停产的条件下进行;

2）施加预应力可直接减小变形，迅速消除超逾应力和内力峰值；

3）与非预应力方式相比，可消除应力滞后现象，充分利用的高强特性，提高加固效率。

4）结合可靠锚固，可降低粘结界面的剥离应力，避免整体剥落，提高加固的可靠性；

5）降低加固费用和使用成本。

（2）预应力加固钢结构施工工艺

（3）预应力体外束加固施工和监控

1张拉端部和转向块的安装

张拉端部由于应力集中，所以应安装好各组件。先在钢边梁的腹板上缘按照图纸要求钻孔。对应孔位，安装钢垫板，焊接固定。在钢垫板上焊接加劲板以及张拉垫块。由于需保持预应力束由折线点至张拉端点为直线，且钢边梁与体外预应力束同样也呈60°夹角，所以钢垫快应切削成非正六面体形，以保证锚具接触面与预应力束型的正交。钢边梁的后侧设置加劲板。由于每个张拉端节点有两个锚具，应合理调整加劲板的位置，不至于遮挡预应力束的安装。

2）体外预应力束的固定

由于松弛的钢铰线与张拉过后的钢铰线在径向长度上有一定的差值，所以外套镀锌管应具有一定的长度调节能力。采用三段镀锌钢管组成整个完整的折线形。中间一段为弯折段，预先按照放样弯折到位，两端为直线段，各段之间依靠接头形成可靠连接。接头与镀锌管之间有约100mm的余量控制，可先预先缩短，在张拉完成后旋开，使镀锌管与张拉端头结合紧密。预应力钢铰线穿入镀锌管后，整体安装到位，装上锚具并预张拉5%检查各构件以确保整体安装到位。

3）体外预应力束的张拉

用千斤顶进行两端张拉，各体外束的张拉应分级进行。为确保加固的安全性，将设计的张拉力分为33%、66%、100%三级完成。每级张拉采用同一顺序循环进行。每级张拉完成后，观察张拉端以及转向块情况，并进行反拱实测。完成后，再进行下一级张拉。

结语

在钢结构建筑物或者构筑物的建设过程中，各种缺陷和损伤是无法避免的。在建成以后的使用过程中，由于荷载和环境等因素的影响，钢结构的材料发生潜移默在的变化，导致材料宏观力学性能的下降，从而导致钢结构工程事故的发生。为确保钢结构能够满足正常使用的要求，延长其使用寿命，就必须对损伤构件进行加固或者更换。但是倘若所有的构件都进行更换，将造成极大的资源浪费，甚至有可能会影响结构的正常使用。同时，结构损伤具有局部性和多发性特点，这些结构不可能在出现损伤时就立即退役。因此，寻求经济高效的钢结构加固技术既是土木工程领域亟待解决的技术问题，又是一个关系到社会可持续发展的问题。

参考文献

【1】陆赐麟，现代预应力钢结构[M].北京:人民交通出版社，2009，

【2】杨勇新，钢结构加固技术探讨[J]，建筑技术，2011.

【3】钢结构加固技术规程.北京:中国工程建设标准化协会，2009.

【4】钢结构设计规范.北京:中国计划出版社，2011.

【5】刘锡良．现代预应力钢结构，人民交通出版社，北京，2008．