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钢结构加固的方法及程序
根据加固的对象,钢结构的加固可分为钢柱的加固、钢梁的加固、钢屋架或托架的加固、吊车系统的加固、连接和节点的加固、裂纹的修复和加固等。
根据损害范围,钢结构的加固可分为两大类:一是局部加固,一般只对某些承载能力不足的杆件或连接节点进行加固。二是全1面加固,是对整体结构进行的加固。
A、从设计的角度来讲,钢结构的加固主要可分为两大类:
(1)改变结构计算简图的加固方法:采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质、 边界条件、增设附加杆件或支撑、施加预应力、考虑空间协同作用等措施对结构进行加固的方法 。
(2)不改变结构计算简图的加固方法:在不改变结构计算简图的前提下,对原结构的构件截面和连接进行补强的方法。此时对构件的加固又称为加大截面法。
B、从施工的角度来讲,钢结构的加固也分为两大类:
(1)卸载或部分卸荷加固:结构损伤较严重或构件的应力很高,或者补强施工不得不临时削弱承受很大内力的构件及连接时,需要暂时减轻其负荷。对某些主要承受移动荷载的结构(如吊车梁等)可限制移动荷载,这就相当于部分卸荷了。(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:A、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。当结构损坏严重或原结构构件的承载能力过小,不宜就地补强时,还需考虑将构件拆下补强或更换。此时,应采取措施使结构构件完全卸荷。
(2)在负荷状态下加固:这是加固工作量1小、简便的方法。但为保证结构的安全,应要求原结构的承载力应有不少于20%的富余。并且构件应没有严重的损伤。
加固工作确定加固方案前,一般应搜集下列资料:
①原有结构竣工图(包括更改图)及验收记录;
②原有钢材材质报告复印件或现做材质检验报告;
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结构或构件损坏情况检查报告;
⑥现有实际荷载和加固后新增加的荷载数据。
对钢结构受弯构件的修复通常是将碳纤维片材直接粘贴在受拉翼缘底部,受弯构件受力时碳纤维与受拉翼缘共同承受拉力,提高梁的承载力。而对于损伤钢梁,粘贴碳纤维加固修复不仅能恢复其损失的刚度、承载能力和改善其疲劳性能,还能对钢结构形成保护,起到加固和防腐的双重效果。B、从施工的角度来讲,钢结构的加固也分为两大类:(1)卸载或部分卸荷加固:结构损伤较严重或构件的应力很高,或者补强施工不得不临时削弱承受很大内力的构件及连接时,需要暂时减轻其负荷。在粘贴碳纤维时,将碳纤维粘贴到损伤部位的表面,使一部分荷载通过胶层传递到碳纤维上,可以降低钢结构损伤部位的名义应力,使裂纹扩展速率降低或制止裂纹的扩展,从而延长结构的使用寿命。研究表明,存在损伤缺陷的钢梁用高弹性模量的碳纤维板加固后,刚度基本能恢复到未损伤情况下钢梁刚度的90%以上,极限承载力的提高随着加固量和损伤大小而不同。
碳纤维强度虽然高,但弹性模量与钢材相近,当整体结构达到屈服荷载时,碳纤维材料的强度远远没有达到碳纤维可利用的强度,其高强度优势在加固钢结构中未能充分发挥作用,为了解决此类问题预应力碳纤维加固技术应运而生,其中以卡本预应力碳纤维板加固系统为例向大家介绍一下此加固方法:卡本预应力碳纤维板加固系统,能简单方便的对碳纤维板施加预应力,大大提高了碳纤维板的强度利用率,增加结构的强度和刚度的同时能减少结构的挠度变形,并能减少和封闭裂缝。A、从设计的角度来讲,钢结构的加固主要可分为两大类:(1)改变结构计算简图的加固方法:采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质、边界条件、增设附加杆件或支撑、施加预应力、考虑空间协同作用等措施对结构进行加固的方法。
所以说碳纤维片材加固钢结构作为一种新型加固技术,在其避免传统加固方法缺陷的基础上,能有效提高原结构的刚度和承载力,特别是可以显著提高疲劳损伤钢结构的疲劳寿命,延缓疲劳裂纹的扩展,因此来说碳纤维是能够用于钢结构加固补强的,不仅如此而且还是一种加固效果明显的加固补强方法。3、粘结外包型钢加固法在被加固构件的外边包上型钢或者钢板就是我们所说的外包钢加固法。
加固原则
(1) 钢结构加固连接方法,即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择, 应根据结构需要加固的原因、目的、受力状态、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。
(2) 在同一受力部位连接的加固中,不宜采用刚度相差较大的,如焊缝与铆钉或普通 螺栓共同受力的混合连接方法,但仅考虑其中刚度较大的连接(如焊缝)承受全部作用力时除外。如有根据,可采用焊缝和摩擦型高强螺栓共同受力的混合连接。
加固连接所用材料应与结构钢材和原有连接材料的性质匹配,其技术指标和强度设计值应符合《钢结构设计规范》的规定。
负荷下连接的加固,尤其是采用端焊缝或螺栓的加固而需要拆除原有连接,和扩 大、增加钉孔时,必须采取合理的施工工艺和安全措施,并作核算以保证结构(包括连接)在加固负荷下具有足够的承载力。
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