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钢结构建筑做加固设计的流程和常用方法

来源:FUN官网    发布时间:2024-01-24 15:15:06

  现如今钢结构已大范围的应用于工业和民用建筑,但是由于设计、施工、使用、管理不当、材料的品质不符合标准要求等因素的影响,在钢结构建筑不可避免的存在着各种各样的缺陷和损伤,极度影响结构安全。传统的钢结构加固方法有钢板焊接、螺栓连接或在损伤部位粘贴钢板等方法。

  本文结合《钢结构加固设计标准》(GB51367-2019)的钢结构加固标准,介绍钢结构加固知识,与大家一起学习分享。

  加固设计前,应根据建筑物种类,分别按现行国家标准《民用建筑可靠能力鉴定标准》GB 50292和《工业建筑可靠性能的鉴别确定标准》GB 50144和进行检测或鉴定。当涉及抗震加固时,一定要进行抗震能力鉴定,根据结果出具项目检测鉴定报告。

  结构加固后的建筑物使用年数的限制,应由产权人和设计单位共同商定。当巩固材料中使用结构胶粘剂或其他聚合物成分时,其结使用年数的限制为30年,如果让结构加固后的使用的时间超过50年,其胶和聚合物的应通过耐长期应力作用能力检验。

  钢结构加固有减轻荷载、改变计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等方法。当有成熟经验时,也可采用其他的加固方法。经鉴定需要加固的钢结构,根据损害范围大体上分为局部加固和全面加固。

  结构加固设计,应与实际施工方法相结合,保证新增构件与原结构连接可靠,新增截面与原截面的结合面牢固,形成共同体,并不对未加固的部分,和相关结构、构件和地基基础造成不利影响。

  加固件的钢号应与原构件的钢号相同或相当,韧性、塑性及焊接性能应能与原构件钢材相匹配。结构加固用钢筋的品种宜选用HRB400级或HPB300级钢筋,其质量和性能应符合有关国家标。结构加固用焊接材料的质量和性能应符合有关国家标准。

  钢结构加固用的结构胶粘剂,应采用以钢为基材的结构胶,严格禁止采用以不饱和聚酯或醇酸树脂为主成分的胶粘剂。当使用环境为常温时,应采用I类AAA级或AA级常温结构胶; 当使用环境有高温时,应采用II类或III类耐温结构胶。

  增大截面法加固可采用焊接连接、螺栓连接、铆钉连接和粘贴钢板等方式。负荷状态下,钢构件的焊接加固,应根据原构件的使用条件,校核其最大名义应力σ0max不允许超出应力比限值规定,否则应采用其他增大截面的办法来进行加固。

  加固后构件需满足现行设计标准的安全性、适用性及耐久性。以受弯构件为例,平面内受弯的加固构件,抗弯强度应满足以下公式:

  其中f为钢材的抗弯强度设计值(MPa),取截面中最低强度级别钢材的抗弯强度设计值;

  ηm为弯构件加固强度修正系数,对双侧加固按下表取值,对单侧加固按下表0.9倍取值。

  主平面内受弯的加固构件,其整体稳定性的验算应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的规定,稳定系数应按加固后截面计算,但验算时,应将钢材抗弯强度设计值f 改取为钢材换算强度设计值f’,并应乘以强度折减系数ηm。

  钢结构受弯构件加固后的总挠度不应超过现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017规定的限值。加固后受弯构件的总挠度ωT应包括加固前负荷下的初始挠度ω0,焊接时因加热、固化引起的焊接残余挠度ωw及焊后新增荷载下的挠度增量Δω。

  粘贴钢板加固法可用于钢结构受弯、受拉、受剪实腹式构件的加固以及受压构件的加固。用本方法加固的钢结构,其经常使用的环境和温度不应高于60℃;处于高温、高湿、介质侵蚀、放射等特殊环境的钢结构采用本方法加固时,除应按国家现行有关标准的规定采取对应的保护措施外,尚应采用耐外因作用的胶粘剂,并应按专门的工艺技术要求进行粘贴。

  受弯构件采取粘钢加固后,其受弯承载力以及受剪承载力的提高幅度,均不应超过30%。

  受弯承载力的加固计算,应考虑不能卸载的荷载引起的原构件应力σ0的影响,并引人针对不一样使用条件类别构件的强度修正系数ηm,其计算公式如下:

  受弯构件的腹板上粘钢进行受剪加固时,对于承受静力荷载的构件应符合下列规定:

  其中fv为计算部位原钢材的抗剪强度设计值,ηv受弯构件腹板粘钢加固强度修正系数,对于I、II类结构取为0.80,对其他类结构取为0.85。

  对受弯构件正弯矩区的正截面加固,其受拉面沿轴向粘贴的钢板的截断位置,应从其强度充分的利用的截面算起,且粘贴延伸长度的取值应符合下式规定:

  钢结构加固所选材料基本都为钢材,在做加固处理时会给结构带来过多的结构自重,且钢板不易裁剪成加固所需的形状,安装运输等较为困难,在加固完工之后,需对钢材进行防锈处理,以免钢材生锈对结构胶产生不必要的影响,且维护工作量大,费用较高。

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