钢结构加固方法全解析:局部加固与全面加固的有效策略
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- 2025-03-13
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钢结构加固的主要方法有:
阻止裂纹的扩展。
当具备成熟经验时,能够采用其他的加固方式。对于经鉴定需要进行加固的钢结构,依据损害的范围,通常可分为局部加固和全面加固这两种情况。
局部加固针对某承载能力不足的杆件或者连接节点处进行加固。这种加固方式包含增加杆件截面法、减小杆件自由长度法以及连接节点加固法。
全面加固是针对整体结构进行的加固行为。加固方法分为两类,一类是不改变结构静力计算图形的加固法,另一类是改变结构静力计算图形的加固法。
增加或加强支承体系,也是对结构体系加固的有效方法。
增加原有构件截面这种加固方法,它是最费料且最费工的,不过往往是可行的;而改变计算简图的方法,既最有效,又多种多样,并且其费用也会大大降低。
一、确定加固方案前,应搜集下列资料:
(1)原有结构的竣工图(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、钢结构损害的主要因素及加固技术措施
2.1钢结构损害的主要因素有:
荷载发生变化会导致结构承载力不足;超期服役会致使结构承载力不足;规范和规程改变也会造成结构承载力不足。
构件因各种意外而出现变形、扭曲、伤残以及凹陷等情况,这使得构件的截面被削弱,杆件发生翘曲,连接出现开裂等现象。
(3)温差作用下引起构件或连接变形、开裂和翘曲;
化学物质侵蚀会产生腐蚀,电化学腐蚀也会致使钢结构构件截面削弱。
其它方面包括在设计、生产、施工过程中的失误,以及在服役期间出现的违规使用和操作等情况。本文来源钢构联盟。
2.2钢结构的加固技术措施主要有三种:
截面补强法是在局部进行钢材补强,或者沿着构件全长进行钢材补强,将补强部分连成整体,让其共同受力。
改变计算简图的方式如下:增设附加支承,接着调整荷载的分布情况,之后降低内力的水平,对超静定结构的支座进行强迫位移,最后降低应力的峰值。
预应力拉索法,可通过利用高强拉索来加固结构的薄弱环节,也能够利用高强拉索来提高结构的整体承载力、刚度和稳度。
2.3 传统钢结构加固方法的特点
焊接钢结构加固
焊接加固时,会有局部迅速加热和冷却的过程。焊接区因受到四周工件本体的拘束,无法自由膨胀和收缩。冷却后,在焊件中会产生焊接应力和变形。高温作用会使焊接部位的组织及性能变差。而且焊缝必然存在缺陷,会引发新的裂纹。焊接结构内部存在残余应力,与其他作用结合可能引发开裂。焊接能让结构变成连续的整体。一旦裂缝失稳扩展,就有很大可能会一直断裂到底,从而引发重大事故。
粘钢钢结构加固
将钢板用结构胶粘贴在需要加固的部位,借助结构胶把钢板粘结在一起,使其共同受力,进而提高结构的承载力。
粘贴加固技术的优势较为明显:其一,比强度和比刚度较高,加固后原结构的自重以及原构件的尺寸基本不会增加;其二,复合材料具备良好的抗疲劳性能和耐腐蚀性能;其三钢结构加固,柔性的复合材料在面对任意封闭结构以及形状复杂的被加固结构表面时具有独特的优势。密封性良好,降低了渗漏以及腐蚀的潜在风险;简便的操作方式、较低的成本以及较高的效率,在狭窄空间也能够进行施工,尤其适合在现场进行修复;在施工过程中没有明火,适用于各种不同的特殊环境。
粘贴加固技术存在一些缺点。在对受弯构件的粘钢受剪承载力进行试验研究时,我们发现,在进一步加载的过程中,粘贴的钢板会出现玻璃现象,这会使得最终的极限承载力出现增大或减小的情况。
确保粘钢加固钢板不出现剥离,仍需研究给出合理的构造措施。
螺栓连接钢结构加固
它需要在损伤部位附近开孔钢结构加固,这会削弱截面,进而形成新的应力集中区,导致原螺栓出现松动现象,从而降低了钢结构结构修补的效果。普通螺栓在动载作用下容易松动,高强螺栓容易发生应力松弛现象,这也降低了结构的修补效果。
以上几种高层钢结构加固方法存在一些缺陷。其一,所选材料基本为钢材,加固时会增加结构自重。其二,钢板不易裁剪成加固所需形状,安装运输存在困难。其三,加固完工后需对钢材进行防锈处理,以防钢材生锈影响结构胶,且维护工作量大、费用较高。
3.预应力加固钢结构技术优点
加固工作可在不卸载、不停产的条件下进行;
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;
与非预应力方式相比,它能够消除应力滞后现象,还可以充分利用高强特性,进而提高加固效率。
通过可靠锚固,能够降低粘结界面的剥离应力,这样就可以避免整体剥落,从而提高加固的可靠性。
降低加固费用和使用成本。
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