钢结构加固的主要方法有：减少荷载、改变计算数字、增加原结构构件截面和连接强度、阻止裂缝扩展等。当有成熟的经验时，也可采用其他加固方法。
被认定需要加固的钢结构，根据损伤范围，一般分为局部加固和全部加固。局部加固是对承载力不足的构件或连接节点进行加固，包括增加构件截面法、减小构件自由长度法和加强连接节点法。
综合加固是对结构整体进行加固，可分为不改变结构静力计算图加固和改变结构静力计算图加固两种。增加或加固支撑体系也是加固结构体系的有效方法。增加原构件截面的加固方法是最耗材、最费工的方法（但往往是可行的方法）；改变计算图加固方法是最有效、最多样的，其造价也大大降低。
上图为钢柱进行外包加固
1、确定加固方案前，应收集以下信息：
（1）原结构竣工图（含修改图）及验收记录。
（2）钢材原材质报告或者现场材质检验报告复印件。
（3）现有结构构件制作、安装及验收记录。
（4）原始结构设计计算书。
(5) 结构或部件损坏情况的检验报告。
(6) 现有的实际荷载和加固后增加的新荷载数据。
2.钢结构损坏的主要因素及加固技术措施
2.1钢结构损坏的主要因素有：
（1）由于荷载变化、使用年限延长、规范规定改变等原因，导致结构承载力不足；
（2）构件因各种事故造成变形、扭曲、损伤、凹陷等，造成构件截面弱化，杆件翘曲，连接处开裂等；
（3）温差引起构件或连接处的变形、开裂、翘曲；
（4）化学物质腐蚀、电化学腐蚀造成钢结构构件截面强度减弱；
（5）其他包括设计、生产、施工中的错误，以及使用期间的违规使用、操作等。
2.2钢结构加固技术措施主要有三项：
（1）分段加固法：用钢筋对构件进行局部或沿全长进行加固，使构件连接成一个整体，共同受力；
（2）更改计算图：增设附加支撑，调整荷载分配，降低超静力结构支撑的内力水平、受力位移，降低应力峰值；
（3）预应力索法：利用高强度索加固结构中的薄弱环节或提高结构整体的承载力、刚度和稳定性。
2.3 预应力加固的优点
（1）不卸料、不停产即可进行加固工作；
（2）施加预应力，可以直接减少变形，并迅速消除过剩应力和内力峰值；
（3）与非预应力方法相比，它可以消除应力滞后，充分利用碳纤维布的高强度特性，提高加固效果
效率。
（4）结合可靠的锚固，可减小粘结界面的剥离应力，避免碳纤维布整体剥离，提高加固的可靠性；
（5）降低加固成本和使用成本。
3.预应力碳纤维布加固钢结构施工工艺及步骤
钢结构预应力碳纤维布加固方案有两种，一种是直接粘固法钢结构加固设计，即将碳纤维布两端锚固并施加预应力，再用胶粘剂粘贴在钢结构表面。此种方法一般适用于构件表面比较平整的拉杆，用于构件或其局部加固。另一种方法是将碳纤维布束作为预应力索进行应力调整，一般适用于整个结构的整体加固。
（1）材料选择
用于结构加固的碳纤维主要为PAN基碳纤维，极限强度可达3500Mpa，弹性模量约为2.35×109Mpa，树脂体系采用环氧材料。
（2）设计
根据修复结构的受力特点、力的传递路径及应力应变场，确定碳纤维布的数量、尺寸及铺设方向。纤维方向应尽可能与损伤构件中的最大应力方向一致。若损伤部位处于复杂的应力状态，纤维取向及铺层顺序应尽可能与控制主应力方向一致。
（3）预应力预应力张拉技术
钢结构加固的特殊性要求预应力的施加方式简单，传统的施加预应力方式往往是先张拉后锚固，需要相对复杂的张拉设备和相应的反力装置，锚固过程中预应力的损失也比较大。嵌入式预应力张拉技术的特点是先锚固后张拉，利用构件本身和先前的锚固装置作为张拉力装置，不需要复杂的张拉设备。嵌入式预应力张拉技术可以分批施加预应力，对粘结层产生挤压作用，提高粘结的可靠性。同时，由于采用先锚固后张拉的工艺，预应力损失小，方法简单有效。锚固张拉装置如图1所示：
4.纤维布安装工序
（1）表面处理：首先用粗砂纸打磨组件的粘接区域，清洁组件表面，用丙酮或酒精溶液擦洗表面以去除污染物，待其干燥，用粘合剂浸湿表面。 （a）安装前 （b）安装后
（2）在设计要求的位置钻孔，并远离需要加固的部位，避免二次损坏；
（3）采用图1所示挤推法将纤维布用胶水安装好，并初步拉紧纤维布；待锚固处胶水硬化后，第一次施加预应力，使纤维布完全伸直，使纤维布与钢结构构件表面留有一定间隙；
（4）在纤维布表面涂抹胶水，初步密封纤维束之间的缝隙钢结构加固设计，待其稍干硬后再灌注胶水；
（5）待胶液稍干后，第二次施加预应力至设计的控制应力（利用挤压效应，提高粘接质量），利用胶液使纤维束充分浸润，提高其接头工作性能。
（6）室温放置48小时后（气温较低时时间应适当延长），待胶水充分硬化后，剪掉多余的螺丝，并根据结构实际要求进行表面防护处理。
上图为纤维布安装好后的照片
5 预应力碳纤维布加固设计计算原则
预应力碳纤维布加固钢结构除符合一般钢结构加固标准及规范外，还具有以下特点：
（1）进行静力计算时，必须首先确定一些与调整应力有关的参数，如辅助平衡力的大小、预应力的强度、预应力卸载矩的值、支撑标高的位移值等。
（2）调整应力时需确定适当的荷载值或应力水平。即需分析确定加固结构是否需要完全卸载或卸载到一定水平。
钢筋结构设计计算应遵循以下原则：
（1）加强构件与被加强构件均受到材料弹性范围内的力，且在荷载作用下均同时达到材料的设计强度值；
（2）充分发挥材料的强度潜力。钢筋的预应力可以将加固部位的应力卸载到其反向应力的极值。
(3)预应力筋设计时还应考虑预应力荷载系数、预应力损失系数、工作条件系数、荷载系数等。
6.结语 钢结构在建筑工程中不可避免地存在各种缺陷和损伤，在荷载和环境因素的作用下，材料发生变化，引起宏观力学性能的退化，导致钢结构工程事故的发生。为保证结构的安全运行，延长其使用寿命，必须对已损伤的构件进行更换或加固，更换这些构件会造成很大的浪费，影响结构的正常使用。
同时结构损伤具有局部性和多发性，且这些结构在损伤发生后不能立即退役，因此寻求经济高效的钢结构加固技术不仅是土木工程领域需要解决的技术问题，也是关乎社会可持续发展的问题。
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