钢结构加固方法:局部与全面加固的详细论述

   日期:2024-10-17     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:266    
核心提示:全面加固是对整体结构进行加固,常见的加固方法有改变结构静力计算图形加固法、加大构件截面加固法等。下面我们就改变结构计算图形加固法和加大构件截面加固法进行详细论述。

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确定需要加固钢结构,根据损伤范围一般分为局部加固和全面加固。局部加固是对承载能力不足的杆件或连接节点进行加固。有增加杆件截面、减少杆件自由长度、加强连接节点等方法。综合加固是加强整体结构。常见的加固方法有改变结构静力计算图形加固方法、增加构件截面加固方法等,下面我们将详细讨论改变结构计算图样和扩大构件截面加固方法的加固方法。

01

改变结构计算图形加固方法

改变结构计算图形的加固方法是指通过改变荷载分布、力传递路径、节点属性和边界条件、增设杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同作用等方式对结构进行加固的方法。在改变结构计算图形的加固过程(包括施工过程)中,除了计算加固结构的承载力和正常使用极限状态外,还应注意对结构承载力和使用功能的影响。相关结构构件,并考虑结构和构件、节点和支撑内力的重新分布,对结构(包括基础)进行必要的补充计算,采取切实合理的结构措施。

当采用改变结构计算图形的加固方法时,设计和施工应密切配合。未经设计许可,不得擅自改变设计规定的施工方法和程序。采用调整内力的方法加固结构时,应规定调整内力(应力)或规定位移(应变)的数值和允许偏差,以及其检测位置和检验方法在加固设计中。

1、改变结构计算图形的一般方法

1.添加支撑或辅助构件加固方法

①添加支撑,增加结构的空间刚度,使结构可以根据空间结构进行计算,挖掘结构的潜力,如图1所示。

②增加支撑钢结构加固技术,增加结构刚度,或调整结构自振频率,增加结构承载能力,改善结构动力特性,如图(图2)。

③增加支撑或辅助杆,降低构件的长细比,以提高其稳定性,如图(图3)。

④在货架结构中,重点加强某一立柱的刚度,使其能承受大部分水平力,以减少其他立柱的荷载,如图4所示。

2、改变构件弯矩模式的加固方法

①改变荷载分布,如将一个集中荷载改为多个集中荷载。

②改变端部支撑情况,如由铰接改为刚性,见(图5)。

③增加中间支撑或将简支结构的端部连接起来,形成连续结构,见图6。

④调整连续结构的支撑位置,改变连续结构的跨度。

⑤将部件改为支柱式结构,如(图7)。

A、可以采用以下改变杆件内力的方法来加固桁架。

一个。添加支柱,使桁架变为支柱式结构(如图8所示)。

b.添加预应力拉杆,见图(图9)。

B、必要时可采取措施使加固构件与其他构件共同作用或形成组合结构进行加固,如钢屋架与天窗架共同作用。例如(图10),在钢平台梁上添加剪力键,与混凝土铺板形成组合结构。

3.施加预应力的加固方法

① 在结构内设置拉杆或适度拉紧的拉索,以加强结构的刚性,如(图11)。

② 对受弯构件施加预应力,如(图12)。

当框架有主副跨时,可通过改变主副跨的连接方式对其中一跨进行加固。主跨可采用刚性连接改为铰接加固,副跨可采用铰接改为刚性连接加固。加强如图(图13)所示。

02

扩大杆件截面的加固方法

扩大构件截面的加固方法覆盖范围广,施工也比较简单。特别是如果满足某些先决条件,还可以在负载下进行加固。因此,它是钢结构加固中最常用的方法。

采用加大截面的方法加固钢构件时,应考虑构件的受力情况和存在的缺陷,在施工方便、可靠的前提下,选择最有效的加大截面的形式。联系。所选截面形式应有利于加固的技术要求并考虑现有的缺陷和损失。 (图1-图4),给出了各种受力构件的一些截面钢筋形状,可供设计时参考。

1. 计算的一般规定

(1)当钢结构在完全卸载状态下采用扩大截面加固时,应根据加固后的截面,采用与新建结构相同的方法,按按《钢结构设计规范》的规定进行计算。

(2)在荷载条件下,采用扩大截面的方法加固钢构件时,原结构的承载力应至少有20%的富余。加固构件的承载力计算应根据荷载型式分别进行。

对于承受静载或间接承受动载的构件,一般可根据原构件与钢筋之间内力重新分布的原理,以钢筋截面为基础计算承载力。

(3)荷载扩大截面加固时,应根据原构件的受力状态进行配筋计算,钢筋强度设计值应乘以配筋折减系数k。对于有轴向中心应力的实心腹杆,采用k=0.8;对于偏心受力构件,k=0.9 对于弯曲构件和晶格构件。

根据《钢结构加固技术规程》的条件,加固构件按使用条件分为四类设计工况。不同设计工况下配筋折减系数有不同的值。

(1)轴心受力构件加固后,应考虑构件截面质心偏移的影响。当截面质心轴偏移值小于截面高度时,其影响一般可以忽略。

(2)对于钢筋受弯构件和偏心受力构件,不需考虑截面塑性发展,可按边缘纤维屈服准则计算。

(3)在动荷载作用下,构件的加固计算应分加固前后两个阶段进行,并应遵守下列规定:稳定性计算采用按加固前截面的稳定系数和加固后分别;无需考虑钢筋折减系数;必要时应对其剩余疲劳寿命进行专门研究计算。

(4)在静荷载作用下,对于加固构件的稳定性计算,可按加固截面取稳定系数,同时应考虑加固折减系数。

2 轴向受力构件配筋计算

轴拉或轴压构件的原始横截面一般是对称的。若损伤不对称性不大,可采用对称加固;如果损伤不对称性较大,则不应改变截面质心。加固位置以减少额外力量的影响。当使用不对称或改变质心位置的加强截面时,应将其视为偏心受力构件(拉弯或压弯构件)。

三、结构及施工要求

(1)采用扩大截面的方法进行加固时,必须保证被加固构件有合理的力传递路径:有互连件,保证钢筋与原构件共同作用;对于轴向受力和偏心受力构件,其钢筋应与原构件的支撑(或节点)可靠连接。

(2)钢筋的布置应适应原构件的几何形状或已发生的变形,以利于施工。但应尽可能避免导致截面质心偏移的形式。当不可避免时,加固计算中应考虑质心轴偏移的影响。

(3)尽量减少加固施工工作量。无论原结构是螺栓结构还是焊接结构,只要钢材具有良好的焊接性,都应尽可能采用焊接加固。

(4)采用焊接补强时,应尽量减少焊接工作量,并注意合理的焊接顺序,以减少焊接变形和焊接应力,避免仰焊。带载焊接时,应采用较小的焊接尺寸,对原构件影响较小、最薄弱、能立即加固的部位应先进行加固。

(5)扩大截面的加固结构不应过多削弱原构件的承载能力:

A、采用螺栓或高强螺栓连接时,在保证加强筋能与原构件配合的前提下,应采用较小直径的螺栓或高强螺栓,尽量采用高强螺栓尽可能多。

B、采用焊接连接时,尽量避免采用与原构件应力方向垂直的焊缝。如果无法做到这一点,应采取特殊的技术措施和焊接技术,以确保结构施工的安全。

C、轻钢结构中的小角钢、圆钢不宜在荷载下进行焊接。必要时应采取适当措施。严禁在荷载下采用焊接方法对圆钢拉杆进行加固。

(6)扩大截面加固结构构件时,应保证加固部分与被加固部分能可靠地配合,截面不变形,板材稳定,施工必须可行。钢筋的切割位置应尽量减少应力集中,并保证无筋截面在设计荷载作用下处于弹性工作阶段。

(7)在荷载作用下进行结构加固时,加固过程应保证焊接加热、钻孔、扩孔等对加固部位截面造成的弱化作用尽可能小。为此,必须制定详细的加固施工工艺。并规定技术条件,并按隐蔽工程进行施工验收。

(8)在荷载作用下加固结构构件时钢结构加固技术,当构件内的名义应力不小于0.3fy,且采用扩大焊接钢筋截面的方式对结构构件进行加固时,可将钢筋与被加固构件压紧沿整个长度相互对抗。紧紧;定位焊接后,采用20~30mm长的断续(300~500mm)焊缝,然后从钢筋端部开始分段(每段不大于70mm)。焊接所需的连接焊缝应间歇进行。当截面有对称成对焊缝时,应平行焊接;当有多个焊缝时,应按错序顺序进行焊接;对于两侧有对称焊缝的焊缝。对于钢筋截面,应先焊接受拉侧钢筋,再焊接受压侧钢筋;对于一端预埋的受压构件,应从预埋端向另一端进行焊接。如果是拉杆应从另一端焊接到预埋端。

当采用螺栓(或铆钉)连接加固扩大截面时,钢筋与加强板相互压紧后,应打孔,并从端部安装紧固螺栓(或铆钉)紧固。加固到中间,以最大限度地减少加固过程所需的时间。横截面过度弱化。

(9)采用扩大截面法加固两个以上构件的超静定结构(框架、连续梁等)时,应先将所有钢筋压紧并点焊到被加固构件上,然后按顺序继续来自应力最大的部件。加强与地面的连接。

以上是钢结构综合加固的两种常见加固方法。其中,增加原构件截面的加固方法是最费材料和劳力的方法(但往往是可行的方法);而改变计算图的方法是最费力的方法。有效且多样,其成本也大大降低。具体方案可结合实际工况制定。

 
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