[PPT]鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)加固設(shè)計

1、鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)加固設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)加固方法鋼結(jié)構(gòu)加固基本原則1、改變結(jié)構(gòu)計算簡圖的加固3、連接的加固與加固件的連接2、加大構(gòu)件截面加固4、裂紋的修復(fù)與加固鋼屋架加固鋼結(jié)構(gòu)加固基本原則：荷載1、當(dāng)原結(jié)構(gòu)是按工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（TJ9-74）取值時，在鑒定階段對結(jié)構(gòu)的驗算仍按該規(guī)范取值，但經(jīng)確定需要加固時，則加固驗算應(yīng)按現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取值；2、當(dāng)原結(jié)構(gòu)加固后建筑功能改變時，應(yīng)根據(jù)實際情況并按現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取值；3、對不符合建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范規(guī)定或未作規(guī)定的永久荷載，可根據(jù)實際情況進(jìn)行抽樣實測確定，抽樣數(shù)應(yīng)根據(jù)實際情況確定，但不得少于五年，且應(yīng)以其平均值乘以1.2的系數(shù)作為該永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)

2、值。所謂未作規(guī)定的荷載，是指積灰、安裝荷載、異型設(shè)備、管道、支架重量及吊車使用荷載等。鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)加固原則：計算原則1、結(jié)構(gòu)計算簡圖，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)上的實際荷載、構(gòu)件的支承情況、邊界條件、受力狀況和傳力途徑等確定，并適當(dāng)考慮結(jié)構(gòu)實際工作中的有利因素，如結(jié)構(gòu)的空間作用、新結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)的共同工作等；2、結(jié)構(gòu)的計算截面，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的損傷、缺陷、裂紋和銹蝕等不利影響，按結(jié)構(gòu)的實際有效截面進(jìn)行計算，并考慮結(jié)構(gòu)在加固時的實際受力狀況，即原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力超前和加固部分的應(yīng)變滯后（即新材料的應(yīng)變值小于原構(gòu)件的應(yīng)變值）特點，以及加固部分與原結(jié)構(gòu)共同工作的程度，對其總的承載能力予以適當(dāng)折減；3、在對結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行驗算時

3、，應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件實際工作中的荷載偏心、結(jié)構(gòu)變形和局部損傷、施工偏差以及溫度作用以及溫度作用等不利因素使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加內(nèi)力；4、如加固后使結(jié)構(gòu)重量增加或改變原結(jié)構(gòu)傳力途徑時，除應(yīng)驗算上部結(jié)構(gòu)的承載能力以外，尚應(yīng)對建筑物的基礎(chǔ)進(jìn)行驗算。鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)加固原則：計算原則5、鋼結(jié)構(gòu)加固時，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)材料因溫度、安裝等作用可能產(chǎn)生過大的殘余應(yīng)力和塑性變形而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力喪失或耐久性降低，因此，焊接鋼結(jié)構(gòu)加固時，原有構(gòu)件或連接的實際名義應(yīng)力值應(yīng)小于0.55fy，且不得考慮加固構(gòu)件的塑性變形；非焊接鋼結(jié)構(gòu)加固時，其實際名義應(yīng)力值應(yīng)小于0.7fy 。所謂結(jié)構(gòu)的名義應(yīng)力，指的是按規(guī)范規(guī)定或由材料力學(xué)一般方法算得

4、的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。如果現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的名義應(yīng)力值大于上述規(guī)定，則應(yīng)將結(jié)構(gòu)完全卸載后才能對其進(jìn)行加固。 鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)加固原則：計算原則鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)加固原則：設(shè)計施工協(xié)調(diào)鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計應(yīng)與實際施工方法緊密結(jié)合，并采取有效措施，保證新增截面、構(gòu)件和部件與原結(jié)構(gòu)的可靠連接，以形成整體共同工作，同時應(yīng)避免對未加固的部分或構(gòu)件造成不利影響。 改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固方法是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點性質(zhì)和邊界條件，增設(shè)附加桿件和支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。通過上述加固方法來改變結(jié)構(gòu)的計算圖形，調(diào)整原結(jié)構(gòu)內(nèi)力，使結(jié)構(gòu)按設(shè)計要求進(jìn)行內(nèi)力重分配，從而達(dá)到加固的目的，這通常是較為有效和經(jīng)

5、濟(jì)的加固方法。改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固 鋼結(jié)構(gòu)因強(qiáng)度不足導(dǎo)致破壞的幾率非常小，其截面一般受剛度或穩(wěn)定條件控制，同時，結(jié)構(gòu)的水平荷載亦按剛度分配至各柱由各柱承擔(dān)，因此，加設(shè)支撐以增加廠房空間剛度或縱向剛度；增設(shè)輔助桿件以減少構(gòu)件的長細(xì)比；重點加強(qiáng)排架結(jié)構(gòu)中某一柱列的剛度以減輕其它柱列的負(fù)荷；以及在塔架結(jié)構(gòu)中設(shè)置拉桿或拉索以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度和調(diào)整結(jié)構(gòu)的自震頻率以提高抗震能力等均可加固鋼結(jié)構(gòu)。一、增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度：改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固受彎構(gòu)件的加固可通過改變構(gòu)件的彎矩圖形來實現(xiàn)，因此，改變荷載的分布及支座的形式

6、及位置，可有效的改變受彎構(gòu)件的內(nèi)力，從而達(dá)到讓承載能力有較多富余的部分承受較大內(nèi)力以保證結(jié)構(gòu)的可靠性的目的。由于調(diào)整內(nèi)力可能影響結(jié)構(gòu)的承載能力、剛度和使用功能，因此，采用這種方法加固鋼結(jié)構(gòu)時，應(yīng)在加固設(shè)計中規(guī)定調(diào)整內(nèi)力（應(yīng)力）值或位移（應(yīng)變）值的允許幅度和偏差，以及其檢測位置和檢測方法。二、受彎構(gòu)件的加固：改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固：注意事項改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固過程（包括施工過程）可能對相關(guān)結(jié)構(gòu)（包括基礎(chǔ)）、構(gòu)件、節(jié)點和支座的使用狀態(tài)和承載能力產(chǎn)生影響，因此，加固設(shè)計時，除應(yīng)對被直接加固結(jié)構(gòu)的承載能力和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行計算外，尚應(yīng)注意加固對相關(guān)結(jié)構(gòu)

7、構(gòu)件承載能力和使用功能的影響，考慮結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、節(jié)點以及支座中的內(nèi)力重分布，對結(jié)構(gòu)（包括基礎(chǔ)）進(jìn)行必要的補(bǔ)充驗算，并采取切實可行的合理構(gòu)造措施，保證其安全。改變計算圖形所達(dá)到的目的，在很大程度上需要通過合適的施工程序和巧妙的施工方法來實現(xiàn)，而且施工方法正確與否也影響結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。為了準(zhǔn)確地實現(xiàn)加固設(shè)計的意圖及保證安全可靠，在采用改造結(jié)構(gòu)計算圖形的加固方法時，設(shè)計與施工應(yīng)緊密配合，未經(jīng)設(shè)計允許，不得擅自修改設(shè)計規(guī)定的施工方法和程序。加大截面加固法：計算簡圖加大構(gòu)件截面加固鋼構(gòu)件可能是在負(fù)荷、部分卸荷或全部卸荷狀態(tài)下進(jìn)行，加固前后結(jié)構(gòu)的幾何特性和受力狀況會有很大的不同，因而在確定加固構(gòu)件受力分析計

8、算簡圖時，應(yīng)反映結(jié)構(gòu)的實際條件，根據(jù)結(jié)構(gòu)加固期間及前后分階段考慮結(jié)構(gòu)的截面幾何特性，損傷及加固引起的不利變形，作用在結(jié)構(gòu)上的荷載及其不利組合確定計算圖形。對于超靜定結(jié)構(gòu)尚應(yīng)考慮因截面加大，構(gòu)件剛度改變使體系內(nèi)力重分布的可能，必要時分階段進(jìn)行受力分析和計算，以確保安全可靠。 加大截面加固法加大截面加固法加大截面加固法加大截面加固法連接的加固和加固件的連接一、加固連接方法的選擇 加固連接方法的選擇應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)加固的原因、目的受力狀態(tài)、構(gòu)造及工作條件和原有結(jié)構(gòu)采用的連接方法，一般可與原有結(jié)構(gòu)的連接方法一致。 鋼結(jié)構(gòu)常用的連接方法中，其連接的剛度，即破壞時抵抗變形能力的大小，依次為焊接、摩檫型高強(qiáng)度

9、螺栓、鉚接和普通螺栓連接。一般應(yīng)用剛度較大的連接加固比其剛度小的連接，在同一受力部位連接的加固中，不宜采用剛度相差較大的如焊縫與鉚釘或普通螺栓共同受力的混合連接方法，但考慮其中剛度較大的連接（如焊縫）承受全部作用力時除外。如有根據(jù)可采用焊縫和摩擦形高強(qiáng)螺栓共同受力的混合連接。連接的加固和加固件的連接二、焊縫連接的加固焊縫連接的加固，可依次采用增加焊縫長度、有效厚度或兩者同時增加的辦法實現(xiàn)。不論哪種方法，都應(yīng)經(jīng)過對施焊前后和過程中焊縫連接強(qiáng)度的計算。負(fù)荷下用焊縫加固結(jié)構(gòu)時，應(yīng)盡量避免采用長度垂直受力方向的橫向焊縫，如果在負(fù)荷下加固垂直于受力方向的橫向焊縫時，必須采取適當(dāng)施焊工藝及安全技術(shù)措施，以

10、免施焊中因焊件過熱引起的構(gòu)件和其連接的承載能力急劇降低而導(dǎo)致事故的發(fā)生。 連接的加固和加固件的連接當(dāng)僅用增加焊縫長度，有效厚度或兩者共同的辦法不能滿足連接加固的要求時，可采用附加連接板的辦法，附加連接板可以用角焊縫與基本構(gòu)件相連、也可用附加節(jié)點板與原節(jié)點板對接，不論采用何種方法，都需進(jìn)行連接的受力分析并保證連接（包括焊縫及附加板件、節(jié)點板等）能夠承受各種可能的作用力連接的加固和加固件的連接三、螺栓和鉚釘連接的加固 螺栓或鉚釘因松動、損壞失效或連接強(qiáng)度不足需要更換或新增加固其連接時，應(yīng)首先考慮采用適宜直徑的高強(qiáng)螺栓連接。當(dāng)負(fù)荷下進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，需要拆除結(jié)構(gòu)原有受力螺栓、鉚釘或增加、擴(kuò)大釘孔時，除應(yīng)

11、設(shè)計計算結(jié)構(gòu)原有和加固連接件的承載能力外，還必須校核板件的凈截面面積的強(qiáng)度。 當(dāng)用摩擦型高強(qiáng)螺栓部分地更換結(jié)構(gòu)連接的鉚釘,從而組成高強(qiáng)度螺栓和鉚釘?shù)幕旌线B接時，因同直徑的摩檫型高強(qiáng)度螺栓的承載力一般僅為鉚釘連接抗剪承載力的85%，為保證連接受力的勻稱,故宜對稱地更換松動、損傷的鉚釘，即將缺損鉚釘和與其對稱布置的非缺損鉚釘一并更換?？紤]原有鉚釘連接的受力狀況,對于構(gòu)造性鉚釘，可不受此限。由于焊接連接的剛度遠(yuǎn)大于鉚釘或螺栓連接，因此，用焊縫連接加固螺栓或鉚釘連接時，應(yīng)按焊縫承受全部作用力設(shè)計計算其連接，不考慮焊縫與原有連接件的共同工作，且不宜拆除原有鉚釘或螺栓，已損壞失效者除外。 連接的加固和加固

12、件的連接四、加固件的連接 為加固結(jié)構(gòu)而增設(shè)的板件（加固件）應(yīng)經(jīng)計算確定，除須有足夠的設(shè)計承載能力和剛度外，還必須與被加固結(jié)構(gòu)有可靠的連接以保證二者良好的共同工作。 加固件與被加固結(jié)構(gòu)間的連接，應(yīng)根據(jù)設(shè)計受力要求經(jīng)計算并考慮構(gòu)造和施工條件確定。 加固件的焊縫、螺栓、鉚釘?shù)冗B接的計算可按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行，但由于加固件與結(jié)構(gòu)間連接的施工常在現(xiàn)場進(jìn)行，并且受力較不均勻，因此計算時，對角焊縫強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)乘以0.85，其他強(qiáng)度設(shè)計值或承載力設(shè)計值應(yīng)乘以0.95的折減系數(shù)。 裂紋的修復(fù)和加固一、裂紋修復(fù)要求當(dāng)結(jié)構(gòu)因荷載反復(fù)作用及材料選擇、構(gòu)造、制造、施工安裝不當(dāng)?shù)犬a(chǎn)生具有擴(kuò)展性或脆斷傾向性裂紋損傷時，應(yīng)設(shè)法修復(fù)。在修復(fù)前必須分析產(chǎn)生裂紋的原因及其影響的嚴(yán)重性，有針對性地采取改善結(jié)構(gòu)實際工作或進(jìn)行加固的措施，對不宜采用修復(fù)加固的構(gòu)件，應(yīng)予拆除更換。在對裂紋構(gòu)件修復(fù)加固設(shè)計時，應(yīng)按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范相關(guān)規(guī)定進(jìn)行疲勞驗算，必要時應(yīng)專門研究，進(jìn)行抗脆斷計算。為提高結(jié)構(gòu)的抗脆性斷裂和疲勞破壞的性能，在結(jié)構(gòu)加固的