現如今鋼(gang)結構(gou)已廣泛應用(yong)于(yu)工業和(he)民用(yong)建筑，但是由于(yu)設(she)計(ji)、施工、使用(yong)、管理不當、材料質量不符合要(yao)求等(deng)因素(su)的(de)(de)影響，在鋼(gang)結構(gou)建筑不可避免的(de)(de)存在著各種(zhong)各樣的(de)(de)缺(que)陷和(he)損(sun)傷，嚴重影響結構(gou)安全(quan)。傳統的(de)(de)鋼(gang)結構(gou)加固方(fang)法有鋼(gang)板焊接(jie)(jie)、螺栓連接(jie)(jie)或在損(sun)傷部位粘貼(tie)鋼(gang)板等(deng)方(fang)法。
本文結(jie)合《鋼結(jie)構加固設計(ji)標準(zhun)》（GB51367-2019）的鋼結(jie)構加固標準(zhun)，介紹鋼結(jie)構加固知識(shi)，與大(da)家(jia)一起學習分享(xiang)。
一
鋼結構加固流程
基本流程(cheng)如圖所示：
加固(gu)(gu)設計前，應根(gen)據建筑(zhu)物種類，分別按現行(xing)國家標準《民用建筑(zhu)可(ke)靠(kao)(kao)性鑒定(ding)標準》GB 50292和《工業建筑(zhu)可(ke)靠(kao)(kao)性鑒定(ding)標準》GB 50144和進行(xing)檢測或鑒定(ding)。當(dang)涉(she)及抗震(zhen)加固(gu)(gu)時，必須進行(xing)抗震(zhen)能力鑒定(ding)，根據結果出具項目檢測鑒定報告。
結(jie)(jie)構加固(gu)后的(de)建(jian)筑物(wu)使(shi)用年限(xian)，應由產權人和設(she)計單位(wei)共(gong)同商(shang)定(ding)。當加固(gu)材料中使(shi)用結(jie)(jie)構膠粘劑或其他聚(ju)合物(wu)成分時，其結(jie)(jie)使(shi)用年限(xian)為30年，如(ru)果(guo)讓結構加(jia)固后的使用(yong)年限超(chao)過50年，其膠(jiao)和聚合物的應通過(guo)耐長期應力作用能力檢驗。
鋼結(jie)構加(jia)固(gu)有減輕荷載、改變計(ji)算圖形、加(jia)大原結(jie)構構件截面和(he)連(lian)接強度(du)、阻止裂(lie)紋擴展(zhan)等方法。當有成熟經(jing)驗(yan)時，也可采用其他的(de)(de)加(jia)固(gu)方法。經(jing)鑒定(ding)需要加(jia)固(gu)的(de)(de)鋼結(jie)構，根據損害范圍一(yi)般分(fen)為局部加固和全面加固。
結(jie)構(gou)加固(gu)設計，應與(yu)實際(ji)施工(gong)方法(fa)相(xiang)結(jie)合，保證新增構(gou)件與(yu)原(yuan)(yuan)結(jie)構(gou)連(lian)接可靠，新增截(jie)面(mian)與(yu)原(yuan)(yuan)截(jie)面(mian)的結(jie)合面(mian)牢固(gu)，形成共(gong)同體，并不對(dui)未加固(gu)的部(bu)分，以(yi)及相(xiang)關(guan)結(jie)構(gou)、構(gou)件和地基基礎造(zao)成不利影響。
二
鋼結構加固流程
分析加固原因
1、由荷載(zai)變化(hua)，超(chao)期服(fu)役，規(gui)(gui)范和規(gui)(gui)程改變導致結構承載(zai)力不足;
2、由(you)荷載(zai)變化，超期服役，規范和(he)規程改變導致(zhi)結構承載(zai)力不足;
3、溫(wen)差作用(yong)下(xia)引起(qi)構件或連(lian)接變形(xing)、開裂和翹曲;
4、由于化學(xue)物質的侵蝕而產生腐蝕以及電化學(xue)腐蝕致使鋼結構(gou)構(gou)件截面削(xue)弱;
5、其它包括設計(ji)、生產、施工中(zhong)的失誤及服役期中(zhong)的違規(gui)使用和操作等。
加(jia)固用(yong)鋼材(cai)及焊接材(cai)料
加固(gu)件(jian)的(de)鋼號(hao)應(ying)(ying)與(yu)原構件(jian)的(de)鋼號(hao)相(xiang)同或相(xiang)當，韌性(xing)、塑性(xing)及焊(han)接性(xing)能應(ying)(ying)能與(yu)原構件(jian)鋼材相(xiang)匹配。結(jie)(jie)構加固(gu)用(yong)鋼筋(jin)的(de)品種宜(yi)選用(yong)HRB400級(ji)或HPB300級(ji)鋼筋(jin)，其質量和性(xing)能應(ying)(ying)符合相(xiang)關(guan)國家(jia)標(biao)。結(jie)(jie)構加固(gu)用(yong)焊(han)接材料的(de)質量和性(xing)能應(ying)(ying)符合相(xiang)關(guan)國家(jia)標(biao)準。
結(jie)構膠粘(zhan)劑
鋼(gang)結(jie)構(gou)加固用的結(jie)構(gou)膠(jiao)(jiao)粘劑，應(ying)采用以鋼(gang)為(wei)基(ji)材的結(jie)構(gou)膠(jiao)(jiao)，嚴(yan)禁采用以不飽和聚酯或醇酸樹脂為(wei)主成分的膠(jiao)(jiao)粘劑。當使(shi)(shi)用環境(jing)為(wei)常(chang)溫(wen)時，應(ying)采用I類AAA級(ji)或AA級(ji)常(chang)溫(wen)結(jie)構(gou)膠(jiao)(jiao); 當使(shi)(shi)用環境(jing)有高(gao)溫(wen)時，應(ying)采用II類或III類耐溫(wen)結(jie)構(gou)膠(jiao)(jiao)。
三
常用加固方法
增(zeng)大(da)截面(mian)法
增大(da)截面法加固(gu)(gu)可采用焊接連(lian)接、螺栓連(lian)接、鉚釘連(lian)接和粘貼鋼板等(deng)方式。負荷狀態下，鋼構(gou)件(jian)的(de)焊接加固(gu)(gu)，應根據原構(gou)件(jian)的(de)使用條件(jian)，校核其最大(da)名義應力σ0max不得超(chao)過應力比限值(zhi)規定，否(fou)則應采用其他增大(da)截面的(de)方法進行加固(gu)(gu)。
加(jia)固后(hou)構(gou)件(jian)需滿(man)(man)足現(xian)行設計標(biao)準的安全性(xing)、適用性(xing)及耐久性(xing)。以受彎構(gou)件(jian)為例，平面內受彎的加(jia)固構(gou)件(jian)，抗彎強度應滿(man)(man)足以下公式：
其(qi)中(zhong)f為鋼材的抗(kang)彎強(qiang)度(du)設(she)計值(MPa)，取(qu)截面中(zhong)最低強(qiang)度(du)級別鋼材的抗(kang)彎強(qiang)度(du)設(she)計值；
ηm為彎構件(jian)加(jia)(jia)固強度修正系數(shu)，對(dui)雙側(ce)加(jia)(jia)固按下(xia)表取值，對(dui)單側(ce)加(jia)(jia)固按下(xia)表0.9倍取值。
主平面內受彎的加固構件，其整體穩定性的驗算應符合現行國家標準《鋼結構設計標準》GB 50017的規定，穩定系數應按加固后截面計算，但驗算時，應將鋼材抗彎強度設計值f 改取為鋼材換算強度設計值f’，并應乘以強度折減系數ηm。
鋼(gang)結構(gou)受彎構(gou)件加固(gu)后(hou)(hou)的(de)總撓(nao)(nao)(nao)(nao)度(du)不應(ying)超過(guo)現行國家標(biao)準《鋼(gang)結構(gou)設計標(biao)準》GB 50017規定的(de)限值(zhi)。加固(gu)后(hou)(hou)受彎構(gou)件的(de)總撓(nao)(nao)(nao)(nao)度(du)ωT應(ying)包括加固(gu)前負荷(he)下的(de)初始(shi)撓(nao)(nao)(nao)(nao)度(du)ω0，焊接時因加熱、固(gu)化引起的(de)焊接殘余撓(nao)(nao)(nao)(nao)度(du)ωw及焊后(hou)(hou)新增(zeng)荷(he)載下的(de)撓(nao)(nao)(nao)(nao)度(du)增(zeng)量Δω。
粘貼(tie)鋼(gang)板(ban)加固法
粘(zhan)貼鋼(gang)板加固法(fa)可用(yong)于鋼(gang)結構受彎、受拉、受剪實腹式(shi)構件的(de)(de)加固以及受壓構件的(de)(de)加固。用(yong)本(ben)方(fang)法(fa)加固的(de)(de)鋼(gang)結構，其長期使用(yong)的(de)(de)環(huan)境溫度不應(ying)高于60℃；處于高溫、高濕、介質侵(qin)蝕(shi)、放射(she)等特殊環(huan)境的(de)(de)鋼(gang)結構采用(yong)本(ben)方(fang)法(fa)加固時(shi)，除應(ying)按國家現(xian)行有關標(biao)準的(de)(de)規定采取相應(ying)的(de)(de)防護措施外，尚應(ying)采用(yong)耐環(huan)境因素(su)作用(yong)的(de)(de)膠粘(zhan)劑，并應(ying)按專門(men)的(de)(de)工藝要求進行粘(zhan)貼。
受(shou)彎(wan)構(gou)件采(cai)用粘鋼加(jia)固后(hou)，其受(shou)彎(wan)承載(zai)力以及受(shou)剪(jian)承載(zai)力的提(ti)高幅度，均(jun)不應超過30%。
受(shou)彎承載(zai)力的加固(gu)計(ji)算(suan)(suan)，應考慮不能卸載(zai)的荷載(zai)引(yin)起(qi)的原(yuan)構件應力σ0的影響，并(bing)引(yin)人針對不同(tong)使(shi)用(yong)條件類別構件的強度修正系數ηm，其計(ji)算(suan)(suan)公式(shi)如下：
受(shou)彎構(gou)件的腹板上粘(zhan)鋼進行受(shou)剪加固(gu)時，對(dui)于(yu)承受(shou)靜力(li)荷(he)載的構(gou)件應符合下列規定(ding)：
其中fv為計算部位原鋼材(cai)的抗剪(jian)強度(du)設計值，ηv受(shou)彎構件腹板粘(zhan)鋼加固強度(du)修(xiu)正系數，對于I、II類結構取(qu)為0.80，對其他類結構取(qu)為0.85。
對受(shou)彎(wan)構件(jian)正(zheng)(zheng)彎(wan)矩區的(de)正(zheng)(zheng)截(jie)面(mian)加固，其受(shou)拉面(mian)沿軸向粘貼的(de)鋼板(ban)的(de)截(jie)斷(duan)位(wei)置，應從其強度(du)充分(fen)利(li)用的(de)截(jie)面(mian)算起，且(qie)粘貼延(yan)伸長度(du)的(de)取值應符合下式規定:
四
注意事項
鋼(gang)結(jie)構(gou)(gou)加(jia)固(gu)所(suo)選材料基本都(dou)為(wei)鋼(gang)材，在進(jin)行加(jia)固(gu)處理(li)時會給結(jie)構(gou)(gou)帶(dai)來過多的(de)結(jie)構(gou)(gou)自(zi)重，且(qie)(qie)鋼(gang)板不(bu)易(yi)裁剪成加(jia)固(gu)所(suo)需的(de)形狀，安裝運(yun)輸(shu)等(deng)較為(wei)困難，在加(jia)固(gu)完工之后，需對鋼(gang)材進(jin)行防銹處理(li)，以免鋼(gang)材生銹對結(jie)構(gou)(gou)膠產生不(bu)必要的(de)影響，且(qie)(qie)維護工作量大(da)，費用(yong)較高。
來源：建筑安全檢測鑒定
