厦门建筑结构设计-钢结构工程设计的加固措施

一、钢结构工程加固的原因和原则

钢结构工程如果因为施工不当，使用年限过长，设计缺陷等导致的承载能力、抵抗变形能力、稳定性不能满足使用要求时，可以采取加固措施来满足要求。

1.钢结构工程加固的主要原因

（1）由于钢结构工程使用功能的改变，添增设备，使钢结构工程实际承受的荷载超过设计荷载。

（2）遭受意外的损害，如战争破坏、火灾、地震等，使结构发生损坏。

（3）钢结构工程制造过程中，混入了劣质钢材，使制造出的构件达不到设计标准。

（4）地基基础沉降不均，建筑的墙、柱发生异常变形，使钢结构工程产生异常变形或伤。

（5）由于设计、施工方面所造成的缺陷，影响到钢结构工程的强度、刚度或稳定性。如桁架节点板设计时，未考虑到施工拼装误差而造成侧焊缝长度不足。

（6）钢结构工程在长期的使用过程中。发生锈蚀或其他机械损伤，使构件断面被削弱，造成钢结构工程的承载能力的下降。

2.钢结构工程加固方案的制定原则

对钢结构工程进行加固时，应先请有关业内人事进行鉴定，根据实际需要制定出合理的加固方案。较好的钢结构工程加固成本。制定时还应注意以下事项：

（1）钢结构工程加固的连接方式应以焊接为主，但避免采用不利焊位（如仰焊）。

（2）在不能采用焊接（如考虑防火）或施焊有困难时，可采用高强度螺栓或铆钉加固，特殊情况采用普通螺栓加固。

（3）结构加固应在原位置上，利用原有结构在卸载或局部卸情况下进行，必要时也可将原结构卸下加固。

（4）加固施工时，原有构件应力不宜大于其容许应力的60%，如果应力超过容许应力的60%而小于80%时，必须先确定出安全可靠的施工方案（如设临时支撑等）然后再进行加固；当应力超过容许应力的80%时，应卸掉结构的荷载。

（5）对轻型钢结构工程杆件进行焊接加固时，应卸掉结构的荷载。

（6）当用铆钉或螺栓在承载状态下加固时，原有构件因钻孔而削弱后的截面应力不得超过其设计时的容许应力。

二、钢结构工程加固的形式

根据对钢结构工程加固的位置和范围的不同，可将钢结构加固分为局部加固和全面加固两种形式。

（一）局部加固

所谓钢结构的局部加固是指对某些强度、刚度不足的杆件和连接处进行加固。通常采用的方法有如下几种。

1.加大构件横截面面积

对于钢结构工程中所存在的个别薄弱构件，在不改变整个结构的应力分布情况下，可结其加焊型钢来增加横截面面积。

在采用加大构件横截面面积方法进行加固时应注意如下几点：

（1）采用的加固方法应有利于构件在保持原来的几何状态下施工；尽量减少焊接工作量，选择合理的施焊程序，避免引起过大的焊接变形。

（2）注意加固时的净空限制，使新加固的构件不与其他杆件相撞击。

（3）注意新旧钢材的可焊性，选择适合的焊条和良好的焊接工艺。尽量减少焊接工作量，选择合理的施焊程序，避免引起过大的焊接变形。

（4）当受压构件的破损和变形较严重时，可用钢筋混凝土进行加固。为了保证钢构件和混凝土能更好地共同工作，可在包混凝土的部位处，在钢构件的表面加焊短钢筋，用来传递剪力。

（5）加固后的截面在构造上要考虑防腐要求，避免形成易于积灰、积水的凹槽而引起锈蚀。

（6）对刚度不足的梁进行加固时，只需加固弯矩较大的区段，加固钢材不伸到支座处。

2.缩短构件的自由长度

对于稳定性不足的屋架及托架进行加固时，可采取增设再分式腹杆，减小两支点间的构件长度的方法。

3.对连接处和节点进行加固

对连接处和节点进行加固，主要是对焊接连接的焊缝和螺栓连接的螺栓及铆接连接的铆钉进行加固。

（1）焊缝的加固方法

①加长焊缝的长度

对原焊缝长度不够的，可设法加长原焊缝的长度。如增设端焊缝，或加大节点板尺寸。

②加大焊脚尺寸

当原焊脚尺寸较小，构件厚度又较厚。而加长焊缝又有困难时，可采用加大焊脚尺寸的方法来加固焊缝，但要求原焊缝质量必须很好。

（2）铆接或螺栓连接的加固方法

①增加螺栓或铆钉的数目，增加多少要根据强度条件计算后决定。

②增大铆钉的直径或用高强螺栓代替原来铆钉。要求扩孔后的铆钉与铆钉、螺栓与铆钉之间的间距应大于3d(d为较大螺栓或铆钉的孔径）。

③对原铆接连接节点，可采用贴边焊缝进行焊接加固。此时焊缝强度应按承受全部内力计算。

（二）全面加固

全面加固的方法很我，常用的有如下一些方法：

1.拉加结构或构件的刚度

（1）增加支撑以加强结构空间刚度。按空间结构进行验算，挖掘结构潜力。

（2）在平面排架中，重点加强某一列柱的刚度，以承受大部分水平剪力，从而减轻其他列柱的负荷。

（3）增设支撑或辅助杆件以减小构件的自由长度；设置拉杆来加强结构的刚度。

2.改变构件的弯矩图形

（1）变更荷载的分布情况，如将一个集中荷载分为几个集中荷载。

（2）变更结构构件端部的约束情况，如将铰接变为刚性连接。

（3）合理地调整连接结构的支座位置，使构件内力重新分布。

（4）增设辅助桁架。在原结构上增设辅助桁架，可有效地加固简支梁和桁架，但受空间条件的限制，必须以不妨碍使用为原则。

（5）增加中间支座或将简支结构端部连接使之成为连续结构。

全面加固的方法还有很多，需要时可查阅有关资料。