加固設(shè)計(jì)：一些鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)知識(shí)

鋼結(jié)構(gòu)加固是對(duì)可靠性不足或產(chǎn)權(quán)人要求提高可靠度的鋼結(jié)構(gòu)、構(gòu)件及其相關(guān)部分采取增強(qiáng)、局部更換或調(diào)整其內(nèi)力等措施，使其具有現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)權(quán)人所要求的安全性、適用性和耐久性。

    《鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51367-2019）于2019年11月22日發(fā)布，自2020年6月1日起實(shí)施。本文結(jié)合新的鋼結(jié)構(gòu)加固標(biāo)準(zhǔn)，介紹一些鋼結(jié)構(gòu)加固知識(shí)，不足之處歡迎指正。 

01

鋼結(jié)構(gòu)加固流程

    加固改造設(shè)計(jì)的基本流程詳見下圖： 

    加固前，應(yīng)根據(jù)建(構(gòu))筑物的種類，分別按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB 50144和《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB 50292進(jìn)行檢測(cè)或鑒定。當(dāng)與抗震加固結(jié)合進(jìn)行時(shí)，尚應(yīng)進(jìn)行抗震能力鑒定。根據(jù)檢測(cè)鑒定結(jié)果出具項(xiàng)目的檢測(cè)鑒定報(bào)告。

    結(jié)構(gòu)加固后的使用年限，應(yīng)由產(chǎn)權(quán)人和設(shè)計(jì)單位共同商定。當(dāng)結(jié)構(gòu)的加固材料中使用結(jié)構(gòu)膠粘劑或其他聚合物成分時(shí)，其結(jié)構(gòu)加固后的使用年限宜按30年考慮，如需結(jié)構(gòu)加固后的使用年限為50年時(shí)，其所使用的膠和聚合物的粘結(jié)性能，應(yīng)通過耐長(zhǎng)期應(yīng)力作用能力的檢驗(yàn)。

    鋼結(jié)構(gòu)的加固可分為直接加固與間接加固兩類，設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際條件和使用要求選擇適宜的加固方法及配合使用的技術(shù)。直接加固宜根據(jù)工程的實(shí)際情況選用增大截面加固法、粘貼鋼板加固法和組合加固法。間接加固宜根據(jù)工程的實(shí)際情況采用改變結(jié)構(gòu)體系加固法、預(yù)應(yīng)力加固法。結(jié)構(gòu)加固的連接方法宜采用焊縫連接、摩擦型高強(qiáng)螺栓連接，亦可采用焊縫與摩擦型高強(qiáng)螺栓的混合連接等。

    結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)可采用線彈性分析方法計(jì)算結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)，并應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50017的 有關(guān)規(guī)定。結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)，應(yīng)與實(shí)際施工方法緊密結(jié)合，采取有效措施，保證新增構(gòu)件及部件與原結(jié)構(gòu)連接可靠，新增截面與原截面結(jié)合牢固，形成整體共同工作，并不應(yīng)對(duì)未加固部分，以及相關(guān)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和地基基礎(chǔ)造成不利的影響。

02

鋼結(jié)構(gòu)加固材料

（1）原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件材料的材料強(qiáng)度

    當(dāng)結(jié)構(gòu)可靠性鑒定認(rèn)為原設(shè)計(jì)文件有效，且未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接的性能有明顯退化時(shí)，可采用原設(shè)計(jì)值。當(dāng)結(jié)構(gòu)可靠性鑒定認(rèn)為應(yīng)重新進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，應(yīng)采用檢測(cè)結(jié)果推定的屈服強(qiáng)度或條件屈服點(diǎn)進(jìn)行確定，當(dāng)按現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的屈服強(qiáng)度推定值fy確定時(shí)，其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f應(yīng)取fy與γR的比值，抗力分項(xiàng)系數(shù)γR應(yīng)取為1.2。

    受有氣相腐蝕的鋼結(jié)構(gòu)原構(gòu)件，當(dāng)其截面面積損失大于25%或其板件剩余厚度小于5mm時(shí)，其驗(yàn)算時(shí)的鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，尚應(yīng)根據(jù)腐蝕等級(jí)乘以0.8~1.0強(qiáng)度降低系數(shù)。

（2）加固用鋼材及焊接材料

    加固件的鋼號(hào)應(yīng)與原構(gòu)件的鋼號(hào)相同或相當(dāng)，韌性、塑性及焊接性能應(yīng)能與原構(gòu)件鋼材相匹配。結(jié)構(gòu)加固用鋼筋的品種宜選用HRB400級(jí)或HPB300級(jí)鋼筋，其質(zhì)量和性能應(yīng)符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)。結(jié)構(gòu)加固用焊接材料的質(zhì)量和性能應(yīng)符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

（3）結(jié)構(gòu)膠粘劑

    鋼結(jié)構(gòu)加固用的結(jié)構(gòu)膠粘劑，應(yīng)采用以鋼為基材的結(jié)構(gòu)膠，嚴(yán)禁采用以不飽和聚醋或醇酸樹脂為主成分的膠粘劑。當(dāng)使用環(huán)境為常溫時(shí)，應(yīng)采用I類AAA級(jí)或AA級(jí)常溫結(jié)構(gòu)膠; 當(dāng)使用環(huán)境有高溫時(shí)，應(yīng)采用II類或III類耐溫結(jié)構(gòu)膠。

03

常用加固方法

（1）  增大截面法

    增大截面法加固可采用焊接連接、螺栓連接、鉚釘連接和粘貼鋼板等方式。負(fù)荷狀態(tài)下，鋼構(gòu)件的焊接加固，應(yīng)根據(jù)原構(gòu)件的使用條件，校核其最大名義應(yīng)力σ0max不得超過應(yīng)力比限值規(guī)定，否則應(yīng)采用其他增大截面的方法進(jìn)行加固。