




钢结构加固详解:连接及节点的加固加固中的连接问题一般有两种情况:原有连接因承载力不足而进行的加固(即连接的加固,包括节点的加固)、加固件与原有构件的连接。连接的加固和加固件的连接方法应根据加固的原因、目的、受力状态、构造和施工条件,并考虑原有结构的连接方法而确定。可采用铆接、焊接、高强度螺栓连接和焊接与高强度螺栓混合连接的方法,铆接连接的刚度1小(普通螺栓连接除外),焊接连接刚度大整体性好,高强螺栓连接介于两者之间。加固连接方式选用必须满足既不破1坏原结构功能,又能参与工作的要求。目前铆接由于施工繁杂已渐淘汰,焊接因不需要钻孔等工序往往被优先考虑选用,但焊接对钢材材性要求1高,在原结构资料不全、材性不明情况下,用焊接加固必须取材样复验,以保证可焊性。在粘贴碳纤维时,将碳纤维粘贴到损伤部位的表面,使一部分荷载通过胶层传递到碳纤维上,可以降低钢结构损伤部位的名义应力,使裂纹扩展速率降低或制止裂纹的扩展,从而延长结构的使用寿命。
加固原则
(1)钢结构加固连接方法,即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择,应根据结构需要加固的原因、目的、受力状态、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。
(2)在同一受力部位连接的加固中,不宜采用刚度相差较大的,如焊缝与铆钉或普通螺栓共同受力的混合连接方法,但仅考虑其中刚度较大的连接(如焊缝)承受全部作用力时除外。如有根据,可采用焊缝和摩擦型高强螺栓共同受力的混合连接。
(3)加固连接所用材料应与结构钢材和原有连接材料的性质匹配,其技术指标和强度设计值应符合《钢结构设计规范》的规定。
(4)负荷下连接的加固,尤其是采用端焊缝或螺栓的加固而需要拆除原有连接,和扩大、增加钉孔时,必须采取合理的施工工艺和安全措施,并作核算以保证结构(包括连接)在加固负荷下具有足够的承载力。
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粘贴加固钢结构的特点:粘贴加固钢结构是利用粘结剂将粘贴到钢结构损伤部位的表面,使一部分荷载通过粘结层传递到上,降低了结构损伤部位的应力。粘贴加固技术具有明显的优势:
1)比强度和比刚度高,加固后基本不增加原结构的自重和原构件的尺寸;2)复合材料具有良好的抗1疲劳性能和耐腐蚀性能;3)柔性的复合材料对于任意封闭结构和形状复杂的被加固结构表面具有特别的优势。密封性好,减少了渗漏甚至腐蚀的隐患;4)简便易行、成本低、,在狭小空间亦可施工,特别适合现场修复;纤维复合材料加固法引入我国时间还较短,但已显著地显现出其优势,成为科研院所、大专院校研究的热点,并得到了广泛的实际应用。5)施工过程中无明火,适用于各种特殊环境。
预应力加固钢结构方案可分为两种,
一是直接粘贴法,将两端锚固并施加预应力后,通过胶粘剂粘贴在钢结构的表面;一般适用于构件表面较平整的拉杆,对构件或其局部进行加固;
二是将束作为预应力拉索调整应力,一般适用于对整个结构进行整体加固。设计:根据待修补结构的受力特点、传力路径和应力-应变场,确定布的用量、尺寸和铺设方向等。纤维方向应尽量与损伤构件中1大受力方向保持一致。当结构在附加荷载作用下进行焊接作业时,应该尽量采用较小的焊接尺寸,并且应首先加固对原有构件影响比较小、构件截面形式比较薄弱或者能够立即起到加固作用的部位。如果损伤部位处于复杂应力状态,则纤维取向和铺层顺序应尽量与控制主应力方向一致。
嵌入式预应力张拉技术:钢结构加固的特殊性,需要一种简便的预应力施加方式,传统的预应力施加方式往往是先张拉后锚固,需要相对复杂的张拉机具,以及相应的反力装置。在锚固的时候,预应力损失也比较大。嵌入式预应力张拉技术,其特点就是先锚固后张拉,以构件本身和先前的锚固作为张拉受力装置,无需复杂的张拉机具。可采用铆接、焊接、高强度螺栓连接和焊接与高强度螺栓混合连接的方法,铆接连接的刚度***1小(普通螺栓连接除外),焊接连接刚度大整体性好,高强螺栓连接介于两者之间。嵌入式预应力张拉技术可分次施加预应力,可对粘结层产生挤压效应,提高粘贴的可靠性。同时,因采用先锚固后张拉技术,预应力损失小,方法简便有效。
确定加固方案前,应搜集下列资料:
(1)原有结构的竣工图(包括更改图)及验收记录。
(2)原有钢材材质报告复印件或现场材质检验报告。
(3)原有结构构件制作、安装验收记录。
(4)原有结构设计计算书。
(5)结构或构件破损情况检查报告。
(6)现有实际荷载和加固后新增加荷载的数据。

当采用加大截面的方法进行加固时,应该保证结构的加固构件具有合理的力学传递途径,以保证新增加固件与原有构件共同工作的相互连接方式;对于轴心受力和偏心受力构件,加固构件与原有构件的支座(或节点)应具有可靠的连接以保证原力学传递路径的不变。加固构件的布置应适应原有构件的几何形状或已发生的变形情况,以利于施工但也应尽量避免利用引起固有截面形心偏移的形式,如果难以避免时,应该在加固施工过程中考虑到形心轴偏移产生的后果和影响。而对于损伤钢梁,粘贴碳纤维加固修复不仅能***其损失的刚度、承载能力和改善其疲劳性能,还能对钢结构形成保护,起到加固和防腐的双重效果。尽可能减少加固施工的工作量。不论原有结构采用的是螺栓连接还是焊接连接,只要是钢材具有良好的可焊性,应该尽可能采取焊接方式进行补强。