1、中南大学防灾科学与安全技术研究所 李耀庄 副教授 2005年9月 Tel:2656625,E-mail:,结构损伤鉴定与修复,第六章 钢结构的加固,主要内容 第一节 钢结构的加固方法 第二节 改变结构计算简图的加固 第三节 加大构件截面的加固法 第四节 加固中的连接（略） 第五节 裂缝的修复和加固（略）,第一节 钢结构的加固方法,第二节 改变结构计算简图的加固,一、增加支撑或辅助构件 1 增加屋盖支撑以结构空间刚度使排架柱可以按空间结构进行验算，挖掘结构的潜力。,第二节 改变结构计算简图的加固,2 增设支撑以调整结构的自振频率，改善结构的动力性能。,第二节 改变结构计算简图的加固,3 增设支撑
2、以减小构件长细比，提高稳定性。,第二节 改变结构计算简图的加固,4 在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧拉索，加强结构的刚度。,第二节 改变结构计算简图的加固,二、改变构件的弯矩图形 1 改变荷载的分布，将集中荷载改为多个集中荷载； 2 改变端部支撑情况，如该铰接和钢接； 3 增加中间支座，将简支改为连续； 4 调整结构支座位置，改变结构跨度； 5 将构件改为支撑式结构； 6 施加预应力,施加预应力加固,简支梁设置撑杆,屋架下设置撑杆,第二节 改变结构计算简图的加固,三、改变桁架杆件的内力 1 增加撑杆，变桁架为撑杆式构架；,第二节 改变结构计算简图的加固,三、改变桁架杆件的内力 2 加设预应力拉
3、杆；,第二节 改变结构计算简图的加固,四、改善受力状况 1 加强节点和增加支撑，使钢屋架和天窗架共同工作； 2 排架和框架中，为减小加固工作量和加固施工影响，集中加强某一柱列刚度，其他柱列可不加固或小加固。,第三节 加大构件截面的加固法,一、改变构件截面加固形式,第三节 加大构件截面的加固法,第三节 加大构件截面的加固法,第三节 加大构件截面的加固法,二、加大截面法考虑的因素 1 保证加固构件有合理的传力路径，及与原构件能共同工作； 2 加固构件布置应适应原构件几何形状或已发生变形，以利施工； 3 尽量减少加固施工工作量（尽量采用焊接）； 4 采用焊接时，应尽量减少焊接工作量，注意焊接顺序，降
4、低焊接变形和应力，竭力避免仰焊。在负载状态焊接应采用较小焊接尺寸，并应首先加固对原有构件影响较小、构件最薄弱的部位等； 5 轻钢结构中的小角钢和圆钢杆件不宜在负载状态下进行焊接，必要时应采取适当措施，圆钢严禁在负载下焊接； 6 加大截面尺寸不能过多削弱原构件的承载力，尽量采用小螺栓和高强度螺栓，焊接时应尽量避免采用与原构件应力方向垂直的焊缝。否则应采取专门措施。,第三节 加大构件截面的加固法,三、加大截面法计算的一般规定 1 完全卸载时，构件强度与稳定性计算与新结构相同； 2 负载状态下，原构件承载力应至少有20的富余。加固后构件承载力计算应根据荷载形态分别进行计算。对于静力荷载或间接动力荷载
5、构件，按加固后整个截面进行承载力计算。但为安全计，应根据原构件受力状态引入钢材强度折减系数，轴心受力实腹构件取0.8，偏心构件、受弯构件及格构式构件取0.9，综合考虑了施工条件恶劣、应力滞后、焊接残余变形和残余应力影响等。钢材强度设计值取新旧钢材较小者。对于动力荷载，应以弹性阶段按原构件截面边缘屈服准则进行计算。加固前原构件的应力和加固后增加应力之和不应大于钢材强度设计值。,第三节 加大构件截面的加固法,3 负载状态下，采用焊接方法加大构件截面，应首先根据原构件的受力、变形和偏心，校核在加固施工阶段的强度和稳定性，原构件的值（截面应力与钢材强度设计值的比值）满足下列要求时，方可在负载状态下加固
6、：对于静力荷载或间接动力荷载构件0.8；对于动力荷载0.8 4 构件加固后，应注意截面型心轴的偏移。计算应将便宜的影响包括在加固后增加的荷载效应中。当型心偏移较小（5截面高度）一般情况下可忽略其影响。,第三节 加大构件截面的加固法,四、 轴心受力构件的加固计算轴心受力构件一般是对称的，如果构件损伤不严重，可采用对称形式加固；如果损伤非对称宜采用不改变截面形心位置的加固方式，以减小附加受力的影响。当采用非对称或改变截面形心位置的加固截面时，应按偏心受力构件计算。 1 轴拉构件计算,加固折减系数,第三节 加大构件截面的加固法,（2）承受动力荷载构件,摩擦型高强度螺栓连接的强度计算,（1）承受静力荷
7、载构件,摩擦型高强度螺栓连接的强度计算,第三节 加大构件截面的加固法,（2）承受动力荷载,（1）承受静力荷载,2 轴心受压构件,第三节 加大构件截面的加固法,五、 受弯构件的加固计算 1 在主平面内受弯的实腹式加固构件的强度 （1）抗弯强度,承受动力荷载,承受静力荷载,分别为加固后整个截面形心轴沿x轴和y轴方向距原有构件最远边缘的距离。,第三节 加大构件截面的加固法,1 在主平面内受弯的实腹式加固构件的强度 （2）抗剪强度,承受动力荷载,承受静力荷载,（3）局部承压强度（集中荷载作用处未设加劲肋、支座处）,（4）折算应力（组合梁腹板计算高度上边缘）,折算应力强度增大系数， 与c同号时取1.1，
8、异号取1.2。,第三节 加大构件截面的加固法,2 在主平面内受弯的实腹式加固构件的稳定性,承受动力荷载,承受静力荷载,3 加固后构件的挠度计算,（1）卸载加固则同新构件一样计算。,（2）不卸载加固，则,第三节 加大构件截面的加固法,六、 拉弯或压弯构件的加固计算 1 拉弯和压弯构件的强度,承受动力荷载,承受静力荷载,第三节 加大构件截面的加固法,2 弯矩作用在对称轴平面内（绕x轴）的实腹式压弯加固构件稳定性,（1）弯矩作用平面内的整体稳定性 承受静力荷载,欧拉临界力,加固后整个构件对x轴的长细比,加固后整个构件截面在弯矩作用平面内较大受压纤维毛截面抵抗矩,第三节 加大构件截面的加固法,第三节 加大构件截面的加固法,承受动力荷载,对于加固后的单轴对称截面，当较大翼缘受压时，除按上式计算外，尚应按下式补充计算,第三节 加大构件截面的加固法,2 弯矩作用在对称轴平面内（绕x轴）的实腹式压弯加固构件稳定性,（2）弯矩作用平面外的整体稳定性 承受静力荷载,构件均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查规范,等效弯矩系数，查规范,承受动力荷载,
