钢结构加固构造图集

摘要：本文介绍了钢结构加固构造图集的编制背景、目的和意义。通过分析当前钢结构加固技术的现状，指出了存在的问题和挑战，提出了本图集的编制原则和方法。图集中包含了多种钢结构加固方法和构造图例，旨在为钢结构加固设计提供参考和指导。本文还对图集的应用范围进行了说明，并对其发展前景进行了展望。

钢结构加固的主要方法

一、减轻荷载

减轻荷载是钢结构加固的一种方法。例如，通过减少结构上不必要的附加重量，像移除一些非必要的设备、材料堆积等，从而降低结构所承受的荷载，以达到加固的目的。

二、改变计算图形

对整体结构
- 增加支撑形成空间结构并按空间结构验算：通过增加支撑，将结构从平面结构转变为空间结构，改变其力学性能，提高结构的承载能力和稳定性。例如在一些大型厂房建筑中，增加横向和纵向的支撑结构，使结构在各个方向上都能更好地抵抗外力。
- 加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性：增加支撑能够限制结构的变形，提高其刚度。对于一些对振动较为敏感的钢结构建筑，如桥梁等，调整自振频率可以避免结构在外界激励下发生共振现象，从而提高结构的安全性。
- 增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性：长细比过大的杆件容易失稳，增设支撑或辅助杆件可以减小杆件的计算长度，从而降低长细比，提高杆件和整个结构的稳定性，比如在一些高层钢结构建筑的框架柱之间增设斜撑构件。
- 在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其他柱列负荷：在排架结构中，合理分配水平力的承担是很重要的。通过加强某一列柱的刚度，如增大其截面尺寸或者增加约束条件，可以让这列柱承担更多的水平力，从而减轻其他柱列的负荷，提高整个排架结构的稳定性。
- 在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度：对于塔架结构，设置拉杆或拉索可以有效地增加结构的刚度。例如，在一些通信塔架中，设置拉索可以在不增加太多重量的情况下，显著提高塔架抵抗风荷载等侧向力的能力。
对受弯杆件
- 改变荷载的分布，例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载：这种方法可以改善受弯杆件的受力状态。例如，将一个较大的集中荷载通过一些措施（如设置梁托等）转化为几个较小的集中荷载，减小杆件局部的受力峰值，提高杆件的承载能力。

三、加大原结构构件截面和连接强度

加大构件截面加固法
- 采用加大截面加固钢构件时，所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑有缺陷和损伤的状况，必要时应分阶段进行受力分析和计算。
- 要注意加固时的净空限制，使新加固的构件不得与其他杆件相冲突；加固设计应适应原有构件的几何状态以利施工；应尽量减少施工工作量。当原有结构钢材的可焊性较好时，根据具体情况尽量考虑用焊接加固，并应尽量减少焊接工作量，以减少焊接应力的影响，避免焊接变形，还应避免仰焊。加固应尽量使被加固构件截面的形心轴位置不变，以减少偏心所产生的弯矩。加固后的截面在构造上要考虑防腐的要求，避免形成易于积灰的坑槽而引起锈蚀。
连接的加固与加固件的连接
- 钢结构连接方法（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、受力状况、构造及施工条件，并考虑结构原有的连接方法确定。通过对连接部位进行加固，如增加焊缝长度、螺栓数量等，可以提高结构整体的连接强度，从而增强结构的承载能力。

四、阻止裂纹扩展

裂纹修复前的分析
- 结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩张性或脆断倾向性裂纹损伤时，应设法修复。在修复前，必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施。
修复加固措施
- 对于一些可以修复加固的构件，采取合适的方法修复裂纹，如采用焊接修补、粘贴修补材料等方法，阻止裂纹进一步扩展，恢复构件的部分或全部承载能力。对不宜采用修复加固的构件，应予拆除更换。

五、其他方法

柱子卸荷法
- 当必须在卸荷状态下加固或更换新柱时，可采取“托梁换柱”方法。例如，当仅需加固上部柱时，可以利用吊车梁桥架支托起屋盖屋架，使柱子卸荷。采用此法应考虑到用托梁代替下柱后，托梁将产生一定的挠度，迫使原屋架下沉，从而可能损伤与此屋架相连构件的连接节点。为此可预先在托梁上加临时荷载，使托梁具有预先挠度。采用此法的顺序是先加固邻柱、焊接托梁与邻柱、加临时荷载、焊接托梁与中柱、卸下临时荷载、加固或截去下部柱。
外包钢筋混凝土加固法
- 对于钢柱四周外包钢筋混凝土进行加固，可明显提高承载能力。这种方法可以结合钢材和混凝土的优点，钢材提供较好的抗拉性能，混凝土提供较好的抗压性能，两者协同工作提高结构的承载能力。
钢管构件内填混凝土加固法
- 通过在钢管构件内填充混凝土，利用钢管对混凝土的约束作用以及混凝土对钢管的支撑作用，提高构件的承载能力和稳定性。
预应力加固法
- 对钢结构施加预应力，可调整结构的内力分布，提高结构的承载能力和抗裂性能。例如，对一些受弯构件施加预应力，可以减小构件在使用荷载下的变形和内力。
粘贴钢板加固法
- 在钢结构表面粘贴钢板，通过结构胶将钢板与原结构粘结在一起，使钢板与原结构共同受力，提高结构的承载能力。这种方法常用于加固钢结构的梁、柱等构件，施工相对简便，对结构外观影响较小。