钢结构加固

1钢结构加固概述

钢结构加固的主要方法有：减轻荷载、改变计算图形、加大原结

构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时，也可采

用其他的加固方法。经鉴定需要加固的钢结构，根据损害范围一般

分为局部加固和全面加固。局部加固是对某承载能力不足的杆件或

连接节点处进行加固，有增加杆件截面法、减小杆件自由长度法和

连接节点加固法。全面加固是对整体结构进行加固，有不改变结构

静力计算图形加固法和改变结构静力计算图形加固法两类。增加或

加强支承体系，也是对结构体系加固的有效方法。增加原有构件截

面的加固方法是最费料最费工的方法(但往往是可行的方法)；改变

计算简图的方法最有效且多种多样，其费用也大大下降。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。

2钢结构损害的主要因素及加固技术措施

2．1钢结构损害的主要因素有：①由荷载变化，超期服役，规范

和规程改变导致结构承载力不足；②构件由于各种意外产生变形、

扭曲、伤残、凹陷等，致使构件截面削弱，杆件翘曲，连接开裂等；③

温差作用下引起构件或连接变形、开裂和翘曲；④由于化学物质的

侵蚀而产生腐蚀以及电化学腐蚀致使钢结构构件截面削弱；⑤其它

包括设计、生产、施工中的失误及服役期中的违规使用和操作等。

2．2钢结构的加固技术措施主要有三种：①截面补强法：在局部

或沿构件全长以钢材补强，连成整体使之共同受力；②改变计算简

图：增设附加支承，调整荷载分布情况，降低内力水平，对超静定结

构支座进行强迫位移，降低应力峰值；③预应力拉索法：利用高强拉

索加固结构薄弱环节或提高结构整体承载力、刚度和稳度。

3预应力加固钢结构技术

3．1传统的钢结构加固存在的问题：使结构重量增加很多，钢板

不易制作成各种复杂形状，运输和安装也不方便，且钢板易锈蚀，影

响粘结强度，维护费用高。

3．2粘贴加固钢结构的特点：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、效率高，在狭小空间亦可施工，

特别适合现场修复；⑤施工过程中无明火，适用于各种特殊环境。

3．3预应力加固的优点：①加固工作可在不卸载、不停产的条

件下进行；②施加预应力可直接减小变形，迅速消除超逾应力和内

力峰值：③与非预应力方式相比，可消除应力滞后现象，充分利用的

高强特性，提高加固效率。④结合可靠锚固，可降低粘结界面的剥

离应力，避免整体剥落，提高加固的可靠性：⑤降低加固费用和使用

成本。4．1表面处理：①先用粗砂纸打磨构件的粘结区域，清理构件表

层，用丙酮或酒精溶液擦洗表面，去除污染物，晾置干燥，用粘结剂

浸润表面。②在设计要求的位置打孔，应远离待加固部位以免造成

二次损伤；③在纤维布表面抹胶，将纤维束间的空隙初步封闭，稍干

硬后进行灌胶；④胶稍干后第二次施加预应力至设计的控制应力(利

用挤压效应，提高粘贴质量)，用胶将纤维束充分浸透，提高共同工

作性能。⑤常温下48小时后(气温较低时应适当延长时间)，胶充分

硬结后，割除多余的螺杆，根据结构的实际要求进行表面防护处理。

4．2预应力加固的设计与计算原则预应力加固钢结构除遵守一

般钢结构加固的准则与规定外，还具有以下的特点．①进行静力计

算时必须首先确定一些与调整应力有关的参数；②要确定调整应力

时的合理荷载值或应力水平，换而言之，要分析判断加固结构时是

否需要全都卸载，或卸载至某一水平。

4．3在加固结构的设计计算中应遵守下列原则：①加固件与被

加固件皆在材料弹性范围内受力，两者在荷载下同时达到材料的强

度设计值；②充分发挥材料强度潜力，加固件的预应力度可使被加固

件的应力卸载至其反向应力的极值；③预应力加固设计中同样应当

考虑预应力加载系数、预应力损失系数、工作条件系数、荷载系数等。

5预应力加固钢结构施工工艺及步骤

预应力加固钢结构方案可分为两种，一是直接粘贴法，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。

5．1选材：用于结构加固用碳纤维主要选用PAN基碳纤维，极

限强度可达3500MPa，弹性模量约为2．35x109MPa。树脂体系采用

环氧类材料。

5．2设计：根据待修补结构的受力特点、传力路径和应力一应变

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

中最大受力方向保持一致。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。

5．3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

围，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。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。