第5节钢结构建筑加固技术。
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，有增加杆件截面面积。
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静力计。
算图形加固法两类，增加或加强支撑体系，也是对结构体系加固的有效方法。
加固结构的施工方法有带负荷加固法、卸荷加固法和部分卸荷加固法；不得已时才采。
用从结构上拆下应加固更换部分（因此时必须设临时支撑保证结构安全）。
增加原有构件截面的加固方法是最费料最费工方法（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，费用也大大下降。
结构或构件加固是一项复杂的工作，考虑因素很多，加固方法应从施工方便、不影响。
生产、经济合理、效果好等方面来选择。
5.1钢柱的加固。
5.1.1柱子卸荷方法。
必须在卸荷状态下加固或更换新柱时，采取“托梁换柱”方法。
当仅需加固上部柱时，可以利用吊车桥架支托起屋盖（屋架），使柱子卸荷。
当下部柱需要加固、或工艺需要截去下柱时，可在吊车梁下面设一永久性托梁，将上。
部柱荷载（包括吊车梁荷载）分担于邻柱（必须验算邻柱并加固之，也要验算基础，如图5-1。采用此法应考虑到用托梁代替下柱后，托梁将产生一定挠度，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；采用此法的顺序应先加固邻柱、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。
如果上下柱都要卸荷加固或换新柱，可用图5-2所示“托梁换柱”法。
5.1.2钢柱加固方法。
一）补强柱的截面。
一般补强柱截面用钢板或型钢，采用焊接或高强螺栓与原柱连接，成一整体，图5-3
为柱截面补强加固型式。
图5-3a、b、c为承受较大轴力和较小弯矩的柱截面加固形式；图5-3d至j柱截面加固形式适用于偏心受压柱（压弯构件）；图5-3k、l柱截面加固后，不仅提高弯矩平面内，也能提高平面外惯性短，所以适用于双向偏心受压柱截面加固。
二）增设支撑。
增设支撑减小柱自由长度，提高承载能力，图5-4为增设支撑形式，在截面尺寸不变情况下提高了柱稳定性。
三）改变计算简图减少柱外荷载或内力。
图5-5列出几种改变钢柱计算简图加固形式。图a，是将屋架与柱铰接改为刚接，减小了柱计算弯矩，柱子截面就可不加固了，但对屋架杆件必须验算；图b，加强a列柱，使排架所受水平荷载主要由a列柱承担，使其它柱列卸荷，使加固工作量减少；图c，增设撑杆，减小柱自由长度；这是三种简例，可按上三类计算简图改变方式，依具体情况确定其他型式加固。
5.1.3柱脚加固方法。
一）柱脚底板厚度不足加固方法。
1）增设柱脚加劲肋，达到减小底板计算弯矩目的（图5-6，a）。
2）在柱脚型钢间浇筑混凝土，使柱脚底板成为刚性块体，为增加粘结力，柱脚表面油漆。
和锈蚀要清除干净，同时外焊钢筋（见图5-6，b）。
二）柱脚锚固不足加固方法。
1）增设附加锚栓：当混凝土基础较宽大时可采用，在混凝土基础上钻出孔洞，插入附加锚栓，浇注环氧砂浆或硫磺砂浆固住（孔洞直径为锚栓直径d加20mm、深度大于30d），增设的锚柱上端，用螺帽拧紧在靴梁上的挑梁上（见图5-7，a）。
2）将整个柱脚包以钢筋混凝土：新配钢筋要伸入基础内，与基础内原钢筋焊住（见。
图5-7，b）。
5.1.4柱加固承载力验算方法。
负荷状态下加固计算，重要的问题是加固后应力能否重分配，即加固后原有截面能否将原有应力分配到新补强的构件截面上去，如能重分配，新老荷载之和，可以平均分配给新老截面上，否则原有荷载仍由原截面承担，新增加荷载由新老截面（即加固后总截面）平均分担；目前为止，加固后应力重分配尚未为实验完全证实（至少在弹性阶段），可是对静载结构来说，当截面一部分进入塑性状态，应力终会重分配，所以计算中静载结构可以新老截面共同工作原则计算，但在动载结构情况下，塑性区很难形成，不考虑应力重分配，计算时将加固前和加固后的情况分别计算，然后求其总和。在卸荷情况下加固，就不存在上述问题。
根据上述，对于柱子加固截面后验算公式如下：
一） 轴心受压柱强度计算。
式中 n——轴心压力；
构件净截面积；
k——加固折减系数，取0.9；
f——钢材抗压、抗拉、抗弯设计强度。
二） 偏心受压（压弯构件）柱强度计算。
式中 ——计算段内最大弯矩；
截面塑性系数，按规范取值；
加固后净截面抵抗矩。
三） 轴心受压柱整体稳定计算。
1、 实腹式柱：
式中 ——加固后截面的轴心受压稳定系数。
2、 格构式柱：
仍按式5-3计算，但对虚轴（y轴）长细比应取换算长细比，值按查。
5.1.5偏心受压（压弯构件）柱整体稳定计算。
1、实腹式柱：
弯矩作用平面内整体稳定计算。
弯矩作用平面外整体稳定计算。
式中 、—弯矩作用平面内和平面外轴心受压稳定系数；
——受弯构件整体稳定系数，按规范公式计算；
——弯矩作用平面内最大受压纤维毛截面抵抗矩；
、——等效弯矩系数，按规范计算；
——欧拉临界力。
2、格构式柱：
弯矩绕虚轴（x轴）作用，弯矩平面内整体稳定计算。
式中、由换算长细比确定。
弯矩绕虚轴作用格构柱弯矩平面外整体稳定可不计算，但要验算单肢稳定。
弯矩绕实轴作用格构柱，其弯矩作用平面内和平面外稳定性计算均同实腹式柱，但计算平面外稳定的长细比应取换算长细比取1.0。
5.1.6轴心受压柱局部稳定计算。
i字形截面翼缘板：
腹板5-8）
式中b——翼缘板自由外伸宽度；
t——翼缘板厚度；
——腹板计算高度；
——腹板厚度；
——钢材屈服强度；
——构件两主轴方向长细比的较大值，当<30取30；当》100取100。
5.1.7偏心受压柱（压弯构件）局部稳定计算。
翼缘板5-9）
腹板（i字形截面压弯构件）：
当时5-10）
当时 （5-11）
式中。——腹板计算高度边缘的最大压应力；
—腹板计算高度另一边缘相应的应力，以压为正，拉为负；
—构件在弯矩作用平面内的长细比，当<30取30；当》100取100。
加固后的实腹式轴心受压柱（轴心受压构件）承载能力验算应包括：强度验算、整体稳。
定验算和局部稳定验算；实腹式偏心受压柱（压弯构件）验算应包括：强度验算（往往不起。
控制作用，截面不严重削弱时可不验算）、弯矩作用平面内整体稳定、弯矩作用平面外整体。
稳定和局部稳定验算。
加固后的格构式轴压柱（轴心受压构件）验算包括：强度验算（截面无严重削弱时可不。
验算）、整体稳定验算、单肢稳定验算和缀材验算（后三项验算可参考钢结构设计有关书籍）；格构式偏心受压柱（压弯构件）验算包括：强度验算（往往不验算）、弯矩作用平面内整体稳定验算、弯矩作用平面外整体稳定验算、单肢稳定验算和缀材验算。
5.2钢屋架、托架加固。
5.2.1屋架、托架卸荷方法。
屋架或托架的加固也应尽量在负荷状态下进行，不得已必须卸荷或部分卸荷状态下加固或更换时，可采取图5-8所示卸荷方法。
图5-8a是把临时支柱直接由地面升起，而图5-8b是把临时支柱安在吊车桥架上，或在桥架上设置脚手架，用千斤顶将屋架荷载传递到脚手架上；这样利用桥式吊车不占用吊车以下厂房空间，而且吊车可以行驶，屋架加固可逐榀进行，提高效率；临时支撑的支点应在桁架节点处；卸荷办法都会使生产受到严重影响。托架也可采用类似图5-8a方法卸荷，由于托架处于吊车运行范围以外，故其卸荷对生产影响程度小一点。
5.2.2屋架（托架）加固方法。
钢屋架（托架）加固方法类型较多，应根据原屋架存在问题、原因、施工条件和经济条件选择：
一）屋架体系加固法。
体系加固法是设法将屋架与其它构件连系起来、或增设支点和支撑，以形成空间的或连续的承重结构体系，改变屋架承载能力。
1）增设支撑或支点：这可增加屋架空间刚度，将部分水平力传给山墙，提高抗震性能，故在屋架刚度不足或支撑体系不完善时可采用。
2）改变支座连接加固屋架：如前图5-5改变柱计算简图的加固形式，使原铰接钢屋架改变为连续结构，单跨时铰接改刚接也同样改变屋架杆件内力；支座连接变化能降低大部分杆件内力，但也可能使个别杆件内力特征改变或增加应力，所以对改变支座连接后的屋架，应重新进行内力计算。
二）整体加固法。
整体加固法是增强屋架总承载能力，改变桁架内杆件内力。
1）预应力筋加固法：图5-9所示是利用预应力筋（高强度钢材或高强钢丝束效果好），降低许多杆件内力；图5-9a是增设元宝式预应力筋，图5-9b、c是用直线形预应力筋，图5-9c应在a、b两节点焊上刚性臂才能施加预拉力。
2）撑杆构架加固法：图5-10是桁架下增加撑杆构架加固，增加的构架拉杆可以锚固在屋架上，也可锚固在柱子上，增加的构架撑杆通过a点上顶力对屋架起卸荷载作用，为使a点有上顶力，先用千斤顶使拉杆和屋架距离拉大，然后安装撑杆。利用撑杆构架加固屋架会影响吊车行走， 故适宜于无吊车厂房或用于托架等桁架。
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