11_钢结构的加固

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第三节 加大构件截面的加固法
一、改变构件截面加固形式
受拉构件截面加固形式
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第三节 加大构件截面的加固法
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
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N
N A, An 加固后新增
A0 , An0 加固前
N
N
n0 , n 加固前后一端螺栓数
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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
承受静力荷载 M x M y kf
Wx Wy
承受动力荷载
M x1
b0Wx0
M x M x1
bWx
M y1 Wy0
M y M y1 Wy
f
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 加固过程中产生的挠度
f
加固前轴压构件的稳定系数；
0 加固后整个截面轴压构件的稳定系数；
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第三节 加大构件截面的加固法
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；
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单下撑
双下撑
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第二节 改变结构计算简图的加固
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。
增柱
增梁撑杆
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加角撑
加斜立柱
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结构损伤鉴定与修复
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:liyz@mail.csu.edu.cn
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三、改变桁架杆件的内力 2 加设预应力拉杆；
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桁架下加直线预应力拉杆
平行弦加直线预应力拉杆
桁架下加折线预应力拉杆
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k fv
承受动力荷载
V1S 0 I 0tw
(V V1)S I (tw tw )
fv
（3）局部承压强度（集中荷载作用处未设加劲肋、支座处）
c
F
twlz
f
（4）折算应力（组合梁腹板计算高度上边缘）
2
2 c
c
3 2
1
f
1 折算应力强度增大系数，σ 与σc同号时取1.1，异号取1.2。
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第二节 改变结构计算简图的加固
3 增设支撑以减小构件长细比，提高稳定性。
上弦加固（平面内稳定）
下弦加固（平面内稳定）
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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。
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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）
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n10 , n1 加固前后最外列螺栓处
k 0.8 加固折减系数
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第三节 加大构件截面的加固法
（1）承受静力荷载构件
N kf An0 An
摩擦型高强度螺栓连接的强度计算
1 0.5 n1
施工必须等。
施
工 角
不卸载加固：原结构应有不少于20％的富余，焊
度
缝厚度加大时，原焊缝在扣除焊接余热影响区长
度后的承载力应不少于外荷载产生的内力。
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第二节 改变结构计算简图的加固
构件最远边缘的距离。
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第三节 加大构件截面的加固法
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1 在主平面内受弯的实腹式加固构件的强度
（2）抗剪强度
承受静力荷载
VS I (tw tw )
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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β值（截面应力σ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：对于静力荷载或间接动力荷载构件 β≤0.8；对于动力荷载β≤0.8
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第一节 钢结构的加固方法
改变结构计算简图：改变荷载分布、传力途径、
节点性质、边界条件、增设附加杆件和支撑、施
设
加预应力、考虑空间协同作用等。
计
加 固
角 度
不改变结构计算简图：对构件截面和连接进行加 固（加大截面法）。
方
法
卸载加固：构件损伤严重或接头应力很高、补强
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。
v v1 v2 [v]
加固后新增荷载产生的挠度
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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。
加强某一柱列
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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。
1
1
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1－1 增加屋盖支撑以增加空间空度
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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。
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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
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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，降低焊接
1 0.5 n1
n
N N1 A0 A
f
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第三节 加大构件截面的加固法
2 轴心受压构件
（1）承受静力荷载
A
N 0
A
k
f
（2）承受动力荷载
N
0 A0
N N1 A0 A
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。
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 承受静力荷载
承受动力荷载
Mx M y kf Wnx Wny
M x1 Wn0x
(M x
M x1)Ry I nx
M y1 Wn0y
(M y
M y1)Rx I ny
f
Rx , Ry 分别为加固后整个截面形心轴沿x轴和y轴方向距原有
n
An0
N An
f,
A0
N A
kf
（2）承受动力荷载构件
N1 An0
N N1 An0 An
f
k 0.8
摩擦型高强度螺栓连接的强度计算
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1
0.5
n10 n0
N1 An0
1 0.5 n1
n
N N1 An0 An
f
1
0.5
n10 n0
N1 A0
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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
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；
简支梁设置撑杆
6 施加预应力
屋架下设置撑杆
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施加预应力加固
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拉索 加强支架的刚度
拉杆 减小跨中的挠度
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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；
受压构件截面加固形式
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第三节 加大构件截面的加固法
受弯构件截面加固形式
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