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水利水电工程监理适用规范全文数据库钢结构加固技术规范CECS77∶96中国工程建设标准化协会标准钢结构加固技术规范CECS77∶96主编单位:清华大学土木工程系审查单位:建筑物鉴定与加固委员会批准单位:中国工程建设标准化协会批准日期:1996年5月30日前言现批准《钢结构加固技术规范》CECS77∶96为中国工程建设标准化协会标准推荐给各有关单位使用在使用过程中请将意见及有关资料寄交四川省成都市一环路北三段55号四川省建筑科学研究院中国工程建设标准化协会建筑物鉴定与加固委员会邮编:610081以便修订时参考中国工程建设标准化协会1996年5月30日目次1总则2术语、符号与代号
2.1术语
2.2符号与代号3加固基本原则及一般方法
3.1一般规定
3.2加固工作程序
3.3加固一般方法及其选择
3.4材料4改变结构计算图形的加固
4.1一般规定
4.2改变结构计算图形的一般方法5加大构件截面的加固
5.1一般规定
5.2受弯构件的加固
5.3轴心受力和拉弯、压弯构件的加固
5.4构造与施工要求6连接的加固与加固件的连接
6.1一般规定
6.2焊接连接的加固
6.3螺栓和铆钉连接的加固
6.4加固件的连接
6.5构造与施工要求7裂纹的修复与加固
7.1一般规定
7.2修复裂纹的方法8施工安全与工程验收
8.1施工安全
8.2工程验收附录A构件截面的加固形式参考图附录B本规范用词说明附加说明本标准主编单位、参加单位和主要起草人1总则
1.
0.1为使钢结构的加固做到技术可靠、经济适用、施工简便和确保质量特制定本规范
1.
0.2本规范适用于工业与民用建筑和一般构筑物的钢结构因设计、施工、使用管理不当材料质量不符合要求使用功能改变遭受灾害损坏以及耐久性不足等原因而需要对钢结构进行加固的设计、施工和验收对有特殊要求和特殊情况下的钢结构加固尚应符合相应的专门技术标准的规定
1.
0.3钢结构加固前应按照《工业厂房可靠性鉴定标准》和《民用建筑可靠性鉴定标准》等进行可靠性鉴定
1.
0.4钢结构的加固设计、施工及验收除本规范规定外尚应符合《钢结构设计规范》、《钢结构工程施工及验收规范》的规定2术语、符号与代号
2.1术语
2.
1.1钢结构的加固对已有钢结构进行加强以提高其承载力、耐久性和满足使用要求
2.
1.2待加固的钢结构经可靠性鉴定需要进行但尚未实施加固的钢结构
2.
1.3加固前的结构、构件或原结构、构件实施加固前的现有结构、构件
2.
1.4加固后的结构、构件实施加固竣工后的结构、构件
2.
1.5结构的名义应力按规范规定或由材料力学一般方法算得的结构应力
2.
1.6有效净截面、净截面扣除孔洞、锈蚀和损伤削弱失效后的截面
2.
1.7摩擦型高强度螺栓连接仅考虑由板件间摩擦力传递板件间作用力的高强度螺栓连接
2.
1.8扩展性裂纹长度或深度有可能不断增加的裂纹
2.
1.9脆断倾向性裂纹有使钢结构可能发生突然脆性断裂的裂纹3加固基本原则及一般方法
3.1一般规定
3.
1.1钢结构经可靠性鉴定需要加固时应根据可靠性鉴定结论和委托方提出的要求由专业技术人员按本标准进行加固设计加固设计的内容和范围可以是结构整体亦可以是指定的区段、特定的构件或部位
3.
1.2加固后的钢结构的安全等级应根据结构破坏后果的严重程度、结构的重要性和下一个使用期的具体要求由委托方和设计者按实际情况商定
3.
1.3钢结构加固设计应与实际施工方法紧密结合并应采取有效措施保证新增截面、构件和部件与原结构连接可靠形成整体共同工作应避免对未加固的部分或构件造成不利的影响
3.
1.4在钢结构加固前应对其作用荷载进行实地调查其荷载取值应符合下规定:
3.
1.
4.1对符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》的荷载应按此规范的规定取值;
3.
1.
4.2对不符合《建筑结构荷载规范》规定或未作规定的永久荷载可根据实际情况进行抽样实测确定抽样数应根据实际情况确定但不得少于五年且应以其平均值乘以
1.2系数作为该永久荷载的标准值;对未作规定的工艺、吊车等使用荷载应根据使用单位提供的资料和实际情况取值
3.
1.5加固钢结构可按下列原则进行承载能力及正常使用极限状态验算;
3.
1.
5.1结构的计算简图应根据结构作用的荷载和实际状况确定;
3.
1.
5.2结构的计算截面应采用实际有效截面积并考虑结构在加固时的实际受力状况即原结构的应力超前和加固部分的应变滞后特点以及加固部分与原结构共同工作的程度;
3.
1.
5.3加固后如改变传力路线或使结构重量增大应对相关结构构件及建筑物地基基础进行必要的验算
3.
1.6对于高温、腐蚀、冷脆、振动、地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏应提出其相应的处理对策后再进行加固
3.
1.7钢结构的加固设计应综合考虑其经济效益应不损伤原结构避免不必要的拆除或更换
3.
1.8钢结构在加固施工过程中若发现原结构或相关工程隐蔽部位有未预计的损伤或严重缺陷时应立即停止施工并会同加固设计者采取有效措施进行处理后再继续施工
3.
1.9对于加固时可能出现倾斜、失稳或倒塌等不安全因素的钢结构在加固施工前应采取相应的临时安全措施以防止事故的发生
3.
1.10焊接钢结加固时原有构件或连接的实际名义应力值应小于
0.55fy且不得考虑加固构件的塑性变形发展;非焊接钢结构加固时其实际名义应力值应小于
0.7fy当现有结构的名义应力值大于上述及本标准第
5.
1.4条规定时则不得在负荷状态下进行加固
3.2加固工程序
3.
2.1加固工作应按图
3.
2.1程序进行
3.
2.2根据结构可靠性鉴定结论和有关资料由设计人员会同施工人员选择适当的方案
3.
2.3按选择的适当方案进行加固设计应考虑合适的施工方法及合理的构造措施并根据结构上的实际作用进行承载能力、正常使用极限状态方面的验算
3.
2.4按照加固设计进行施工组织设计施工时应采取有效措施确保质量和安全并应遵照本标准及现行有关规范进行施工和验收
3.3加固一般方法及其选择
3.
3.1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亦可采用其它的加固方法
3.
3.2钢结构加固时的施工方法有:负荷加固、卸荷加固和从原结构上拆下加固或更新部件进行加固加固施工方法应根据用户要求、结构实际受力状态在确保质量和安全的前提下由设计人员和施工单位协商确定
3.
3.3钢结构加固施工需要拆下或卸荷时必须措施合理、传力明确、确保安全主要方法有:
3.
3.
3.1梁式结构例如屋架可以在屋架下弦节点下设临时支柱图
3.
3.3-1或组成撑杆式结构图
3.
3.3-2张紧其拉杆对屋架进行改变应力卸荷此时屋架应根据千斤顶或撑杆压力进行承载力验算且应注意杆件内力是否变号或增大如个别杆件、节点承载力不足时卸荷前应对其进行加固
3.
3.
3.2柱子可采用设置临时支柱图
3.
3.3-3或“托梁换柱”图
3.
3.3-4采用“托梁换柱”时应对两侧相邻柱进行承载力验算
3.
3.4钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据是亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料
3.4材料
3.
4.1待加固的钢结构应对其材料质量状况进行评价:
3.
4.
1.1根据设计文件、钢材质量证明书、施工记录、竣工报告、可靠性鉴定报告等文档资料或样品试验报告对于待加固钢结构的原材料性能指标给出评价;
3.
4.
1.2如果没有充足的文档资料或者给出的数据不充分、不完全、有疑虑或者发现有影响结构和材料性能的缺陷或损伤时应按国家现行有关标准进行抽样检验;
3.
4.
1.3对于符合现行国家标准规定的钢材其强度设计值应按《钢结构设计规范》GBJ17-88规定取值否则应按本标准的
3.
4.
1.1和
3.
4.
1.2确定的屈服强度数值除以抗力分项系数rR取值:f=fy/rR且抗力分项系数取
1.1;
3.
4.
1.4对于气相腐蚀的钢结构构件当其截面积损失大于25%或其板件剩余厚度小于5mm时其材料强度设计值尚应根据腐蚀程度乘以表
3.
4.
1.4所列相应的降低系数对于特殊环境中腐蚀钢结构加固应专门研究确定
3.
4.2与待加固的钢结构匹配的连接的强度设计值应按本标准
3.
4.1规定对结构材料的评定结果按《钢结构设计规范》GBJ17-88的表
3.
2.1-4至表
3.
2.1-6取值并应考虑其第
3.
2.2条规定的相应折减系数
3.
4.3钢结构加固材料的选择应按《钢结构设计规范》GBJ17-88规定并在保证设计意图的前提下便于施工使新老截面构件或结构能共同工作并应注意新老材料之间的强度、塑性、韧性及焊接性能匹配以利于充分发挥材料的潜能4改变结构计算图形的加固
4.1一般规定
4.
1.1改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法
4.
1.2改变结构计算图形的加固过程包括施工过程中除应对被加固结构承能力和正常使用极限状态进行计算外尚应注意对相关结构构件承载能力和使用功能的影响考虑在结构、构件、节点以及支座中的内力重分布对结构包括基础进行必要的补充验算并采取切实可行的合理构造措施
4.
1.3采用改造结构计算图形的加固方法设计与施工应紧密配合未经设计允许不得擅自修改设计规定的施工方法和程序
4.
1.4采用调整内力的方法加固结构时应在加固设计中规定调整内力应力或规定位移应变的数值和允许偏差及其检测位置和检验方法
4.2改变结构计算图形的一般方法
4.
2.1对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固:
4.
2.
1.1增加支撑形成空间结构并按空间结构进行验算例如图
4.
2.1-1;
4.
2.
1.2加设支撑增加结构刚度或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例如图
4.
2.1-2;
4.
2.
1.3增设支撑或辅助杆件使构件的长细比减少以提高其稳定性例如图
4.
2.1-3;
4.
2.
1.4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它柱列负荷例如图
4.
2.1-4;
4.
2.
1.5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如图
4.
2.1-
54.
2.2对受弯构件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固:
4.
2.
2.1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;
4.
2.
2.2改变端部支承情况例如变铰接为刚接参见图
4.
2.2-2;5加大构件截面的加固
5.1一般规定
5.
1.1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已有缺陷和损伤的状况
5.
1.2加固的构件受力分析的计算简图应反映结构的实际条件考虑损伤及加固引起的不利变形加固期间及前后作用在结构上的荷载及其不利组合对于超静定结构尚应考虑因截面加大构件刚度改变使体系内力重分布的可能必要时应分阶段进行受力分析和计算
5.
1.3被加固构件的设计工作条件分类见表
5.
1.
35.
4.2在负荷下进行结构加固时其加固工艺应保证被加固件的截面因焊接加热附加钻、扩孔洞等所引起的削弱影响尽可能的小为此必须制定详细的加固施工工艺过程和要求的技术条件并据此按隐蔽工程进行施工验收
5.
4.3在负荷下进行结构构件的加固当│σomax│≥
0.3fy且采用焊接加固件加大截面法加固结构构件时可将加固件与被加固件沿全长互相压紧;用长20~30mm的间断300~500mm焊缝定位焊接后再由加固件端向内分区段每段不大于70mm施焊所需要的连接焊缝依次施焊区段焊缝应间歇2~5min对于截面有对称的成对焊缝时应平行施焊;有多条焊缝时应交错顺序施焊;对于两面有加固件的截面应先施焊受拉侧的加固件然后施焊受压侧的加固件;对一端为嵌固的受压杆件应从嵌固端向另一端施焊若其为受拉杆则应从另一端向嵌固端施焊当采用螺栓或铆钉连接加固加大截面时加固与被加固板件相互压紧后应从加固件端向中间逐次做孔和安装拧紧螺栓或铆钉以便尽可能减少加固过程中截面的过大削弱
5.
4.4加大截面法加固有两个以上构件的静不定结构框架、连续梁等时应首先将全部加固与被加固构件压紧和点焊定位然后从受力最大构件依次连续地进行加固连接并考虑第
5.
4.2条和第
5.
4.3条的规定6连接的加固与加固件的连接
6.1一般规定
6.
1.1钢结构加固连接方法即焊缝、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、受力状态、构造及施工条件并考虑结构原有的连接方法确定
6.
1.2在同一受力部位连接的加固中不宜采用刚度相差较大的如焊缝与铆钉或普通螺栓共同受力的混合连接方法但仅考虑其中刚度较大的连接如焊缝承受全部作用力时除外如有根据可采用焊缝和摩擦型高强螺栓共同受力的混合连接
6.
1.3加固连接所用材料应与结构钢材和原有连接材料的性质匹配其技术指标和强度设计值应符合《钢结构设计规范》GBJ17-88中第
2.
0.5条、第
3.
2.1条和第
3.
2.2条的规定
6.
1.4负荷下连接的加固尤其是采用端焊缝或螺栓的加固而需要折除原有连接和扩大、增加钉孔时必须采取合理的施工工艺和安全措施并作核算以保证结构包括连接在加固负荷下具有足够的承载力
6.2焊缝连接的加固
6.
2.1焊缝连接的加固可依次采用增加焊缝长度、有效厚度或两者同时增加的办法实现
6.
2.2新增加固角焊缝的长度和焊脚尺寸或熔焊层的厚度应由连接处结构加固前后设计受力改变的差值并考虑原有连接实际可能的承载力计算确定计算时应对焊缝的受力重新进行分析并考虑加固前后的焊缝的共同工作、受力状态的改变以及
6.
2.5条和
6.
2.6条的规定
6.
2.3负荷下用焊缝加固结构时应尽量避免采用长度垂直于受力方向的横向焊缝否则应采取专门的技术措施和施焊工艺以确保结构施工时的安全
6.
2.4负荷下用增加非横向焊缝长度的办法加固焊缝连接时原有焊缝中的应力不得超过该焊缝的强度设计值加固处及其邻区段结构的最大初始名义应力σomax不得超过
5.
1.4条的规定焊缝施焊时采用的焊条直径不大于4mm;焊接电流不超过220A;每焊道的焊脚尺寸不大于4mm;前一焊道温度冷却至100℃以下后方可施焊下一焊道;对于长度小于200mm的焊缝增加长度时首焊道应从原焊缝端点以外至少20mm处开始补焊加固前后焊缝可考虑共同受力按
6.
2.6条规定进行强度计算
6.
2.5负荷下用堆焊增加角焊缝有效厚度的办法加固焊缝连接时应按下式计算和限制焊缝应力:
6.3螺栓和铆钉连接的加固
6.
3.1螺栓或铆钉需要更换或新增加固其连接时应首先考虑采用适宜直径的高强度螺栓连接当负荷下进行结构加固需要拆除结构原有受力螺栓、铆钉或增加、扩大钉孔时除应设计计算结构原有和加固连接件的承载能力外还必须校核板件的净截面面积的强度
6.
3.2当用摩擦型高强度螺栓部分地更换结构连接的铆钉从而组成高强度螺栓和铆钉的混合连接时应考虑原有铆钉连接的受力状况为保证连接受力的匀称宜将缺损铆钉和与其相对应布置的非缺损铆钉一并更换
6.
3.3当用高强度螺栓更换有缺损的铆钉或螺栓时可选用直径比原钉孔小1~3mm的高强度螺栓但其承载力必须满足加固设计计算的要求
6.
3.4用摩擦型高强度螺栓加固铆钉连接的混合可考虑两种连接的共同受力工作但高强度螺栓的承载力设计值可按《钢结构设计规范》GBJ17-88第
7.21条至第
7.
2.5条的有关规定计算确定
6.
3.5用焊缝连接加固螺栓或铆钉连接时应按焊缝承受全部作用力设计计算其连接不考虑焊缝与原有连接件的共同工作且不宜拆除原有连接件
6.4加固件的连接
6.
4.1为加固结构而增设的板件加固件除须有足够的设计承载能力和刚度外还必须与被加固结构有可靠的连接以保证二者良好的共同工作
6.
4.2加固件与被加固结构间的连接应根据设计受力要求经计算并考虑构造和施工条件确定对于轴心受力构件可根据公式
6.
4.2计算;对于受弯构件应根据可能的最大设计剪力计算;对于压弯构件可根据以上二者中的较大值计算对于仅用增设中间支承构件点来减少受压构件自由长度加固时支承杆件点与加固构件间连接受力可按公式
6.
4.2计算其中At取原构件的截面面积:
6.
4.3加固件的焊缝、螺栓、铆钉等连接的计算可按《钢结构设计规范》GBJ17-88第
7.
1.1条至第
7.
1.4条和第
7.
2.1条至第
7.
2.3条的规定进行但计算时对角焊缝强度设计值应乘以
0.85其它强度设计值或承载力设计值应乘以
0.95的折减系数
6.5构造与施工要求
6.
5.1焊缝连接加固时新增焊缝应尽可能地布置在应力集中最小、远离原构件的变截面以及缺口、加劲肋的截面处;应该力求使焊缝对称于作用力并避免使之交叉;新增的对接焊缝与原构件加劲肋、角焊缝、变截面等之间的距离不宜小于100mm;各焊缝之间的距离不应小于被加固板件厚度的
4.5倍
6.
5.2对用双角钢与节点板角焊缝连接加固焊接时如图
6.
5.2应先从一角钢一端的肢尖端头1开始施焊继而施焊同一角钢另一端2的肢尖焊缝再按上述顺序和方法施焊角钢的肢背焊缝
3、4以及另一角钢的焊缝
5、
6、
7、
86.
5.3用盖板加固受有动力荷载作用的构件时盖板端应采用平缓过渡的构造措施尽可能地减少应力集中和焊接残余应力
6.
5.4摩擦型高强度螺栓连接的板件连接接触面处理应按设计要求和《钢结构设计规范》及《钢结构工程施工及验收规范》的规定进行当不能满足要求时应征得设计人同意进行摩擦面的抗滑移系数试验以便确定是否需要修改加固连接的设计计算
6.
5.5结构的焊接加固必须由有效高焊接技术级别的焊工施焊;施焊镇静钢板的厚度不大于30mm时环境空气温度不应低于-15℃当厚度超过30mm时温度不应低于0℃当施焊沸腾钢板时应高于5℃7裂纹的修复与加固
7.1一般规定
7.
1.1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展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对不宜采用修复加固的构件应予拆除更换在对裂纹构件修复加固设计时应按《钢结构设计规范》GBJ17-88第
6.
2.1条至
6.
2.3条规定进行疲劳验算必要时应专门研究进行抗脆断计算
7.
1.2为提高结构的抗脆性断裂和疲劳破坏的性能在结构加固的构造设计和制造工艺方面应遵循下列原则:降低应力集中程度避免和减少各类加工缺陷选择不产生较大残余拉应力的制作工艺和构造形式以及采用厚度尽可能小的轧制板件等
7.
1.3在结构构件上发现裂纹时作为临时应急措施之一可于板件裂纹端外
0.5~
1.0tt为板件厚处钻孔图
7.
1.3以防止其进一步急剧扩展并及时根据裂纹性质及扩展倾向再采取恰当措施修复加固
7.2修复裂纹的方法
7.
2.1修复裂纹时应优先采用焊接方法一般按下述顺序进行:
7.
2.
1.1清洗裂纹两边80mm以上范围内板面油污至露出洁净的金属面;
7.
2.
1.2用碳弧气刨、风铲或砂轮将裂纹边缘加工出坡口直达纹端的钻孔坡口的形式应根据板厚和施工条件按现行《气焊、手工电弧焊及气体保护等焊缝坡口的基本型式与尺寸》的要求选用;
7.
2.
1.3将裂纹两侧及端部金属预热至100℃~150℃并在焊接过程中保持此温度;
7.
2.
1.4用与钢材相匹配的低氢型焊条或超低氢型焊条施焊;
7.
2.
1.5尽可能用小直径焊条以分段分层逆向焊施焊焊接顺序参见图
7.
2.1每一焊道焊完后宜即进行锤击;
7.
2.
1.6按设计要求检查焊缝质量;
7.
2.
1.7对承受动力荷载的构件堵焊后其表面应磨光使之与原构件表面齐平磨削痕迹线应大体与裂纹切线方向垂直;
7.
2.
1.8对重要结构或厚板构件堵焊后应立即进行退火处理
7.
2.2对网状、分叉裂纹区和有破裂、过烧或烧穿等缺陷的梁、柱腹板部位宜采用嵌板修补修补顺序为:
7.
2.
2.1检查确定缺陷的范围;
7.
2.
2.2将缺陷部位切除宜切带圆角的矩形孔切除部分的尺寸均应比缺陷范围的尺寸大100mm图
7.
2.2a;
7.
2.
2.3用等厚度同材质的嵌板嵌入切除部位嵌入板的长宽边缘与切除孔间二个边应留有2~4mm的间隙并将其边缘加工成对接焊缝要求的坡口形式;
7.
2.
2.4嵌板定位后将孔口四角区域预热至100℃~150℃并按图
7.
2.2b所示顺序采用分段分层逆向焊法施焊;
7.
2.
2.5检查焊缝质量打磨焊缝余高使之与原构件表面齐平
7.
2.3用附加盖板修补裂纹时一般宜采用双层盖板此时裂纹两端仍须钻孔当盖板用焊接连接时应设法将加固盖板压紧其厚度与原板等厚焊脚尺寸等于板厚盖板的尺寸和焊接顺序可参照第
7.
2.2条执行当用摩擦型高强度螺栓连接时在裂纹的每侧用双排螺栓盖板宽度以能布置螺栓为宜盖板长度每边应超出纹端150mm
7.
2.4当吊车梁腹板上部出现裂纹时应检查和先采取必要措施如调整轨道偏心等再按
7.
2.1修补裂纹此外尚应根据裂纹的严重程度和吊车工作制类别分别参照选用图
7.24中的加固措施8施工安全与工程验收
8.1施工安全
8.
1.1钢结构加固工作开始前应按设计要求采取卸荷或支顶措施确保施工安全
8.
1.2钢结构加固时必须保证结构的稳定应事先检查各连接点是否牢固必要时可先加固连接点或增设临时以撑待加固完毕后再行拆除
8.
1.3托梁换柱施工过程中应采取下列安全措施:
8.
1.
3.1检查和加设支撑应确保顶升时屋架的稳定;
8.
1.
3.2顶升屋盖结构时全部千斤顶应同步工作;
8.
3.
3.3顶起屋架后拆柱安装托架过程中应设置防止千斤顶回落的安全装置图
8.
1.3;
8.
1.
3.4应采取措施保证顶升后临时支柱的侧向稳定
8.
1.4对于钢结构加固工程施工时的安全技术、劳动保护、防火防爆等必须符合有关规定
8.2工程验收
8.
2.1钢结构加固工程的验收除应满足本标准的规定外尚应符合《钢结构施工及验收规范》及其它有关规范的要求
8.
2.2钢结构加固工程的竣工验收应在全部加固施工完毕后进行当设有卸荷装置时应在卸荷装置拆除以后再进行
8.
2.3对原材料、半成品的质量标准和检验、实验方法凡本标准有规定者应按本标准执行;如本标准无规定者应按有关的现行国家或部颁标准执行
8.
2.4钢结构加固工程验收应提供下列文件备查和归档:
8.
2.
4.1委托任务书及加固过程有关协议文件;
8.
2.
4.2可靠性鉴定报告及有关文件;
8.
2.
4.3钢结构施工图、加固设计及修改设计等有关文件;
8.
2.
4.4加固所用钢材、连接材料焊接材料及紧固件、油漆等材料的质量证明书或试验报告;
8.
2.
4.5焊缝外观质量检查及无损探伤报告;
8.
2.
4.6设计要求的其它相关资料;
8.
2.
4.7钢结构加固工程的竣工验收报告
8.
2.5采用托梁换柱加固方法时相邻柱的偏移、基础沉降、屋架倾斜等不得超过现行有关规范的规定
8.
2.6经质量检验或试验加固工程的质量满足本标准及现行有关规范的规定时方能认可验收附录A构件的截面加固形式参考图A.
0.1受拉构件的截面加固可采用图A.
0.1中的形式或其它形式附录B本规范用词说明B.
0.1为便于在执行本规范条文时区别对待对要求严格程度不同的用词说明如下:B.
0.
1.1表示很严格非这样做不可的:1正面词采用“必须”;2反面词采用“严禁”B.
0.
1.2表示严格在正常情况下均应这样做的:1正面词采用“应”;2反面词采用“不应”或“不得”B.
0.
1.3表示不允许稍有选择在条件许可时首先这样做的:1正面词采用“宜”或“可”;2反面词采用“不宜”B.
0.2条文中规定应按其它有关标准、规范执行时写法为“应符合的规定”或“应按执行”附加说明本规范主编单位、参加单位和主要起草人名单主编单位:清华大学土木工程系副主编单位:四川省建筑科学研究院参加单位:冶金部建筑研究总院钢结构所首钢设计总院主要起草人:李少甫张宽权何文汇卢晖麓浅谈如何做钢结构的加固来源考试大 【关注考试大就是关注自己的未来】 2009年11月20日 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来源www.examda.comhttp://ks.examda.com/ 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、刚度和稳度来源www.examda.comhttp://ks.examda.com/ 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焊接加固时,高温作用使焊接部位的组织及性能劣化;而且焊缝必然存在缺陷,会产生新的裂纹;焊接结构内部存在残余应力,与其他作用结合可能导致开裂焊接使结构形成连续的整体,裂缝一旦失稳扩展,就有可能一断到底,引发重大事故 采用螺栓连接需要在损伤部位附近的母材上开孔,削弱了截面,形成新的应力集中区;普通螺栓在动载作用下易松动,高强螺栓易发生应力松弛现象,降低了结构的修补效果粘钢加固技术是在钢结构表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板,依靠结构胶使之粘结成整体共同工作,以提高结构承载力这些加固方法共同的缺点是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,维护费用高本文来源:考试大网http://www.examda.com/
3.2粘贴加固钢结构的特点粘贴加固钢结构是利用粘结剂将粘贴到钢结构损伤部位的表面,使一部分荷载通过粘结层传递到上,降低了结构损伤部位的应力粘贴加固技术具有明显的优势
(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纤维布安装工艺
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,例如辅助平衡力大小、预应力力度、预应力卸载弯矩值、支座标高的位移值等;
(2)要确定调整应力时的合理荷载值或应力水平,换言之,要分析判断加固结构时是否需要全部卸载,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,将两端锚固并施加预应力后,通过胶粘剂粘贴在钢结构的表面;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
2.35×109MPa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-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固,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 6结论 建筑工程中的钢结构不可避免地存在各种缺陷和损伤在荷载和环境等因素的作用下,材料发生变化,引起宏观力学性能的劣化,导致钢结构工程事故为确保结构安全工作,延长使用寿命就必须对损伤构件进行更换或加固,更换这些构件将造成极大的浪费,而且会影响结构的正常使用同时,结构损伤具有局部性和多发性特点,这些结构不可能在出现损伤时就立即退役因此,寻求经济高效的钢结构加固技术既是土木工程领域亟待解决的技术问题,又是一个关系到社会可持续发展的问题长江委信息研究中心馆藏40长江委信息研究中心馆藏39。