现如今钢结构建筑不断发展,越来越多的钢结构大楼进入我们的生活,但是由于生产、制造、施工、使用环境等因素的影响,在钢结构建筑当中不可避免的存在着各种各样的缺陷和损伤,严重影响结构安全。传统的钢结构加固方法是将钢板焊接、螺栓连接或在损伤部位粘贴钢板等方法。但是,这些方法或多或少都存在较多缺陷:
缺陷:加固所选材料基本都为钢材,在进行加固处理时会给结构带来过多的结构自重,且钢板不易裁剪成加固所需的形状,安装运输等较为困难,在加固完工之后,需对钢材进行防锈处理,以免钢材生锈对结构胶产生不必要的影响,且维护工作量大费用较高。
然而碳纤维材料作为一种新型加固材料,碳纤维材料弹性模量与钢材相近、但强度是钢筋的5倍,同时具有质轻易于成型、抗腐蚀性和耐久性好、抗1疲劳性能好、施工方便等优点,且碳纤维材料拥有的这些优点都能完1美的解决以上几种方法所存在的缺陷,因此在钢结构修复加固中也将会得到广泛应用。
对钢结构受弯构件的修复通常是将碳纤维片材直接粘贴在受拉翼缘底部,受弯构件受力时碳纤维与受拉翼缘共同承受拉力,提高梁的承载力。而对于损伤钢梁,粘贴碳纤维加固修复不仅能恢复其损失的刚度、承载能力和改善其疲劳性能,还能对钢结构形成保护,起到加固和防腐的双重效果。在粘贴碳纤维时,将碳纤维粘贴到损伤部位的表面,使一部分荷载通过胶层传递到碳纤维上,可以降低钢结构损伤部位的名义应力,使裂纹扩展速率降低或制止裂纹的扩展,从而延长结构的使用寿命。研究表明,存在损伤缺陷的钢梁用高弹性模量的碳纤维板加固后,刚度基本能恢复到未损伤情况下钢梁刚度的90%以上,极限承载力的提高随着加固量和损伤大小而不同。
浙江万烁建筑技术有限公司,由一批长期从事建筑施工、结构加固、特种工程的工程技术人才和管理人员组成。
钢结构经可靠性鉴定需要加固时,应根据可靠性鉴定的结论和委托方提出的要求,有专业技术人员按照国家规范要求进行加固设计,且加固设计内容和范围,可以是结构整体,也可以是局部结构、特定构件或部位。
钢结构加固设计需注意加固设计与施工方法应紧密结合,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,以避免对未加固部分或构件造成不利影响。
一般来说钢结构加固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它方法对钢结构进行加固处理。
改变结构计算图形加固法: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,一般加固方法有:
1、对结构可采用:增加支撑形成空间结构并按空间结构验算、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、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性、在排架结构中重1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。
2、对受弯杆件可采用: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、改变端部支承情况,例如变铰接为刚结、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构、调整连续结构的支座位置、将结构变为撑杆式结构、施加预应力。等的改变其截面内力的方法进行加固。
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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。