目前钢结构加固的方法可分为三种。第一种是加大构件截面法,第二种是改善结构受力体系,第三种是预应力技术加固法。
常用的加大截面的加固方式主要有:加大截面高度、加厚翼缘板、变工形截面为箱形截面等方式。而增大钢结构截面的主要加固方法为粘钢或贴碳纤维布。这两种方法对结构本身损伤比较小,而且这几年国内发展得比较快,应用也逐渐增多,但在钢结构建筑物加固应用相对不多,特别是在正常使用情况下的使用寿命仍然存在问题。而且粘钢或碳纤维的施工难度比较大,必须要将原结构表面进行处理、磨平、光滑后才能粘贴。结构承受动力荷载或高温时可能产生脱胶。
增设梁柱等改善结构受力体系的加固方法可以有效并较为明显地降低结构的荷载效应,从而使结构的承载能力满足要求,且这种方法的投入不高,经济效益非常好。胆筑结构无任何特别要求时,此种方法可行性很强,但不适用于要求大空间等结构中。
体外预应力技术加固方法是指将预应力筋布置在待加固结构构件的截面之外,通过改变结构的传力途径减少构件的荷载效应,同时在结构的原有基础上提高结构的承载能力,改善结构的变形性能,降低杆件中的应力,能使受损工程结构恢复其原有的技术功能,从而满足新的承载条件和使用功能的要求。结构由预应力筋、管道、防腐材料、转向块、锚固系统等部件组成。
虽然体外预应力加固钢梁的方法具有可操作性、经济性、安全性等优点,但现阶段这方面的研究经验及工程实践较少,其明显的经济和社会效益还有待进一步研究。
根据加固的对象,上海泰大建筑在实际的案例中,总结厂房钢结构的加固可分为钢柱的加固、钢梁的加固、钢屋架或托架的加固、吊车系统的加固、连接和节点的加固、裂纹的修复和加固等。
根据损害范围,钢结构的加固可分为两大类:一是局部加固,一般只对某些承载能力不足的杆件或连接节点进行加固。二是全面加固,是对整体结构进行的加固。
A、从设计的角度来讲,钢结构的加固主要可分为两大类:
(1)改变结构计算简图的加固方法:采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质、边界条件、增设附加杆件或支撑、施加预应力、考虑空间协同作用等措施对结构进行加固的方法。
(2)不改变结构计算简图的加固方法:在不改变结构计算简图的前提下,对原结构的构件截面和连接进行补强的方法。此时对构件的加固又称为加大截面法。
B、从施工的角度来讲,钢结构的加固也分为两大类:
(1)卸载或部分卸荷加固:结构损伤较严重或构件的应力很高,或者补强施工不得不临时削弱承受很大内力的构件及连接时,需要暂时减轻其负荷。对某些主要承受移动荷载的结构(如吊车梁等)可限制移动荷载,这就相当于部分卸荷了。当结构损坏严重或原结构构件的承载能力过小,不宜就地补强时,还需考虑将构件拆下补强或更换。此时,应采取措施使结构构件完全卸荷。
(2)在负荷状态下加固:这是加固工作量小、简便的方法。但为保证结构的安全,应要求原结构的承载力应有不少于20%的富余,并且构件应没有严重的损伤。