加固设计：一些钢结构加固设计知识

钢结构加固是对可靠性不足或产权人要求提高可靠度的钢结构、构件及其相关部分采取增强、局部更换或调整其内力等措施，使其具有现行设计标准及产权人所要求的安全性、适用性和耐久性。

    《钢结构加固设计标准》（GB51367-2019）于2019年11月22日发布，自2020年6月1日起实施。本文结合新的钢结构加固标准，介绍一些钢结构加固知识，不足之处欢迎指正。 

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钢结构加固流程

    加固改造设计的基本流程详见下图： 

    加固前，应根据建(构)筑物的种类，分别按现行国家标准《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144和《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292进行检测或鉴定。当与抗震加固结合进行时，尚应进行抗震能力鉴定。根据检测鉴定结果出具项目的检测鉴定报告。

    结构加固后的使用年限，应由产权人和设计单位共同商定。当结构的加固材料中使用结构胶粘剂或其他聚合物成分时，其结构加固后的使用年限宜按30年考虑，如需结构加固后的使用年限为50年时，其所使用的胶和聚合物的粘结性能，应通过耐长期应力作用能力的检验。

    钢结构的加固可分为直接加固与间接加固两类，设计时，可根据实际条件和使用要求选择适宜的加固方法及配合使用的技术。直接加固宜根据工程的实际情况选用增大截面加固法、粘贴钢板加固法和组合加固法。间接加固宜根据工程的实际情况采用改变结构体系加固法、预应力加固法。结构加固的连接方法宜采用焊缝连接、摩擦型高强螺栓连接，亦可采用焊缝与摩擦型高强螺栓的混合连接等。

    结构加固设计可采用线弹性分析方法计算结构的作用效应，并应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的 有关规定。结构的加固设计，应与实际施工方法紧密结合，采取有效措施，保证新增构件及部件与原结构连接可靠，新增截面与原截面结合牢固，形成整体共同工作，并不应对未加固部分，以及相关的结构、构件和地基基础造成不利的影响。

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钢结构加固材料

（1）原结构、构件材料的材料强度

    当结构可靠性鉴定认为原设计文件有效，且未发现结构构件或连接的性能有明显退化时，可采用原设计值。当结构可靠性鉴定认为应重新进行现场检测时，应采用检测结果推定的屈服强度或条件屈服点进行确定，当按现场检测的屈服强度推定值fy确定时，其抗拉强度设计值f应取fy与γR的比值，抗力分项系数γR应取为1.2。

    受有气相腐蚀的钢结构原构件，当其截面面积损失大于25%或其板件剩余厚度小于5mm时，其验算时的钢材强度设计值，尚应根据腐蚀等级乘以0.8~1.0强度降低系数。

（2）加固用钢材及焊接材料

    加固件的钢号应与原构件的钢号相同或相当，韧性、塑性及焊接性能应能与原构件钢材相匹配。结构加固用钢筋的品种宜选用HRB400级或HPB300级钢筋，其质量和性能应符合相关国家标。结构加固用焊接材料的质量和性能应符合相关国家标准。

（3）结构胶粘剂

    钢结构加固用的结构胶粘剂，应采用以钢为基材的结构胶，严禁采用以不饱和聚醋或醇酸树脂为主成分的胶粘剂。当使用环境为常温时，应采用I类AAA级或AA级常温结构胶; 当使用环境有高温时，应采用II类或III类耐温结构胶。

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常用加固方法

（1）  增大截面法

    增大截面法加固可采用焊接连接、螺栓连接、铆钉连接和粘贴钢板等方式。负荷状态下，钢构件的焊接加固，应根据原构件的使用条件，校核其最大名义应力σ0max不得超过应力比限值规定，否则应采用其他增大截面的方法进行加固。