原標(biāo)題：卡本鋼結(jié)構(gòu)加固|鋼結(jié)構(gòu)加固，全新解決思路等你解鎖
相比于當(dāng)今最常見的混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)具備明顯的優(yōu)勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)自重輕，抗震性能好，資源回收價(jià)值高，被稱為可重復(fù)利用型與環(huán)保型綠色建筑。如今，鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)量，更標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，自我國(guó)提出在建筑中“積極、合理地用鋼”后，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)量也在逐年呈上升趨勢(shì)。
一、增大截面焊接加固
焊接加固施工的便捷性和可靠性，往往是鋼結(jié)構(gòu)加固中最傳統(tǒng)也是最直接的選擇。焊接加固即在結(jié)構(gòu)受損部位焊接金屬蓋板或型鋼，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)起到加固補(bǔ)強(qiáng)的作用。焊接加固應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)成熟度高，但存在焊接后材料性能變差、受操作人員影響程度高的風(fēng)險(xiǎn)。
增大橫截面法是一種基本的加固方法，尤其是在承載條件下，考慮長(zhǎng)期以來，承載條件下焊接加固鋼結(jié)構(gòu)工作是按照CECS：7796和YB9257-96兩本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，但由于兩者應(yīng)力比限值及相關(guān)參數(shù)的取值上的差異，缺乏充分的實(shí)驗(yàn)基數(shù)和數(shù)值分析，還存在著諸多不合理之處。
基于此，國(guó)標(biāo)《鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》編制組開展了承載條件下焊接加固鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載性能的研究工作，以提供增大截面焊接加固法的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支持，包含新的技術(shù)要點(diǎn)。
二、粘鋼加固
粘貼鋼板加固法又稱粘鋼加固技術(shù)，其流程是在鋼結(jié)構(gòu)表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼加固鋼板，使之黏結(jié)形成整體，共同承載，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固能力。
從國(guó)內(nèi)部分學(xué)者對(duì)粘鋼加固技術(shù)的試驗(yàn)研究來看，該技術(shù)具有無明火、作業(yè)面小、不影響結(jié)構(gòu)外形等一系列優(yōu)點(diǎn)，但是由于加固件與被加固件連接界面的受力復(fù)雜，容易在各種因素的作用下發(fā)生開裂，而且加固效果過于依賴結(jié)構(gòu)膠層的作用發(fā)揮期，此方法在工程界受到一定程度的質(zhì)疑。
另外，鋼結(jié)構(gòu)加固還可通過在原有鋼結(jié)構(gòu)上開孔，采用鉚接與螺接的形式對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。缺點(diǎn)就是，削弱了開孔處截面，容易產(chǎn)生新的應(yīng)力集中。
三、碳纖維加固
1、工藝現(xiàn)狀
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)主要有強(qiáng)度大于剛度、抗疲勞性和耐腐蝕性好、現(xiàn)場(chǎng)可操作性強(qiáng)、施工周期短、保護(hù)原結(jié)構(gòu)等等，而且因其優(yōu)異的物理、力學(xué)性能，目前已廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)的加固之中。
在采用粘貼碳纖維復(fù)合材料加固鋼結(jié)構(gòu)的時(shí)候，對(duì)鋼材表面和碳纖維復(fù)合材料(特指碳纖維板)表面的處理是碳纖維復(fù)合材料加固鋼結(jié)構(gòu)的重要工序之一，也是加固成功或失敗的關(guān)鍵因素之一。
正常情況下，鋼材表面會(huì)存在一些不同程度的氧化物、銹跡、油污以及其他雜質(zhì);同樣，碳纖維復(fù)合材料在一系列加工、運(yùn)輸、儲(chǔ)存的過程中表面也會(huì)存在種吸附物，而碳纖維復(fù)合材料加固鋼結(jié)構(gòu)是借用結(jié)構(gòu)膠粘劑將碳纖維材料和鋼材粘接在一起，使之共同受力，達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的，如果在表面存在雜質(zhì)，將直接影響到粘接表面的內(nèi)聚強(qiáng)度。
通常來說鋼材表面的處理一般表現(xiàn)為三個(gè)方面：
1、除去鋼材表面的油污及松散層，提高結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)能力;
2、增加鋼材與碳纖維復(fù)合材料的有效粘貼面積;
3、提高粘接表面的內(nèi)聚強(qiáng)度;
而這三個(gè)方面的相關(guān)影響因素則是粘接表面的清潔度和粗糙度，在實(shí)際使用中的鋼材都沒有經(jīng)過鈍化處理，在其表面經(jīng)常會(huì)有一層氧化物或者油污的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松，與基體的結(jié)合強(qiáng)度很低，影響了結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)能力，降低了界面的粘結(jié)強(qiáng)度，所以需要對(duì)粘接表面進(jìn)行清潔處理是十分有必要的。
對(duì)于截面較小的鋼結(jié)構(gòu)來說，適當(dāng)?shù)膶⒄辰颖砻娲植诨�，一方面不僅提高了粘接表面積，另一方面膠粘劑還與表面的凸起物之間形成了微觀機(jī)械咬合力并提高了粘接表面的摩擦力，有效的提高碳纖維復(fù)合材料與鋼結(jié)構(gòu)粘接表面的粘接力。
碳纖維布不需要處理，對(duì)于預(yù)成型碳纖維板來說，應(yīng)該在其表面采取噴砂處理來增加碳纖維板的粗糙程度，以增加其粘附強(qiáng)度。在進(jìn)行處理的工程中，應(yīng)控制處理的程度和力度，不要使碳纖維絲 或有損傷，并將其表面用干燥的布清除表面殘留物。
四、組合加固
組合加固法是利用組合結(jié)構(gòu)加固混凝土的原理，采用內(nèi)填混凝土和外包混凝土的方式對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。內(nèi)填混凝土加固法主要用于加固鋼管構(gòu)件，使結(jié)構(gòu)負(fù)載盡可能的卸除，但是在大多數(shù)情況下，由于初應(yīng)力水平對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的影響，初始荷載難以卸除，也導(dǎo)致了外包混凝土在進(jìn)行加固時(shí)，由于原構(gòu)件所承受的荷載水平出現(xiàn)應(yīng)力滯后的現(xiàn)象。
為便于設(shè)計(jì)人員在加固中使用，兩種組合加固法可以采用強(qiáng)度折減系數(shù)的概念，基于已有的研究成果，建立強(qiáng)度折減系數(shù)與初應(yīng)力水平的量化關(guān)系，從而對(duì)加固后截面的承載能力進(jìn)行折減。
五、預(yù)應(yīng)力加固法
鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力加固的原理是利用預(yù)應(yīng)力鋼絞線對(duì)鋼結(jié)構(gòu)整體或構(gòu)件進(jìn)行加固的方法，其本質(zhì)是通過施加預(yù)應(yīng)力降低原鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，從而改變?cè)摻Y(jié)構(gòu)中的內(nèi)力分布。
對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力進(jìn)行加固主要適用于較大跨度及采用一般方法無法加固或加固效果不理想的較高應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)下的大型鋼結(jié)構(gòu)加固工程，可以達(dá)到加固原有鋼結(jié)構(gòu)，改變?cè)Y(jié)構(gòu)剛度與內(nèi)力的效果，施工方便、成本低廉、預(yù)應(yīng)力束可以單獨(dú)防腐或是更換。
此外，若使用預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，除遵守一般鋼結(jié)構(gòu)加固的準(zhǔn)則與規(guī)定外，還應(yīng)遵循預(yù)應(yīng)力碳板加固的設(shè)計(jì)與計(jì)算原則。
六、總結(jié)
建筑工程中的鋼結(jié)構(gòu)不可避免地存在各種缺陷和損傷。在荷載和環(huán)境等因素的作用下，材料發(fā)生變化，引起宏觀力學(xué)性能的劣化，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)工程事故。
為確保結(jié)構(gòu)安全工作，延長(zhǎng)使用壽命就必須對(duì)損傷構(gòu)件進(jìn)行更換或加固，更換這些構(gòu)件將造成極大的浪費(fèi)，而且會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常使用。
同時(shí)，結(jié)構(gòu)損傷具有局部性和多發(fā)性特點(diǎn)，這些結(jié)構(gòu)不可能在出現(xiàn)損傷時(shí)就立即退役。因此，尋求經(jīng)濟(jì)高效的鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)既是土木工程領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題，又是一個(gè)關(guān)系到社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的問題。
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