加固設計：一些鋼結構加固設計知識

鋼結構加固是對可靠性不足或產權人要求提高可靠度的鋼結構、構件及其相關部分采取增強、局部更換或調整其內力等措施，使其具有現行設計標準及產權人所要求的安全性、適用性和耐久性。

    《鋼結構加固設計標準》（GB51367-2019）于2019年11月22日發布，自2020年6月1日起實施。本文結合新的鋼結構加固標準，介紹一些鋼結構加固知識，不足之處歡迎指正。 

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鋼結構加固流程

    加固改造設計的基本流程詳見下圖： 

    加固前，應根據建(構)筑物的種類，分別按現行國家標準《工業建筑可靠性鑒定標準》GB 50144和《民用建筑可靠性鑒定標準》GB 50292進行檢測或鑒定。當與抗震加固結合進行時，尚應進行抗震能力鑒定。根據檢測鑒定結果出具項目的檢測鑒定報告。

    結構加固后的使用年限，應由產權人和設計單位共同商定。當結構的加固材料中使用結構膠粘劑或其他聚合物成分時，其結構加固后的使用年限宜按30年考慮，如需結構加固后的使用年限為50年時，其所使用的膠和聚合物的粘結性能，應通過耐長期應力作用能力的檢驗。

    鋼結構的加固可分為直接加固與間接加固兩類，設計時，可根據實際條件和使用要求選擇適宜的加固方法及配合使用的技術。直接加固宜根據工程的實際情況選用增大截面加固法、粘貼鋼板加固法和組合加固法。間接加固宜根據工程的實際情況采用改變結構體系加固法、預應力加固法。結構加固的連接方法宜采用焊縫連接、摩擦型高強螺栓連接，亦可采用焊縫與摩擦型高強螺栓的混合連接等。

    結構加固設計可采用線彈性分析方法計算結構的作用效應，并應符合現行國家標準《鋼結構設計標準》GB 50017的 有關規定。結構的加固設計，應與實際施工方法緊密結合，采取有效措施，保證新增構件及部件與原結構連接可靠，新增截面與原截面結合牢固，形成整體共同工作，并不應對未加固部分，以及相關的結構、構件和地基基礎造成不利的影響。

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鋼結構加固材料

（1）原結構、構件材料的材料強度

    當結構可靠性鑒定認為原設計文件有效，且未發現結構構件或連接的性能有明顯退化時，可采用原設計值。當結構可靠性鑒定認為應重新進行現場檢測時，應采用檢測結果推定的屈服強度或條件屈服點進行確定，當按現場檢測的屈服強度推定值fy確定時，其抗拉強度設計值f應取fy與γR的比值，抗力分項系數γR應取為1.2。

    受有氣相腐蝕的鋼結構原構件，當其截面面積損失大于25%或其板件剩余厚度小于5mm時，其驗算時的鋼材強度設計值，尚應根據腐蝕等級乘以0.8~1.0強度降低系數。

（2）加固用鋼材及焊接材料

    加固件的鋼號應與原構件的鋼號相同或相當，韌性、塑性及焊接性能應能與原構件鋼材相匹配。結構加固用鋼筋的品種宜選用HRB400級或HPB300級鋼筋，其質量和性能應符合相關國家標。結構加固用焊接材料的質量和性能應符合相關國家標準。

（3）結構膠粘劑

    鋼結構加固用的結構膠粘劑，應采用以鋼為基材的結構膠，嚴禁采用以不飽和聚醋或醇酸樹脂為主成分的膠粘劑。當使用環境為常溫時，應采用I類AAA級或AA級常溫結構膠; 當使用環境有高溫時，應采用II類或III類耐溫結構膠。

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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連接、螺栓連接、鉚釘連接和粘貼鋼板等方式。負荷狀態下，鋼構件的焊接加固，應根據原構件的使用條件，校核其最大名義應力σ0max不得超過應力比限值規定，否則應采用其他增大截面的方法進行加固。