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【摘要】近年来，我国钢结构的应用越来越广泛。本文全面归纳了包括粘贴钢板加固法、粘贴纤维增强复合材料加固法、组合加固法等在内的多种钢结构加固新技术，并简要阐述了其应用研究现状。结合新版国家标准编制的需要，提出了各种新技术纳入规范时的关键技术问题和可能的解决思路，为该技术标准编制工作提供参考。
【关键词】钢结构加固新技术；应用研究
近年来，随着钢铁产量的提高、钢材材性的不断改进、钢结构设计理论的发展进步和对于大跨、高层、超高层建筑需求的增加，钢结构的发展和应用突飞猛进。随着新能源技术的发展，分布式光伏发电特别是原有钢结构大型屋面光伏发电项目的不断涌现，钢结构厂房的安全问题逐渐显露出来，在积累了很多经验教训的同时，必须对存在安全隐患的钢结构进行加固，从而避免钢结构事故的发生。
1、钢结构加固新技术及其应用研究
1.1增大截面焊接加固法
加固方法的一种最基本的方法就是增大截面法。而其中通过焊接方式增大截面是钢结构加固中最传统也是最直接的选择。尤其是在承载条件下，由于焊接加固施工的便捷性和可靠性，往往成为钢结构加固的首选方案。CECS77∶96对焊接加固钢结构构件的设计方法进行了较为详细的说明。基于此，国标《钢结构加固设计规范》编制组开展了承载条件下焊接加固钢结构构件承载性能的研究工作，对轴心受压构件、受弯构件、偏心受压构件经焊接加固后的力学性能进行了大量的试验研究和数值分析，细致考察了焊接加固过程中构件的应力重分布、变形发展历程以及加固后的残余变形、破坏模式和承载能力。
1.2粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固法又称粘钢加固技术，是在钢结构表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，依靠结构胶使之黏结形成整体共同工作，以提高结构承载力的一种加固方法，属于一类特殊的增大截面加固法。该技术施工过程中不使用明火，不影响结构外形，所要求工作面小。
1.3粘贴纤维增强复合材料加固法
纤维增强复合材料（FRP）具有优异的物理、力学性能，如比强度和比刚度高、抗疲劳性能和耐腐蚀性能好、现场可操作性强、施工周期短、不损伤原结构等，目前已广泛用于混凝土结构和砌体结构的加固之中，其中常用的FRP有三种，即碳纤维增强复合材料（CFRP）、玻璃纤维增强复合材料（GFRP）和芳纶纤维增强复合材料（AFRP）。由于鋼结构的强度和刚度高，因此采用强度和弹性模量相对较高的CFRP较为合适，而且除对钢管柱采用FRP布进行环向加固之外，宜采用板材对钢构件进行加固。
1.4组合加固法
目前用于钢结构的组合加固法主要包括两种：内填混凝土加固法和外包混凝土加固法。内填混凝土加固法主要用于钢管构件，通常宜采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的荷载，但是在许多情况下初始荷载难以卸除，此时考虑初应力水平对加固构件承载力的影响。采用外包混凝土加固法时，往往是由于钢构件承受荷载的水平较高，其他增大截面法已不适用。由于原构件承受较高的荷载水平，外包混凝土相对于原钢构件而言存在应力滞后现象，导致加固后构件与普通的劲性混凝土柱的受力性能存在差异，因此考虑高承载水平的加固后截面承载力设计方法需要重点研究。
1.5预应力加固法
预应力加固法可以对原有的钢结构进行加固、改变原结构的刚度和内力的效果，适用于较大跨度的钢结构加固，以及采用一般方法无法加固或加固效果不理想的较高应力、应变状态下的大型钢结构加固，同时还具有施工方便、经济可靠，预应力筋（束）可以单独防腐甚至可以更换等特点。对于钢结构构件，预应力加固目前主要应用于梁式结构（包括实腹式梁和桁架梁等）。加固后使得原梁式构件成为类张弦梁构件，有效地防止梁面外失稳的发生。对于柱构件，同样可以采用增设撑杆和拉索的方式进行加固，减小柱计算长度，提高刚度和稳定性，但相比于梁构件而言，预应力构件在柱构件中的应用较少。
1.6连接和节点的加固
1.6.1栓焊并用连接节点加固
栓焊并用连接主要指的是在一个连接点中，摩擦型高强度螺栓连接和贴角焊缝并用连接，且承受同一剪切荷载作用。栓焊并用连接能很好地发挥螺栓连接和焊接两种连接方式的优点，在实际工程中能够得到广泛的应用。在采用螺栓连接设计不足或是使用荷载增大等情况下，可以采用栓焊并用连接进行节点加固补强。
1.6.2承受荷载下焊接加固梁柱节点与端板连接节点
在梁柱的节点方面，很多学者对此有自己的观点。杨文等对焊接盖板加固梁柱节点开展了一系列卓有成效的研究，建立了精细的有限元模型并进行了数值模拟，提出了盖板加固梁柱节点的简化力学模型，基于此给出了梁柱连接节点负载下盖板加固设计方法。随后，曹辉等开展了负载下焊接盖板加固梁柱节点的试验研究，为设计方法的验证提供了数据支持。但是，杨文等提出的设计方法验算流程较为复杂，不便于被工程设计人员直接使用，宜根据对加固后节点进行强度折减的思路简化设计方法。
1.7含裂纹构件的安全评定
钢结构在设计的过程中，一定不能带裂纹进行工作。对于既有钢结构，可能已经出现裂纹，这时是否应该对其加固值得研究，断裂力学和损伤力学为含裂纹构件的安全评定提供了有效的解决途径。对于特别重要或特殊的结构构件和连接节点可采用断裂力学和损伤力学的方法对结构构件和连接节点进行抗脆断评估。
结语：
综上所述，建筑钢结构的加固技术可推动我国桥梁的发展，同时还可提升我国建筑的抗压能力。在建筑钢结构的中，应充分了解钢结构构件的稳定性能，由于钢结构的加固方案需因地制宜，因此在实际中应创新钢结构稳定性的技术，并深入了解建筑的需求，并将钢结构加固的理论进行完善，提升钢结构的稳定性能。
参考文献：
[1]卢亦焱，陈莉，高作平，等.外粘钢板加固钢管柱承载力试验研究[J].建筑结构，2002，32（4）：43-45.
[2]卢亦焱，刘兰，陈莉，等.外粘钢加固钢管技术的数值模拟[J].武汉大学学报：工学版，2005，38（1）：112-116.
[3]隋炳强，邓长根，罗兴隆.粘钢法全长加固钢管柱极限承载力研究[J].山东建筑大学学报，2011，26（5）：420-424，435.
【关键词】钢结构加固新技术；应用研究
近年来，随着钢铁产量的提高、钢材材性的不断改进、钢结构设计理论的发展进步和对于大跨、高层、超高层建筑需求的增加，钢结构的发展和应用突飞猛进。随着新能源技术的发展，分布式光伏发电特别是原有钢结构大型屋面光伏发电项目的不断涌现，钢结构厂房的安全问题逐渐显露出来，在积累了很多经验教训的同时，必须对存在安全隐患的钢结构进行加固，从而避免钢结构事故的发生。
1、钢结构加固新技术及其应用研究
1.1增大截面焊接加固法
加固方法的一种最基本的方法就是增大截面法。而其中通过焊接方式增大截面是钢结构加固中最传统也是最直接的选择。尤其是在承载条件下，由于焊接加固施工的便捷性和可靠性，往往成为钢结构加固的首选方案。CECS77∶96对焊接加固钢结构构件的设计方法进行了较为详细的说明。基于此，国标《钢结构加固设计规范》编制组开展了承载条件下焊接加固钢结构构件承载性能的研究工作，对轴心受压构件、受弯构件、偏心受压构件经焊接加固后的力学性能进行了大量的试验研究和数值分析，细致考察了焊接加固过程中构件的应力重分布、变形发展历程以及加固后的残余变形、破坏模式和承载能力。
1.2粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固法又称粘钢加固技术，是在钢结构表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，依靠结构胶使之黏结形成整体共同工作，以提高结构承载力的一种加固方法，属于一类特殊的增大截面加固法。该技术施工过程中不使用明火，不影响结构外形，所要求工作面小。
1.3粘贴纤维增强复合材料加固法
纤维增强复合材料（FRP）具有优异的物理、力学性能，如比强度和比刚度高、抗疲劳性能和耐腐蚀性能好、现场可操作性强、施工周期短、不损伤原结构等，目前已广泛用于混凝土结构和砌体结构的加固之中，其中常用的FRP有三种，即碳纤维增强复合材料（CFRP）、玻璃纤维增强复合材料（GFRP）和芳纶纤维增强复合材料（AFRP）。由于鋼结构的强度和刚度高，因此采用强度和弹性模量相对较高的CFRP较为合适，而且除对钢管柱采用FRP布进行环向加固之外，宜采用板材对钢构件进行加固。
1.4组合加固法
目前用于钢结构的组合加固法主要包括两种：内填混凝土加固法和外包混凝土加固法。内填混凝土加固法主要用于钢管构件，通常宜采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的荷载，但是在许多情况下初始荷载难以卸除，此时考虑初应力水平对加固构件承载力的影响。采用外包混凝土加固法时，往往是由于钢构件承受荷载的水平较高，其他增大截面法已不适用。由于原构件承受较高的荷载水平，外包混凝土相对于原钢构件而言存在应力滞后现象，导致加固后构件与普通的劲性混凝土柱的受力性能存在差异，因此考虑高承载水平的加固后截面承载力设计方法需要重点研究。
1.5预应力加固法
预应力加固法可以对原有的钢结构进行加固、改变原结构的刚度和内力的效果，适用于较大跨度的钢结构加固，以及采用一般方法无法加固或加固效果不理想的较高应力、应变状态下的大型钢结构加固，同时还具有施工方便、经济可靠，预应力筋（束）可以单独防腐甚至可以更换等特点。对于钢结构构件，预应力加固目前主要应用于梁式结构（包括实腹式梁和桁架梁等）。加固后使得原梁式构件成为类张弦梁构件，有效地防止梁面外失稳的发生。对于柱构件，同样可以采用增设撑杆和拉索的方式进行加固，减小柱计算长度，提高刚度和稳定性，但相比于梁构件而言，预应力构件在柱构件中的应用较少。
1.6连接和节点的加固
1.6.1栓焊并用连接节点加固
栓焊并用连接主要指的是在一个连接点中，摩擦型高强度螺栓连接和贴角焊缝并用连接，且承受同一剪切荷载作用。栓焊并用连接能很好地发挥螺栓连接和焊接两种连接方式的优点，在实际工程中能够得到广泛的应用。在采用螺栓连接设计不足或是使用荷载增大等情况下，可以采用栓焊并用连接进行节点加固补强。
1.6.2承受荷载下焊接加固梁柱节点与端板连接节点
在梁柱的节点方面，很多学者对此有自己的观点。杨文等对焊接盖板加固梁柱节点开展了一系列卓有成效的研究，建立了精细的有限元模型并进行了数值模拟，提出了盖板加固梁柱节点的简化力学模型，基于此给出了梁柱连接节点负载下盖板加固设计方法。随后，曹辉等开展了负载下焊接盖板加固梁柱节点的试验研究，为设计方法的验证提供了数据支持。但是，杨文等提出的设计方法验算流程较为复杂，不便于被工程设计人员直接使用，宜根据对加固后节点进行强度折减的思路简化设计方法。
1.7含裂纹构件的安全评定
钢结构在设计的过程中，一定不能带裂纹进行工作。对于既有钢结构，可能已经出现裂纹，这时是否应该对其加固值得研究，断裂力学和损伤力学为含裂纹构件的安全评定提供了有效的解决途径。对于特别重要或特殊的结构构件和连接节点可采用断裂力学和损伤力学的方法对结构构件和连接节点进行抗脆断评估。
结语：
综上所述，建筑钢结构的加固技术可推动我国桥梁的发展，同时还可提升我国建筑的抗压能力。在建筑钢结构的中，应充分了解钢结构构件的稳定性能，由于钢结构的加固方案需因地制宜，因此在实际中应创新钢结构稳定性的技术，并深入了解建筑的需求，并将钢结构加固的理论进行完善，提升钢结构的稳定性能。
参考文献：
[1]卢亦焱，陈莉，高作平，等.外粘钢板加固钢管柱承载力试验研究[J].建筑结构，2002，32（4）：43-45.
[2]卢亦焱，刘兰，陈莉，等.外粘钢加固钢管技术的数值模拟[J].武汉大学学报：工学版，2005，38（1）：112-116.
[3]隋炳强，邓长根，罗兴隆.粘钢法全长加固钢管柱极限承载力研究[J].山东建筑大学学报，2011，26（5）：420-424，435.