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解析钢结构新旧加固技术
    钢结构是目前建筑中使用非常广泛的建材,像鸟巢、艾菲尔铁塔等都是闻名世界的钢结构建筑。我国建筑技术的不断发展,但是,钢结构也不可避免的存在严重缺陷、损伤,或者当改变使用条件,经检查验算结构的强度、刚度或稳定性不满足使用要求时,就应对钢结构进行加固。
 
▋ 常见的钢结构需要加固补强的原因有:
1.由于设计或施工中造成钢结构缺陷,如焊缝长度不足,杆件切口过长,使截面削弱过多等等。
2.结构经长期使用,出现不同程度的锈蚀、磨损以及操作不正常等,造成结构缺陷,使结构构件截面严重削弱。
3.工艺生产条件变化,使结构上荷载增加,原有结构不能适应。
4.使用的钢材质量不符合要求。
5.意外、自然灾害对结构损伤严重。
6.由于地基基础下沉,引起结构的变形和损伤。
 
▋ 新旧加固方法解析
1.传统加固方法
螺栓连接
采用螺栓连接需要在损伤部位附近的母材上开孔,削弱了截面,形成新的应力集中区。普通螺栓在动载作用下易松动,高强螺栓易发生应力松弛现象,降低了结构的修补效果。
焊接加固
焊接加固时,高温作用使焊接部位的组织及性能劣化,而且焊缝必然存在缺陷,会产生新的裂纹。焊接结构内部存在残余应力,与其他作用结合可能导致开裂。焊接使结构形成连续的整体,裂缝一旦失稳扩展,就有可能一断到底,引发重大事故。
两种加固方法共同的缺点是使结构重量增加很多,且施工不方便,维护费用高。
 
2.新型加固方法
钢结构新型加固方法有很多,今天,小悍以悍马碳纤维布为例,为大家解析钢结构中碳纤维的应用。
粘贴碳纤维布加固钢结构,是利用碳纤维胶将碳布粘贴到钢结构损伤部位的表面,使一部分荷载通过粘结层传递到碳纤维布上,降低了结构损伤部位的应力。相比传统的加固方法,碳纤维布加固的明显优势:
1)强度高,加固后基本不增加原结构的自重和原构件的尺寸;
2)复合材料具有良好的抗疲劳性能和耐腐蚀性能;
3)柔性的复合材料对于任意封闭结构和形状复杂的被加固结构表面具有特别的优势。密封性好,减少了渗漏甚至腐蚀的隐患;
4)简便易行、成本低、效率高,在狭小空间亦可施工,特别适合现场修复;
5)施工过程中无明火,适用于各种特殊环境。
 
选材:钢结构加固,宜选用PAN基碳纤维制成的碳纤维,强度可达3400MPa,弹性模量约为2.3×105MPa。胶粘剂应选用环氧树脂类材料。
设计:根据待修补结构的受力特点、传力路径和应力应变场,确定布的用量、尺寸和铺设方向等。纤维方向应尽量与损伤构件中最大受力方向保持一致。如果损伤部位处于复杂应力状态,则纤维取向和铺层顺序应尽量与控制主应力方向一致。
 
钢结构损伤具有局部性和多发性特点,对钢结构构件进行更换显然不切实,因为这些结构不可能在出现损伤时就立即退役。因此,经济高效的碳纤维布加固技术便是很适合的选择。
 
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