一種負載下鋼柱的加固方法技術

本發明專利技術涉及一種負載下鋼柱的加固方法，先對原負載條件下新增新荷載的整個鋼結構框架進行各個荷載工況下的受力分析；然后對鋼結構框架中的各個

【技術實現步驟摘要】
一種負載下鋼柱的加固方法


[0001]本專利技術涉及鋼結構建筑領域，具體涉及一種負載下鋼柱的加固方法
。

技術介紹

[0002]鋼結構作為一種自重輕
、
強度高
、
抗壓性和抗震性能好的優良結構，已廣泛應用在我國的工業和民用建筑領域
。
但是在后續的使用過程當中因超載
、
損傷
、
銹蝕往往容易引起損傷積累，從而影響到整個結構的安全
。
為有效規避鋼結構事故的發生，若將這些鋼結構全部推倒重建是不太現實的，因此對既有建筑中處于負載下的鋼柱進行加固處理就顯得尤為重要
。
[0003]與一般的加固方法相比，負載下的加固過程不需要對原型鋼構件進行任何形式的載荷轉移或卸載，而近年來采用型鋼混凝土構件在建筑結構中已得到廣泛的應用，這種體系結合了鋼筋混凝土的剛度及可成型性和鋼結構生產建造經濟性的特點
。
現有技術中常用的全包型截面形式即在混凝土中配置型鋼，這些型鋼可以是軋制的也可以是焊接的
。
但是，利用全包型組合形式對已有鋼柱的加固不容易實現，且不經濟，也不適合用于層數適中的鋼結構
。
[0004]部分外包混凝土型鋼柱也是鋼－混凝土組合形式的一種，
H 型鋼部分外包混凝土柱
(PEC)
，即在 H 型鋼的翼緣之間澆筑混凝土，使型鋼與混凝土協同工作
。
相比于 H 型鋼柱，
PEC 柱提高了承載力
、
剛度，減小了橫截面積，同時延性降低較小，并且由于外包混凝土的保護作用，使型鋼的直接受火面積減小，提高了構件的抗火能力
。
鑒于
PEC
柱具有上述優點，將其應用于新建結構或既有鋼結構中實現鋼柱的加固，相比于全包型鋼組合柱，這種截面形式對即有型鋼柱的加固非常方便，容易實現，且成本較低
。

技術實現思路

[0005]本專利技術公開一種負載下鋼柱的加固方法，具體采用如下技術方案實現：一種負載下鋼柱的加固方法，包括如下內容：步驟1：對原負載條件下新增新荷載的整個鋼結構框架進行各個荷載工況下的受力分析；步驟2：對鋼結構框架中的各個
H
型鋼柱提取的內力進行分析；步驟3：對
H
型鋼柱的下部采用部分外包混凝土方式進行加固以形成加固區域，具體如下：
3.1
：對加固區域進行內力分析和變形計算，其中加固區域的截面剛度按下列公式計算：
EA=E
a
A
a
+E
c
A
c
????????????????????????????
（公式1）
GA=G
a
A
a
+G
c
A
c
????????????????????????????
（公式2）
EI=E
a
I
a
+E
c
I
c
???????????????????????????????
（公式3）上式中，
E
a
、E
c
分別為鋼材彈性模量
、
混凝土彈性模量，單位均為
N/mm2；
G
a
、G
c
分別為鋼材剪切模量
、
混凝土剪切模量，單位均為
N/mm2；
A
a
、A
c
分別為主鋼件截面面積
、
混凝土截面面積，單位均為
mm2；
I
a
、I
c
分別為主鋼件慣性矩
、
混凝土慣性矩，單位均為
mm4；
EA
為組合構件截面軸向剛度，單位為
N
；
GA
為組合構件截面抗剪剛度，單位為
N
；
EI
為組合構件截面抗彎剛度，單位為
N
?
mm2；
3.2
：基于步驟
3.1
中計算結果，確定加固區域所用鋼筋的直徑
、
配筋數量
、
鋼筋間距
、
混凝土強度以及混凝土澆筑高度；
3.3
：在
H
型鋼柱腹板兩側的加固區域分別按
3.2
中確定的結果布設縱筋和箍筋，將縱筋與箍筋綁扎固定，然后在加固區域的腹板兩側澆筑混凝土
。
[0006]進一步，所述步驟3中，澆筑混凝土之前，先將
H
型鋼柱腹板表面及翼緣內側表面進行清潔，然后在腹板兩側分別焊接栓釘，栓釘的間距依據步驟
3.1
計算結果確定，栓釘焊接完畢后再澆筑混凝土
。
[0007]進一步，所述步驟3中，澆筑混凝土之前，將增設在
H
型鋼柱腹板兩側加固區域的主筋以化學植筋方式錨入位于
H
型鋼柱底部的基礎短柱內至少一倍錨固長度，然后將基礎短柱頂面的混凝土表面鑿毛，鑿毛后刷界面劑，最后再澆筑混凝土
。
[0008]進一步，所述步驟
3.3
中設置箍筋時，將加固區域上部及下部分別進行箍緊加密處理
。
[0009]進一步，所述步驟
3.3
中設置縱筋時，上下縱筋通過鋼套筒連接
。
[0010]進一步，所述步驟
3.3
中，混凝土的澆筑高度小于等于
H
型鋼柱的總高度
。
[0011]本專利技術采用
PEC
柱結構對
H
型鋼柱進行加固處理，加固后提高了原
H
型鋼柱的承載力
、
剛度，減小了橫截面積，同時延性降低較小，并且由于外包混凝土的保護作用，使
H
型鋼柱的直接受火面積減小，提高了構件的抗火能力；
PEC 組合柱的強度承載力
、
穩定性及剛度均優于單獨 H 型鋼柱，且延性降低較少，軸壓比增大，承載力富裕度提高，柱底軸壓比降低，增加了抗震延性，對抗震性能有所優化
。
本專利技術利用
PEC
柱的技術優勢，對
H
型鋼柱進行加固，相較于現有技術中全包型組合柱形式加固，其截面形式對既有型鋼柱的加固更加方便，容易實施且成本更低；加固區域
PEC 柱中 H 型鋼翼緣及腹板圍合成的鋼槽對混凝土的約束作用使鋼柱的承載能力較原 H 型鋼柱顯著提高，且混凝土的填充對防止 H 型鋼翼緣的屈曲起到良好的作用，且 H 型鋼翼緣對混凝土的約束作用確實提高了混凝土的承載能力，使得鋼柱的剛度和穩定性也有所增強
。
[0012]本專利技術所給出的加固方法，基于對整體本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種負載下鋼柱的加固方法，其特征在于，包括如下內容：步驟1：對原負載條件下新增新荷載的整個鋼結構框架進行各個荷載工況下的受力分析；步驟2：對鋼結構框架中的各個
H
型鋼柱提取的內力進行分析；步驟3：對
H
型鋼柱的下部采用部分外包混凝土方式進行加固以形成加固區域，具體如下：
3.1
：對加固區域進行內力分析和變形計算，其中加固區域的截面剛度按下列公式計算：
EA=E
a
A
a
+E
c
A
c
（公式1）
GA=G
a
A
a
+G
c
A
c
（公式2）
EI=E
a
I
a
+E
c
I
c
（公式3）上式中，
E
a
、E
c
分別為鋼材彈性模量
、
混凝土彈性模量，單位均為
N/mm2；
G
a
、G
c
分別為鋼材剪切模量
、
混凝土剪切模量，單位均為
N/mm2；
A
a
、A
c
分別為主鋼件截面面積
、
混凝土截面面積，單位均為
mm2；
I
a
、I
c
分別為主鋼件慣性矩
、
混凝土慣性矩，單位均為
mm4；
EA
為組合構件截面軸向剛度，單位為
N
；
GA
為組合構件截面抗剪剛度，單位為
N
；

【專利技術屬性】
技術研發人員：王留成，鮑聰，孫炎云，孫建龍，郭得旺，王花鋒，趙曉欽，沈周波，錢衛星，鄭東，范志甫，劉慧貞，
申請(專利權)人：浙江精工鋼結構集團有限公司浙江綠筑集成科技有限公司，
類型：發明
國別省市：