第四节钢结构加固方案
1、钢结构加固原理
1.1钢结构加固原因
钢结构存在严重缺陷和损伤，或改变使用条件经验查、验算结构的强度、刚度或稳定性不满足使用要求时，应对钢结构进行加固；常见的钢结构需加固补强的主要原因有：
1.1.1由于设计或施工中造成钢结构缺陷，如焊缝长度不足、杆件中切口过长、使截面削弱过多等等。
1.1.2结构经长期使用，不同程度锈蚀、磨损，操作不正常造成结构缺陷等，使结构构件截面严重削弱。
1.1.3工艺生产条件变化，使结构上荷载增加，原有结构不能适应。
1.1.4使用的钢材质量不合要求。
1.1.5意外自然灾害对结构损伤严重。
1.1.6由于地基基础下沉，引起结构变形和损伤。
1.2钢结构加固原则与方法
1.2.1钢结构加固方法
（1）经鉴定需要加固的钢结构，根据损害范围一般分为局部加固和全面加固。
（2）局部加固是对某承载能力不足的杆件或连接节点处进行加固，有增加杆件截面面积法、减小杆件自由长度法和连接节点加固法。
（3）全面加固是对整体结构进行加固，有不改变结构静力计算图形加固法和改变静力计算图形加固法两类，增加或加强支撑体系，也是对结构体系加固的有效方法。
（4）加固结构的施工方法有带负荷加固法、卸荷加固法和部分卸荷加固法；不得已时才采用从结构上拆下应加固更换部分（因此时必须设临时支撑保证结构安全）。
（5）增加原有构件截面的加固方法是最费料最费工方法（但往往是可行的方法），改变计算简图的方法最有效且多种多样，费用也大大下降。
1.2.2钢结构加固原则
结构或构件加固是一项复杂的工作，考虑因素很多，加固方法应从施工方便、不影响生产、经济合理、效果好等方面来选择，一般原则如下：
（1）加固尽可能做到不停产或少停产，因停产的损失往往是加固费用的几倍或几十倍；能否在负荷下不停产加固，取决于结构应力应变状态，一般构件内应为小于钢材设计强度的80%，且构件损坏、变形等不是太严重时，可采用负荷不停产加固方法。
（2）结构加固方案要便于制作、施工，便于质量检查。
（3）结构制造、组装尽量在生产区外进行。
（5）连接加固尽可能采用高强螺栓或焊接。
采用高强螺栓加固时，应验算钻孔截面削弱后承载能力；采用焊接加固时，实际荷载产生的原有杆件应力最好在钢材设计强度60%以下，极限不得超过80%，否则采取相应措施才能施焊。
1.2.3确定加固方案前，应搜集下列资料
（1）原有结构竣工图（包括更改图）及验收记录。
（2）原有钢材材质报告复印件或现做材质检验报告。
（3）原有结构构件制作、安装验收记录。
（4）原有结构设计计算书。
（5）结构或构件损坏情况检查报告。
（6）现有实际荷载和加固后新增加的荷载数据。
2、钢柱的加固
2.1柱子卸荷方法
2.1.1必须在卸荷状态下加固或更换新柱时，采取“托梁换柱”方法。
2.1.2当仅需加固上部柱时，可以利用吊车桥架支托起屋盖（屋架），使柱子卸荷。
2.1.3当下部柱需要加固、或工艺需要截去下柱时，可在吊车梁下面设一永久性托梁，将上部柱荷载（包括吊车梁荷载）分担于邻柱（必须验算邻柱并加固之，也要验算基础，如图18-1-1采用此法应考虑到用托梁代替下柱后，托梁将产生一定挠度，迫使原屋架下沉，从而可能损伤与此屋架相连构件的连接节点，为此可预先在托梁上加临时荷载P，使托梁具有预先挠度；采用此法的顺序应先加固邻柱、焊接托梁与邻柱、加临时荷载P、焊接托梁与中柱、卸下临时荷载p、加固或截去下部柱。
如果上下柱都要卸荷加固或换新柱，可用图18-1-2所示“托梁换柱”法。
2.2钢柱加固方法
2.2.1补强柱的截面
一般补强柱截面用钢板或型钢，采用焊接或高强螺栓与原柱连接，成一整体，图18-1-3为柱截面补强加固型式。
图18-1-3a、b、c为承受较大轴力和较小弯矩的柱截面加固形式；图18-1-3d至j柱截面加固形式适用于偏心受压柱（压弯构件）；图18-1-3K、l柱截面加固后，不仅提高弯矩平面内，也能提高平面外惯性短，所以适用于双向偏心受压柱截面加固。
2.2.2增设支撑
增设支撑减小柱自由长度，提高承载能力，图18-1-4为增设支撑形式，在截面尺寸不变情况下提高了柱稳定性。
2.2.3改变计算简图减少柱外荷载或内力
图18-1-5列出几种改变钢柱计算简图加固形式。图a，是将屋架与柱铰接改为刚接，减小了柱计算弯矩，柱子截面就可不加固了，但对屋架杆件必须验算；图b，加强A列柱，使排架所受水平荷载主要由A列柱承担，使其它柱列卸荷，使加固工作量减少；图c，增设撑杆，减小柱自由长度；这是三种简例，可按上三类计算简图改变方式，依具体情况确定其他型式加固。
2.3柱脚加固方法
2.3.1柱脚底板厚度不足加固方法
2.3.1.1增设柱脚加劲肋，达到减小底板计算弯矩目的（图18-1-6，a