钢结构加固是指针对既有建筑或工业设施中的钢柱、钢梁、桁架等承重构件,因设计荷载不足、材料老化、腐蚀损伤、使用功能变更(如增加设备荷载)、意外撞击或自然灾害(地震、火灾) 导致其承载力、稳定性或耐久性下降时,所采取的增强结构安全性能的工程技术措施。其核心目标是恢复或提升钢结构的力学性能,延长服役寿命。
主流的钢结构加固技术基于高性能金属材料与复合增强工艺,主要包括:
截面增大法
原理:在原有型钢(H型钢、箱形柱)表面焊接附加钢板或型钢,增大有效截面积与惯性矩。
优势:大幅提升抗弯/抗压承载力(最高达300%),技术成熟可靠。
适用场景:工业厂房主梁补强、重型吊车梁升级。
纤维复合材料包裹法
原理:采用碳纤维布/板环向包裹钢柱或梁底,通过环氧树脂胶粘剂形成复合约束层。
优势:抗疲劳性能提升5倍,耐腐蚀,自重增幅<2%(对比钢材)。
典型应用:滨海化工厂房防腐加固、高架桥钢塔抗震强化。
预应力拉索加固
原理:张拉高强钢绞线对结构施加反向荷载,抵消变形并提升刚度。
优势:显著减少构件挠度(矫正率>80%),适用于大跨度结构。
案例:体育场馆网架下挠修复。
耗能减震装置集成
原理:安装屈曲约束支撑(BRB)或黏滞阻尼器,吸收地震/风振能量。
优势:将结构地震响应降低40%~60%,保护主体结构。
规范要求:符合《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297-2013)。
1950年代:传统焊接补强法成为主流,依赖手工电弧焊工艺。
1980年代:高强螺栓连接技术普及,解决焊接热变形问题。
2000年后:
碳纤维复合材料引入钢结构加固领域,突破腐蚀防护瓶颈;
《钢结构加固设计标准》(GB 51367-2019)发布,规范技术体系;
2010年至今:
智能传感技术应用于预应力拉索实时监控;
3D扫描+BIM技术实现精准加固设计。
病害类型 | 加固方案 | 技术价值 |
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局部屈曲变形 | 焊接纵向加劲肋 | 提升稳定性200% |
焊缝疲劳开裂 | 碳纤维布封闭+止裂孔 | 延长寿命至50年 |
整体刚度不足 | 增设X形屈曲约束支撑 | 层间位移角降低至1/500 |
腐蚀截面损失 | 喷砂除锈+耐候钢覆板 | 防腐周期延长至30年 |
智能材料:形状记忆合金(SMA)用于自复位节点
绿色工艺:低温焊接技术减少碳排放
数字孪生:基于物联网的加固结构全寿命监测系统
机器人施工:自动爬行焊接机器人提升高危场景作业效率
钢结构加固技术以“安全再造、资源节约、低碳循环”为核心价值:
成本节约:比拆除重建降低费用50%~70%
工期优势:改造周期缩短至新建项目的1/3
环保贡献:减少建筑垃圾排放80%(按万吨级厂房计)
案例:上海某造船厂万吨级起重机梁加固
病害:腹板疲劳裂纹长达1.2m,截面损失15%
方案:碳纤维布U形包裹+预应力钢板补强
效果:承载力恢复至110%,10年监测零损伤
随着中国城市化进入存量更新时代,钢结构加固技术凭借其高效、经济、绿色的特性,成为工业建筑焕新与重大基础设施延寿的核心支撑。上海房得住以“精准诊断、创新工法、全周期服务” 为理念,持续推动加固技术向智能化、低碳化升级,守护城市钢铁筋骨的安全与价值。
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