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7.2 受弯构件的加固计算


7.2.1 采用粘贴钢板对实腹式受弯构件进行加固时,除应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017受弯构件承载力计算的规定外,加固后的构件尚应符合在达到受弯承载能力极限状态前,其外贴钢板与原钢构件之间不致出现粘结剥离破坏的规定。
7.2.2 受弯构件粘贴钢板加固后的截面面积和截面弹性模量可按组合截面进行计算,计算中可不计胶层的厚度。
7.2.3 受弯构件的受拉边或受压边翼缘粘钢加固时(图7.2.3),其正截面承载力应按下列公式确定:
工字形截面构件正截面受弯承载力计算
图7.2.3 工字形截面构件正截面受弯承载力计算
1—粘钢A'SP;2—粘钢ASP
    式中:
    σ0——不能卸载的初始荷载作用下构件最大应力(MPa);
    σ1——扣除初始荷载的使用荷载作用下构件最大应力(MPa);
    σ——全部使用荷载作用下构件最大应力(MPa);
    Wnx0——原构件净截面模量(mm³);
    Wnx——加固后构件净截面模量(mm³);
    Mx0——不能卸载的初始荷载作用下的弯矩设计值(N·mm);
    Mx——构件加固后弯矩设计值(N·mm);
    f——钢材的抗弯强度设计值(MPa);
    ηm——受弯构件加固强度修正系数,应按本标准表7.2.3的规定取值。
表7.2.3 ηm系数取值
表7.2.3 ηm系数取值
    注:表中应力比σ0max/f的限值尚应符合本标准表6.1.6的规定。
7.2.4 受弯构件的腹板上粘钢进行受剪加固时(图7.2.4),其抗剪强度应符合下列规定:
图7.2.4 工字形截面构件受剪加固计算
1—粘钢
    1 承受静力荷载的构件应符合下列规定:
    2 承受动力荷载的构件应符合下列规定:
    式中:
    V——加固后计算截面沿腹板平面作用的剪力(N);
    V1——加固过程中实际荷载作用下的剪力(N);
    S0、S——加固前和加固后构件在计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩(mm³);
    I0、I——加固前原截面和加固后构件的毛截面惯性矩(mm4);
    t0w——加固前原有构件腹板厚度(mm);
    tw1——加固后腹板增加的换算厚度(mm);
    fv——计算部位原钢材的抗剪强度设计值(MPa);
    ηv——受弯构件腹板粘钢加固强度修正系数,对于Ⅰ、Ⅱ类结构取为0.80;对其他类结构取为0.85。
7.2.5 在对主平面内受弯构件进行粘钢加固时,其整体稳定性验算,可采用本标准第6.2.4条的有关公式。验算时,应将钢材抗弯强度设计值f改取为钢材换算强度设计值f*,并应乘以强度修正系数ηm。钢材换算强度设计值f*,应按本标准第6.2.4条的有关规定计算;其抗弯加固强度修正系数ηm应按本标准表6.2.1的规定取值。
7.2.6 受弯构件采用粘钢加固后,其受弯承载力以及受剪承载力的提高幅度,均不应超过30%。
7.2.7 被加固结构构件的总挠度验算,可采用本标准第6.2.6条的有关公式,但不应考虑焊接残余挠度计算项。
7.2.8 对受弯构件正弯矩区的正截面加固,其受拉面沿轴向粘贴的钢板的截断位置,应从其强度充分利用的截面算起,且粘贴延伸长度的取值应符合下式规定:
    式中:
    lsp——受拉钢板粘贴延伸长度(mm);
    tsp——粘贴的钢板总厚度(mm);
    fsp——加固钢板的抗拉强度设计值(MPa);
    fbd——钢板与钢板之间的粘结强度设计值(MPa),可取为2.0MPa。
7.2.9 受弯构件粘贴钢板加固爪的翼缘和腹板的局部稳定性验算,应符合本标准第6.2.5条的有关规定。

条文说明
7.2.1 采用粘贴钢板对实腹式受弯构件的加固计算,其基本假设条件是构件的变形平截面假定和考虑二次受力影响的滞后应变效应。
7.2.2 粘钢加固后的截面属性根据弹性力学的基本公式,按照复合截面的形式进行计算,并需注意截面中和轴的改变。
7.2.3 受弯承载力以及受剪承载力的加固计算,应考虑不能卸载的荷载引起的原构件应力,该应力应按原截面模量进行计算;受弯构件粘钢加固尚应引入针对不同使用条件类别构件的强度修正系数。粘钢加固后的截面可采用弹性力学的基本公式,按复合截面的形式进行计算,计算时应注意截面中和轴的改变。
7.2.4 受弯构件抗剪加固计算,应考虑不能卸载的荷载引起的原构件应力,该应力应按原截面模量进行计算;与本标准第7.2.3条相同,受弯构件粘钢加固尚应引入强度修正系数。加固过程中实际荷载应包括施工荷载。
7.2.6 考虑到胶体材料的特性及其施工工艺的高要求等因素,可能对被加固构件工作产生的影响,以及加固后引起的翼缘板和腹板应力的变化等因素,有必要控制加固后构件的承载力提高幅度。与本标准第6.1.10条对非焊接加固方法所规定的最大名义应力的折减相类似,为了保证粘钢加固的可靠性,规定其受弯承载力以及受剪承载力的提高幅度,均不应超过30%。
7.2.7 采用结构胶粘贴钢板加固方法,一般不与焊接工艺同时使用,因此,挠度计算中就不存在焊接残余挠度的有关计算项。
7.2.8 对粘钢加固的受弯构件,粘钢板的长度应按其强度充分利用的截面点算起,再外加200mm来确定其取值,以保证加固后强度的充分发挥。
7.2.9 受弯构件的受拉翼缘表面粘钢加固后,虽然提高了其受弯承载力,但其局部稳定性和整体稳定性可能有问题,故应按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的有关规定进行验算,以确定是否也需增强。
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钢结构加固设计标准 GB51367-2019
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