钢结构加固设计标准 GB51367-2019
3.2 设计计算原则
3.2.1 钢结构加固设计可采用线弹性分析方法计算结构的作用效应,并应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的有关规定。
3.2.2 加固钢结构时,应按下列规定进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计、验算。
1 结构上的作用,应经调查或检测核实,并应按本标准附录A的规定确定其标准值或代表值,当此项工作已在可靠性鉴定中完成时,宜加以引用。
2 被加固结构、构件的作用效应,应按下列规定确定:
1) 结构的计算图形,应符合其实际受力和构造状况;
2) 作用效应组合和组合值系数以及作用的分项系数,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009确定,并应考虑由于实际荷载偏心、结构变形、温度作用造成的附加内力。
3 结构、构件的尺寸,对原有部分应根据鉴定报告采用原设计值或实测值;对新增部分,可采用加固设计文件给出的设计值。
4 原结构、构件材料的抗拉强度、抗压强度和抗剪强度设计值应按下列规定取值:
1) 当结构可靠性鉴定认为原设计文件有效,且未发现结构构件或连接的性能有明显退化时,可采用原设计值;
2) 当结构可靠性鉴定认为应重新进行现场检测时,应采用检测结果推定的屈服强度或条件屈服点进行确定。
5 采用钢材为加固材料时,其性能和质量,应符合本标准第4章的有关规定;当采用其他材料为加固材料时,其性能和质量的要求尚应按现行国家标准《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》GB 50728的规定执行;加固材料性能的设计值应按本标准各相关章节的规定采用。
6 验算结构、构件承载力时,应考虑原结构在加固时的实际受力状态,包括加固部分应变滞后的特点及加固部分与原结构的共同工作程度。
7 加固后改变传力路线或使结构质量增大时,应对相关结构、构件及建筑物地基基础进行验算。
8 对超静定结构尚应考虑因构件截面改变、构件刚度改变致使体系内力重分布的影响,并应采用合理的计算分析方法。
3.2.3 抗震设防区结构、构件的加固,除应满足承载力要求外,尚应复核其抗震能力;不应存在因局部加强或刚度突变而形成的新薄弱部位。
3.2.4 本标准的各种加固方法可用于结构的抗震加固,但具体采用时,尚应在设计、计算和构造上执行现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。
3.2.5 为防止结构加固部分意外失效而导致的坍塌,在使用胶粘剂或掺有聚合物的加固方法时,其加固设计除应按本标准的规定进行外,尚应对原结构进行验算。验算时,应要求原结构、构件能承担n倍恒载标准值的作用。当可变荷载标准值与永久荷载标准值之比值不大于1时,n应取1.2;当该比值等于或大于2时,n应取1.5;其间应按线性内插法确定。
3.2.2 加固钢结构时,应按下列规定进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计、验算。
1 结构上的作用,应经调查或检测核实,并应按本标准附录A的规定确定其标准值或代表值,当此项工作已在可靠性鉴定中完成时,宜加以引用。
2 被加固结构、构件的作用效应,应按下列规定确定:
1) 结构的计算图形,应符合其实际受力和构造状况;
2) 作用效应组合和组合值系数以及作用的分项系数,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009确定,并应考虑由于实际荷载偏心、结构变形、温度作用造成的附加内力。
3 结构、构件的尺寸,对原有部分应根据鉴定报告采用原设计值或实测值;对新增部分,可采用加固设计文件给出的设计值。
4 原结构、构件材料的抗拉强度、抗压强度和抗剪强度设计值应按下列规定取值:
1) 当结构可靠性鉴定认为原设计文件有效,且未发现结构构件或连接的性能有明显退化时,可采用原设计值;
2) 当结构可靠性鉴定认为应重新进行现场检测时,应采用检测结果推定的屈服强度或条件屈服点进行确定。
5 采用钢材为加固材料时,其性能和质量,应符合本标准第4章的有关规定;当采用其他材料为加固材料时,其性能和质量的要求尚应按现行国家标准《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》GB 50728的规定执行;加固材料性能的设计值应按本标准各相关章节的规定采用。
6 验算结构、构件承载力时,应考虑原结构在加固时的实际受力状态,包括加固部分应变滞后的特点及加固部分与原结构的共同工作程度。
7 加固后改变传力路线或使结构质量增大时,应对相关结构、构件及建筑物地基基础进行验算。
8 对超静定结构尚应考虑因构件截面改变、构件刚度改变致使体系内力重分布的影响,并应采用合理的计算分析方法。
3.2.3 抗震设防区结构、构件的加固,除应满足承载力要求外,尚应复核其抗震能力;不应存在因局部加强或刚度突变而形成的新薄弱部位。
3.2.4 本标准的各种加固方法可用于结构的抗震加固,但具体采用时,尚应在设计、计算和构造上执行现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。
3.2.5 为防止结构加固部分意外失效而导致的坍塌,在使用胶粘剂或掺有聚合物的加固方法时,其加固设计除应按本标准的规定进行外,尚应对原结构进行验算。验算时,应要求原结构、构件能承担n倍恒载标准值的作用。当可变荷载标准值与永久荷载标准值之比值不大于1时,n应取1.2;当该比值等于或大于2时,n应取1.5;其间应按线性内插法确定。
条文说明
3.2.1 由于弹性分析方法是最成熟的结构加固分析方法,迄今为国外结构加固设计标准和指南所广泛采用。因此,本标准作出了“在一般情况下,应采用弹性分析方法计算被加固结构的作用效应”的规定,但允许构件截面有一定塑性变形发展。当被加固结构为超静定结构,且符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017规定的条件时,可采用塑性分析。
3.2.2 本条对钢结构的加固验算作了详细而明确的规定。这里仅指出一点,即其中大部分计算参数已在该结构加固前可靠性鉴定中通过实测或验算予以确定。因此,在进行结构加固设计时,宜尽可能加以引用,这样不仅节约时间和费用,而且在被加固结构日后万一出现问题时,也便于分清责任。
3.2.3 本条是根据国内外众多震害教训作出的规定。对抗震设防区的结构、构件单纯进行承载力加固,未必对抗震有利。因为局部的加强或刚度的突变,会形成新的薄弱部位,或导致地震作用效应的增大,故必须在从事承载力加固的同时,考虑其抗震能力是否需要加强;同理,在从事抗震加固的同时,也应考虑其在重力荷载作用下的承载力是否需要提高。倘若忽略了这个问题,将会因原结构、构件承载力的不足,而使抗震加固无效。两者相辅相成,在结构、构件加固问题上,必须全面考虑周到,决不可就事论事,片面地采取加固措施,以致留下安全隐患。
3.2.4 对本条需要说明的是,本标准给出的各加固方法计算公式,当用于抗震验算时,仅需将计算的构件承载力除以抗震承载力调整系数即可。该系数一般由现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011给出,若对个别加固方法未给出,可暂按本标准给出的值采用。
3.2.5 为防止使用胶粘剂或其他聚合物,如改性混凝土、聚合物改性砂浆等的结构加固部分意外失效(如火灾或人为破坏等)而导致的建筑物坍塌,国外有关的设计规程和指南,如英国混凝土协会设计指南便要求设计者对原结构、构件提供附加的安全保护。一般是要求原结构、构件必须具有一定的承载力,以便在结构加固部分意外失效时尚能承受永久荷载和少量可变荷载的作用。为此,标准编制组提出了按可变荷载标准值与永久荷载标准值之比值的大小,分别给出验算用的荷载值,以供设计校核原结构、构件在应急状态下的承载力使用。至于n值取1.2和1.5,系参照上述国外资料和国内设计经验确定的,但应指出,本条所指的可变荷载不包括地震作用。
3.2.2 本条对钢结构的加固验算作了详细而明确的规定。这里仅指出一点,即其中大部分计算参数已在该结构加固前可靠性鉴定中通过实测或验算予以确定。因此,在进行结构加固设计时,宜尽可能加以引用,这样不仅节约时间和费用,而且在被加固结构日后万一出现问题时,也便于分清责任。
3.2.3 本条是根据国内外众多震害教训作出的规定。对抗震设防区的结构、构件单纯进行承载力加固,未必对抗震有利。因为局部的加强或刚度的突变,会形成新的薄弱部位,或导致地震作用效应的增大,故必须在从事承载力加固的同时,考虑其抗震能力是否需要加强;同理,在从事抗震加固的同时,也应考虑其在重力荷载作用下的承载力是否需要提高。倘若忽略了这个问题,将会因原结构、构件承载力的不足,而使抗震加固无效。两者相辅相成,在结构、构件加固问题上,必须全面考虑周到,决不可就事论事,片面地采取加固措施,以致留下安全隐患。
3.2.4 对本条需要说明的是,本标准给出的各加固方法计算公式,当用于抗震验算时,仅需将计算的构件承载力除以抗震承载力调整系数即可。该系数一般由现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011给出,若对个别加固方法未给出,可暂按本标准给出的值采用。
3.2.5 为防止使用胶粘剂或其他聚合物,如改性混凝土、聚合物改性砂浆等的结构加固部分意外失效(如火灾或人为破坏等)而导致的建筑物坍塌,国外有关的设计规程和指南,如英国混凝土协会设计指南便要求设计者对原结构、构件提供附加的安全保护。一般是要求原结构、构件必须具有一定的承载力,以便在结构加固部分意外失效时尚能承受永久荷载和少量可变荷载的作用。为此,标准编制组提出了按可变荷载标准值与永久荷载标准值之比值的大小,分别给出验算用的荷载值,以供设计校核原结构、构件在应急状态下的承载力使用。至于n值取1.2和1.5,系参照上述国外资料和国内设计经验确定的,但应指出,本条所指的可变荷载不包括地震作用。
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