钢结构加固设计标准 GB51367-2019
10.2 构件预应力加固设计
10.2.1 钢结构构件预应力加固法，可用于单个钢构件的加固，亦可用于连续跨的同一种构件的加固。常用的加固方法宜包括：预应力钢索加固法、预应力钢索加撑杆加固法(图10.2.1-1)、预应力撑杆加拉杆加固法(图10.2.1-2)及钢梁预应力钢索吊挂加固法，且可用于钢梁、拱、托架和桁架加固(图10.2.1-3)。
10.2.3 用于加固钢构件的预应力构件的设置，不宜削弱或损伤原构件及其节点，并应根据实际情况采取补强措施。锚固节点的布置，宜位于被加固构件受力较小处。
10.2.4 预应力拉索的转折点或撑杆的支点，宜位于构件变形较大处。
10.2.5 用于加固钢构件的预应力构件及节点，宜根据被加固构件的截面对称布置。
10.2.6 采用拉杆吊挂加固法时，拉杆安装后应施加一定的预应力使其处于张紧状态。
10.2.7 加固后钢构件的设计验算，可按组合构件验算，亦可将组合构件拆分成单一构件分别验算其承载力和刚度，并应验算组合构件的整体变形。
10.2.8 在输入预应力的锚固节点处，被加固构件的截面宜加强，且应按实际受力状态对该节点域及其连接进行设计验算。
10.2.9 预应力加固所增加的节点应进行承载力验算，并应符合构造措施规定。
10.2.10 采用预应力高强度钢索加固的轴心拉杆，可按下式估算所需高强度钢索的总截面面积：
式中：
A、Ap——分别为被加固杆件、预应力高强度钢索的截面面积(m㎡)；
f、fp——分别为被加固杆件、预应力高强度钢索的强度设计值(MPa)；
φ——被加固杆件的稳定系数，按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017确定。
10.2.11 预应力加固轴心拉杆的验算应符合下列规定：
1 被加固的轴心拉杆，可按下式进行验算：
2 预应力拉杆，可按下式进行验算：
式中：
Npe——预应力产生的构件中的有效预应力，扣除损失后的预应力值(N)；
N——加固后构件承受的轴心拉力设计值(N)；
An、Ap——分别为被加固构件及预应力构件的净截面面积(m㎡)；
En、Ep——分别为被加固构件及预应力构件的弹模量(MPa)；
f、fp——分别为被加固构件及预应力构件的材料设计强度(MPa)。
10.2.12 预应力索与撑杆加固轴心受压柱或杆(图10.2.1-1)，应符合下列规定：
1 被加固的轴心压杆可按下式进行验算：
2 预应力拉杆可按下式进行验算：
3 撑杆可按下式进行验算：
式中：
φ、φc——分别为被加固杆件及撑杆的稳定系数，应根据构件计算长度，按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017查表得到；
N——加固后构件承受的轴心压力设计值(N)；
f、fp——分别为被加固构件及预应力构件的材料设计强度(MPa)；
A、Ap、Ac——分别为被加固构件、预应力拉杆、撑杆的截面面积(m㎡)；
Npe——预应力产生的构件中的有效预应力，扣除损失后的预应力值(N)；
Npc、fc——分别为撑杆承受的轴力设计值(N)、撑杆材料强度设计值(MPa)。
10.2.13 预应力索与撑杆加固梁或梁式构件(图10.2.1-1)，应符合下列规定：
1 梁的强度可按下式进行验算：
2 梁的平面内稳定可按下式进行验算：
3 梁的平面外稳定可按下式进行验算：
4 预应力撑杆稳定可按下式进行验算：
5 预应力拉杆可按下式进行验算：
式中：
Np——被加固梁中由于预应力构件的张力产生的轴向内力(N)，为初始预张力与荷载作用后产生的后期张力之和；
Mp——由于Np的作用在梁中产生的弯矩(N·mm)；
Npc、Ac——分别为撑杆的轴力设计值(N)、撑杆截面面积(m㎡)；
△Np——拉杆由于荷载产生的轴力设计值(N)。
10.2.14 刚性预应力撑杆加固的轴心受压构件(图10.2.1-2)，可按下式进行验算：
式中：
φ、φc——分别为被加固杆件及撑杆的稳定系数，应根据构件计算长度，按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017确定；
N——加固后构件承受的轴心压力设计值(N)；
ηp——加固构件承载力降低系数，可取0.9；
A、Ac——分别为被加固构件、撑杆的截面面积(m㎡)。
10.2.15 采用双侧预应力索及撑杆加固偏心受压构件时，可按受压较大一侧的单侧撑杆进行加固设计验算。选用的加固构件应能满足原构件加固后承受最不利偏心受压的设计要求。构件另一侧应采用同规格的加固构件，使加固构件双侧对称。
10.2.16 对于预应力加固的桁架结构，可将包含预应力拉杆的桁架结构视为静不定结构进行内力分析，在求得桁架杆件的内力和结构变形后，可按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的规定进行验算。
10.2.17 预应力加固构件的连接节点，可按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的规定进行验算。
图10.2.1-1 预应力钢索加撑杆加固法示意
图10.2.1-2 双侧刚性预应力撑杆加固法示意
1-衬垫角钢；2、10-箍板；3、7、9-撑杆；4、6-工具式拉紧装置；5-预应力拉杆；8-顶板；11-加宽箍板
图10.2.1-3 钢构件预应力加固法示意
10.2.2 用于加固的预应力构件及节点的布置，应具有明确的传力路径。加固后的组合构件应有明确的计算简图。10.2.3 用于加固钢构件的预应力构件的设置，不宜削弱或损伤原构件及其节点，并应根据实际情况采取补强措施。锚固节点的布置，宜位于被加固构件受力较小处。
10.2.4 预应力拉索的转折点或撑杆的支点，宜位于构件变形较大处。
10.2.5 用于加固钢构件的预应力构件及节点，宜根据被加固构件的截面对称布置。
10.2.6 采用拉杆吊挂加固法时，拉杆安装后应施加一定的预应力使其处于张紧状态。
10.2.7 加固后钢构件的设计验算，可按组合构件验算，亦可将组合构件拆分成单一构件分别验算其承载力和刚度，并应验算组合构件的整体变形。
10.2.8 在输入预应力的锚固节点处，被加固构件的截面宜加强，且应按实际受力状态对该节点域及其连接进行设计验算。
10.2.9 预应力加固所增加的节点应进行承载力验算，并应符合构造措施规定。
10.2.10 采用预应力高强度钢索加固的轴心拉杆，可按下式估算所需高强度钢索的总截面面积：
A、Ap——分别为被加固杆件、预应力高强度钢索的截面面积(m㎡)；
f、fp——分别为被加固杆件、预应力高强度钢索的强度设计值(MPa)；
φ——被加固杆件的稳定系数，按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017确定。
10.2.11 预应力加固轴心拉杆的验算应符合下列规定：
1 被加固的轴心拉杆，可按下式进行验算：
Npe——预应力产生的构件中的有效预应力，扣除损失后的预应力值(N)；
N——加固后构件承受的轴心拉力设计值(N)；
An、Ap——分别为被加固构件及预应力构件的净截面面积(m㎡)；
En、Ep——分别为被加固构件及预应力构件的弹模量(MPa)；
f、fp——分别为被加固构件及预应力构件的材料设计强度(MPa)。
10.2.12 预应力索与撑杆加固轴心受压柱或杆(图10.2.1-1)，应符合下列规定：
1 被加固的轴心压杆可按下式进行验算：
φ、φc——分别为被加固杆件及撑杆的稳定系数，应根据构件计算长度，按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017查表得到；
N——加固后构件承受的轴心压力设计值(N)；
f、fp——分别为被加固构件及预应力构件的材料设计强度(MPa)；
A、Ap、Ac——分别为被加固构件、预应力拉杆、撑杆的截面面积(m㎡)；
Npe——预应力产生的构件中的有效预应力，扣除损失后的预应力值(N)；
Npc、fc——分别为撑杆承受的轴力设计值(N)、撑杆材料强度设计值(MPa)。
10.2.13 预应力索与撑杆加固梁或梁式构件(图10.2.1-1)，应符合下列规定：
1 梁的强度可按下式进行验算：
Np——被加固梁中由于预应力构件的张力产生的轴向内力(N)，为初始预张力与荷载作用后产生的后期张力之和；
Mp——由于Np的作用在梁中产生的弯矩(N·mm)；
Npc、Ac——分别为撑杆的轴力设计值(N)、撑杆截面面积(m㎡)；
△Np——拉杆由于荷载产生的轴力设计值(N)。
10.2.14 刚性预应力撑杆加固的轴心受压构件(图10.2.1-2)，可按下式进行验算：
φ、φc——分别为被加固杆件及撑杆的稳定系数，应根据构件计算长度，按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017确定；
N——加固后构件承受的轴心压力设计值(N)；
ηp——加固构件承载力降低系数，可取0.9；
A、Ac——分别为被加固构件、撑杆的截面面积(m㎡)。
10.2.15 采用双侧预应力索及撑杆加固偏心受压构件时，可按受压较大一侧的单侧撑杆进行加固设计验算。选用的加固构件应能满足原构件加固后承受最不利偏心受压的设计要求。构件另一侧应采用同规格的加固构件，使加固构件双侧对称。
10.2.16 对于预应力加固的桁架结构，可将包含预应力拉杆的桁架结构视为静不定结构进行内力分析，在求得桁架杆件的内力和结构变形后，可按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的规定进行验算。
10.2.17 预应力加固构件的连接节点，可按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的规定进行验算。
条文说明
10.2.1 连续跨的同一种构件包括梁、柱、拱、桁架、支撑及其他各种杆件。本条列出的单个构件预应力加固方法为常见且成熟的方法，也可采用其他有效且安全的加固新方法。当采用新方法时，宜通过准确的计算分析验证或模型实验验证。
10.2.3 本条规定的目的主要是为了保证原构件不被削弱或其受力性质不发生变化。否则，应采取措施，保证原构件受力性质不发生变化。
10.2.6 若加固用的拉杆安装后不施加一定的预应力，则该拉杆将滞后承载，导致原构件变形过大甚至损坏，起不到预定的加固效果。
10.2.7 采用传统的简化近似公式难以获得准确计算结果，为了保证安全，应采用较为精确的数值计算方法进行验算。
10.2.11 构件中的预应力Npe为张拉后的实际有效预应力。
10.2.12 采用预应力索与撑杆的加固设计方法，通常是用于钢管类闭口截面构件，且预应力索可从管中穿过。本条公式的前提是被加固构件在加固施加的预应力作用下不失稳。为此在加固设计时，应采取措施，保证被加固构件在施加预应力时的稳定性。
10.2.13 关于被加固梁的验算方法，形式与国家标准《钢结构设计标准》GB 50017-2017相同，但增加了预应力的影响。构件中的预应力Npe为张拉后的实际有效预应力，与本标准第10.2.12条的定义相同。
10.2.16 计算被加固桁架结构的内力和变形时，可将实际施加的预应力作为荷载进行计算。对于采用吊挂方式加固的桁架结构，也可采用同样的方法进行计算。
10.2.3 本条规定的目的主要是为了保证原构件不被削弱或其受力性质不发生变化。否则，应采取措施，保证原构件受力性质不发生变化。
10.2.6 若加固用的拉杆安装后不施加一定的预应力，则该拉杆将滞后承载，导致原构件变形过大甚至损坏，起不到预定的加固效果。
10.2.7 采用传统的简化近似公式难以获得准确计算结果，为了保证安全，应采用较为精确的数值计算方法进行验算。
10.2.11 构件中的预应力Npe为张拉后的实际有效预应力。
10.2.12 采用预应力索与撑杆的加固设计方法，通常是用于钢管类闭口截面构件，且预应力索可从管中穿过。本条公式的前提是被加固构件在加固施加的预应力作用下不失稳。为此在加固设计时，应采取措施，保证被加固构件在施加预应力时的稳定性。
10.2.13 关于被加固梁的验算方法，形式与国家标准《钢结构设计标准》GB 50017-2017相同，但增加了预应力的影响。构件中的预应力Npe为张拉后的实际有效预应力，与本标准第10.2.12条的定义相同。
10.2.16 计算被加固桁架结构的内力和变形时，可将实际施加的预应力作为荷载进行计算。对于采用吊挂方式加固的桁架结构，也可采用同样的方法进行计算。
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