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7.4　型钢预应力撑杆的加固计算

7.4.1　采用预应力双侧撑杆加固轴心受压的钢筋混凝土柱时，应按下列规定进行计算：

　　1　确定加固后轴向压力设计值 N；

　　2　按下式计算原柱的轴心受压承载力 N0 设计值；

   　　　

式中：φ——原柱的稳定系数；

　　Ac0——原柱的截面面积（mm2）；

　　fc0——原柱的混凝土抗压强度设计值（N/mm2）；

　 As0'——原柱的纵向钢筋总截面面积（mm2）；

　 fy0'——原柱的纵向钢筋抗压强度设计值（N/mm2）。

　　3　按下式计算撑杆承受的轴向压力N1设计值：

N1＝N－N0   　　　（7.4.1-2）

式中：N——柱加固后轴向压力设计值（kN）。

　　4　按下式计算预应力撑杆的总截面面积：

式中：β2——撑杆与原柱的协同工作系数，取 0.9；

　　fpy'——撑杆钢材的抗压强度设计值（N/mm2）；

　　　Ap——预应力撑杆的总截面面积（mm2）。

　　预应力撑杆每侧杆肢由两根角钢或一根槽钢构成。

　　5　柱加固后轴心受压承载力设计值可按下式验算：

　

　　6　缀板应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017 进行设计计算，其尺寸和间距应保证撑杆受压肢及单根角钢在施工时不致失稳。

　　7　设计应规定撑杆安装时需预加的压应力值 σp'，并可按下式验算：

　

式中：φ1——撑杆的稳定系数；确定该系数所需的撑杆计算长度，当采用横向张拉方法时，取其全长的 1/2；当采用顶升法时，取其全长，按格构式压杆计算其稳定系数；

　　　β3——经验系数，取 0.75。

　　8　设计规定的施工控制量，应按采用的施加预应力方法计算：

1）当用千斤顶、楔子等进行竖向顶升安装撑杆时，顶升量△L可按下式计算：

式中：Ea——撑杆钢材的弹性模量；

　　　 L——撑杆的全长；

　　　a1——撑杆端顶板与混凝土间的压缩量，取 2mm～4mm；

　　　β4——经验系数，取 0.90。

2）当用横向张拉法（图 7.4.1）安装撑杆时，横向张拉量△H 按下式验算：

式中：a2——综合考虑各种误差因素对张拉量影响的修正项，可取 a2＝5mm～7mm。

　　实际弯折撑杆肢时，宜将长度中点处的横向弯折量取为 △H＋（3mm～5mm），但施工中只收紧 △H，使撑杆处于预压状态。

　

图 7.4.1 预应力撑杆横向张拉量计算图

1—被加固柱；2—撑杆

7.4.2　采用单侧预应力撑杆加固弯矩不变号的偏心受压柱时，应按下列规定进行计算：

　　1　确定该柱加固后轴向压力 N 和弯矩 M 的设计值。

　　2　确定撑杆肢承载力，可试用两根较小的角钢或一根槽钢作撑杆肢，其有效受压承载力取为 0.9fpy'Ap'。

　　3　原柱加固后需承受的偏心受压荷载应按下列公式计算：

　

　　4　原柱截面偏心受压承载力应按下列公式验算：

　

式中：b——原柱宽度（mm）；

　　　x——原柱的混凝土受压区高度（mm）；

　　σs0——原柱纵向受拉钢筋的应力（N/mm2）；

　　　e——轴向力作用点至原柱纵向受拉钢筋合力点之间的距离（mm）；

　 as0'——纵向受压钢筋合力点至受压边缘的距离（mm）。

　　当原柱偏心受压承载力不满足上述要求时，可加大撑杆截面面积，再重新验算。

　　5　缀板的设计应符合现行同家标准《钢结构设计规范》GB 50017 的有关规定，并应保证撑杆肢或角钢在施工时不失稳。

　　6　撑杆施工时应预加的压应力值 σp' 宜取为 50MPa～80MPa。

7.4.3　采用双侧预应力撑杆加固弯矩变号的偏心受压钢筋混凝土柱时，可按受压荷载较大一侧用单侧撑杆加固的步骤进行计算。选用的角钢截面面积应能满足柱加固后需要承受的最不利偏心受压荷载；柱的另一侧应采用同规格的角钢组成压杆肢，使撑杆的双侧截面对称。

　　缀板设计、预加压应力值 σp 的确定以及横向张拉量ΔH或竖向顶升量 ΔL 的计算可按本规范第 7.4.1 条进行。