节点设计 RFI——既有钢结构节点的加固改造

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加固改造——是什么及何时进行

评估既有钢结构的原因有很多。AISC 在几年前的 AISC 网络研讨会中对最常见的原因进行了详细阐述： 

1. 活荷载或恒荷载发生变化

   • 建筑扩建 
   • 使用功能变更
   • 建筑内新增设备
   • 结构重组：新开洞口、拆除柱子
2. 修复

   • 火灾或撞击引起的破坏
   • 腐蚀 
   • 抗震加固

然而，本文将重点介绍 IDEA StatiCa Connection 软件如何帮助评估既有钢结构节点在荷载变化后的承载能力是否满足要求。 

加强钢结构节点的流程包括：计算节点的新荷载、核查现有材料，以及计算或查找现有承载能力。若节点承载能力不足，工程师须决定如何进行加强。AISC 设计指南第 15 号：修复与改造（第二版）提供的部分解决方案包括： 

• 用螺栓替换铆钉
• 增加焊缝加固 
• 增加焊接/螺栓连接的加劲座节点 
• 增加钢板加固

为何使用 IDEA StatiCa

在 IDEA StatiCa 中，无论几何形状多么复杂，均可对任意节点进行设计，并可在模型中验证 AISC 推荐的解决方案。 

节点承载能力设计
运行 节点设计承载力分析，以确定当前设计下节点的最大承载能力。这将帮助您评估节点能否承受新荷载，以及是否需要加固。 

模拟铆钉
在 IDEA StatiCa 中修改螺栓等级，以模拟现有节点中的铆钉。

模拟历史截面和材料
修改材料属性以模拟 ASTM 9 等旧材料。使用截面数据库选择 S 形宽翼缘梁等型材。 

增加焊缝加固
使用焊缝操作，在任何需要的位置添加焊缝以加固节点。

增加座式节点
使用加劲构件操作，添加角钢截面以加强节点设计。

在模型任意部位增加加劲板
添加钢板以加固座式节点，或添加焊接钢板以加固节点附近的构件。

总结

IDEA StatiCa 是适用于新建及既有结构设计的多功能解决方案。Connection 软件可轻松建模并快速评估 AISC 提出的各类解决方案。得益于此，使用 IDEA StatiCa 对钢结构节点进行加固改造，可节省大量手算时间。