鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)與加固技術(shù)

1、鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)與加固技術(shù)摘要： 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)、 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平提高， 鋼結(jié)構(gòu)由于其優(yōu)異的性能，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，由于其應(yīng)用及結(jié)構(gòu)形式發(fā)展較快，鋼結(jié)構(gòu)工程事故也是時(shí)有發(fā)生， 也帶來(lái)一些問(wèn)題， 這就使得鋼結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估成為研究的重中之重。本文簡(jiǎn)析了鋼結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)和加固技術(shù)。關(guān)鍵字：鋼結(jié)構(gòu)；檢測(cè)技術(shù)；加固一、概述在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的今天，鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用建構(gòu)筑物的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣， 相應(yīng)地對(duì)已建鋼結(jié)構(gòu)改造的項(xiàng)目也越來(lái)越多， 相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)的檢測(cè)和鑒定越來(lái)越引起人們的重視。 在改造過(guò)程中當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重缺陷和損傷或改變使用條件， 經(jīng)檢查驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、 剛度或穩(wěn)定性不滿(mǎn)足使用要求

2、時(shí)， 應(yīng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。 工程檢測(cè)的重點(diǎn)在于安裝、 拼接過(guò)程中產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題。 鋼結(jié)構(gòu)工程中主要的檢測(cè)內(nèi)容有：構(gòu)件尺寸及平整度的檢測(cè)、鋼材進(jìn)場(chǎng)檢測(cè) （ 鋼材型材 ） 、緊固件檢測(cè) （ 連接面抗滑移系數(shù)） 、 鋼材外觀質(zhì)量檢測(cè)、 連接 （ 焊接、 螺栓連接 ） 的檢測(cè)、鋼材銹蝕檢測(cè)、防火涂層厚度檢測(cè)等等。鋼結(jié)構(gòu)在具有強(qiáng)度高、 延性好、 重量輕等一系列不可替代優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)， 也存在著防銹及防火性能差的弱點(diǎn)。 調(diào)查研究表明， 鋼結(jié)構(gòu)事故類(lèi)型最主要集中在穩(wěn)定性的破壞、疲勞破壞、脆性破壞和腐蝕破壞四種。破壞機(jī)理如下：鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)原因局部失穩(wěn)和整體失穩(wěn)； 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造、 應(yīng)力集中、 應(yīng)力幅等引起的鋼結(jié)構(gòu)疲勞問(wèn)

3、題；低溫和動(dòng)載、材質(zhì)缺陷、鋼板厚度、應(yīng)力腐蝕、氫脆引起的脆性斷裂；腐蝕問(wèn)題有化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕等。同時(shí)大氣問(wèn)題也是關(guān)鍵， 經(jīng)調(diào)查， 大氣中的水分在鋼材上形成的水膜是引起腐蝕的決定因素， 而大氣相對(duì)溫度及侵蝕性介質(zhì)和二氧化碳等的含量則是影響腐蝕的重要因素。在常溫下，一般鋼材的腐蝕臨界濕度為 6 O 一 7 O 即大氣相對(duì)濕度超過(guò)此臨界值，鋼材的腐蝕速度會(huì)成倍甚至幾倍的增加。 而大量的鋼結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境是含二氧化硫的工業(yè)大氣， 有時(shí)建筑物所處小環(huán)境濕度達(dá)百分之 9 0 以上，或有多種侵蝕介質(zhì)作用。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固和檢測(cè)，為了保證鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用安全性能，或滿(mǎn)足因?yàn)樯a(chǎn)工藝改變。二、鋼結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)建

4、筑鋼結(jié)構(gòu)工程檢測(cè)內(nèi)容可分為三個(gè)部分:鋼結(jié)構(gòu)材料檢測(cè)、鋼結(jié)構(gòu)連接檢側(cè) （包括緊固件檢測(cè)和焊縫無(wú)損探傷）及鋼結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的材料檢測(cè)主要包括：結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）用材料、結(jié)構(gòu)連接用材料（焊接用材料）及結(jié)構(gòu)防護(hù)用材料的監(jiān)測(cè)。對(duì)于建筑鋼結(jié)構(gòu)連接的檢測(cè)，鋼結(jié)構(gòu)的連接有三種方式:緊固件連接、焊接連接和柳釘連接， 其中柳釘已經(jīng)很少用， 多被高強(qiáng)度螺栓連接所取代。 焊接連接是最常用的連接方式， 因而焊縫質(zhì)量的檢測(cè)是鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)的主要內(nèi)容。 針對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)性能的檢測(cè)涉及面很廣， 主要包括以下內(nèi)容和方法： （ 1） 結(jié)構(gòu)荷載及作用檢測(cè)。 （ 2）結(jié)構(gòu)形體及結(jié)構(gòu)損傷的測(cè)定。 （ 3）幼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及連接的強(qiáng)度檢測(cè)。（ 4

5、）結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的穩(wěn)定性核定。（ 5）結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的剛度檢測(cè)。（ 6）結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能檢測(cè)。 （ 7）結(jié)構(gòu)疲勞與斷裂檢測(cè)。 （ 8）鋼結(jié)構(gòu)防腐防銹及抗火性能檢測(cè)。三、鋼結(jié)構(gòu)加固鋼結(jié)構(gòu)加固的主要方法有：改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形加固法、 加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強(qiáng)度加固法。改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的加固方法指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點(diǎn)性質(zhì)和邊界條件， 增設(shè)附加桿件和支撐， 施加預(yù)應(yīng)力， 考慮空間協(xié)同工作等措施對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的加固過(guò)程， 除應(yīng)對(duì)加固結(jié)構(gòu)承載能力和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算外， 尚應(yīng)注意對(duì)相 關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力和使用功能的影響， 考慮在結(jié)構(gòu)、 構(gòu)件、 節(jié)點(diǎn)以及支座中的自重內(nèi)力重分

6、對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu) （ 包 括基礎(chǔ) ） 進(jìn)行必要的補(bǔ)充驗(yàn)算， 并采用切實(shí)可行的合理構(gòu)造措施。 采用改變結(jié) 構(gòu)計(jì)算圖形的加固方法 設(shè)計(jì)于施工應(yīng)緊密配合， 改變結(jié)構(gòu)計(jì)圖形加固法通常采用的具體措施如下： 1 增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度： a 增加支撐以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)空間剛度，采用按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，挖掘結(jié)構(gòu)潛力： b 加設(shè)支撐以增加剛度，或淵整結(jié)構(gòu)的白振頻率，以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能； c 增設(shè)支撐或輔助桿件，以減少構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比，提高構(gòu)件的穩(wěn)定性； d 加強(qiáng)某一構(gòu)件的剛度，以承受更多的內(nèi)力， 從而減輕其他構(gòu)件的內(nèi)力 ； e 設(shè)置拉桿以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度，減少撓度。2改變構(gòu)件的截面內(nèi)力：a.變更荷重的分布情況。如將一個(gè)集中荷載分為

7、 幾個(gè)集中荷載；b.變更端部的連接。如將錢(qián)接變?yōu)閯偨?；c.增加中間支座或?qū)?簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)端部連接使之成為連續(xù)結(jié)構(gòu)； d 、調(diào)整連續(xù)結(jié)構(gòu)的支座位置； e 將構(gòu)件變?yōu)閾螚U式構(gòu)架； f 施加預(yù)應(yīng)力。如增大構(gòu)建截面的加固， 大都采用增補(bǔ)鋼材的方法， 此外也可對(duì)原構(gòu)件外包混凝土進(jìn)行加固。 采用加大截面加固鋼構(gòu)件時(shí)， 所選截面形式應(yīng)有利于加固技術(shù)要求并考慮有缺陷和損傷的狀況。 加固構(gòu)件受力分析計(jì)算簡(jiǎn)圖， 應(yīng)反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際條件， 考慮損傷及加固引起的不利變形、 加固期及前后作用在結(jié)構(gòu)上的荷載及其不利組合。采用連接和節(jié)點(diǎn)加固時(shí)， 構(gòu)件的增補(bǔ)或局部桿件的替換， 都需要適當(dāng)?shù)倪B接。加固的桿件必須通過(guò)節(jié)點(diǎn)加固才能參與原

8、結(jié)構(gòu)工作， 破壞了的節(jié)點(diǎn)需要加固。 節(jié)點(diǎn)的加固主要有： 1 原焊接連接的加固。 焊接連接的加固應(yīng)采用焊接， 可采用增加焊縫長(zhǎng)度， 加大焊縫高度或兩者同時(shí)進(jìn)行的方法實(shí)現(xiàn)， 優(yōu)先考慮增加焊縫長(zhǎng)度。加固焊縫與原有焊縫連接時(shí)， 施焊前應(yīng)對(duì)相接處原有焊縫進(jìn)行處理， 使加固焊縫與原有焊縫之間有一平滑過(guò)渡，加固焊縫的起點(diǎn)和落點(diǎn)不得僅靠原有焊縫邊緣。2 原鉚釘螺栓連接的加固。 鉚釘連接的加固宜用高強(qiáng)螺栓摩擦型連接； 螺栓連接的加固也宜用高強(qiáng)螺栓。 當(dāng)用焊縫加固普通螺栓或鉚釘連接時(shí)， 應(yīng)按焊縫承受全部作用力設(shè)計(jì)計(jì)算其連接， 不考慮兩種連接的共同工作， 且不宜拆除原有連接件。當(dāng)原有連接節(jié)點(diǎn)無(wú)法布置加固新增的連接件

9、或焊縫時(shí)， 可考慮加大節(jié)點(diǎn)連接板或加輔助件， 新增節(jié)點(diǎn)板應(yīng)牢靠地焊接在原節(jié)點(diǎn)板上； 加輔助件的方法一般要求短斜板與節(jié)點(diǎn)板間的焊縫承載力是該短斜板與桿件連接焊縫承載力的 1.5倍。四、鋼結(jié)構(gòu)加固注意事項(xiàng)和技術(shù)措施1 鋼結(jié)構(gòu)加固注意事項(xiàng)鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)正確合理是保證建筑物受力合理和安全可靠的前提。不能錯(cuò)誤地將鋼梁與鋼柱的連接做成鉸接，使柱底彎矩及柱頂位移成倍增大。 這使許多構(gòu)件的應(yīng)力超出設(shè)計(jì)強(qiáng)度。柱腳的錨栓數(shù)量及直徑應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定，并應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范要求的構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)及施工。避免錨栓承受柱底水平剪 力作用。2 加固設(shè)計(jì)的技術(shù)措施對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)行加固的技術(shù)措施通常分為兩類(lèi)： 一類(lèi)是改變結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖

10、和進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整； 另一類(lèi)是對(duì)構(gòu)件及連接進(jìn)行加固。進(jìn)行加固設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按下述次序優(yōu)選技術(shù)方案： （ 1 ） 加設(shè)輔助桿件以減小受壓桿件的長(zhǎng)度； （ 2 ） 改造梁、柱節(jié)點(diǎn)的連接方式以改善結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布特點(diǎn)； （ 3 ） 加設(shè)中間支柱或斜撐以減小梁的跨度， 提高其承載力； （ 4 ） 當(dāng)施工空間受限時(shí)， 可以采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)使構(gòu)件獲得與荷載效應(yīng)相反的內(nèi)力，從而優(yōu)化構(gòu)件的內(nèi)力分布，在不增加或少增加截面面積的情況下，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)加固目的；（5 ）使按平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的體系形成空間工 作；（6）使維護(hù)結(jié)構(gòu)和承重結(jié)構(gòu)共同工作；（7 ）改變梁、柱截面的幾何參數(shù)等。 五、總結(jié)鋼結(jié)構(gòu)加固的時(shí)候首先對(duì)原有舊鋼結(jié)構(gòu)考察、取樣、實(shí)驗(yàn)、評(píng)定，配合鋼結(jié) 構(gòu)檢