结构检测与加固(钢结构)

表面出现脱碳层，在温度下降后，与原材料相比，机械性能会有变化（硬度、 强度下降）；二是在高温作用下，由于构件各组成部分的应力水平大小不同， 其对应的临界温度（失去承载力）也不同，在高温下将相继发生屈曲或塑性 拉伸，这部分变形即使在降温后仍将保留下来；三是整个构件并非处于均匀 温度场中，在加温和降温过程中，各部件间相互制约，又会产生另一类变形。
杆件的缺陷检查
一、弯 曲 和 变 形 的 检 查
1、杆件弯曲的检查方法与检查整体变形相同，可用弦线或细铁线在杆件的两端选 点张拉，加以比较量测。 受压弦杆的纵向弯曲在杆件相邻两支点间（即杆件自由长度）的挠曲矢高不应大于 l/1000（l为支点间长度），且不大于10mm。如超过此值，必须以杆件的最大内力 及实际测得的变形数据，按偏心受压杆验算。若承载能力和稳定性不能满足要求， 则需加固。当fl/500时，可不设辅助支撑；当f>l/500时，则加固后仍设辅助支撑， 以防止变形进一步发展。 受静荷载的受拉杆件的弯曲，对杆件本身来说是不危险的，但当弯曲变形过大时， 对杆件进行修整矫直会导致杆件系统的较大变形，故检查中拉杆允许弯曲度一般不 应大于l/100，否则就应予修整矫直或采取其它加固措施。当弯曲度f>l/30时，应考 虑在修整矫直过程中节点间距变更的影响。 2、连接板、腹板、翼缘板等钢板的翘 曲，可用直尺靠近，比较量测。 腹板的局部挠曲，在1m范围内的挠曲 矢高不应大于 1~1.5mm ，否则也应进 行验算。此时的梁、柱截面中应扣除 腹板凸起的一部分截面积，若验算结 果强度不足时，应在截面的受压区采 取加固措施。
二、裂 缝 的 检 查
钢结构的裂缝大都出现在承受动力荷载的构件（如吊车梁）上，其它 受冲击的结构也有裂缝产生，一般承受静力荷载的钢结构极少发现有 裂缝问题，但仍应周密检查。因为在使用不当、严重超载或地基发生 较大不均匀沉降的情况下，结构构件的薄弱部位也有可能出现裂缝。 裂缝检查的方法如下： 1、用包有橡皮的木棰轻轻敲击构件各部位，如声音不清脆、传音不均、 有突然中断等情况，可肯定有裂纹或损伤； 2、用10倍放大镜观察，发现在油漆表面有成直线的黑褐色锈痕，油漆 表面有细而直的开裂、锯齿形开裂、油漆小块条形鼓起、里面有锈末 等现象时，应将油漆铲去仔细检查； 3、当发现有裂纹症状，但不能肯定时，可采用滴油方法检查。不存在 裂纹时，油渍成圆弧状扩散；有裂纹时，油渗入裂纹内成直线伸展。
焊 缝 的 检 测
普通方法检查焊缝 1、外观检查：焊缝质量在外观上要求具有细鳞形表面，无折皱间断和未焊满的 陷槽，并与基本金属平缓连接。检查包括以下两方面。 （1）用测量焊缝的样板（可根据“手工电弧焊焊接接头的构造尺寸要求”自行 制作）或量规测量焊缝尺寸是否符合设计要求； （2）先将焊缝上的污垢除净后凭肉眼（用放大5~20倍的放大净）检查焊缝的外 观质量，如焊缝咬边、焊缝表面的波纹、飞溅情况、焊缝的弧坑、焊瘤、表面气 孔、夹渣和裂纹等。 2、钻孔检查：是一种破坏焊缝的检查，在重要的结构中，对焊缝外观检查中可 疑之处再用钻孔方法进行检查，检查焊缝是否有气孔、夹渣、未焊透和裂纹等。 钻孔检查用的钻头应磨成900角，直径8~12mm。钻孔深度根据焊缝情况确定，一 般的对接焊缝钻孔深度为焊件厚度的 2/3，贴角焊缝可达焊件厚度的1~1.5倍。边 钻边检查，钻孔后还可用10%硝酸溶液作侵蚀检验，以检查微小缺陷，查完后再 补满孔眼。 精确方法检查焊缝 超声波检查：目前使用较广泛，其优点是不破坏焊缝、灵活和经济，对厚度较大 的焊缝和构件最有效。检查处钢材表面光滑，焊缝内部缺陷的反映也较灵敏，但 缺陷的性质不易识别；x射线和射线拍片检查：这种方法是目前检查焊缝最可靠 的方法。 x 射线应用比 射线广， x 射线适用于厚度不大于 30mm 的焊缝，大于 30mm的焊缝可用射线检查。检查焊缝的质量标准，可参阅相关规范。
铆钉连接的检查
铆钉连接的检查工具有：0.3kg的手锤、放大镜、塞尺、样板等。正常的铆钉在用手锤敲 打时，不得有丝毫跳动。检查时可用一手贴近钉头，另一手用锤自钉头侧面敲击，再从另 一侧敲击，如铆钉松动，则手会感到钉头跳动。在厂房结构检查过程中，一组铆钉在锤击 下感到跳动数量大于10%时，应将所有跳动的铆钉换掉。所谓一组铆钉系指： 1、在节点范围内固定单根构件的铆钉（如节点板与弦杆或斜杆连接的铆钉）； 2、桁架组合构件节点之间的铆钉； 3、在拼接处的铆钉，通用接头处为半个铆接长度上的铆钉，阶梯形接头处为每个接头间 的铆钉； 4、受弯构件翼缘每米长度内的翼缘铆钉。 对松动、掉头、剪断或漏铆的铆钉均需及时更换补铆，修复时可采用高强度螺栓来代替铆 钉，其直径按等强度换算决定。
计算 原则
设计施 工协调
钢结构的加固方法
改变结构计算简图的加固 加大构件截面加固 连接的加固与加固件的连接
裂纹的修复与加固
钢屋架的加固
钢 材 锈 蚀 的 检 查
锈蚀等级标准 A级——良好：构件基本没有锈蚀，漆膜还有光泽，个别构件可有少量锈点。 B级——局部锈蚀：构件基本没有锈蚀，面漆有局部脱落，但底漆是完好的，个 别构件有少量锈点或在构件边缘、死角、缝隙、隐蔽部分有锈蚀。 C级——较严重：构件局部锈蚀，面漆脱落面积达20%左右，底漆也有局部透锈， 但基本金属是好的，应进行维护准备工作。 D级——严重：构件锈蚀面积达40%左右，面漆大片脱落，但基本金属没有破坏， 应立即进行维护工作。 以上四级均属于正常范围，即基本金属没有破坏。如检查中发现已经影响基 本金属的情况即对严重锈蚀的检查，应采用较精密的测量工具如游标卡尺、千分 尺等，测定锈蚀的深度，查明构件断面削弱的程度，通过计算校核确定是否需要 采取更换或加固措施。 检查重点 埋设在砖墙内的钢结构支座部分；埋入地下或经常干湿交替，又未包混凝土 的构件；难于涂刷涂料处：如型钢组合截面的净空小于 12mm处，角钢组合截面 的肢背与肢背连接处；截面形状复杂或截面厚度小的薄壁构件；湿度大、易积灰 处或构造上有水流过、积存处；车间内可能漏雨或有雨水飘淋处，如屋盖结构、 柱与屋架的连接节点、吊车梁与柱子的连接节点、大型屋面板与屋架的连接点、 天窗架挡风板等处。直接面临侵蚀性介质“跑、冒、滴、漏”的部位；露天结构 的各种狭道以及它们可能积水的部位，遭受结露或水蒸汽侵蚀的部位等。
结构的变形检查
钢结构在使用阶段如产生过大的整体变形，表明结 构的承载能力或稳定性不能满足使用需要，应引起 足够的重视。 钢结构整体变形的检查内容和方法如下： 1、梁和桁架的整体变形表现为垂直变形（即挠度） 和侧向变形两个方面。检查时，可先目测结构是否 有异常变形现象，如下弦挠度过大；上、下弦或桁 架平面出现扭曲；屋面局部低陷不平；与梁架有关 的吊顶、粉饰等装修开裂等等。对目测有异常变形 的梁、架再进一步用弦线或细铁线在桁架弦杆或梁 的翼缘两端拉紧，在有关点量出弦线与弦杆（或梁） 中线的垂直矢距（桁架平面内或梁的受弯平面内） 或水平矢距（桁架平面外或梁的受弯平面外）。 2、柱子的整体变形表现为柱身的倾斜或挠曲。检 查时应分别对横向（受力主平面内）和纵向（垂直 于受力主平面）两个方向进行测定，亦先通过目测 检查，再对有异常现象的部位，用经纬仪或自柱顶 吊挂线锤的方法，量出柱身有关各点偏离垂线的距 离，据以绘制柱身轴线变位图。 以上检查中，对变形量较大的结构，应在弦杆或有 关部位的弯曲始点和终点，作出标记。测得的各有 关点的变形数值和轴线变位图，均应作成记录留档。
钢结构的检测和加固
钢结构的破损
钢结构的检测 钢结构加固基本原则
钢结构的加固方法
钢屋架加固
杆件结构：杆件体系由细长杆组成，其杆件长度与截面尺寸悬殊。结构有
构 件
钢 结 构 的 破 损
较精确的计算简图，杆件内力的计算值与实际值比较吻合，但细长杆对外型 几何缺陷十分敏感，缺陷往往会改变杆件内力，影响最终承载能力。因在制 造、安装和使用过程中，杆件外型出现几何缺陷是很难避免的，是最易发生 损坏并导致事故的一类构件。 板单元构件：其厚度方向尺寸远远小于另两个方向尺寸，可分为薄板和 厚板两种。薄板构件的局部缺陷直接影响板的局部失稳特性。厚板构件处 在三向应力状态时有出现“层状撕裂”这种特殊破坏形式的可能。 钢结构构件（杆件）间，以一定的连接方式和连接件相互连接成整体结构。这些连 接部位是结构整体工作的关键，往往也是结构损坏或破坏的起源。除构件整体失稳 外，绝大多数的钢结构工程事故都与连接构造有关，其原因是： 1、连接节点通常总是应力集中部位，其极限承载力会低于构件自身的承载能力； 2、加工制作和安装过程的质量偏差也最容易在连接处表现突出； 3、连接构造很难与计算简图完全一致，在处理欠妥时，会因构件与计算图形的不 吻合而改变构件的实际受力状态。 同时，三种连接方式自身的加工工艺也将给钢结构带来某些初始缺陷：
钢 结 构 的 检 测
钢材锈蚀的检查 焊缝的检测
螺栓与铆钉连接的检查
杆件的缺陷检查 结构的变形检查
荷载
钢 结 构 加Fra Baidu bibliotek固 基 本 原 则
1、当原结构是按《工业与民用建筑结构荷载规范》（TJ9-74）取值时，在鉴定阶段对结 构的验算仍按该规范取值，但经确定需要加固时，则加固验算应按现行《建筑结构荷载规 范》取值； 2、当原结构加固后建筑功能改变时，应根据实际情况并按现行的《建筑结构荷载规范》 取值； 3、对不符合《建筑结构荷载规范》规定或未作规定的永久荷载，可根据实际情况进行抽 样实测确定，抽样数应根据实际情况确定，但不得少于五年，且应以其平均值乘以1.2的系 数作为该永久荷载的标准值。所谓未作规定的荷载，是指积灰、安装荷载、异型设备、管 道、支架重量及吊车使用荷载等。 1、结构计算简图，应根据结构上的实际荷载、构件的支承情况、边界条件、受力状况和 传力途径等确定，并适当考虑结构实际工作中的有利因素，如结构的空间作用、新结构与 原结构的共同工作等； 2、结构的计算截面，应考虑结构的损伤、缺陷、裂纹和锈蚀等不利影响，按结构的实际 有效截面进行计算，并考虑结构在加固时的实际受力状况，即原结构的应力超前和加固部 分的应变滞后（即新材料的应变值小于原构件的应变值）特点，以及加固部分与原结构共 同工作的程度，对其总的承载能力予以适当折减； 3、在对结构的承载能力进行验算时，应充分考虑结构构件实际工作中的荷载偏心、结构 变形和局部损伤、施工偏差以及温度作用以及温度作用等不利因素使结构产生的附加内力； 4、如加固后使结构重量增加或改变原结构传力途径时，除应验算上部结构的承载能力以 外，尚应对建筑物的基础进行验算。 5、钢结构加固时，应考虑结构材料因温度、安装等作用可能产生过大的残余应力和塑性 变形而导致结构承载力丧失或耐久性降低，因此，焊接钢结构加固时，原有构件或连接的 实际名义应力值应小于 0.55fy，且不得考虑加固构件的塑性变形；非焊接钢结构加固时， 其实际名义应力值应小于0.7fy 。所谓结构的名义应力，指的是按规范规定或由材料力学一 般方法算得的结构应力。如果现有结构的名义应力值大于上述规定，则应将结构完全卸载 后才能对其进行加固。 钢结构加固设计应与实际施工方法紧密结合，并采取有效措施，保证新增截面、构件 和部件与原结构的可靠连接，以形成整体共同工作，同时应避免对未加固的部分或构 件造成不利影响。
连 接 构 造 环 境 因 素
锈蚀：钢结构锈蚀严重影响结构的可靠性。产生锈蚀的条件有二：一是空
气中相对湿度高；二是有侵蚀性介质如二氧化硫、盐雾等。锈蚀的形成与否， 关键在涂装工程，即涂料品种的选择和涂料工程施工质量，尤其是除锈质量， 以及能否按要求期限涂装返修、重涂。
高温烘烤及火灾：：一是钢材材性改变，当高温作用时间过长，则钢材
螺栓与铆钉连接的检查
螺栓连接的检查
对螺栓检查一般用目测结合扳手进行。正常工作的螺栓、螺帽不应有丝毫松动，螺栓头及 螺帽应完全压紧垫板。对于一些承受较大振动荷载特别重要的螺栓，尚应定期卸开用放大 镜检查螺栓上是否有裂纹，必要时采用超声波、磁力探伤等物理方法检查。 根据检查结果，对于断裂的螺栓，应查明原因，必要时校核其承载能力是否满足要求，并 予以更换或其它处理。对于松动的螺栓结合检查工作予以拧紧。高强度螺栓应采用特制测 力扳手，使螺栓达到规定的张拉力，高强度螺栓拧紧后，应抽查5~10%，看其扭矩是否达 到规定的数值。检查方法是先松动螺母 1/6转，然后再用扳手转到原来的位置，看其扭矩 是否符合要求。如不足应扭紧到规定的扭矩值。永久性普通螺栓的螺帽的固定按设计规定， 用有防松装置的螺母或弹簧垫圈。设计无规定时，可焊死螺母或打毛螺纹。