钢结构检测及加固措施探究

钢结构检测及加固措施探究

摘要:钢结构建筑相比于砖混结构建筑在环保、节能、高效、工厂化生产等方面具有明显优势。近几年来，随着建筑业蓬勃发展，尤其是在城市建筑上，由于城市的地理条件有所限制，高层钢结构工程便开始成为了城市建筑业的主流。在这种背景下，钢结构的检测与加固成为了保证整个工程质量的关键。若钢结构安装施工过程中出现了问题，轻者会影响工期，破坏结构外观，浪费材料等；重者则可能会造成人员的伤亡，甚至给社会带来严重的不良影响。本文分析了建筑钢结构检测的内容，研究了钢结构加固的措施。

关键词:建筑钢结构；检测；加固措施

中图分类号：tu391 文献标识码：a 文章编号：

钢结构建筑屡见不鲜，在城市建筑上发挥了重要作用，然而，近几年也发生一些坍塌事故。因此，加强对建筑钢结构的检测、加固的措施等方面的研究显得尤为重要，是保证建筑结构安全的关键。l、建筑钢结构工程事故破坏机理与检测内容

钢结构事故类型最主要集中在稳定性的破坏、疲劳破坏、脆性破坏和腐蚀破坏四种。破坏机理如下：钢结构失稳原因局部失稳和整体失稳：钢结构构造、应力集中、应力幅等引起的钢结构疲劳问题；低温和动载、材质缺陷、钢板厚度、应力腐蚀、氢脆引起的脆性断裂；腐蚀问题有化学腐蚀、电化学腐蚀等。针对以上钢结构工程事故常发生的类型，建筑钢结构工程检测内容可分为三个部分：钢结构材料检测、钢结构连接检侧(包括紧固件检测和焊缝无损探伤)及

钢结构性能检测。建筑钢结构用材料又可分为三大类，即结构(构件)用材料、结构连接用材料(焊接用材料)及结构防护用材料。钢结构材料检测便是针对以上三类材料的检测。对于建筑钢结构连接的检测，钢结构的连接有三种方式：紧固件连接、焊接连接和柳钉连接，其中柳钉已经很少用，多被高强度螺栓连接所取代。焊接连接是最常用的连接方式，因而焊缝质量的检测是钢结构检测的主要内容。针对建筑钢结构性能的检测涉及面很广，主要包括以下内容和方法：结构荷载及作用检测：结构形体及结构损伤的测定；结构构件及连接的强度检测；结构及构件的稳定性核定；结构及构件的刚度检测；结构动力性能检测；结构疲劳与断裂检测；钢结构防腐防锈及抗火性能检测。

2、建筑钢结构的检测技术

建筑钢结构检测的技术，主要包括力学性能、理化分析、无损探伤、结构性能等领域。其中钢结构无损检测目前应用最广，主要应用在以下几方面：焊接球节点钢网架。其整体结构由钢管杆件与空心钢球焊接组成的，球杆焊缝和空心球焊缝是二级质量焊缝，因此焊缝内部质量是保证网架安全主要因素，而焊缝质量检测采用超声检测，其检测方法和评定方法执行jg厂r3034．1。螺栓球节点钢网架中的应用。螺栓球节点钢网架由螺栓球、高强度螺栓和杆件三个分体构件组装而成。螺栓球和高强度螺栓要进行表面质量检测，一般采用水洗型着色渗透检测，其检测方法和评定方法执行

jb4730；杆件焊缝要进行内部质量检测，依据jgj78采用超声检测，

其检测方法和评定方法执行jg厂r3034.2。在焊接钢结构工程中的应用。焊接h型门式钢结构由钢柱和钢梁焊拼而成，是常见的一种焊接钢结构。其中的全熔透焊缝内部质量要进行超声检测，其检测方法和评定方法执行gb厂rll345。抽样数量和方法，一级焊缝100％检测，二级焊缝按每条焊缝长度的20％且不小于200mm抽取。在紧固件连接钢结构工程中的应用。厂房的h型门式钢架和高层建筑的钢骨架，大部分是分体钢柱和钢梁用高强度螺栓连接组装的，是典型的紧固件连接钢结构工程。其中的钢柱和钢梁的全熔透焊缝内部质营要进行超声检测。

3、建筑钢结构加固的方法

改变结构计算图形的加固：改变结构计算图形的加固方法指采

用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件，增设附加杆

件和支撑，施加预应力，考虑窄间协同工作等措施对结构进行加固

的方法。钢柱的加同的方法是增设支撑减少柱计算长度：将屋架与

柱交接改为刚接，减少柱计算弯矩和计算长度；增加屋盖支撑使排

架柱可按空间结构进行验算．力口强某柱列，使排架所受水平荷载主

要由该列柱承担，其他柱列卸载，减少加固工作量。钢梁的加固

的

方法是增设支柱或支撑以减少梁的跨度，提高梁的承载力；增设拉

杆施加预应力；将各单跨梁支座连接成连续梁，以减少跨中弯矩。增大构建截面的加固：大都采用增补钢材的方法，此外也可对原构件外包混凝土进行加固；钢柱的加固可采用改变截面形式方式，来提高弯矩作用平面内外的承载能力：钢梁加固，焊接组合梁和型钢梁都可在翼缘板上加焊水平板，斜板或型钢进行加固，一般宜上下翼缘均加固，但当有铺板t翼缘加同困难时，亦可仅对下翼缘补强加固。对用于梁腹板抗剪强度不足的加固，当梁腹板稳定性不能保证时，往往采用设置加劲肋的方式。连接和节点加固：构件的增补或局部杆件的替换，都需要适当的连接。加固的杆件必须通过节点加固才能参与原结构工作，破坏了的节点需要加固。为此要对原焊接连接、原铆钉螺栓连接进行加固，节点连接扩大。

3.1cfrp加固钢结构技术

传统的钢结构加固技术已被广泛地运用到工程领域中，实践证明，这些方法是非常有效的。但它的缺点是费时、费力、增加结构的重量，耐久性较差，维护费用较高。相比之下碳纤维增强复合材料（cfrp）具有优秀的物理、力学性能，如强度和刚度高、抗疲劳性能和耐腐蚀性能好、现场可操作性强、施工周期短、不损伤原结构等优点。目前已广泛用于混凝土结构中，国内外对cfrp加固钢结构的研究和应用则处于起步阶段，主要集中在受弯构件的加固、

受拉（压）构件的加固、疲劳加固、粘结剂及其受力分析的研究、预应力加固钢结构技术的研究。

3.2 受弯构件的加固

国内外关于cfrp加固钢结构的试验研究大部分集中在受弯构件上，主要分为无损伤缺陷钢梁的加固和损伤钢梁的加固。

3.2.1无损伤缺陷钢梁的加固

frp 加固钢梁的试验研究最早始于20 世纪90年代中期,美国delaware 大学对无损伤缺陷的工字型钢梁进行研究。国内外许多学者开展了对各种类型的钢梁加固研究,主要包括工字型截面钢梁、矩形截面钢梁、钢板梁、钢- 混凝土组合梁。已有的试验结果表明,随着粘贴的纤维量、纤维的弹性模量、钢材的弹性模量、钢材的屈服强度的变化,加固效果也不同。

3.2.2 损伤钢梁的加固

存在损伤缺陷的钢梁用高模量的cfrp 板加固后,刚度基本能恢复到未损伤情况下钢梁刚度的90%以上,极限承载力的提高随着加固量和损伤大小而不同,粘贴cfrp 加固修复损伤钢结构不仅能恢复其损失的刚度、承载能力和改善其疲劳性能,还能对钢结构形成保护,起到加固和防腐的双重效果。

3.3 受拉（压）构件的加固

西安建筑科技大学的彭福明等用能量法得到了cfrp加固轴心受压钢管的弹性屈曲荷载，并与有限元计算结果进行了对比，结果表明：纵向粘贴cfrp对提高钢结构轴心受压构件的弹性屈曲荷载比