(完整版)钢结构的检测与加固技术

钢结构的检测与加固技术
摘要：随着国民经济、科学技术的发展和人民生活水平提高，钢结构由于其优异的性能，得到越来越广泛的应用。

与此同时，由于其应用及结构形式发展较快，钢结构工程事故也是时有发生，也带来一些问题，这就使得钢结构安全性评估成为研究的重中之重。

本文简析了钢结构的监测和加固技术。

关键字：钢结构；检测技术；加固
一、概述
在经济迅速发展的今天，钢结构在工业与民用建构筑物的应用范围越来越广，相应地对已建钢结构改造的项目也越来越多，相应的建筑结构的检测和鉴定越来越引起人们的重视。

在改造过程中当钢结构存在严重缺陷和损伤或改变使用条件，经检查验算结构的强度、刚度或稳定性不满足使用要求时，应对钢结构进行加固。

工程检测的重点在于安装、拼接过程中产生的质量问题。

钢结构工程中主要的检测内容有：构件尺寸及平整度的检测、钢材进场检测( 钢材型材) 、紧固件检测( 连接面抗滑移系数) 、钢材外观质量检测、连接( 焊接、螺栓连接) 的检测、钢材锈蚀检测、防火涂层厚度检测等等。

钢结构在具有强度高、延性好、重量轻等一系列不可替代优点的同时，也存在着防锈及防火性能差的弱点。

调查研究表明，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。

同时大气问题也是关键，经调查，大气中的水分在钢材上形成的水膜是引起腐蚀的决定因素，而大气相对温度及侵蚀性介质和二氧化碳等的含量则是影响腐蚀的重要因素。

在常温下，一般钢材的腐蚀临界湿度为6 O ％一7 O ％——即大气相对湿度超过此临界值，钢材的腐蚀速度会成倍甚至几倍的增加。

而大量的钢结构所处的环境是含二氧化硫的工业大气，有时建筑物所处小环境湿度达百分之9 0以上，或有多种侵蚀介质作用。

对钢结构构件进行加固和检测，为了保证钢结构构件的使用安全性能，或满足因为生产工艺改变。

二、钢结构监测
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。

对钢结构的材料检测主要包括：结构(构件)用材料、结构连接用材料(焊接用材料)及结构防护用材料的监测。

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：（1）结构荷载及作用检测。

（2）结构形体及结构损伤的测定。

（3）幼结构构件及连接的强度检测。

（4）结构及构件的稳定性核定。

（5）结构及构件的刚度检测。

（6）结构动力性能检测。

（7）结构疲劳与断裂检测。

（8）钢结构防腐防锈及抗火性能检测。

三、钢结构加固
钢结构加固的主要方法有：改变结构计算图形加固法、加大原结构构件截面和连接强度加固法。

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，考虑空间协同工作等措施对
结构进行加固的方法。

改变结构计算图形的加固过程，除应对加固结构承载能力和正常使用极限状态进行计算外，尚应注意对相关结构构件承载能力和使用功能的影响，考虑在结构、构件、节点以及支座中的自重内力重分对结构构( 包括基础) 进行必要的补充验算，并采用切实可行的合理构造措施。

采用改变结构计算图形的加固方法．设计于施工应紧密配合，改变结构计图形加固法通常采用的具体措施如下：1 增加结构或构件的刚度：a ．增加支撑以加强结构空间刚度，采用按空间结构进行验算，挖掘结构潜力：b ．加设支撑以增加刚度，或渊整结构的白振频率，以提高结构的抗震性能；c ．增设支撑或辅助杆件，以减少构件的长细比，提高构件的稳定性；d ．加强某一构件的刚度，以承受更多的内力，从而减轻其他构件的内力；e ．设置拉杆以加强结构的刚度，减少挠度。

2改变构件的截面内力：a．变更荷重的分布情况。

如将一个集中荷载分为几个集中荷载；b．变更端部的连接。

如将铰接变为刚接；c．增加中间支座或将简支结构端部连接使之成为连续结构；d 、调整连续结构的支座位置；e ．将构件变为撑杆式构架；f 施加预应力。

如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。

采用加大截面加固钢构件时，所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑有缺陷和损伤的状况。

加固构件受力分析计算简图，应反映结构的实际条件，考虑损伤及加固引起的不利变形、加固期及前后作用在结构上的荷载及其不利组合。

采用连接和节点加固时，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。

节点的加固主要有：1 原焊接连接的加固。

焊接连接的加固应采用焊接，可采用增加焊缝长度，加大焊缝高度或两者同时进行的方法实现，优先考虑增加焊缝长度。

加固焊缝与原有焊缝连接时，施焊前应对相接处原有焊缝进行处理，使加固焊缝与原有焊缝之间有一平滑过渡，加固焊缝的起点和落点不得仅靠原有焊缝边缘。

2 原铆钉螺栓连接的加固。

铆钉连接的加固宜用高强螺栓摩擦型连接；螺栓连接的加固也宜用高强螺栓。

当用焊缝加固普通螺栓或铆钉连接时，应按焊缝承受全部作用力设计计算其连接，不考虑两种连接的共同工作，且不宜拆除原有连接件。

当原有连接节点无法布置加固新增的连接件或焊缝时，可考虑加大节点连接板或加辅助件，新增节点板应牢靠地焊接在原节点板上；加辅助件的方法一般要求短斜板与节点板间的焊缝承载力是该短斜板与杆件连接焊缝承载力的1.5倍。

四、钢结构加固注意事项和技术措施
1钢结构加固注意事项
钢结构的连接节点设计正确合理是保证建筑物受力合理和安全可靠的前提。

不能错误地将钢梁与钢柱的连接做成铰接，使柱底弯矩及柱顶位移成倍增大。

这使许多构件的应力超出设计强度。

柱脚的锚栓数量及直径应通过计算确定，并应严格按规范要求的构造进行设计及施工。

避免锚栓承受柱底水平剪力作用。

2加固设计的技术措施
对钢结构厂房进行加固的技术措施通常分为两类：一类是改变结构的计算简图和进行内力调整；另一类是对构件及连接进行加固。

进行加固设计时应按下述次序优选技术方案：（1 ) 加设辅助杆件以减小受压杆件的长度；（2 ) 改造梁、柱节点的连接方式以改善结构的内力分布特点；（3 ) 加设中间支柱或斜撑以减小梁的跨度，提高其承载力；（4 ) 当施工空间受限时，可以采用预应力技术使构件
获得与荷载效应相反的内力，从而优化构件的内力分布，在不增加或少增加截面面积的情况下，实现结构加固目的；（5 ) 使按平面结构设计的体系形成空间工作；（6 ) 使维护结构和承重结构共同工作；（7 ) 改变梁、柱截面的几何参数等。

五、总结
钢结构加固的时候首先对原有旧钢结构考察、取样、实验、评定，配合钢结构检测规则确定处理、加固、改造方案施工图纸设计施工准备施工实施作业检查验收、评定、然后再交付使用。

对老钢结构厂房进行加固，是继刚结构拆除之后，的一项重要工程。

钢结构检测是连接钢结构加固的一个重要纽带，所以在进行加固时候应该充分考虑检测结果，根据检测结果对结构加固工程进行合理安排，为后续的加固工程奠定坚实的基础。