鋼結構加固技術的探討與研究

【摘要】當前，我國經濟發展取得了巨大進步，工業建筑物同民用建筑物數量 與規模不斷擴大，鋼結構工藝的作用也越來越突出。在鋼結構過去存在的各種不足與使用的具體條件發生變化，鋼結構的實際強度、剛度以及結構性能穩定性不能再使正常使用要求得到滿足的情況下，就需要對落后的鋼結構進行加固技術的改造。

【關鍵詞】鋼結構；加固；技術

在近二十年的發展過程中，由于受到國家龐大需求以及國家政策支持的影響，我國鋼結構工業取得了巨大的發展，成為了建筑領域內有巨大發展前景的產業，在這種環境的影響下，大量的鋼結構企業雨后春筍般出現，但是與這種情況形成鮮明對比的是鋼結構方面的專業人才欠缺，特別是鋼結構加固技術方面的人才非常匱乏。過去所建設的大量建筑物因為工程質量不過關或存在設計上的缺陷，在具體使用條件發生變化的情況下，工程出現了鋼結構強度與剛度下降、穩定性不足的問題，已經嚴重影響了正常的使用，因此，在這種形勢的要求下，對建筑物進行加固改造的工藝取得了巨大發展。從性能上來講，鋼結構具有較高的強度、較輕的質量、較好的抗震性能以及較快的施工速度等顯著有點，不但在對鋼結構工程進行加固改造的過程中無法被代替，而且在對混凝土進行加固改造的過程中也有著廣泛的應用。所以，如何采用合理的措施對已經無法滿足正常使用的鋼結構進行加固改造是擺在相關技術人員面前的一項重大問題。

一、對鋼結構進行加固的原則

對鋼結構進行加固是復雜程度非常高的一項工程。對鋼結構進行加固并非簡單的技術操作，需要綜合考慮很多元素，其加固方法需要綜合考慮合理的經濟性、簡便易操作的施工技術、不對正常使用產生影響、能夠實現預期的施工目標等多個方面，因此，對鋼結構工程進行加固應該具備以下幾條原則。

1. 在對鋼結構進行鑒定的具體結果表明鋼結構的結構穩定性無法使正常生產需求得到滿足時，需要對鋼結構開展加固處理操作。對鋼結構進行加固的實際范圍以及具體內容需要從鑒定結果的內容以及加固完成后的具體使用要求來進行考慮，具體設計單位需要通過與業主進行協商對需要進行加固操作的部位進行確定。

2. 在對鋼結構進行加固后，其具體的安全等級需要依照鋼結構受到破壞后的嚴重程度與鋼結構的具體重要程度來判定的。其實際操作的加固方案通過鋼結構設計單位以及業主單位根據鋼結構的實際破壞程度以及具體使用情況來進行確定。

3. 在對鋼結構進行加固的過程當中，基本來講需要做到最大限度的不影響生產或對生產造成較小的影響，因為一旦停產，由此導致的損失通常是進行鋼結構加固操作費用的很多倍。在對鋼結構進行加固時是否能夠在不停產的情況下進行結構的加固操作，其主要的影響因素是進行加固的鋼結構在進行加固操作的過程中所表現出來的應力應變情況，通常情況下構件所具有的應力不能超過進行鋼材設計時具備強度的百分之八十。

二、對鋼結構進行加固的方法

從對鋼結構進行加固的部位進行劃分，主要有以下六類：對鋼結構之間的連接位置以及節點位置進行加固；對鋼屋架以及托架位置進行加固；對吊車的結構整體進行加固；對鋼材產生的裂紋進行修復與加固操作；對鋼梁結構進行加固處理；對鋼柱結構進行加固處理等等。

從鋼結構所出現的具體損壞當成加固的范圍，對鋼結構進行加固操作也能夠分成兩類：對鋼結構的局部位置進行加固，具體來講就是僅僅對鋼結構中不具備足夠承載能力的部位如連接點等進行加固操作；對鋼結構的整體進行加固操作，實現結構整體的加固處理操作。

從具體的設計角度而言，對鋼結構進行加固處理工程可以分成兩類：

1. 從對結構進行計算的方向出發實現結構設計簡圖改變的鋼結構加固方法：通過使鋼結構所承受的實際負荷的具體分布發生改變，以力學傳遞的方向闡述使力發生改變傳遞的具體途徑，使節點的具體鏈接性質發生改變，并重點強化節點位置的連接，使結構的具體邊界條件發生改變，提高附加連接桿的數量以及增加支撐部件的設置，適當的調整預應力的大小等等。

2. 在不使鋼結構計算的簡圖發生變化的情況下的鋼結構加固方法：也就是在不使鋼結構原本的計算見圖發生變化的情況下進行鋼結構構建連接位置以及界面位置的加固方法。這種加固方法所產生的加固結果就是盡可能的使截面面積得到增加，從建筑施工的角度而言，在鋼結構的整體以及局部位置存在較為嚴重的損傷的情況下，很容易造成鋼結構的局部位置存在較高的應力，這種情況下可以通過補強作業的方法使鋼結構截面面積發生改變。然而補強作業不能夠在施工過程中臨時降低承受很多應力的鋼結構部件位置的應力，在這個時候就應該暫時降低鋼結構實際所承受到的負荷。但是對于部分承受著最為重要的移動負荷的鋼結構位置，需要對其移動負荷進行適當的限制，這就等同于卸載掉它的部分負荷，于此同時也可以通過增加支撐這一方法來提高鋼結構所具有的空間強度，進而保證該結構能夠按照空間結構對它的承載潛力進行驗算與挖掘，如下圖所示。

圖：增加支撐系統

三、對鋼結構進行加固的施工方法

1. 在通過增加截面面積的辦法對鋼結構進行加固時，需要確保鋼結構采用的加固部件有著正確的力學傳播路徑，以確保增加的加固部件同原構件在一起工作時具備進行相互連接的途徑。對于是偏心以及軸心位置受力的構建，鋼結構采用的加固構件同原構件搭配的支座需要有合理的連接用來確保原來的力學傳遞路徑不會發生改變。

2. 對鋼結構進行加固的構件要盡量的避免過多的加固工作的施工量。不管是原鋼結構上通過焊接還是通過螺栓進行連接，在鋼材有著較好可焊性的情況下，應盡量通過焊接這一方法來對鋼結構進行補強。當對鋼結構加固時通過焊接方法進行補強時，需要盡可能的降低焊接的實際工作量，此外，還需要注意要有著合理正確的焊接程序，通過這種方法來減小焊接過程中產生的不利應力。在鋼結構加固操作是處于附加荷載的作用下開展焊接施工時，需要盡可能采用焊接尺寸相對比較小的，而且要優先選擇對原鋼結構部件影響小、截面結構較薄弱或可以馬上發揮加固效果的鋼結構部位進行加固。

對鋼結構加固構件進行布置時要做到同原鋼結構的形狀相適應，這樣可以方便施工，同時也需要盡可能的避免利用已存在截面的形心偏移的情況，如果實在無法避免，那就需要在進行加固施工的過程當中把因形心軸出現偏移而導致的后果及影響考慮進來。

總結： 在對鋼結構進行加固處理的過程中，對加固方案的選擇是較為復雜的，需要嚴格按照相關的技術規定進行操作，并且需要著重做好鋼結構節點以及構件的設計，充分保證鋼結構安全。對進行加固后的鋼結構構件截面，應該盡量降低 因為加固導致的截面變少的不利影響。在進行施工操作前提前選擇好施工工藝，完善施工組織設計，避免因為施工原因在具體的鋼結構加固過程中造成對原來鋼結構的損害，導致無法實現預期效果。

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