鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的探討與研究

【摘要】當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了巨大進(jìn)步，工業(yè)建筑物同民用建筑物數(shù)量 與規(guī)模不斷擴(kuò)大，鋼結(jié)構(gòu)工藝的作用也越來(lái)越突出。在鋼結(jié)構(gòu)過(guò)去存在的各種不足與使用的具體條件發(fā)生變化，鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際強(qiáng)度、剛度以及結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定性不能再使正常使用要求得到滿足的情況下，就需要對(duì)落后的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固技術(shù)的改造。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；加固；技術(shù)

在近二十年的發(fā)展過(guò)程中，由于受到國(guó)家龐大需求以及國(guó)家政策支持的影響，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)取得了巨大的發(fā)展，成為了建筑領(lǐng)域內(nèi)有巨大發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)，在這種環(huán)境的影響下，大量的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)雨后春筍般出現(xiàn)，但是與這種情況形成鮮明對(duì)比的是鋼結(jié)構(gòu)方面的專業(yè)人才欠缺，特別是鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)方面的人才非常匱乏。過(guò)去所建設(shè)的大量建筑物因?yàn)楣こ藤|(zhì)量不過(guò)關(guān)或存在設(shè)計(jì)上的缺陷，在具體使用條件發(fā)生變化的情況下，工程出現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度下降、穩(wěn)定性不足的問(wèn)題，已經(jīng)嚴(yán)重影響了正常的使用，因此，在這種形勢(shì)的要求下，對(duì)建筑物進(jìn)行加固改造的工藝取得了巨大發(fā)展。從性能上來(lái)講，鋼結(jié)構(gòu)具有較高的強(qiáng)度、較輕的質(zhì)量、較好的抗震性能以及較快的施工速度等顯著有點(diǎn)，不但在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行加固改造的過(guò)程中無(wú)法被代替，而且在對(duì)混凝土進(jìn)行加固改造的過(guò)程中也有著廣泛的應(yīng)用。所以，如何采用合理的措施對(duì)已經(jīng)無(wú)法滿足正常使用的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固改造是擺在相關(guān)技術(shù)人員面前的一項(xiàng)重大問(wèn)題。

一、對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的原則

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固是復(fù)雜程度非常高的一項(xiàng)工程。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固并非簡(jiǎn)單的技術(shù)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(jīng)濟(jì)性、簡(jiǎn)便易操作的施工技術(shù)、不對(duì)正常使用產(chǎn)生影響、能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的施工目標(biāo)等多個(gè)方面，因此，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行加固應(yīng)該具備以下幾條原則。

1. 在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定的具體結(jié)果表明鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性無(wú)法使正常生產(chǎn)需求得到滿足時(shí)，需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)開展加固處理操作。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的實(shí)際范圍以及具體內(nèi)容需要從鑒定結(jié)果的內(nèi)容以及加固完成后的具體使用要求來(lái)進(jìn)行考慮，具體設(shè)計(jì)單位需要通過(guò)與業(yè)主進(jìn)行協(xié)商對(duì)需要進(jìn)行加固操作的部位進(jìn)行確定。

2. 在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固后，其具體的安全等級(jí)需要依照鋼結(jié)構(gòu)受到破壞后的嚴(yán)重程度與鋼結(jié)構(gòu)的具體重要程度來(lái)判定的。其實(shí)際操作的加固方案通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位以及業(yè)主單位根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際破壞程度以及具體使用情況來(lái)進(jìn)行確定。

3. 在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的過(guò)程當(dāng)中，基本來(lái)講需要做到最大限度的不影響生產(chǎn)或?qū)ιa(chǎn)造成較小的影響，因?yàn)橐坏┩．a(chǎn)，由此導(dǎo)致的損失通常是進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)加固操作費(fèi)用的很多倍。在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)是否能夠在不停產(chǎn)的情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)的加固操作，其主要的影響因素是進(jìn)行加固的鋼結(jié)構(gòu)在進(jìn)行加固操作的過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的應(yīng)力應(yīng)變情況，通常情況下構(gòu)件所具有的應(yīng)力不能超過(guò)進(jìn)行鋼材設(shè)計(jì)時(shí)具備強(qiáng)度的百分之八十。

二、對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法

從對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的部位進(jìn)行劃分，主要有以下六類：對(duì)鋼結(jié)構(gòu)之間的連接位置以及節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行加固；對(duì)鋼屋架以及托架位置進(jìn)行加固；對(duì)吊車的結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行加固；對(duì)鋼材產(chǎn)生的裂紋進(jìn)行修復(fù)與加固操作；對(duì)鋼梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理；對(duì)鋼柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理等等。

從鋼結(jié)構(gòu)所出現(xiàn)的具體損壞當(dāng)成加固的范圍，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固操作也能夠分成兩類：對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的局部位置進(jìn)行加固，具體來(lái)講就是僅僅對(duì)鋼結(jié)構(gòu)中不具備足夠承載能力的部位如連接點(diǎn)等進(jìn)行加固操作；對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的整體進(jìn)行加固操作，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體的加固處理操作。

從具體的設(shè)計(jì)角度而言，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理工程可以分成兩類：

1. 從對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算的方向出發(fā)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖改變的鋼結(jié)構(gòu)加固方法：通過(guò)使鋼結(jié)構(gòu)所承受的實(shí)際負(fù)荷的具體分布發(fā)生改變，以力學(xué)傳遞的方向闡述使力發(fā)生改變傳遞的具體途徑，使節(jié)點(diǎn)的具體鏈接性質(zhì)發(fā)生改變，并重點(diǎn)強(qiáng)化節(jié)點(diǎn)位置的連接，使結(jié)構(gòu)的具體邊界條件發(fā)生改變，提高附加連接桿的數(shù)量以及增加支撐部件的設(shè)置，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整預(yù)應(yīng)力的大小等等。

2. 在不使鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算的簡(jiǎn)圖發(fā)生變化的情況下的鋼結(jié)構(gòu)加固方法：也就是在不使鋼結(jié)構(gòu)原本的計(jì)算見圖發(fā)生變化的情況下進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建連接位置以及界面位置的加固方法。這種加固方法所產(chǎn)生的加固結(jié)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(jié)構(gòu)的整體以及局部位置存在較為嚴(yán)重的損傷的情況下，很容易造成鋼結(jié)構(gòu)的局部位置存在較高的應(yīng)力，這種情況下可以通過(guò)補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)的方法使鋼結(jié)構(gòu)截面面積發(fā)生改變。然而補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)不能夠在施工過(guò)程中臨時(shí)降低承受很多應(yīng)力的鋼結(jié)構(gòu)部件位置的應(yīng)力，在這個(gè)時(shí)候就應(yīng)該暫時(shí)降低鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際所承受到的負(fù)荷。但是對(duì)于部分承受著最為重要的移動(dòng)負(fù)荷的鋼結(jié)構(gòu)位置，需要對(duì)其移動(dòng)負(fù)荷進(jìn)行適當(dāng)?shù)南拗疲@就等同于卸載掉它的部分負(fù)荷，于此同時(shí)也可以通過(guò)增加支撐這一方法來(lái)提高鋼結(jié)構(gòu)所具有的空間強(qiáng)度，進(jìn)而保證該結(jié)構(gòu)能夠按照空間結(jié)構(gòu)對(duì)它的承載潛力進(jìn)行驗(yàn)算與挖掘，如下圖所示。

圖：增加支撐系統(tǒng)

三、對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的施工方法

1. 在通過(guò)增加截面面積的辦法對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，需要確保鋼結(jié)構(gòu)采用的加固部件有著正確的力學(xué)傳播路徑，以確保增加的加固部件同原構(gòu)件在一起工作時(shí)具備進(jìn)行相互連接的途徑。對(duì)于是偏心以及軸心位置受力的構(gòu)建，鋼結(jié)構(gòu)采用的加固構(gòu)件同原構(gòu)件搭配的支座需要有合理的連接用來(lái)確保原來(lái)的力學(xué)傳遞路徑不會(huì)發(fā)生改變。

2. 對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的構(gòu)件要盡量的避免過(guò)多的加固工作的施工量。不管是原鋼結(jié)構(gòu)上通過(guò)焊接還是通過(guò)螺栓進(jìn)行連接，在鋼材有著較好可焊性的情況下，應(yīng)盡量通過(guò)焊接這一方法來(lái)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。當(dāng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)加固時(shí)通過(guò)焊接方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，需要盡可能的降低焊接的實(shí)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(guò)這種方法來(lái)減小焊接過(guò)程中產(chǎn)生的不利應(yīng)力。在鋼結(jié)構(gòu)加固操作是處于附加荷載的作用下開展焊接施工時(shí)，需要盡可能采用焊接尺寸相對(duì)比較小的，而且要優(yōu)先選擇對(duì)原鋼結(jié)構(gòu)部件影響小、截面結(jié)構(gòu)較薄弱或可以馬上發(fā)揮加固效果的鋼結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行加固。

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)加固構(gòu)件進(jìn)行布置時(shí)要做到同原鋼結(jié)構(gòu)的形狀相適應(yīng)，這樣可以方便施工，同時(shí)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(shí)在無(wú)法避免，那就需要在進(jìn)行加固施工的過(guò)程當(dāng)中把因形心軸出現(xiàn)偏移而導(dǎo)致的后果及影響考慮進(jìn)來(lái)。

總結(jié)： 在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理的過(guò)程中，對(duì)加固方案的選擇是較為復(fù)雜的，需要嚴(yán)格按照相關(guān)的技術(shù)規(guī)定進(jìn)行操作，并且需要著重做好鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)以及構(gòu)件的設(shè)計(jì)，充分保證鋼結(jié)構(gòu)安全。對(duì)進(jìn)行加固后的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面，應(yīng)該盡量降低 因?yàn)榧庸虒?dǎo)致的截面變少的不利影響。在進(jìn)行施工操作前提前選擇好施工工藝，完善施工組織設(shè)計(jì)，避免因?yàn)槭┕ぴ蛟诰唧w的鋼結(jié)構(gòu)加固過(guò)程中造成對(duì)原來(lái)鋼結(jié)構(gòu)的損害，導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。

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