钢结构损伤检测与加固.doc

1、1钢结构损伤检测与加固【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。随着经济的发展，钢结构的发展必将促使建筑业、冶金工业、机械工业、汽车工业、农业、石油工业、商业、交通运输业得到迅速发展。当钢结构存在较多的缺陷、损伤或者使用环境发生改变，经验算刚结构的强度、刚度、稳定性等不满足设计要求的时候，应进行加固，此时钢结构的损伤检测及加固技术显得尤其重要。基于此，本文对钢结构损伤检测与加固进行了研究。 【关键词】钢结构 损伤检测加固 中图分类号：TU391 文献标识码： A 结构在长期的自然环境和使用环境的双重作用下，其功能将逐渐减弱，这是一个不可逆转的客观规律

2、，如果能够科学地评估这种损伤的规律和程度，及时采取有效的处理措施，可以延缓结构损伤的进程，以达到延长结构使用寿命的目的。结构加固是通过一些有效的措施，使受损伤结构恢复原有结构功能，或者在已有结构的基础上提高其结构抗力能力，以满足新的使用条件下结构的功能要求。钢结构房屋由于结构的先天缺陷及恶劣使用环境引起的结构缺陷和损伤，设计标准使用要求的改变，都将导致原结构可靠性的改变，有时经过检测加固后才能保证功能的正常使用及保证功能改变的顺利进行。 钢结构损伤检 21、裂缝检测 裂缝的检测包括裂缝出现的部位分布、裂缝的走向、裂缝的长度和宽度。裂缝宽度的检测主要用 10 20 倍读数放大镜、裂缝对比卡及塞尺

3、等工具。裂缝长度可用钢尺测量，裂缝深度可用极薄的钢片插入裂缝粗略地测量，也可沿裂缝方向取芯或用超声仪检测。判断裂缝是否发展可用粘贴石膏法， 将厚 10mm 左右、宽 50 80mm 的石膏饼牢固地粘贴在裂缝处，观察石膏是否裂开。 2、结构变形检测 测量结构或构件变形的常用仪器和工具有水准仪、经纬仪、锤球、钢卷尺、棉线以及激光测位移计、红外线测距仪、全站仪等。结构变形有许多类型，如梁、屋架的挠度、屋架倾斜、柱子侧移，需要根据测试对象采用不同的方法和仪器。测量小跨度的梁、屋架挠度时，可用拉铁丝的简单方法，也可选取基准点用水准仪测量。屋架的倾斜变位测量，一般在屋架中部拉杆处从上弦固定吊锤到下弦处，测

4、量其倾斜值并记录倾斜方向。 3、结构材料性能检测 对钢材的性能检测主要是检查裂纹、孔洞、夹渣等，对焊缝主要是检查夹渣、气泡、咬边、烧穿、漏焊、未焊透以及焊脚尺寸不足等，对铆钉或螺栓主要是检查漏铆、漏检、错位、错排和掉头。检测方法主要是外观检查、X 射线、超声波探伤、磁粉探伤和渗透探伤。超声法用于金属材料探测时要求频率高，功率不必太大，这样测试的灵敏度高，测试精度好。超声波探伤通常采用纵波探伤和横波探伤（主要用于焊缝探3伤）两种方法。 钢结构加固 钢结构加固原则 当结构鉴定结果显示结构可靠性不满足正常使用要求时，必须对钢结构工程进行结构加固处理。结构加固的具体范围和内容应根据结构鉴定的结论和加固

5、后使用要求来考虑，设计单位应与业主单位协商确定需要加固设计的内容。结构需要加固的范围可以是结构整体，也可以是指定的区段、特定的构件或者部位。 在钢结构加固施工过程中一般来说要做到应尽可能不停产或少停产，这是因为停产造成的损失往往是加固费用的几倍甚至几十倍。在结构加固施工时能不能在加固施工过程中产生的施工负荷下不停产的进行加固施工，取决于要加固的结构在加固施工过程中的应力应变状态，一般构件应力应小于钢材设计强度的 80%左右。 钢结构工程的加固设计应该考虑与实际施工方法紧密的结合，并采取有效的措施，保证新增的截面、构件和部件与原结构的连接可靠有效，可以达到新增部件和原有结构成为整体后能够共同工作

6、的目的。在结构加固施工的过程中，尽量不要去影响到还没有进行加固处理的部位或者构件，以免对其造成不利的影响，并且在选择施工方案和制定施工组织设计的时候应该充分的考虑现场实际条件对施工的方法、加固预期产生的效果和施工工期的影响，尽可能不要采取使得构件在加固施工过程中产生附加变形的加固措施以及施工方法。 加固时可能会出现结构倾斜或者结构失稳或结构倒塌等不安全因素4的钢结构。在加固施工进行前应该采取相应的临时应对技术措施和安全措施，并且在施工过程中严格执行，做到事前预防，以免在加固过程中产生不安全的事故。 钢结构加固方法 改变结构计算图形加固法 改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力

7、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，改变结构计算图形的一般加固方法有：对结构可采用：增加支撑形成空间结构并按空间结构验算、加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性、在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其它柱列负荷、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。对受弯杆件可采用：改变荷载的分布，例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载、改变端部支承情况，例如变铰接为刚结、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结

8、构、调整连续结构的支座位置、将结构变为撑杆式结构、施加预应力。等的改变其截面内力的方法进行加固。对桁架可采取：增设撑杆变桁架为撑杆式结构、加设预应力拉杆的方法改变其杆件内力的方法进行加固。 （2）加大构件截面加固法 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5的实际条件，考虑损伤及加固引起的不利变形、加固期间及前后作用在结构上的荷载及其不利组合，对于超静定结构尚应考虑因截面加大、构件刚度改变使体系内力重分布的可能，必要时应分阶段进行受力分析和计算。采用该方法应注意的事项如下：注意加固时的净空限制，使新加固的构件不得与

9、其他杆件相冲突。加固设计应适应原有构件的几何状态，以利施工。应尽量减少施工工作量。当原有结构钢材的可焊性较好时，根据具体情况尽量考虑用焊接加固，并应尽量减少焊接工作量，以减少焊接应力的影响，避免焊接变形。加固应尽量使被加固构件截面的形心轴位置不变，以减少偏心所产生的弯矩。当偏心值超过规定时，在复核加固截面时，应考虑偏心的影响。加固后的截面在构造上要考虑防腐的要求，避免形成易于积灰的坑槽而引起锈蚀。 连接的加固与加固件的连接 钢结构连接方法，即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择，应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件，并考虑结构原有的连接方法确定。钢结构加固一般宜采

10、用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接，有依据时可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时，应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。总结 新的加固材料的研制是推动加固技术发展的动力。以往的经验告诉人们，检测鉴定技术的发展依赖于检验测试仪器的发展，加固技术的发展依赖于新材料的发展。由轻质、高强、抗腐蚀、耐高温的新材料构成6的效果好、易施工的加固方法可推动加固材料的发展。 参考文献 1 李耘。工程中钢结构的检测方法探讨J. 建材技术与应用.2008， （8）：4-5 2 张启伟，范立础。利用动静力测量数据的桥梁结构损伤识别J.同济大学学报，2008，26(5)，528532. 3 岳猛，姜恩勇，马润杰等。基于小波变换和 CUSUM 算法的 PDOS 攻击检测方法J.河北科技大学学报,2008,29(1):3335. 4 郭兵,雷淑忠编著.钢结构的检测鉴定与加固改造M. 中国建筑工业出版社,2006