鋼結構的檢測與加固研究
更新時間：2021-04-10 17:51
|
閱讀量：
隨著我國經濟發(fā)展和人民生活水平提高，建筑結構的檢測和鑒定越來越引起人們的重視，特別是近幾年發(fā)生的一些坍塌事故，更是建筑結構安全性評估成為目前的當務之急。而建筑鋼結構由于鋼材的優(yōu)異性能，制作安裝的高度工業(yè)化以及結構體形的新穎和靈巧，更是得到越來越廣泛的應用，然而，在鋼結構應用飛速發(fā)展的同時，國內外都曾發(fā)生過許多不同類型、不同原因、不同程度的建筑鋼結構工程事故，恃別是一些重要的鋼結構工程倒塌事故，自然的鋼結構安全性評估更是研究的重中之重。
1. 建筑鋼結構工程事故破壞機理、檢測內容
1.1 建筑鋼結構工程事故類型及破壞機理。
鋼結構事故類型最主要集中在穩(wěn)定性的破壞、疲勞破壞、脆性破壞和腐蝕破壞四種。破壞機理如下：鋼結構失穩(wěn)原因局部失穩(wěn)和整體失穩(wěn)；鋼結構構造、應力集中、應力幅等引起的鋼結構疲勞問題；低溫和動載、材質缺陷、鋼板厚度、應力腐蝕、氫脆引起的脆性斷裂；腐蝕問題有化學腐蝕、電化學腐蝕等。
1.2 建筑鋼結構檢測的內容。
針對以上鋼結構工程事故常發(fā)生的類型，建筑鋼結構工程檢測內容可分為三個部分:鋼結構材料檢測、鋼結構連接檢側(包括緊固件檢測和焊縫無損探傷)及鋼結構性能檢測。
建筑鋼結構用材料又可分為三大類，即結構(構件)用材料、結構連接用材料(焊接用材料)及結構防護用材料。鋼結構材料檢測便是針對以上三類材料的檢測。
對于建筑鋼結構連接的檢測，鋼結構的連接有三種方式:緊固件連接、焊接連接和柳釘連接，其中柳釘已經很少用，多被高強度螺栓連接所取代。焊接連接是最常用的連接方式，因而焊縫質量的檢測是鋼結構檢測的主要內容。
針對建筑鋼結構性能的檢測涉及面很廣，主要包括以下內容和方法:
(1)結構荷載及作用檢測。
(2)結構形體及結構損傷的測定。
(3)幼結構構件及連接的強度檢測。
(4)結構及構件的穩(wěn)定性核定。
(5)結構及構件的剛度檢測。
(6)結構動力性能檢測。
(7)結構疲勞與斷裂檢測。
(8)鋼結構防腐防銹及抗火性能檢測。
2. 建筑鋼結構檢測的技術-無損檢測在鋼結構中的應用［9］
建筑鋼結構檢測的技術，主要包括力學性能、理化分析、無損探傷、結構性能等領域。其中鋼結構無損檢測目前應用最廣，主要應用在以下幾方面：
2.1 焊接球節(jié)點鋼網架
其整體結構由鋼管桿件與空心鋼球焊接組成的，球桿焊縫和空心球焊縫是二級質量焊縫，因此焊縫內部質量是保證網架安全主要因素，而焊縫質量檢測采用超聲檢測，其檢測方法和評定方法執(zhí)行JG/T3034.1。
2.2 螺栓球節(jié)點鋼網架中的應用。
螺栓球節(jié)點鋼網架由螺栓球、高強度螺栓和桿件三個分體構件組裝而成。螺栓球和高強度螺栓要進行表面質量檢測，一般采用水洗型著色滲透檢測，其檢測方法和評定方法執(zhí)行JB4730；桿件焊縫要進行內部質量檢測，依據JGJ78采用超聲檢測，其檢測方法和評定方法執(zhí)行JG/T3034.2。
2.3 在焊接鋼結構工程中的應用。
焊接H型門式鋼結構由鋼柱和鋼梁焊拼而成，是常見的一種焊接鋼結構。其中的全熔透焊縫內部質量要進行超聲檢測，其檢測方法和評定方法執(zhí)行GB/T11345。抽樣數量和方法，一級焊縫100%檢測，二級焊縫按每條焊縫長度的20%且不小于200MM抽取。
2.4 在緊固件連接鋼結構工程中的應用。
廠房的H型門式鋼架和高層建筑的鋼骨架，大部分是分體鋼柱和鋼梁用高強度螺栓連接組裝的，是典型的緊固件連接鋼結構工程。其中的鋼柱和鋼梁的全熔透焊縫內部質量要進行超聲檢測。
3. 鋼結構加固的方法
3.1 改變結構計算圖形的加固。
改變結構計算圖形的加固方法指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點性質和邊界條件，增設附加桿件和支撐，施加預應力，考慮空間協同工作等措施對結構進行加固的方法。
3.1.1 鋼柱的加固。
3.1.11 增設支撐減少柱計算長度。
3.1.1.2 將屋架與柱交接改為剛接，減少柱計算彎矩和計算長度。
3.1.1.3 增加屋蓋支撐使排架柱可按空間結構進行驗算。
3.1.1.4 加強某柱列，使排架所受水平荷載主要由該列柱承擔，其他柱列卸載，減少加固工作量。
3.1.2 鋼梁的加固。
3.1.2.1 增設支柱或支撐以減少梁的跨度，提高梁的承載力。
3.1.2.2 增設拉桿施加預應力。
3.1.2.3 將各單跨梁支座連接成連續(xù)梁，以減少跨中彎矩。
3.2 增大構件截面的加固。
增大構建截面的加固，大都采用增補鋼材的方法，此外也可對原構件外包混凝土進行加固。
3.2.1 鋼柱的加固可采用改變截面形式方式，來提高彎矩作用平面內外的承載能力。
3.2.2 鋼梁加固，焊接組合梁和型鋼梁都可在翼緣板上加焊水平板，斜板或型鋼進行加固，一般宜上下翼緣均加固，但當有鋪板上翼緣加固困難時，亦可僅對下翼緣補強加固。對用于梁腹板抗剪強度不足的加固，當梁腹板穩(wěn)定性不能保證時，往往采用設置加勁肋的方式。
3.3 連接和節(jié)點加固。
構件的增補或局部桿件的替換，都需要適當的連接。加固的桿件必須通過節(jié)點加固才能參與原結構工作，破壞了的節(jié)點需要加固。
3.3.1 原焊接連接的加固。
焊接連接的加固應采用焊接，可采用增加焊縫長度，加大焊縫高度或兩者同時進行的方法實現，優(yōu)先考慮增加焊縫長度。加固焊縫與原有焊縫連接時，施焊前應對相接處原有焊縫進行處理，使加固焊縫與原有焊縫之間有一平滑過渡，加固焊縫的起點和落點不得僅靠原有焊縫邊緣。
