鋼結(jié)構(gòu)的檢測與加固研究
更新時(shí)間：2021-04-10 17:51
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隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高，建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)安全性評(píng)估成為目前的當(dāng)務(wù)之急。而建筑鋼結(jié)構(gòu)由于鋼材的優(yōu)異性能，制作安裝的高度工業(yè)化以及結(jié)構(gòu)體形的新穎和靈巧，更是得到越來越廣泛的應(yīng)用，然而，在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用飛速發(fā)展的同時(shí)，國內(nèi)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(jié)構(gòu)工程事故，恃別是一些重要的鋼結(jié)構(gòu)工程倒塌事故，自然的鋼結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估更是研究的重中之重。
1. 建筑鋼結(jié)構(gòu)工程事故破壞機(jī)理、檢測內(nèi)容
1.1 建筑鋼結(jié)構(gòu)工程事故類型及破壞機(jī)理。
鋼結(jié)構(gòu)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(jī)理如下：鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)原因局部失穩(wěn)和整體失穩(wěn)；鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造、應(yīng)力集中、應(yīng)力幅等引起的鋼結(jié)構(gòu)疲勞問題；低溫和動(dòng)載、材質(zhì)缺陷、鋼板厚度、應(yīng)力腐蝕、氫脆引起的脆性斷裂；腐蝕問題有化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕等。
1.2 建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測的內(nèi)容。
針對(duì)以上鋼結(jié)構(gòu)工程事故常發(fā)生的類型，建筑鋼結(jié)構(gòu)工程檢測內(nèi)容可分為三個(gè)部分:鋼結(jié)構(gòu)材料檢測、鋼結(jié)構(gòu)連接檢側(cè)(包括緊固件檢測和焊縫無損探傷)及鋼結(jié)構(gòu)性能檢測。
建筑鋼結(jié)構(gòu)用材料又可分為三大類，即結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)用材料、結(jié)構(gòu)連接用材料(焊接用材料)及結(jié)構(gòu)防護(hù)用材料。鋼結(jié)構(gòu)材料檢測便是針對(duì)以上三類材料的檢測。
對(duì)于建筑鋼結(jié)構(gòu)連接的檢測，鋼結(jié)構(gòu)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(jīng)很少用，多被高強(qiáng)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(zhì)量的檢測是鋼結(jié)構(gòu)檢測的主要內(nèi)容。
針對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)性能的檢測涉及面很廣，主要包括以下內(nèi)容和方法:
(1)結(jié)構(gòu)荷載及作用檢測。
(2)結(jié)構(gòu)形體及結(jié)構(gòu)損傷的測定。
(3)幼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及連接的強(qiáng)度檢測。
(4)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的穩(wěn)定性核定。
(5)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的剛度檢測。
(6)結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能檢測。
(7)結(jié)構(gòu)疲勞與斷裂檢測。
(8)鋼結(jié)構(gòu)防腐防銹及抗火性能檢測。
2. 建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測的技術(shù)-無損檢測在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用［9］
建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測的技術(shù)，主要包括力學(xué)性能、理化分析、無損探傷、結(jié)構(gòu)性能等領(lǐng)域。其中鋼結(jié)構(gòu)無損檢測目前應(yīng)用最廣，主要應(yīng)用在以下幾方面：
2.1 焊接球節(jié)點(diǎn)鋼網(wǎng)架
其整體結(jié)構(gòu)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(jí)質(zhì)量焊縫，因此焊縫內(nèi)部質(zhì)量是保證網(wǎng)架安全主要因素，而焊縫質(zhì)量檢測采用超聲檢測，其檢測方法和評(píng)定方法執(zhí)行JG/T3034.1。
2.2 螺栓球節(jié)點(diǎn)鋼網(wǎng)架中的應(yīng)用。
螺栓球節(jié)點(diǎn)鋼網(wǎng)架由螺栓球、高強(qiáng)度螺栓和桿件三個(gè)分體構(gòu)件組裝而成。螺栓球和高強(qiáng)度螺栓要進(jìn)行表面質(zhì)量檢測，一般采用水洗型著色滲透檢測，其檢測方法和評(píng)定方法執(zhí)行JB4730；桿件焊縫要進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量檢測，依據(jù)JGJ78采用超聲檢測，其檢測方法和評(píng)定方法執(zhí)行JG/T3034.2。
2.3 在焊接鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用。
焊接H型門式鋼結(jié)構(gòu)由鋼柱和鋼梁焊拼而成，是常見的一種焊接鋼結(jié)構(gòu)。其中的全熔透焊縫內(nèi)部質(zhì)量要進(jìn)行超聲檢測，其檢測方法和評(píng)定方法執(zhí)行GB/T11345。抽樣數(shù)量和方法，一級(jí)焊縫100%檢測，二級(jí)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(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)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(qiáng)度螺栓連接組裝的，是典型的緊固件連接鋼結(jié)構(gòu)工程。其中的鋼柱和鋼梁的全熔透焊縫內(nèi)部質(zhì)量要進(jìn)行超聲檢測。
3. 鋼結(jié)構(gòu)加固的方法
3.1 改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的加固。
改變結(jié)構(gòu)計(jì)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(diǎn)性質(zhì)和邊界條件，增設(shè)附加桿件和支撐，施加預(yù)應(yīng)力，考慮空間協(xié)同工作等措施對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。
3.1.1 鋼柱的加固。
3.1.11 增設(shè)支撐減少柱計(jì)算長度。
3.1.1.2 將屋架與柱交接改為剛接，減少柱計(jì)算彎矩和計(jì)算長度。
3.1.1.3 增加屋蓋支撐使排架柱可按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算。
3.1.1.4 加強(qiáng)某柱列，使排架所受水平荷載主要由該列柱承擔(dān)，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(shè)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(shè)拉桿施加預(yù)應(yīng)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(gòu)件截面的加固。
增大構(gòu)建截面的加固，大都采用增補(bǔ)鋼材的方法，此外也可對(duì)原構(gòu)件外包混凝土進(jìn)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(nèi)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(jìn)行加固，一般宜上下翼緣均加固，但當(dāng)有鋪板上翼緣加固困難時(shí)，亦可僅對(duì)下翼緣補(bǔ)強(qiáng)加固。對(duì)用于梁腹板抗剪強(qiáng)度不足的加固，當(dāng)梁腹板穩(wěn)定性不能保證時(shí)，往往采用設(shè)置加勁肋的方式。
3.3 連接和節(jié)點(diǎn)加固。
構(gòu)件的增補(bǔ)或局部桿件的替換，都需要適當(dāng)?shù)倪B接。加固的桿件必須通過節(jié)點(diǎn)加固才能參與原結(jié)構(gòu)工作，破壞了的節(jié)點(diǎn)需要加固。
3.3.1 原焊接連接的加固。
焊接連接的加固應(yīng)采用焊接，可采用增加焊縫長度，加大焊縫高度或兩者同時(shí)進(jìn)行的方法實(shí)現(xiàn)，優(yōu)先考慮增加焊縫長度。加固焊縫與原有焊縫連接時(shí)，施焊前應(yīng)對(duì)相接處原有焊縫進(jìn)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(diǎn)和落點(diǎn)不得僅靠原有焊縫邊緣。
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