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鋼結構檢測加(jiā)固技術研究
更新時間:2021-04-10 17:51
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在我國的(de)建設(shè)中經(jīng)常遇到為節(jiē)省(shěng)投資和時間,而重新(xīn)利用結構還比較(jiào)完好、經過處理加固可以投入(rù)使用的原有舊鋼結構的(de)施工工程。但由於這些舊鋼結構使用的年(nián)份都(dōu)可能比較長、鏽蝕損壞的程度也比較嚴重、原有鋼(gāng)材的化學(xué)成分及力學性(xìng)能也不清楚、而且都是帶著荷載進行施工的,所以其施工難度較大、技術要求較高、危險性也比較大,因此必須要掌握一整完整的檢測方(fāng)法確定實用可行的施工方案及施工措施(shī)。本文(wén)從結構檢(jiǎn)測與鑒定的基本概念出發,分析了建築鋼結構檢測與(yǔ)鑒(jiàn)定的對象,總結了建築鋼結構檢測與鑒(jiàn)定(dìng)的內容及現有手段,並以具體(tǐ)案例分析研究了鋼結構安全性檢測及加固措施。

  目(mù)前(qián)我國的建築業(yè)已步(bù)入第二發展階段的門檻,隨著(zhe)我國經濟發展和人民生活水平提高,建築結構(gòu)的檢測和鑒(jiàn)定越來越引起(qǐ)人們的重視,而建築鋼結構由於鋼材的(de)優異性能,製作安裝的高度工(gōng)業化以及結構體形的新穎和(hé)靈巧,更是得(dé)到越來越廣(guǎng)泛的應用,然而(ér),在鋼結構應用飛速發展的同時,國(guó)內外都曾發生過許多不同(tóng)類型、不同原因、不同(tóng)程(chéng)度的建築鋼結構工程事故,自然(rán)的鋼結構安全(quán)性評估更是研究的重中之重(chóng)。
  1、建築鋼(gāng)結(jié)構工程事故破(pò)壞機理、檢測內容
  1.1 建築鋼結構工程事故類型及破壞機理。
  在實踐(jiàn)中(zhōng)鋼結(jié)構事(shì)故類型最主要集中在穩定性的破壞、疲勞破壞、脆性破(pò)壞和腐蝕破壞四種。破壞機理如(rú)下:鋼結構失穩原因局(jú)部失穩和整體(tǐ)失穩;鋼結構(gòu)構造、應力集中、應力幅等(děng)引(yǐn)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(cuì)引起的脆性斷裂;腐蝕問題有化學腐蝕、電化學腐蝕等。
  1.2 建築鋼結構檢測的內容。
  針對以上鋼結構工程事(shì)故常發生的類型,建築鋼結構工程檢測(cè)內容可分為三個部分:鋼結構材料檢測、鋼結構連(lián)接檢側(包(bāo)括緊(jǐn)固件檢(jiǎn)測和焊縫無損探傷)及鋼結構性(xìng)能檢測。
  建築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(cè)便是針對以上(shàng)三類材料的檢(jiǎn)測。
  對於建築鋼結構連接的檢測,鋼(gāng)結構的連接有三種方式:緊(jǐn)固件連接、焊(hàn)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(shì),因而焊縫質量的檢測是鋼結構檢(jiǎn)測的主要內容。
  針對(duì)建築鋼結構性能的檢測涉(shè)及麵很廣,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(jí)連接(jiē)的強度檢測。
  (4)結構及構件的穩定性核定。
  (5)結構及構件的剛度檢測(cè)。
  (6)結構動力性能檢測。
  (7)結構疲(pí)勞與斷裂檢測(cè)。
  (8)鋼結構(gòu)防腐(fǔ)防鏽及抗火性能檢測。
  2、建築鋼結構檢測的技術-無損檢測在鋼結(jié)構中的應用
  建(jiàn)築鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)的技術,主要包括(kuò)力學性能、理化分析、無(wú)損探傷、結構性能(néng)等領域。其中鋼(gāng)結構無損檢測目前應用最(zuì)廣,主要應用在以下(xià)幾方麵:
  2.1 焊接球節點鋼網架
  其整體結(jié)構由鋼管杆件與空(kōng)心鋼球焊接組(zǔ)成的,球杆焊(hàn)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(hàn)縫質量檢測采用超聲檢測。
  2.2 螺栓球節點鋼網架(jià)中(zhōng)的應用。
  螺栓(shuān)球節點鋼網架由螺栓球、高強度螺栓和杆件三個分體構件組裝(zhuāng)而成。螺栓球和高強度(dù)螺栓要進行表麵質量(liàng)檢測,一般采用水洗型著色滲透檢測;杆件(jiàn)焊縫要進行內部質量檢(jiǎn)測,依據JGJ78采用超聲檢測。
  2.3 在(zài)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拚而成,是(shì)常見(jiàn)的(de)一種焊接(jiē)鋼結(jié)構(gòu)。其中的全熔透焊縫內部質量要進行(háng)超(chāo)聲檢測。抽樣數量和方(fāng)法,一級焊(hàn)縫100%檢測,二級(jí)焊縫按每(měi)條焊(hàn)縫(féng)長度的20%且不(bú)小於200MM抽取。
  2.4 在(zài)緊固件連接鋼結構工程中的應(yīng)用。
  廠房的H型門式鋼架和高層建築的(de)鋼骨架,大部分是(shì)分體鋼柱和鋼(gāng)梁用高(gāo)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(féng)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(tú)形的加固方法指采用(yòng)改(gǎi)變荷載分布狀況、傳力途徑(jìng)、節點(diǎn)性質和(hé)邊界條件,增設附加杆件和支撐,施(shī)加預應力,考慮空(kōng)間協同工作等措施對結構(gòu)進行加固的方(fāng)法。
  3.1.1 鋼柱的加固。
  3.1.1.1 增設支撐減少柱計算長度。
  3.1.1.2 將屋架與(yǔ)柱交接改為剛接,減少柱計算(suàn)彎矩和計算(suàn)長(zhǎng)度。
  3.1.1.3 增(zēng)加屋蓋支撐(chēng)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(shuǐ)平荷載主要由該列柱承(chéng)擔,其他(tā)柱列卸載,減少加(jiā)固工作量。
  3.1.2 鋼梁的加固。
  3.1.2.1 增設支(zhī)柱或支撐以減少梁的跨度,提高梁的承(chéng)載力。
  3.1.2.2 增設拉杆(gǎn)施加預應力。
  3.1.2.3 將各(gè)單跨梁支座連接(jiē)成連續梁(liáng),以減少跨(kuà)中彎矩。
  3.2 增大構(gòu)件截麵的加固。
  增大構建截麵的加固(gù),大都采用增補鋼材(cái)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麵形式方式,來提高彎矩作用平麵內外的承載能力。
  3.2.2 鋼梁加固(gù),焊接組合梁和型鋼梁(liáng)都(dōu)可在(zài)翼緣板上加焊(hàn)水(shuǐ)平板,斜板(bǎn)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(yì)可僅(jǐn)對下翼緣補強加固。對用於梁腹板抗剪強度不足的加固,當梁腹板穩定性不能保證時,往往采用設置加勁肋的方式。
  3.3 連接和節點加固。   構件的增補或局部杆件的替換,都需要適當的連接。加固的杆(gǎn)件必須(xū)通過節(jiē)點(diǎn)加固才(cái)能參與原結構工作,破壞了的節(jiē)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(kě)采用增(zēng)加焊縫長度,加大焊縫(féng)高度或兩者同時進行的方法實現,優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(duì)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(hàn)縫邊(biān)緣。
  3.3.2 原鉚釘螺栓連接的加固(gù)。
  鉚釘連接的加固宜用高強螺栓摩擦型(xíng)連接;螺栓連(lián)接的加固也宜用高強螺栓。當用焊縫加固普通螺栓或鉚釘連接時,應(yīng)按焊縫承受全部作用力(lì)設計計算其連接,不(bú)考慮兩種連接的(de)共同工作,且不宜拆(chāi)除原有連接件。
  3.3.3 節點連接的擴大。
  當原有連接節點(diǎn)無法布(bù)置加固新增的連接(jiē)件或(huò)焊(hàn)縫時,可考(kǎo)慮加大節點連接板或加輔助件(jiàn),新增節點板應牢靠地焊接在原節點(diǎn)板上;加輔助件的(de)方法一般要求短斜(xié)板與節點板間的焊(hàn)縫承載力是該短斜板與杆件(jiàn)連接焊縫承載力(lì)的(de)1.5倍。
  4、鋼結構檢測事故分析及鋼結構加固案例分析
  4.1 鋼(gāng)結構房屋各種倒塌分析。
  4.1.1 輕(qīng)型鋼結構廠房倒塌。
  根據輕鋼(gāng)結構廠房倒塌的數個案(àn)例情況進行了現場檢(jiǎn)測鑒定基礎上,對(duì)其倒塌(tā)原因(yīn)及今後設計施工中注(zhù)意問題進行了分析。發現如下係列問題:
  4.1.1.1 輕鋼屋蓋的施(shī)工質(zhì)量沒有保證,剛結構構件與支承構件(jiàn)間的連接及(jí)鋼結構
  構件間的連接較為薄弱,大多采用焊接且焊接質量較差,有的甚(shèn)至直接將(jiāng)鋼屋架擱置在牆上且未采取(qǔ)相應的加強連(lián)接措施。
  4.1.1.2 無正規的設計圖紙與施工資料,鋼結構構件間缺少相應的連接構件(jiàn),如鋼梁(liáng)之間缺少水平支撐,縱向係杆,屋麵檁條間缺少水平拉杆等,使屋蓋鋼結構本身的承載能力和安全儲備較低,缺少足夠的平(píng)麵外穩定性。
  4.1.1.3 主體結構完工後缺少必要的(de)維護(hù)保養措施,剛結構構件連接點間存在嚴重的鏽蝕及焊接殘留等。
  因(yīn)此在大雪等其它荷載(zǎi)作用下,一(yī)旦發生側(cè)向失(shī)穩,其(qí)兩端的(de)支撐點就會被拉脫而發生屋蓋(gài)結構整體倒塌事故。
  4.1.2 網架結構屋麵倒塌事(shì)故。
  經調查發現各種工程網架結構屋麵倒塌發生在連接部位焊接質量較差。破壞多在杆件與連接部位的焊(hàn)縫處,杆件與球焊接部位多為虛焊,未(wèi)達到熔透焊標準,焊縫極不均勻,甚至有的(de)破壞節點杆件與球焊接部(bù)位沒有焊跡呈光滑(huá)狀態
  5、總結與展望
  總的來說,我國鋼結構(gòu)加固檢測(cè)已逐漸成了熱點。但(dàn)對已(yǐ)有建築(zhù)現代加固改造(zào)技術的研究還處於起步階段,雖然發展迅速,並已取得了一線成績(jì),但總體技術水(shuǐ)平較低,建築加(jiā)固改造市場秩序還比較亂,缺少(shǎo)統一的行為總則(zé)來(lái)規範建(jiàn)設業(yè)務,對實際工程鋼結構質量的檢測與加固這(zhè)類(lèi)問題的研究,有待於設計和鑒定理論的提高。
  參考文獻:
  [1]CECS77:96 鋼結構加固技術規範.
  [2]GB50205-2001.鋼結構工程質量驗收規範[S].
  [3]JGJ17-91.網架結構設計(jì)與施工規程[S].
  [4]JGJ78-91.網架結構工程質量檢驗評定標準[S].

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