既有钢结构安全评估技术和加固处理方法分析

摘要：我国钢产量的迅速增加极大地促进了钢结构在民用、工业以及公共建筑中的应用。尤其是钢结构与传统的砌体结构或者混凝土结构相比，具有强度高、重量轻的优势，为此可以很好地满足建设高层、大跨径建筑。经过多年的发展与使用，现今需要进行检测鉴定的钢结构工程不断增加。文章重点的论述了实施安全性评估所包含的内容、评估方案，同时还提出了相应的加固处理方法。

关键词：钢结构；安全评估；技术；加固

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：

钢结构较之传统的建筑方式有许多的优势，例如构件小，极大地增加了建筑可使用面积；钢结构是一种性能好、强度高的环保型建材。但是钢结构也存在自身的不足，例如耐腐蚀性差、维护成本高、耐火性差、易发生失稳现象等。为此对于使用时间较长的钢结构建筑要进行准确、科学的安全性评估，以保证建筑在整个寿命周期可以安全使用。

1. 钢结构安全性评估方法

1.1结构体系以及构件布置的评定

钢结构的结构体系以及构件布置要科学合理，为此在施工中要现场对钢结构的体系及构件进行核对，即使没有图纸的情况下也要进行现场的检测确定，以保证体系与构件无论是在平面内还是竖向都保持均匀对称，从而有效的避免因立面不规则而产生的扭转现象；结构体系以及构件在布置阶段要充分的考虑到每一部分的受力以及力传导的途径，确保受力合理以及传力途径明确；为了有效地防止钢结构建筑发生局部性失稳，钢结构防震缝的高度以及位置设置要科学合理，同时控制构建的尺寸。在防震方面出台了《建筑抗震设计规范》，规范规定钢结构建筑的总高度以及宽高比，防震缝的宽度不能小于钢筋混凝土房屋的1.5倍。

1.2连接与构造措施评定

连接与构造的评定内容包括结构构件有无缺陷、连接锚固的方式是否合理、工作是否正常、构造是否合理等。只有保证以上各项的科学设定才可以保证结构的整体性、变形能力、承载能力以及破坏形态，从而达到耐久、安全使用的目的。

实施钢结构连接与构造的主要评定内容包括：

（1）合理设置焊缝尺寸、螺栓的间距与直径、杆件的截面尺寸。例如截面尺寸要达到设计要求中对最小截面尺寸的规定，钢管壁厚度3mm、钢板最小厚度4mm、角钢的最小截面L45×4mm。

（2）保证构件之间的可靠连接。无论是进行构件与构件的连接还是构件本身的连接都要符合规范要求，例如铆钉连接、焊接、栓钉连接、螺栓连接等要满足承载力以及连接构造的相关规定，从而有力的保障施工质量。连接计算主要是为了检测连接的效果，主要包括承载力与受拉计算、焊缝的连接强度计算、柱子与钢框架结构梁的刚性计算、螺栓铆钉连接受剪计算以及连接节点处板件的计算等。

（3）保证钢结构的局部满足稳定性要求，例如可以增加截面的宽厚比等。

（4）隔热以及防护性能满足要求。

（5）钢结构的整体支撑以及构件之间的布置要科学合理，并保证每一部分的施工质量，例如严格的控制屋架、竖向支撑、桁架的水平及垂直支撑等。

（6）严格控制支座的加工及安装施工，例如垂直度、安全平整度以及支座位置的安装要满足要求。

1.3承载力的评定

对于具备相应条件的钢结构构件，例如梁、板或者屋架等，可以通过现场施加竖向荷载，然后检测关键部位的挠度变形、侧向应变，根据应变以及分析结果确定是否符合承载力要求。

实施现场荷载试验要遵循非破坏性原则，在保证荷载形式与结构实际要承受的作用基本一致的条件下，避免现场检验荷载引发构件或者结构出现不可逆的损伤或者变形，为此应将现场检验和定为设计荷载的70%-80%。实施现场检验具有如下要求：（1）如实的反应钢结构实际抗力；（2）保证检验过程中测试设备与人员的安全；（3）尽量采用与计算模型一致的理想模拟状态。试验中使用到的主要设备及加荷装置有砼块、铁块、石子、红砖、水、千斤顶、倒链以及卷扬机等，实验的方式有折算间接加载、模拟均布重物加载以及控制内力形式的等效集中加载等。此外在进行现场荷载检验中要注意：首先结构或者构件局部的恒载已经存在，此时荷载所施加的重力荷载应该等效于规定的设计荷载值与未作用的荷载之和；其次进行检验是施加的重力荷载值在重力自重以及结构装修层的恒载已经存在，此时所施加的重力荷载要与规定的活荷载设计值等效。

进行现场荷载试验中要进行分级加卸，一般通过5级达到荷载的标准值，然后通过2—5级进行卸载。一般在加载的开始阶段按照标准值的20%进行加载，然后每一级按照10%递增。同时为了不引发破坏性，要在荷载值接近标准值时将荷载增加量减少到5%。每一级加载完毕后持续至少10分钟，然后再进行试验读数。对于大跨度的屋架或者是桁架的持续时间要长达12小时甚至更长，而检验裂缝宽度以及变形时也要持续最少30分钟。

1.4钢结构抗灾害能力的评估

抗灾害能力的评估内容主要包括：抗火能力、抗震能力、抗风能力（主要是轻型钢结构）、抗冰雪荷载能力（主要是钢屋架）。其中抗震能力主要通过结构以及体系的连接构造、布置以及结构与构件的抗震承载力进行综合评价；抗火能力评价可以参考《建筑结构的防火技术规范》的有关规定，从防火措施、材料选取以及抗火验算等方面进行综合的评估；抗冰雪以及风能力的评估可从钢结构的选型、承载力验算以及构造连接等方面进行评估。

2. 评估结论及处理意见

如果在钢结构安全评估中发现不满足要求的现象，可以采取的措施有构件加固、整体加固以及限制使用。针对于钢结构整体性加固的措施主要包括：（1）增加构件或者支撑，以提升固件达到合理的传力途径；（2）通过增加截面的方式提升构件的刚度以及承载力；（3）增加的固件要保证与原有固件的连接可靠，连接方式优先选用焊接。

对构件连接点进行加固，加固的方法有高强度螺栓连接、焊缝连接、普通螺栓连接、铆接。对于焊缝加固的措施有延长法，即通过对原有的焊缝的延长而达到焊缝加固目的；如果延长焊缝存在难度可以通过增大节点板以及附加连接板的方式实施加固。此外还可以考虑使用增设新的焊缝达到加固目的。

对于高强度螺栓连接的加固方式为：增加焊缝连接、改造单剪结合为双剪结合、增加高强度螺栓的数量。对于普通螺栓以及铆接的加固处理方法：增加高强度螺栓的使用、增加芯铆钉以及增加焊缝连接。

如果在检验中发现构件或者受弯构件的受压翼缘出现破损的或者变形的现象，此时可以考虑在构件的周围包裹一层钢筋混凝土，从而避免了受损部分的拆除以及矫正。此外还可以在包裹的钢筋混凝土上面增设传递剪力的部件。

针对于钢结构的两种加固形式中的负荷加固过程，在施工期间要对施工过程及工作条件的全面控制，从而有效的保证施工的安全性。对于发现的外观问题要及时的采取措施，对于早期出现的裂缝要尽快分析裂缝原因，并进行相关的加固措施。

3. 结束语

总之，进行既有钢结构的安全评估要立足于现场检测结果，不能仅根据原有的设计图纸进行鉴定，鉴定人员要深入现场了解各种因素，从而得到科学合理的评估结果。同时在了解导致安全问题的原因的基础上，选取行之有效的改善措施，促进钢结构质量的提升。

参考文献：

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