【摘 要】鋼結(jié)構(gòu)加固的主要方法有：減輕荷載、改變結(jié)構(gòu)計算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強度、阻止裂紋擴展等。當有成熟經(jīng)驗時，亦可采用其它加固方法。本文對鋼結(jié)構(gòu)的加固方法進行了詳細的闡述。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；加固方法

1.改變結(jié)構(gòu)計算圖形

改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固方法是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點性質(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)同工作等措施對結(jié)構(gòu)進行加固的方法；改變結(jié)構(gòu)計算圖形的一般加固方法：

1.1對結(jié)構(gòu)可采用下列增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度的方法進行加固

1.1.1增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗算。

1.1.2加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度，或者調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等以提高結(jié)構(gòu)承載力和改善結(jié)構(gòu)動力特性。

1.1.3增設(shè)支撐或輔助桿件使結(jié)構(gòu)的長細比減少以提高其穩(wěn)定性。

1.1.4在排架結(jié)構(gòu)中重點加強某一列柱的剛度，使之承受大部分水平力，以減輕其它柱列負荷。

1.1.5在塔架等結(jié)構(gòu)中設(shè)置拉桿或適度張緊的拉索以加強結(jié)構(gòu)的剛度。

1.2對受彎桿件可采用下列改變其截面內(nèi)力的方法進行加固

1.2.1改變荷載的分布，例如將一個集中荷載轉(zhuǎn)化為多個集中荷載。

1.2.2改變端部支承情況，例如變鉸接為剛結(jié)。

1.2.3增加中間支座或?qū)⒑喼ЫY(jié)構(gòu)端部連接成為連續(xù)結(jié)構(gòu)。

1.2.4調(diào)整連續(xù)結(jié)構(gòu)的支座位置。

1.2.5將結(jié)構(gòu)變?yōu)閾螚U式結(jié)構(gòu)。

1.2.6施加預(yù)應(yīng)力。

1.3對桁架可采取下列改變其桿件內(nèi)力的方法進行加固

1.3.1增設(shè)撐桿變桁架為撐桿式結(jié)構(gòu)。

1.3.2加設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿。

2.加大構(gòu)件截面的加固

采用加大截面加固鋼構(gòu)件時，所選截面形式應(yīng)有利于加固技術(shù)要求并考慮已有缺陷和損傷的狀況。

3.連接的加固與加固件的連接

鋼結(jié)構(gòu)連接方法，即焊縫、鉚釘、普通螺栓和高強度螺栓連接方法的選擇，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要加固的原因、目的、受力狀況、構(gòu)造及施工條件，并考慮結(jié)構(gòu)原有的連接方法確定。

鋼結(jié)構(gòu)加固一般宜采用焊縫連接、摩擦型高強度螺栓連接，有依據(jù)時亦可采用焊縫和摩擦型高強度螺栓的混合連接。當采用焊縫連接時，應(yīng)采用經(jīng)評定認可的焊接工藝及連接材料。

4.裂紋的修復(fù)與加固

結(jié)構(gòu)因荷載反復(fù)作用及材料選擇、構(gòu)造、制造、施工安裝不當?shù)犬a(chǎn)生具有擴展性或脆斷傾向性裂紋損傷時，應(yīng)設(shè)法修復(fù)。在修復(fù)前，必須分析產(chǎn)生裂紋的原因及其影響的嚴重性，有針對性地采取改善結(jié)構(gòu)實際工作或進行加固的措施，對不宜采用修復(fù)加固的構(gòu)件，應(yīng)予拆除更換。

鋼結(jié)構(gòu)加固的主要方法有：減輕荷載、改變計算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強度、阻止裂紋擴展等。當有成熟經(jīng)驗時，也可采用其他的加固方法。經(jīng)鑒定需要加固的鋼結(jié)構(gòu)，根據(jù)損害范圍一般分為局部加固和全面加固。局部加固是對某承載能力不足的桿件或連接節(jié)點處進行加固，有增加桿件截面法、減小桿件自由長度法和連接節(jié)點加固法。全面加固是對整體結(jié)構(gòu)進行加固，有不改變結(jié)構(gòu)靜力計算圖形加固法和改變結(jié)構(gòu)靜力計算圖形加固法兩類。增加或加強支承體系，也是對結(jié)構(gòu)體系加固的有效方法。增加原有構(gòu)件截面的加固方法是最費料最費工的方法（但往往是可行的方法）；改變計算簡圖的方法最有效且多種多樣，其費用也大大下降。

5.步驟/方法

5.1確定加固方案前，應(yīng)搜集下列資料

5.1.1原有結(jié)構(gòu)的竣工圖（包括更改圖）及驗收記錄。

5.1.2原有鋼材材質(zhì)報告復(fù)印件或現(xiàn)場材質(zhì)檢驗報告。

5.1.3原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、安裝驗收記錄。

5.1.4原有結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書。

5.1.5結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破損情況檢查報告。

5.1.6現(xiàn)有實際荷載和加固后新增加荷載的數(shù)據(jù)。

5.2鋼結(jié)構(gòu)損害的主要因素及加固技術(shù)措施

5.2.1鋼結(jié)構(gòu)損害的主要因素有：（1）由荷載變化，超期服役，規(guī)范和規(guī)程改變導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力不足；（2）構(gòu)件由于各種意外產(chǎn)生變形、扭曲、傷殘、凹陷等，致使構(gòu)件截面削弱，桿件翹曲，連接開裂等；（3）溫差作用下引起構(gòu)件或連接變形、開裂和翹曲；（4）由于化學物質(zhì)的侵蝕而產(chǎn)生腐蝕以及電化學腐蝕致使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面削弱；（5）其它包括設(shè)計、生產(chǎn)、施工中的失誤及服役期中的違規(guī)使用和操作等。

5.2.2鋼結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)措施主要有三種：（1）截面補強法：在局部或沿構(gòu)件全長以鋼材補強，連成整體使之共同受力；（2）改變計算簡圖：增設(shè)附加支承，調(diào)整荷載分布情況，降低內(nèi)力水平，對超靜定結(jié)構(gòu)支座進行強迫位移，降低應(yīng)力峰值；（3）預(yù)應(yīng)力拉索法：利用高強拉索加固結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)或提高結(jié)構(gòu)整體承載力、剛度和穩(wěn)度。

5.3預(yù)應(yīng)力加固鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)

5.3.1傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)加固存在的問題：焊接加固時，高溫作用使焊接部位的組織及性能劣化；而且焊縫必然存在缺陷，會產(chǎn)生新的裂紋；焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在殘余應(yīng)力，與其他作用結(jié)合可能導(dǎo)致開裂。焊接使結(jié)構(gòu)形成連續(xù)的整體，裂縫一旦失穩(wěn)擴展，就有可能一斷到底，引發(fā)重大事故。

采用螺栓連接需要在損傷部位附近的母材上開孔，削弱了截面，形成新的應(yīng)力集中區(qū)；普通螺栓在動載作用下易松動，高強螺栓易發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象，降低了結(jié)構(gòu)的修補效果。粘鋼加固技術(shù)是在鋼結(jié)構(gòu)表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，依靠結(jié)構(gòu)膠使之粘結(jié)成整體共同工作，以提高結(jié)構(gòu)承載力。這些加固方法共同的缺點是使結(jié)構(gòu)重量增加很多，鋼板不易制作成各種復(fù)雜形狀，運輸和安裝也不方便，且鋼板易銹蝕，影響粘結(jié)強度，維護費用高。

5.3.2粘貼加固鋼結(jié)構(gòu)的特點：粘貼加固鋼結(jié)構(gòu)是利用粘結(jié)劑將粘貼到鋼結(jié)構(gòu)損傷部位的表面，使一部分荷載通過粘結(jié)層傳遞到上，降低了結(jié)構(gòu)損傷部位的應(yīng)力。粘貼加固技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢：（1）比強度和比剛度高，加固后基本不增加原結(jié)構(gòu)的自重和原構(gòu)件的尺寸；（2）復(fù)合材料具有良好的抗疲勞性能和耐腐蝕性能；（3）柔性的復(fù)合材料對于任意封閉結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜的被加固結(jié)構(gòu)表面具有特別的優(yōu)勢。密封性好，減少了滲漏甚至腐蝕的隱患；（4）簡便易行、成本低、效率高，在狹小空間亦可施工，特別適合現(xiàn)場修復(fù)；（5）施工過程中無明火，適用于各種特殊環(huán)境。

5.3.3預(yù)應(yīng)力加固的優(yōu)點：（1）加固工作可在不卸載、不停產(chǎn)的條件下進行；（2）施加預(yù)應(yīng)力可直接減小變形，迅速消除超逾應(yīng)力和內(nèi)力峰值；（3）與非預(yù)應(yīng)力方式相比，可消除應(yīng)力滯后現(xiàn)象，充分利用的高強特性，提高加固效率。（4）結(jié)合可靠錨固，可降低粘結(jié)界面的剝離應(yīng)力，避免整體剝落，提高加固的可靠性；（5）降低加固費用和使用成本。

6.總結(jié)

建筑工程中的鋼結(jié)構(gòu)不可避免地存在各種缺陷和損傷。在荷載和環(huán)境等因素的作用下，材料發(fā)生變化，引起宏觀力學性能的劣化，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)工程事故。為確保結(jié)構(gòu)安全工作，延長使用壽命就必須對損傷構(gòu)件進行更換或加固，更換這些構(gòu)件將造成極大的浪費，而且會影響結(jié)構(gòu)的正常使用。同時，結(jié)構(gòu)損傷具有局部性和多發(fā)性特點，這些結(jié)構(gòu)不可能在出現(xiàn)損傷時就立即退役。因此，尋求經(jīng)濟高效的鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)既是土木工程領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題，又是一個關(guān)系到社會可持續(xù)發(fā)展的問題。 [科]