钢结构检测及加固措施

周梁

【摘 要】伴随着经济社会的不断发展，钢结构在工程施工中越来越多的得到采用，建筑结构的评定技术也从经验的评定逐渐提升为部分性能的定量评定，目前正向全部性能的评定方向发展，因此，本文就钢结构的特征、对建筑结构进行检测鉴定加固的必要性、检测的后续——补修与加固的措施、钢结构焊缝的内部缺陷及无损检测及结构检测与评定技术发展动向的展望进行分析。

【关键词】钢结构；检测；加固；措施

引言

人们生活水平的提高直接影响了人们对居住环境的要求，这对建筑行业来说既是机遇又是挑战。能否把握住机遇，克服挑战决定着建筑行业今后的发展前途。但是近年来，建筑行业的表现却并不如人意。从各方面综合考虑，解决建筑工程质量问题刻不容缓。而解决问题的最好方法就是“防患于未然“，在问题还没发生前，便做好防备，降低问题发生的可能性。因此，我们可以从以下几个方面着手做好对建筑结构的检测鉴定，并根据鉴定结果对建筑进行加固处理。

一、钢结构的特征

（一）钢结构的重量轻、强度高

同混凝土或者其他木材相比，钢材的强度、弹性模量、密度以及屈服强度都具备较大优势，因此在同样的条件下，钢结构有重量轻、截面小、方便安装和运输的优点，非常适合在高度高、跨度大的建筑结构中使用，巴黎的埃菲尔铁塔就是典型的例子。

（二）钢结构塑性好、韧性强、可靠性高

源于鋼材料所具备的特性：塑性好、韧性强、可靠性高，因此，钢结构能够承受较强的冲击和动力荷载，有着很好的抗震功能。此外，钢结构在实际应用中更加适合初始的理论设计，其自身的可靠性比较高。

（三）钢结构的制造和安装机械化高

钢结构在建筑结构中拥有着机械化程度极高的优势，建筑中所运用的钢材和所有的钢结构组成零件都是在工厂中完成的，并且需要一定的机械化安装及拼接。这样就使得所制造和安装的钢结构具有精度高、效率高、成本低的优点。

（四）钢结构的密封性好

钢材料的焊接技术也在技术更新的不断发展中获得了大幅度的改进，所达到的密封效果也极为良好，从而能够形成具有优质密闭性的专业容器。

二、对建筑结构进行检测鉴定加固的必要性

检测鉴定方法是根据委托鉴定要求对某一建筑物进行鉴定，在鉴定时要结合现场了解的资料，采用合理的检测手段，根据标准对建筑结构实体进行科学检测，并在最后公布鉴定结果。

建筑结构不仅是衡量工程质量的重要指标，而且对古建筑及危旧房屋的改造、加固提供了重要的参考数据。国内外结构工程的发展过程表明，当工程建设到一定阶段后，工程结构维护加固将成为主要的建设方式。因此，对建筑结构的检测鉴定加固至关重要。

对建筑结构进行检测鉴定加固有利于及时发现工程质量问题，以便及早作出应对措施。否则，一旦有质量问题的建筑投入使用，将严重危及到人们生命财产安全，造成严重后果和恶劣影响。

大量人口涌入城市，造成城市住房紧张。在短期内兴建大量房屋供人们栖身之用投入成本过高且显然是不现实的，所以危房改造和旧房维修成了当务之急。据资料统计，改建房屋比新建可节约投资40%左右，并且可以缩短一半工期，收回投资的速度也比新建快3、4倍左右。而且，随着房价的上涨，越来越多的人买不起新房。为了缓解这一矛盾，解决人们住房问题，做好旧房的增层改造显然是条出路。增层改造不仅可降低建设成本，还能缩短工期，可以让人们早日住上自己的房子，并且，增层改造还能对城市用地矛盾起到一定的缓解作用。

三、检测的后续——补修与加固的措施

在设计钢结构加固工程时，科学选择加固施工措施至关重要。加固措施是否恰当不仅会对加固工程的质量、效果等造成影响，还会对投入加固工程的资金数量造成影响。如当一个房屋建筑的混凝土结构构件已经出现裂缝，且裂缝的长度、宽度均过大，但其承载力已经足够时，即便增加纵筋也无法将已有裂缝的宽度变小、数量减少，所以此时增加纵筋进行加固的措施已经行不通。在实际的加固施工中，处理这一问题最行之有效的措施是将预应力钢筋加到原有结构的外面，或采取外加预应力的措施达到支撑的目的，以改变结构的受力体系。又如当钢结构构件的刚度不足但承载力足够时，如一些厂房因为刚度不达标，导致车间工作人员因机器振动产生不适感。此时，我们应优先使用增大梁板结构构件的截面尺寸或增设支点等措施完成加固处理，有效提高厂房结构的整体刚度，有效改变钢结构的自振频率。

钢结构加固的设计工作包括三部分：验算被加固构件的承载力、处理构件、绘制加固施工图。参与结构加固设计的单位务必要具备加固设计专项工程相应的专业资质，否则不能从事钢结构加固设计工作。如果采用专业分包作业，那么钢结构加固工程施工务必要分包给具备相应资质的施工单位完成，且钢结构加固施工总包必须跟分包单位签订合同，并在规定期限内将合同报送给当地相关的建设部门备案，派专业管理人员组织管理施工活动，同时派驻专业技术人员协助施工。

在加固施工措施的实践过程中，钢结构安全及所有施工人员安全都很重要，因此在编制施工组织报告时，钢结构加固工程施工单位要充分考虑该工程施工是否在结构体负荷允许的情况下进行，尽可能在开始施工前将一部分外部荷载卸除，同时采取预应力顶撑加固法，有效减小原有钢结构构件的应力。在拆除并清理原有的废旧构件时，施工人员要特别重视观察是否存在跟检测报告不符的情况。相关安全人员及专业技术人员应亲临结构加固施工现场，随时发现施工过程中存在的异常情况，一旦发生意外要第一时间停止施工，及时采取措施进行妥善处理，严禁发生安全事故。

四、钢结构焊缝的内部缺陷及无损检测

（一）焊缝的内部缺陷

由于焊接是一个复杂的冶金工艺过程，焊接结构的质量控制就甚为重要。焊缝中常见缺陷缺陷除焊缝尺寸不符合要求外，主要有气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹在选择检验方法时考虑这些缺陷的成因和特点是十分重要的，只有这样才能比较客观的做出正确的评价。

1.气孔：气孔是由于焊接熔池在高温时熔融金属中其中溶解度大，而吸收了过多的气孔，在凝固时溶解度减低，气体大量溢出，但是又来不及全部逸出而残留在焊缝金属内形成的。按分布状况分为分散单个气孔、密集气孔和链状气孔等。2.夹渣：夹渣是由于坡口设计不良，焊接电流过小，速度过快，焊接时操作不当或多道焊接时清查不干净等原因，使熔池中的熔渣来不及浮出面停留在焊缝金属内部或融合线的非金属夹杂物。夹渣的形状无一定规律，通茶有条状夹渣和点状夹渣，单个夹渣和夹渣群等。3.未焊透：由于坡口设计不良，间隙过小，或钝边过大，单面焊时背面清根不彻底，焊接电流过小或焊接速度太快等原因造成。母体金属接头处中间（X坡口）或根部（V、U坡口）的钝边未完全熔合在一起而留下的局部未熔合。未焊透降低了焊接接头的机械强度，在未焊透的缺口和端部会形成应力集中点，在焊接件承受载荷时容易导致开裂。4.未熔合：由于坡口设计不良，间隙过小，或钝边过大，单面焊时背面清根不彻底，焊接电流过小或焊接速度太快等原因造成。固体金屬与填充金属之间（焊道与母材之间），或者填充金属之间（多道焊时的焊道之间或焊层之间）局部未完全熔化结合，或者在点焊（电阻焊）时母材与母材之间未完全熔合在一起，有时也常伴有夹渣存在。

（二）焊缝无损检

无损检测是在不破坏或者损坏被检测对象性能的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应变化，来探测各种工程材料、零部件、结构件等内部和表面缺陷，并对缺陷的类型、性质、数量、位置、尺寸、分布及其变化作出判断和评价。目前钢结构焊缝质量检测的常规方法主要有超声波检测、X射线检测、磁粉检测、渗透检测四种。钢结构的无损检测宜根据无损检测方法的适用范围及建筑结构状况和现场条件按表1选择。

五、结构检测与评定技术发展动向的展望

（一）疑难问题的专项检测技术

结构工程质量评定和既有建筑结构性能评定中的难点有：1.引发结构工程质量问题的客观原因的评判；（助结构材料中有害物质的检验与评价；2.构件累积损伤的检查与评价等。本文以引发混凝土质量问题的检验与评判为例说明专项技术研发的目的和动向。商品混凝土原材料的质量及其配合比和施工现场操作养护不当等都可引发混凝土的质量问题，客观地评判则先要从排除原材料质量问题和确定商品混凝土的配合比方面入手。在已经硬化的混凝土中取出试件，对试件进行必要的物理力学性能的检验和化学的分析，可解决这个问题。这个问题解决后，不仅有利于解决工程质量的纠纷，还可对偷工减料和弄虚作假的行为起到震慑的作用。结构材料中有害物质包括：混凝土中的氯离子、游离氧化钙和碱含量等，砌筑砂浆中的氯离子及其强度不能持久的掺合料或填加料等。目前对这些化学物质有一些尚未认识到其危害性。这些检测及评价技术的研发和完善，不仅有益于对既有建筑结构性能的定量评定，还有助于结构工程施工质量的控制。

（二）结构评定技术的研发动向展望

既有建筑主体结构的评定技术，可能会继续向全部性能的客观性评定方向发展。其中结构的适用性和结构的耐久性可能会向定量方向快速的发展。结构抵抗偶然作用能力的评定技术可能会逐步地从经验的评定方式向半经验、半定量的方式发展。完全定量的评定，将与检测和监测技术的发展和应用相关。

【结束语】

总而言之，对建筑结构检测鉴定加固关系着建筑工程的质量问题安全，而且还能带来一定的经济效益和社会效益。建筑工程质量问题严重影响了建筑行业的发展，它的解决必须依靠全社会人们的共同努力。为此，我们一定要掌握正确的方法，对建筑结构进行科学的检测鉴定加固，保障建筑结构检测鉴定的质量安全，促进建筑行业的发展。

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