钢结构的检测与加固研究
随着我国经济发展和人民生活水平提高，建筑结构的检测和鉴定越来越引起人们的重视，特别是近几年发生的一些坍塌事故，更是建筑结构安全性评估成为目前的当务之急。而建筑钢结构由于钢材的优异性能，制作安装的高度工业化以及结构体形的新颖和灵巧，更是得到越来越广泛的应用，然而，在钢结构应用飞速发展的同时，国内外都曾发生过许多不同类型、不同原因、不同程度的建筑钢结构工程事故，恃别是一些重要的钢结构工程倒塌事故，自然的钢结构安全性评估更是研究的重中之重。
1. 建筑钢结构工程事故破坏机理、检测内容
1.1 建筑钢结构工程事故类型及破坏机理。
钢结构事故类型最主要集中在稳定性的破坏、疲劳破坏、脆性破坏和腐蚀破坏四种。破坏机理如下：钢结构失稳原因局部失稳和整体失稳；钢结构构造、应力集中、应力幅等引起的钢结构疲劳问题；低温和动载、材质缺陷、钢板厚度、应力腐蚀、氢脆引起的脆性断裂；腐蚀问题有化学腐蚀、电化学腐蚀等。
1.2 建筑钢结构检测的内容。
针对以上钢结构工程事故常发生的类型，建筑钢结构工程检测内容可分为三个部分:钢结构材料检测、钢结构连接检侧(包括紧固件检测和焊缝无损探伤)及钢结构性能检测。
建筑钢结构用材料又可分为三大类，即结构(构件)用材料、结构连接用材料(焊接用材料)及结构防护用材料。钢结构材料检测便是针对以上三类材料的检测。
对于建筑钢结构连接的检测，钢结构的连接有三种方式:紧固件连接、焊接连接和柳钉连接，其中柳钉已经很少用，多被高强度螺栓连接所取代。焊接连接是最常用的连接方式，因而焊缝质量的检测是钢结构检测的主要内容。
针对建筑钢结构性能的检测涉及面很广，主要包括以下内容和方法:
(1)结构荷载及作用检测。
(2)结构形体及结构损伤的测定。
(3)幼结构构件及连接的强度检测。
(4)结构及构件的稳定性核定。
(5)结构及构件的刚度检测。
(6)结构动力性能检测。
(7)结构疲劳与断裂检测。
(8)钢结构防腐防锈及抗火性能检测。
2. 建筑钢结构检测的技术-无损检测在钢结构中的应用［9］
建筑钢结构检测的技术，主要包括力学性能、理化分析、无损探伤、结构性能等领域。其中钢结构无损检测目前应用最广，主要应用在以下几方面：
2.1 焊接球节点钢网架
其整体结构由钢管杆件与空心钢球焊接组成的，球杆焊缝和空心球焊缝是二级质量焊缝，因此焊缝内部质量是保证网架安全主要因素，而焊缝质量检测采用超声检测，其检测方法和评定方法执行JG/T3034.1。
2.2 螺栓球节点钢网架中的应用。
螺栓球节点钢网架由螺栓球、高强度螺栓和杆件三个分体构件组装而成。螺栓球和高强度螺栓要进行表面质量检测，一般采用水洗型着色渗透检测，其检测方法和评定方法执行JB4730；杆件焊缝要进行内部质量检测，依据JGJ78采用超声检测，其检测方法和评定方法执行JG/T3034.2。
2.3 在焊接钢结构工程中的应用。
焊接H型门式钢结构由钢柱和钢梁焊拼而成，是常见的一种焊接钢结构。其中的全熔透焊缝内部质量要进行超声检测，其检测方法和评定方法执行GB/T11345。抽样数量和方法，一级焊缝100%检测，二级焊缝按每条焊缝长度的20%且不小于200MM抽取。
2.4 在紧固件连接钢结构工程中的应用。
厂房的H型门式钢架和高层建筑的钢骨架，大部分是分体钢柱和钢梁用高强度螺栓连接组装的，是典型的紧固件连接钢结构工程。其中的钢柱和钢梁的全熔透焊缝内部质量要进行超声检测。
3. 钢结构加固的方法
3.1 改变结构计算图形的加固。
改变结构计算图形的加固方法指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件，增设附加杆件和支撑，施加预应力，考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法。
3.1.1 钢柱的加固。
3.1.1www.51haoming.com.1 增设支撑减少柱计算长度。
3.1.1.2 将屋架与柱交接改为刚接，减少柱计算弯矩和计算长度。
3.1.1.3 增加屋盖支撑使排架柱可按空间结构进行验算。
3.1.1.4 加强某柱列，使排架所受水平荷载主要由该列柱承担，其他柱列卸载，减少加固工作量。
3.1.2 钢梁的加固。
3.1.2.1 增设支柱或支撑以减少梁的跨度，提高梁的承载力。
3.1.2.2 增设拉杆施加预应力。
3.1.2.3 将各单跨梁支座连接成连续梁，以减少跨中弯矩。
3.2 增大构件截面的加固。
增大构建截面的加固，大都采用增补钢材的方法，此外也可对原构件外包混凝土进行加固。
3.2.1 钢柱的加固可采用改变截面形式方式，来提高弯矩作用平面内外的承载能力。
3.2.2 钢梁加固，焊接组合梁和型钢梁都可在翼缘板上加焊水平板，斜板或型钢进行加固，一般宜上下翼缘均加固，但当有铺板上翼缘加固困难时，亦可仅对下翼缘补强加固。对用于梁腹板抗剪强度不足的加固，当梁腹板稳定性不能保证时，往往采用设置加劲肋的方式。
3.3 连接和节点加固。
构件的增补或局部杆件的替换，都需要适当的连接。加固的杆件必须通过节点加固才能参与原结构工作，破坏了的节点需要加固。
3.3.1 原焊接连接的加固。
焊接连接的加固应采用焊接，可采用增加焊缝长度，加大焊缝高度或两者同时进行的方法实现，优先考虑增加焊缝长度。加固焊缝与原有焊缝连接时，施焊前应对相接处原有焊缝进行处理，使加固焊缝与原有焊缝之间有一平滑过渡，加固焊缝的起点和落点不得仅靠原有焊缝边缘。
1. 建筑钢结构工程事故破坏机理、检测内容
1.1 建筑钢结构工程事故类型及破坏机理。
钢结构事故类型最主要集中在稳定性的破坏、疲劳破坏、脆性破坏和腐蚀破坏四种。破坏机理如下：钢结构失稳原因局部失稳和整体失稳；钢结构构造、应力集中、应力幅等引起的钢结构疲劳问题；低温和动载、材质缺陷、钢板厚度、应力腐蚀、氢脆引起的脆性断裂；腐蚀问题有化学腐蚀、电化学腐蚀等。
1.2 建筑钢结构检测的内容。
针对以上钢结构工程事故常发生的类型，建筑钢结构工程检测内容可分为三个部分:钢结构材料检测、钢结构连接检侧(包括紧固件检测和焊缝无损探伤)及钢结构性能检测。
建筑钢结构用材料又可分为三大类，即结构(构件)用材料、结构连接用材料(焊接用材料)及结构防护用材料。钢结构材料检测便是针对以上三类材料的检测。
对于建筑钢结构连接的检测，钢结构的连接有三种方式:紧固件连接、焊接连接和柳钉连接，其中柳钉已经很少用，多被高强度螺栓连接所取代。焊接连接是最常用的连接方式，因而焊缝质量的检测是钢结构检测的主要内容。
针对建筑钢结构性能的检测涉及面很广，主要包括以下内容和方法:
(1)结构荷载及作用检测。
(2)结构形体及结构损伤的测定。
(3)幼结构构件及连接的强度检测。
(4)结构及构件的稳定性核定。
(5)结构及构件的刚度检测。
(6)结构动力性能检测。
(7)结构疲劳与断裂检测。
(8)钢结构防腐防锈及抗火性能检测。
2. 建筑钢结构检测的技术-无损检测在钢结构中的应用［9］
建筑钢结构检测的技术，主要包括力学性能、理化分析、无损探伤、结构性能等领域。其中钢结构无损检测目前应用最广，主要应用在以下几方面：
2.1 焊接球节点钢网架
其整体结构由钢管杆件与空心钢球焊接组成的，球杆焊缝和空心球焊缝是二级质量焊缝，因此焊缝内部质量是保证网架安全主要因素，而焊缝质量检测采用超声检测，其检测方法和评定方法执行JG/T3034.1。
2.2 螺栓球节点钢网架中的应用。
螺栓球节点钢网架由螺栓球、高强度螺栓和杆件三个分体构件组装而成。螺栓球和高强度螺栓要进行表面质量检测，一般采用水洗型着色渗透检测，其检测方法和评定方法执行JB4730；杆件焊缝要进行内部质量检测，依据JGJ78采用超声检测，其检测方法和评定方法执行JG/T3034.2。
2.3 在焊接钢结构工程中的应用。
焊接H型门式钢结构由钢柱和钢梁焊拼而成，是常见的一种焊接钢结构。其中的全熔透焊缝内部质量要进行超声检测，其检测方法和评定方法执行GB/T11345。抽样数量和方法，一级焊缝100%检测，二级焊缝按每条焊缝长度的20%且不小于200MM抽取。
2.4 在紧固件连接钢结构工程中的应用。
厂房的H型门式钢架和高层建筑的钢骨架，大部分是分体钢柱和钢梁用高强度螺栓连接组装的，是典型的紧固件连接钢结构工程。其中的钢柱和钢梁的全熔透焊缝内部质量要进行超声检测。
3. 钢结构加固的方法
3.1 改变结构计算图形的加固。
改变结构计算图形的加固方法指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件，增设附加杆件和支撑，施加预应力，考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法。
3.1.1 钢柱的加固。
3.1.1www.51haoming.com.1 增设支撑减少柱计算长度。
3.1.1.2 将屋架与柱交接改为刚接，减少柱计算弯矩和计算长度。
3.1.1.3 增加屋盖支撑使排架柱可按空间结构进行验算。
3.1.1.4 加强某柱列，使排架所受水平荷载主要由该列柱承担，其他柱列卸载，减少加固工作量。
3.1.2 钢梁的加固。
3.1.2.1 增设支柱或支撑以减少梁的跨度，提高梁的承载力。
3.1.2.2 增设拉杆施加预应力。
3.1.2.3 将各单跨梁支座连接成连续梁，以减少跨中弯矩。
3.2 增大构件截面的加固。
增大构建截面的加固，大都采用增补钢材的方法，此外也可对原构件外包混凝土进行加固。
3.2.1 钢柱的加固可采用改变截面形式方式，来提高弯矩作用平面内外的承载能力。
3.2.2 钢梁加固，焊接组合梁和型钢梁都可在翼缘板上加焊水平板，斜板或型钢进行加固，一般宜上下翼缘均加固，但当有铺板上翼缘加固困难时，亦可仅对下翼缘补强加固。对用于梁腹板抗剪强度不足的加固，当梁腹板稳定性不能保证时，往往采用设置加劲肋的方式。
3.3 连接和节点加固。
构件的增补或局部杆件的替换，都需要适当的连接。加固的杆件必须通过节点加固才能参与原结构工作，破坏了的节点需要加固。
3.3.1 原焊接连接的加固。
焊接连接的加固应采用焊接，可采用增加焊缝长度，加大焊缝高度或两者同时进行的方法实现，优先考虑增加焊缝长度。加固焊缝与原有焊缝连接时，施焊前应对相接处原有焊缝进行处理，使加固焊缝与原有焊缝之间有一平滑过渡，加固焊缝的起点和落点不得仅靠原有焊缝边缘。