冶金工程后期钢结构加固探析

李苏梅

摘要：近几年来，钢结构在在环保、节能、高效等方面表现出明显的优势。钢结构的发展也会推动各行各业的迅速发展。然而当钢结构的强度、刚度或稳定性不能满足正常使用要求时，就应该对原有钢结构进行加固改造。本文简单论述了冶金工程后期钢结构需要加固的主要原因，钢结构在具体加固过程中需要遵循的加固原则，然后探讨了冶金工程后期对钢结构加固的主要方法。

关键词：钢结构；结构加固；冶金工程后期

中图分类号： TU391文献标识码： A 文章编号：

在我国工程结构中存在大量的钢结构，这些钢结构在国民经济中占有重要的地位。由于各种原因这些钢结构会存在缺陷或损伤。因此对钢结构的加固成了又一个研究课题。

冶金工程后期钢结构需要加固的主要原因

冶金工程后期建筑施工阶段，由于设计或其它原因而导致的钢结构缺陷、结构在长期使用过程中出现不同程度的磨损、工艺生产条件变化等都可能造成钢材质量不达标，这时就需要对钢结构进行加固，以使得弥补钢结构本身的缺陷、减少或减小钢结构的磨损以增加它的寿命期、减少结构上荷载等。

二、钢结构加固应遵循的加固原则

冶金工程后期对于钢结构的加固是一项很复杂的工程。在对钢结构加工过程中应当考虑的因素很多，另外对钢结构的加固方法必须能够考虑到在加固过程中既经济合理又方法简单可靠，既不影响生产又能达到加固效果。具体钢结构在加固过程中应遵循的加固原则包括：

（一）当结构鉴定结果显示结构可靠性不满足正常使用要求时,必须对钢结构工程进行结构加固处理。结构加固的具体范围和内容应根据结构鉴定的结论和加固后使用要求来考虑。结构需要加固的范围可以是结构整体,也可以是指定的区段、特定的构件或者部位。

（二）根据对钢结构的结构重要性和具体要求来确定对钢结构加固的安全等级。对于结构破坏造成后果严重的要对于结构安全等级给予提高，对于相对造成后果不是非常严重的可以将安全等级指标做出适当调整。

（三）在实际操作过程中还应当考虑到把损失降低到最小，所以在对钢结构进行加固过程中尽量不影响项目的正常运行下进行操作。在对结构加固过程中能否在不影响正常项目运行的基础上进行加固施工。

（四）钢结构加固设计过程中要保证新增的截面、构件与原结构的连接必须可靠，还要考虑到与实际项目施工的方法相协调。在对钢结构进行加固过程中要考虑到尽量不去影响还没有进行加固处理的构件，以免造成其它的影响。

（五）对于由于冷脆、振动、高温、腐蚀、地基不均匀沉降等外界和内部原因造成的结构损坏,应提出其相应具体的处理措施后再进行加固施工。

（六）加固时可能会出现结构倾斜或者结构失稳、结构倒塌等不安全因素的钢结构。在加固施工进行前应该采取相应的临时应对技术措施和安全措施,并且在施工过程中严格执行,做到事前预防,以免在加固过程中产生不安全的事故。

三、冶金工程后期钢结构加固的主要方法

（一）改变对结构计算图形的加固

改变结构计算图形加固法是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。

改变结构计算图形的加固法采用的具体措施如下：

首先增加对结构或构件的刚度。通过空间结构的计算来增加钢结构构件的刚度；通过调整结构自震频率来提高结构的抗震性能；提高构件的稳定性还可以通过增设支撑来减少构件的长细比的比例；为了使构件能够承受更多的内力而减轻其它构件的内力可以加强对这一构件的刚度。

其次改变构件的截面内力。通过把一个集中荷载分别分为几个荷载分布来通过对它的截面内力进行改变；可以将简支结构依次连接成为连续结构，还可以增加中间支座。

（二）对加大构件截面的加固

这种方法涉及面较广，而且施工方便、较易操作。甚至在一定条件下还可以实行在负载的情况下进行加固，所以这种方法在对钢结构进行加固的方法中是较为常用的。这种加固方法在实施过程中要考虑到构件存在的缺陷以及构件的受力情况。在连接可靠的基础上选择更加可靠的截面形式。所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损失状况。加固构件受力分析计算简图,应反映结构的实际条件,考虑损伤及加固引起的不利变形、加固期间及前后作用在结构上的荷载及其不利组合,对于超静定结构尚应考虑因截面加大、构件刚度改变使体系内部重分布的可能,必要时应分阶段进行受力分析和计算。

（三）裂纹的修复与加固

当钢结构出现裂纹操作时，应对其进行加固修复。钢结构出现裂纹主要是因为钢结构因荷载反复作用或者由于材料选择、构造、施工安装不当而造成的脆断倾向性的裂纹或者扩展性裂纹。在对此裂纹进行修复时，要对其产生裂纹的主要原因和可能产生的严重后果程度进行分析，从而对其进行有针对性地进行加固或改善。对于不能再进行修复加固的构件应当给予及时的处理或者丢弃。

（四）钢结构构件在进行连接时的加固

通过对加固的原因、受力情况、构造的分析以确定加固构件的连接方法。比如可以通过高强度螺栓连接和焊接与高强度螺栓混合连接的、铆接、螺栓等方法进行连接处理。其中，铆接连接的刚度最小，焊接连接刚度大整体性好，高强度螺栓介于两者之间。加固的连接方式选用必须满足既不破坏原结构功能，又能参与工作的要求。

首先对于焊缝连接的加固。焊缝连接并不是在任何情况下都可以用。下面列举几种比较适用的情况：当使用焊接施工较方便时可以采用通过焊缝连接进行加固；当原结构使用焊缝连接或原结构不是焊缝连接，但加固处允许采用焊缝连接时可以通过焊缝连接进行加固。在使用焊接加固时应当注意考虑增加焊缝长度或增加焊脚尺寸。

其次对螺栓和铆钉连接加固。原有螺栓松动、损害失效或连接强度不足需要更换或新增时，应首先考虑采用相同直径的高强度螺栓连接。其次，如果钢材的可焊性满足要求，也可采用焊接。对于直接承受动力荷载的结构，高强度螺栓应该采用摩擦型螺栓。

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