鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計要點及方法探究

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)體系越來越廣泛地應用于建構(gòu)筑物，鋼結(jié)構(gòu)性能直接影響著建構(gòu)筑物的堅固程度和使用壽命。因此，為了切實的保障建構(gòu)筑物的堅固性，延長其使用壽命，就需要確保鋼結(jié)構(gòu)的強度。而在遇見影響安全的因素后，就需要對鋼結(jié)構(gòu)實施加固，本文就圍繞鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計的要點和方法展開了討論。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);加固;要點;方法

一、 鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計的意義

鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計是提升鋼結(jié)構(gòu)工程安全可靠性的有力途徑，在工程中擁有著重要的地位。完善鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計，可以有效地延長建筑物的使用壽命。建構(gòu)筑物在使用過程中，經(jīng)常會涉及火災事故、基礎(chǔ)沉降、使用不當和荷載加劇等問題，這些都會影響到鋼結(jié)構(gòu)的安全性能，從一定程度上縮減了建構(gòu)筑物的使用壽命，而針對鋼結(jié)構(gòu)實施加固，可以有效地改善這種現(xiàn)狀。對鋼結(jié)構(gòu)實施科學完善的加固措施，在延長建筑物使用壽命的同時還可以提升其經(jīng)濟利益。針對鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計，不僅可以加強鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗災性能，還可以優(yōu)化建筑物整體的穩(wěn)定性和牢固性，從而有效地保障建構(gòu)筑物中生產(chǎn)生活的安全性。

二、 鋼結(jié)構(gòu)常用加固設(shè)計方法

（一）單個鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固

針對單個鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固手段主要有焊接鋼板、粘粘鋼板及碳纖維復合板、改變截面形狀（比如把工字型截面改成箱型截面和格構(gòu)型截面，甚至可以添加桿件組合成桁架）、外包混凝土加強（主要針對鋼柱的使用）等方面。針對實體建構(gòu)筑物展開加固時，設(shè)計人員必須對具體的截面形式和技術(shù)中潛在的問題實施全面的考量，以保證加固后達到預期要求，此外，在設(shè)計過程中還要結(jié)合施工的難度系數(shù)、施工成本的多少和施工周期的長短進行全面的分析，從中選出適宜的設(shè)計方案。針對具體的工程施工，還可以結(jié)合多種加固技術(shù)協(xié)調(diào)運用，以此提升鋼結(jié)構(gòu)建筑的加固效果。

（二）更改結(jié)構(gòu)傳力途徑

變換結(jié)構(gòu)傳力途徑主要是針對建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)傳力體系實施更改，以發(fā)揮最優(yōu)的加固效用。隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐漸加大，人們對建筑構(gòu)物的性能提出了更高的要求，大部分企業(yè)為了順應自身的發(fā)展情況，會將現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)建筑實施改建或擴建。針對改擴建的施工環(huán)節(jié)，企業(yè)會強調(diào)要保證原建筑物的正常運作，這就增加了改擴建工程的難度，而變化結(jié)構(gòu)傳力途徑可以有效地改善這種情況。在實施這個技術(shù)的過程中，設(shè)計人員需對結(jié)構(gòu)構(gòu)件承重性能和運用情況實行詳盡的解析，通過對結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、支座和節(jié)點中的內(nèi)力布局實行全面考量，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)建筑的具體情況，最終構(gòu)建出科學完善的加固計劃。常見的方式有，增添支點數(shù)目，縮短鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算長度，比如針對鋼結(jié)構(gòu)中設(shè)立支柱來縮減梁的跨度，能夠提升梁的承重性能;通過設(shè)立維護結(jié)構(gòu)或承重次梁來降低原結(jié)構(gòu)的受力，增加支撐或剛性系桿調(diào)整傳力途徑，從而達到加固的目的;施工空間受限時，還可以結(jié)合預應力技術(shù)，讓建筑結(jié)構(gòu)獲取和荷載效應相悖的內(nèi)力，通過變化建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分布狀況，實現(xiàn)加固的目的。

（三）連接節(jié)點加固

連接節(jié)點性能主要體現(xiàn)在把一個或者多個構(gòu)件的受力傳輸?shù)搅硪粋€或多個構(gòu)件上，節(jié)點的受力較為繁復，導致加固操作難度增加。加強節(jié)點的承重性能，應由專業(yè)設(shè)計人員對梁柱及支撐桿件通過實驗展開力學剖析，以調(diào)節(jié)梁柱節(jié)點的連接手段來完善建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分布情況。在篩選實際的施工技術(shù)時，設(shè)計人員應于施工人員協(xié)同工作，對鋼結(jié)構(gòu)加固的成因、效果、受力情況、原有的連接方式和施工環(huán)境等實行全面的掌握，根據(jù)具體情況來選取適宜的施工技術(shù)。在選取焊接加固時，則要注意到焊接過程中造成的高溫會使鋼結(jié)構(gòu)的承載性能變?nèi)?，大?guī)模的焊接會導致施工環(huán)節(jié)構(gòu)建承載性能變?nèi)醵斐删植孔冃?，觸及到鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全性能，此外，焊接時出現(xiàn)的焊接殘余應力，會對原結(jié)構(gòu)造成一定的影響。針對同一受力部位的連接加固環(huán)節(jié)，必須考量剛度的差異性，選取差異性較小的加固方式展開施工。針對鋼管結(jié)構(gòu)的相貫節(jié)點實施加固時，可以運用加內(nèi)隔板、主管加套管和主管加勁環(huán)的加固手段，以實現(xiàn)其最大的加固效用。近些年，碳纖維布的加固手法作為一種新型加固技術(shù)被廣泛運用，并取得了顯著的成果，它在降低焊接殘余應力對原建筑結(jié)構(gòu)損害的同時還可以加強鋼結(jié)構(gòu)建筑的承重性能。

三、 鋼結(jié)構(gòu)加固的注意事項

鋼結(jié)構(gòu)加固時，設(shè)計人員應吃透現(xiàn)場情況，并進行完善的交底工作，方便現(xiàn)場施工人員領(lǐng)會設(shè)計意圖，制定出滿足設(shè)計需求且科學全面的施工方案。設(shè)計人員應考慮施工時的各種狀態(tài)，并需要注意以下幾點：首先，鋼結(jié)構(gòu)加固時是否正常使用，是否停工停產(chǎn)，還是在正常使用，須針對不同情況，對施工提出相應安全要求及施工要求;其次，進行焊接工作時，要求施工單位采用合理的施工方法及順序，必須避免焊接變形和應力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)，并在設(shè)計中應考慮加固的影響，留出余量;再次，應要求現(xiàn)場進行尺寸復核放樣，以確保構(gòu)件的精準度;最后，提示可能涉及的危大工程項目，并對結(jié)構(gòu)的防腐防火性能提出明確的要求。

四、 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計越來越多，新的方式方法也不斷涌現(xiàn)，但是基本思路及方法仍是按照上文所述。且絕大多數(shù)設(shè)計人員也是依照工程經(jīng)驗，參照以上思路，選擇一種或多種聯(lián)合加固方法。具體到某項目的方案，則應從安全、經(jīng)濟、施工多角度考慮，最后綜合得出。

參考文獻：

[1]吳天瀟.建筑消防性能化審核管理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].大連：大連理工大學，2018.

[2]劉開敏.談混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)的加固及設(shè)計[J].四川水泥，2015（7）：99.

作者簡介：

王嘯岳，南京金凌石化工程設(shè)計有限公司。