鋼結(jié)構(gòu)加固新技術(shù)及其應(yīng)用研究

摘 要：此次研究重點分析了鋼結(jié)構(gòu)加固新技術(shù)的相關(guān)概述，同時也闡述了這些新技術(shù)的具體應(yīng)用，結(jié)合現(xiàn)階段城市化發(fā)展進程的實際需要，提出鋼結(jié)構(gòu)加固新技術(shù)中的關(guān)鍵問題和解決思路，為此項技術(shù)的標(biāo)準化發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；加固技術(shù)；新型技術(shù)；應(yīng)用分析

鋼結(jié)構(gòu)本身具有材料強度高、質(zhì)量輕及韌性好等優(yōu)點，因此呈現(xiàn)出良好的社會經(jīng)濟效益。近些年，伴隨著鋼鐵產(chǎn)量的逐步提升，加之鋼材材性的逐漸改進，讓鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論受到了廣泛關(guān)注，特別是城市化發(fā)展進程中，高層、超高層建筑需求的增加，使得鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用呈現(xiàn)出良好態(tài)勢。在鋼結(jié)構(gòu)建筑數(shù)量持續(xù)增長的今天，鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全問題成為焦點，特別是近年來，頻頻出現(xiàn)的鋼結(jié)構(gòu)安全事故，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來巨大威脅，因此在積累經(jīng)驗教訓(xùn)的同時，還需要采取可行的加固措施，從而適當(dāng)?shù)囊?guī)避鋼結(jié)構(gòu)事故的發(fā)生。

1、鋼結(jié)構(gòu)加固新技術(shù)和相關(guān)的應(yīng)用分析

1.1增加截面積焊接加固法

適當(dāng)?shù)脑黾咏孛娣e屬于一種可靠地加固方式，在這個過程中涉及到焊接加固，在增大截面的基礎(chǔ)上，可以讓鋼結(jié)構(gòu)在加固的過程中更加穩(wěn)定。特別是在具備承載條件的基礎(chǔ)上，可以體現(xiàn)出焊接加固的方便快捷與可靠穩(wěn)固，因此這成為鋼結(jié)構(gòu)加固的主要方案。依照CECS77：96作出的方案分析，對焊接加固鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建的設(shè)計方法作出更加細致的說明，另外，行業(yè)標(biāo)準《鋼結(jié)構(gòu)檢測評定與加固技術(shù)規(guī)程》中同樣收錄了焊接加固鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的相關(guān)條文。在經(jīng)歷了漫長的發(fā)展之后，在承載條件允許的情況下，焊接加固鋼結(jié)構(gòu)工作重點按照相關(guān)的標(biāo)準規(guī)范開展的，但是因為缺乏具體的試驗基礎(chǔ)和相關(guān)的數(shù)值分析，使得標(biāo)準與標(biāo)準之間同樣存在著差異，特別是應(yīng)力比限值和相關(guān)的參數(shù)取值上，計算式重點沿用了蘇聯(lián)的標(biāo)準，因此存在著諸多的不合理之處，所以無法保證焊接加固過程的安全性和具體的適用性。綜合現(xiàn)有的研究分析，發(fā)現(xiàn)增大截面積焊接加固法并不是一種新型的加固技術(shù)，但是具體的應(yīng)用包含著眾多的技術(shù)要點。

1.2粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法同時也被稱為粘鋼加固技術(shù)，這種方式主要是在鋼結(jié)構(gòu)的表面運用經(jīng)過特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，根據(jù)結(jié)構(gòu)膠的依附作用，確保實現(xiàn)整體的協(xié)作，從而提升結(jié)構(gòu)承載力。這種施工技術(shù)在具體實施的過程中，往往不會涉及到明火，因此不會對結(jié)構(gòu)的外形產(chǎn)生影響，因此要求的工作面較小。現(xiàn)階段，有專家學(xué)者開展了11根圓形截面薄壁鋼管粘鋼加固的試驗，通過此項試驗，證明了不管是在彈性階段還是非彈性階段，外粘鋼板和薄壁鋼管都可以實現(xiàn)更協(xié)調(diào)的工作，并且認為薄壁鋼管外粘鋼之后，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式也是發(fā)生了變化，主要是由單層殼變成了一種組合結(jié)構(gòu)，同時還將其運用至三層輕莢芯殼理論計算中，計算出粘鋼后截面的等效剛度。

1.3粘貼纖維增強復(fù)合材料加固法

由于纖維增強復(fù)合材料本身具有良好的物理、力學(xué)性能，因此可以更好的進行現(xiàn)場的操作，同時又能不損傷原有的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)階段，這種材料重點運用于混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)的加固過程中。針對這種FRP加固鋼結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外的研究起步較晚，所以案例相對來說較少。因為鋼結(jié)構(gòu)的強度和剛度較高，所以采用的強度和彈性模量相對較高，這種CFRP較為合適，除了對鋼管柱采用這種FRP布進行環(huán)向的加固之外，還常采用的是板材對鋼構(gòu)件進行加固。綜合分析國內(nèi)外的研究重點，發(fā)現(xiàn)在國外的研究主要是集中在改善受彎構(gòu)建承載性能和疲勞加固方面，在國內(nèi)的研究，主要是以國家工業(yè)建筑方面的診斷和改造工程為重要研究機構(gòu)，由此展開了一系列的研究工作。通過分析FRP加固鋼結(jié)構(gòu)，需要密切關(guān)注FRP與鋼結(jié)構(gòu)之間存在著的黏結(jié)性能。另外，也需要密切關(guān)注膠層對應(yīng)力集中效應(yīng)和溫度存在的敏感性，及時關(guān)注FRP板端的應(yīng)力主要集中地位置，并且采取合理的構(gòu)造措施，從而適當(dāng)?shù)目刂坪眉庸虡?gòu)件的服役環(huán)境溫度。

1.4組合加固法

正是憑借著獨特的優(yōu)勢，讓組合加固法在我國得到了較快的發(fā)展與應(yīng)用，通過合理的利用組合結(jié)構(gòu)的原理，可以對混凝土的結(jié)構(gòu)進行加固，同時還可以將這種技術(shù)合理的運用至其他的工程中，如一些橋梁工程的構(gòu)建。通過合理的運用這種組合結(jié)構(gòu)的原理和方法，可以實現(xiàn)內(nèi)填混凝土加固法和外包混凝土加固法的合理運用。內(nèi)填混凝土加固法主要是運用于鋼管構(gòu)件中，通過采取適當(dāng)?shù)拇胧皶r卸除或者是大部分的卸除作用于結(jié)構(gòu)之上的荷載，雖然在多數(shù)情況下，初始荷載無法及時卸除，這個時候需要充分考慮到初應(yīng)力水平對加固構(gòu)件承載力所造成的影響。

1.5預(yù)應(yīng)力加固法

鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力加固法重點是采用了施加預(yù)應(yīng)力的鋼絞線對鋼結(jié)構(gòu)的整體或者是構(gòu)件本身加以加固，主要的特點是通過適當(dāng)?shù)氖┘宇A(yù)應(yīng)力，可以改變原有的鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，同時也能有效的降低原有鋼結(jié)構(gòu)本身的應(yīng)力水平，確保在后加部分和原結(jié)構(gòu)之間可以更好的協(xié)調(diào)工作，鋼結(jié)構(gòu)的總體承載能力明顯提升。預(yù)應(yīng)力加固法可以對原有的鋼結(jié)構(gòu)進行加固，同時還能改變原結(jié)構(gòu)的剛度，適當(dāng)?shù)母淖冊薪Y(jié)構(gòu)內(nèi)力，這三重效果的實現(xiàn)，主要是運用至較大跨度的鋼結(jié)構(gòu)加固過程中，采用的一般方式并不能實現(xiàn)加固的效果，同時無法提升應(yīng)力作用，這種加固法體現(xiàn)出施工方便、經(jīng)濟可靠等優(yōu)勢。

預(yù)應(yīng)力加固主要是運用至梁氏結(jié)構(gòu)中，因此在加固之后，促使原梁式構(gòu)件及時轉(zhuǎn)變?yōu)轭悘埾伊簶?gòu)件，從而避免梁面外發(fā)生失穩(wěn)的情況。對于柱構(gòu)件來說，可以適當(dāng)?shù)氖褂脫螚U或者是拉索方式進行加固，及時減小柱計算的長度，提升相應(yīng)的剛度和穩(wěn)定性，但是相較于梁構(gòu)件來說，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在柱構(gòu)件中的應(yīng)用不明顯。

1.6含裂紋構(gòu)件的安全評定

在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，鋼結(jié)構(gòu)不能帶著裂紋工作。若是發(fā)現(xiàn)既有的鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了裂紋，則應(yīng)該適當(dāng)?shù)倪M行加固研究，結(jié)合斷裂力學(xué)和損傷力學(xué)的相關(guān)原理加以分析。對于十分重要或者是特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)件及連接節(jié)點，可以適當(dāng)?shù)倪x用斷裂力學(xué)和損傷力學(xué)的方式，對結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和具體的連接節(jié)點加以分析，尤其是對其進行抗脆斷評估。通過分析抗脆斷的評估結(jié)果，可以確定構(gòu)件是不是需要進行加固。這種思路可以及時解決工程問題，但是還需要經(jīng)過進一步的規(guī)范研究，利用更加簡便且科學(xué)的手段完成相應(yīng)的抗脆斷評估。

2、結(jié)語

此次研究重點分析了近些年鋼結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域的新型技術(shù)，發(fā)現(xiàn)任意一種技術(shù)都發(fā)揮出相應(yīng)的優(yōu)勢，但是具體的研究尚不全面，加之缺乏合理的規(guī)范，還未能達到最理想的效果。在經(jīng)過分析之后，需要將各種新型技術(shù)納入到國家標(biāo)準，通過明確具體的適用范圍，促使相關(guān)的技術(shù)人員更有針對性的選擇加固方法，確保每一項加固方法都能發(fā)揮出應(yīng)用價值，合理規(guī)避一系列事故，保證國家鋼結(jié)構(gòu)在運用過程中的安全可靠。