鋼結(jié)構(gòu)以其自重輕、抗震性能好、工業(yè)化生產(chǎn)程度高、便于運(yùn)輸和安裝、施工快捷等優(yōu)點，近年來鋼結(jié)構(gòu)體系在工程中的應(yīng)用日益廣泛。但它對工藝要求比較高，往往因部分施工人員未有相應(yīng)的施工資質(zhì)和技能，造成部分建筑在施工中出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，而在這些建筑加固補(bǔ)強(qiáng)之前，應(yīng)該對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測鑒定。本文結(jié)合具體工程實例，對某鋼結(jié)構(gòu)辦公樓加固補(bǔ)強(qiáng)前的檢測鑒定具體工作內(nèi)容進(jìn)行了闡述，并提出了相應(yīng)的加固措施。

2 工程概況

在施工過程中鋼梁出現(xiàn)了明顯變形，業(yè)主單位需要確定該建筑是否安全，委托檢測鑒定。結(jié)合工程實際情況，采取以下鑒定方案：(1)現(xiàn)場檢查結(jié)構(gòu)布局、鋼構(gòu)件尺寸、外觀質(zhì)量狀況;(2)建筑物垂直度檢測;(3)鋼梁撓度檢測;(4)鋼構(gòu)件焊縫探傷 ;(5)鋼材、高強(qiáng)螺栓和混凝土強(qiáng)度檢測;(6)根據(jù)檢測結(jié)果和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，對建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗算。

3主要檢測結(jié)果

(1)現(xiàn)場檢查結(jié)構(gòu)布局表明：結(jié)構(gòu)平面尺寸及開間與原設(shè)計圖紙基本相符，結(jié)構(gòu)布局與原設(shè)計圖不相符。在建造過程中，業(yè)主發(fā)現(xiàn)鋼梁明顯的變形，在檢測鑒定之前施工方已在每層2/B軸、3/B軸各增加了一根320×200×10×10mm工字形鋼柱(即GZ3)

(2)抽檢4根框架鋼柱和6根主次鋼梁(各三根)橫截面尺寸，六處樓板厚度、結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸抽查的結(jié)果表明：框架鋼柱、鋼主梁截面尺寸和樓板厚度達(dá)到原設(shè)計要求，次鋼梁橫截面尺寸與原設(shè)計不相符(次鋼梁原設(shè)計為槽鋼，現(xiàn)為工字鋼)。

(3)抽取2根鋼梁和鋼柱進(jìn)行焊縫無損探傷檢測，其中抽檢的3處翼緣板對接焊縫質(zhì)量達(dá)到驗收合格標(biāo)準(zhǔn)，其余抽檢的6處角焊縫或?qū)雍缚p，焊縫質(zhì)量達(dá)不到驗收合格標(biāo)準(zhǔn)。次鋼梁因下料尺寸控制不準(zhǔn)確，一端與主鋼梁采用T型對接焊縫，而另一端與主梁有20mm～30mm空隙，采用鋼板二次對接焊縫，部分主梁與次梁節(jié)點焊縫質(zhì)量存在點焊、未滿焊、氣孔、咬邊等明顯質(zhì)量缺陷，詳見圖2。鋼主梁橫向加勁肋焊縫尺寸不滿足規(guī)范要求，存在著明顯的質(zhì)量缺陷。1/B軸、4/B軸鋼柱由兩根300×100×10槽形截面鋼焊接成的300×200×10箱形截面出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象，裂紋把板從厚度方向分成兩半，經(jīng)過NDT檢測發(fā)現(xiàn)裂紋深度發(fā)生在深度3mm左右，同時對同一類型同一批號的另外幾張板切割的零部件進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)板內(nèi)存在夾層，在焊接的過程中由于焊接產(chǎn)生的焊接應(yīng)力作用將夾層的材料拉開。

(4)現(xiàn)場采用HL-300 里氏硬度計對所有鋼梁、鋼柱板材的表面硬度進(jìn)行檢測。里氏硬度計的沖擊裝置將沖頭從固定位置釋放，沖頭沖擊在試樣表面上，測量沖頭距試樣表面1mm處的沖擊速度與反彈速度，里氏硬度值以沖擊反彈速度與沖擊速度之比來表示，然后將里氏硬度值轉(zhuǎn)換為鋼材的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。對與框架鋼柱、鋼梁同一批次鋼材現(xiàn)場抽檢六組(其中次梁3組)力學(xué)性能測試，與框架柱、主梁同一批次的鋼材強(qiáng)度Q335B要求，與次梁同一批次的鋼材強(qiáng)度只能滿足Q235B要求，達(dá)不到原設(shè)計等級Q335B的要求。對3處樓板鉆取混凝土芯樣檢測，其強(qiáng)度均滿足設(shè)計要求。

(5)建筑物垂直度觀測，共取6根鋼柱進(jìn)行觀測，樓面處觀測點鋼柱傾斜位移量均超出規(guī)范規(guī)定的允許偏差范圍，且均向向框架平面內(nèi)。

(6)在目前建筑物恒載和活載沒有達(dá)正常使用的情況下，每層抽取3根主鋼梁(共9根)檢測其撓度值，三層、天面層鋼3/A-C軸梁3/B(為原設(shè)計3/A-C軸梁跨中)觀測點的撓度分別為52.2mm、44.8 mm，2/A-C軸梁2/B(為原設(shè)計2A-C軸梁跨中)觀測點的撓度為48.6mm、42.1 mm，均超過L /400(35mm)，不滿足規(guī)范要求。其余觀測點的主鋼梁撓度值滿足規(guī)范要求，

(7)其他構(gòu)造檢查發(fā)現(xiàn)部分鋼柱與鋼梁連接節(jié)點處鋼梁腹板未設(shè)橫向加勁肋;錨固板與基礎(chǔ)無可靠連接;鋼柱腳未采用混凝土包裹，柱腳銹蝕。

(8)結(jié)構(gòu)復(fù)核計算采用中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)的PKPM系列軟件，計算參數(shù)：建筑物安全等級為二級，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)計地震分組為diyi組，地面粗糙度為B級，應(yīng)按照6度確定其地震作用與抗震構(gòu)造措施。荷載根據(jù)使用功能，按現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB5009-2006)規(guī)定取值?；炷翉?qiáng)度取值設(shè)計值，鋼材強(qiáng)度實測大于設(shè)計值的取設(shè)計值Q335，介于設(shè)計強(qiáng)度與低一個等級之間的鋼材取Q235。柱、梁、板構(gòu)件尺寸均取實測值。鋼梁不考慮與混凝土板共同作用(壓型鋼板與鋼采用點焊，混凝土樓板與沒有可靠)。假定節(jié)點連接滿足強(qiáng)度要求，確定節(jié)點連接詳圖。鋼梁為受彎構(gòu)件，發(fā)生的變形對其承載力影響較小，僅使其變形加大;鋼柱是既承受軸向荷載又承受彎矩的彎壓彎構(gòu)件，它的變形增加會構(gòu)件的附加彎矩增加，在軸向荷載荷載和附加彎矩的共同作用下發(fā)生P-效應(yīng)，構(gòu)件承載力逐漸低，甚至破壞。假如柱在軸向壓力P作用下工字形截面形心存在水平變形△，變形前后截面邊緣纖維的壓力力比值為： ，這樣無論構(gòu)件截面發(fā)生何種變形，根據(jù)位移與截面參數(shù)可計算出變形前后受壓、受拉邊緣的應(yīng)力變化。也可以將增加附加彎矩以荷載菜單里輸入，來考慮柱變形對承載力的影響。結(jié)構(gòu)復(fù)核表明首層2×A軸、3×A軸、2×B軸、3×B軸、2×C軸、3×C軸鋼柱的平面外穩(wěn)定驗算應(yīng)力比大于1;一至三層1～2×B、3～4×C鋼梁強(qiáng)度應(yīng)力比大于1。在未增加2×B軸、3×B軸鋼柱之前，理論計算二層2×A～C軸鋼框架梁的zui大撓度為62.mm，二層3×A～C軸鋼框架梁的zui大撓度為61.6mm，不滿足規(guī)范要求;在2/B、3/B軸增加鋼柱后，2×A～C軸、3×A～C軸鋼框架梁的zui大撓度只有3.12 mm，滿足規(guī)范要求，說明如果基礎(chǔ)承力滿足要求，2×A～C軸、3×A～C軸鋼框架梁撓度增大不會明顯增大。

4加固方法

鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件加固是一項復(fù)雜的工作，考慮因素很多，加固方法應(yīng)從施工方便、不影響生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)合理、效果好等方面來選擇。應(yīng)與實際施工方法緊密結(jié)合，并應(yīng)采取有效措施，新增截面、構(gòu)件和部件與原結(jié)構(gòu)連接可靠，使其形成整體共同工作。在加固施工時，應(yīng)避免對未加固的部分或構(gòu)件造成不利的影響，并充分考慮現(xiàn)場條件對施工方法、固效果和施工工期的影響，應(yīng)采取減少構(gòu)件在加固過程中產(chǎn)生附加變形的加固措施和施工方法。鋼結(jié)構(gòu)的加固主要可分為兩大類：(1)改變結(jié)構(gòu)計算簡圖的加固方法：采用改變荷載分布狀況、傳力路經(jīng)、節(jié)點性質(zhì)、邊界條件、增設(shè)附加桿件或支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同作用等措施對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。(2)不改變結(jié)構(gòu)計算簡圖的加固方法：在不改變結(jié)構(gòu)計算簡圖的前提下，對原結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面和連接進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的方法。此時對構(gòu)件的加固又稱為加大截面法。在梁跨中增加的2/B軸、3/B軸鋼柱，使梁的彎矩變?yōu)樵瓉淼?/8～1/4，撓度變?yōu)樵瓉淼?/32～1/16，但只適這樣形心在中軸線上的等截面鋼梁，因為它改變了原結(jié)構(gòu)荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點性質(zhì)和邊界條件，同時也改變了空間布局。對1～4×A軸、1～4×C軸的鋼柱在門窗頂過梁高度處分別增加水平支撐(Φ140×5鋼管)，對平面外應(yīng)力比大于1的2/B軸、3/B軸鋼柱采取外包混凝土加固，加固后的截面為400×400，采用強(qiáng)度為C25的細(xì)石混凝土，外包30×30×1mm鋼絲網(wǎng)防混凝土收縮開裂。對強(qiáng)度不滿足要求一至三層1～2×B、3～4×C鋼梁采取下翼緣粘碳纖布。對焊接不滿足要求的節(jié)點在節(jié)點處再焊接鋼板補(bǔ)強(qiáng)，再進(jìn)行粉刷防腐涂料。對未采用混凝土包裹的鋼柱腳，粉刷防腐涂料。

5總結(jié)

(1)在加固設(shè)計前，應(yīng)對鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場實地進(jìn)行詳細(xì)的檢測和鑒定，該工程的幾何尺寸、構(gòu)件尺寸、節(jié)點等是否與設(shè)計圖紙相符，鋼梁撓度和柱垂直度是否滿足規(guī)范要求。為復(fù)核計算及加固設(shè)計提供可靠的依據(jù)。

(2)在鋼結(jié)構(gòu)工程連接節(jié)點質(zhì)量的好壞直接影響到建筑物的安全性、結(jié)構(gòu)性和耐久性，輕則影響正常使用，重則造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和重大的人員傷亡。應(yīng)重點檢查焊縫接頭部位、收弧部位、形狀和尺寸突變部位、焊縫與母材連接部位、母材引弧部位等的焊接尺寸是否達(dá)到圖紙規(guī)定的要求，是否有裂紋、咬邊、焊瘤、燒穿、下塌等缺陷;在焊縫的端面處，重點檢查其是否有夾渣、未焊透和未熔合的現(xiàn)象。

(3)當(dāng)存在超限的施工偏差，受壓構(gòu)件存在較大的移位或變形時，計算分析應(yīng)考慮其不利影響。

(4)當(dāng)鋼柱平面外應(yīng)力比超， 可以采用增設(shè)剛性系桿柱間支撐以減小鋼柱平面外計算長度的方法進(jìn)行加固， 這樣既減少了工程造價， 又加快了施工速度。

(5)在對鋼梁和鋼柱進(jìn)行焊接加大截面加固時，應(yīng)盡量進(jìn)行卸荷處理， 焊接時注意施工方法和順序，避免焊接造成鋼梁和鋼柱的變形。

(6)對于加固時可能出現(xiàn)傾斜、失穩(wěn)或倒塌等不安全因素的鋼結(jié)構(gòu)，在加固施工前，應(yīng)采取相應(yīng)的臨時安全措施，以防止事故的發(fā)生。

希望通過對該鋼結(jié)構(gòu)辦公樓檢測鑒定信及加固設(shè)計的介紹，能夠給同行遇到類似工程的檢測鑒定及加固設(shè)計提供參考。

《鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205-2001

《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50344-2004

《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50621-2010

檢測儀器及方法： 超聲儀等