论文摘要:本文从钢结构在我国现阶段的发展与应用着手，分析钢结构加固的原因，并对钢结构加固原则、分类进行多角度的阐述，提出加固过程中应该当注意的事项，从而实现钢结构的加固目的。

关键词:钢结构加固发展应用

近20年以来，随着经济发展、城市建设进程的加快和人们对绿色建筑的追求，钢结构在建筑工程中的应用越来越广泛。由于国家的大力支持和市场的旺盛需求，我国钢结构发展迅猛，被称为建筑行业的“朝阳产业”。各类钢结构企业应运而生，从国家大剧院、奥运场馆到中央电视台新址都采用了钢结构体系。

钢结构具有轻质高强、受力明确、工期短、环保、抗震性能好等优点[1]，不仅在钢结构工程的加固与改造中不可替代，在混凝土和砌体结构的加固、改造中也广泛应用。但大量早年建设的建筑物由于工程质量较差或者结构设计存在严重缺陷以及使用条件的改变，经验算后钢结构工程结构的强度、刚度或稳定性不再满足应有的正常工况条件以及其他正常使用要求，需要改造加固。

在建筑施工中，由于设计或施工中造成钢结构缺陷[2]：如焊缝长度不足，杆件切口过长，使截面削弱过多等；结构经长期使用，出现不同程度的锈蚀、磨损以及操作不正常等，造成结构缺陷；工艺生产条件变化，使结构上荷载增加，原有结构不能适应；使用的钢材质量不符合要求；意外、自然灾害对结构损伤严重；由于地基基础下沉，引起结构的变形和损伤等。不再满足设计要求就应该对钢结构进行结构加固。

本文主要讨论对以钢结构作为结构形式的建筑工程进行加固处理。

根据钢结构的加固对象不同，可分为钢柱加固、钢梁加固、钢屋架加固、吊车系统的加固、连接和节点的加固、裂纹的修复和加固、吊车梁系统的加固等。根据钢结构的损害范围不同，分为局部加固和全面加固，前者是对某些承载力不足的杆件和连接节点进行加固，而后者是对整个结构进行加固[3]。

钢结构加固工程是一项非常复杂的工程，要考虑的因素有很多。钢结构加固的方法应从施工方法简便、经济上合理、不影响正常生产、加固效果能够达到预期目标等方面来考虑。钢结构工程加固的一般原则有以下几条：
　　(1)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。
　　(2)钢结构加固后的结构安全等级应根据结构破坏造成后果的严重程度以及结构的重要性和在正常使用情况下的具体要求而定。
　　(3)在钢结构加固施工过程中一般来说要做到应尽可能不停产或少停产，这是因为停产造成的损失往往是加固费用的几倍甚至几十倍。在结构加固施工时，能不能在加固施工过程中产生的施工负荷下不停产的进行加固施工，取决于要加固的结构在加固施工过程中的应力应变状态，一般构件应力应小于钢材设计强度的80%左右[5]。
　　(4)钢结构工程的加固设计应该考虑与实际施工方法紧密的结合，并采取有效的措施，保证新增的截面、构件和部件与原结构的连接可靠有效，可以达到新增部件和原有结构成为整体后能够共同工作的目的。
　　(5)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。
　　(6)加固时可能会出现结构倾斜、结构失稳或结构倒塌等不安全因素的钢结构。

从设计的角度来说，钢结构的加固工程分为两大类：
　　(1)从结构计算的角度改变结构设计计算简图的加固方法：采用改变结构所承载的荷载的分布状况、从力学传递的角度改变力的传递途径、改变节点的连接性质强化节点的连接、改变结构边界条件、增设附加连接杆件或者增设支撑、改变施加的预应力大小或者非预应力结构改为预应力结构、考虑结构的空间协同作用等措施对钢结构进行加固处理的方法。
　　(2)不改变结构计算简图的加固方法：即在不改变结构原来计算简图的前提下对构件截面和连接部位进行补强加固的方法。此对构件的加固具体的来说是加大截面加固法。从施工的角度来讲，对于结构整体或者局部损伤比较严重，导致构件局部应力很高的情况可以采用补强施工的方法改变结构的截面大小。但是补强施工不可以在施工时临时削弱承受很大内力的构件及连接，此时需要暂时减轻钢结构承受的负荷。

因此，在具体的钢结构加固过程中，应注意以下几点：
　　(1)当采用加大截面的方法进行加固时，应该保证结构的加固构件具有合理的力学传递途径，以保证新增加固件与原有构件共同工作的相互连接方式；对于轴心受力和偏心受力构件，加固构件与原有构件的支座(或节点)应具有可靠的连接以保证原力学传递路径的不变。
　　(2)加固构件的布置应适应原有构件的几何形状或已发生的变形情况，以利于施工但也应尽量避免利用引起固有截面形心偏移的形式，如果难以避免时，应该在加固施工过程中考虑到形心轴偏移产生的后果和影响。
　　(3)尽可能减少加固施工的工作量。当加固采用的是焊接方式补强时，应该尽量减少焊接的工作量并且应该注意合理的焊接施焊顺序，以确保降低焊接产生的变形和焊接产生的有害应力。当结构在附加荷载作用下进行焊接作业时，应该尽量采用较小的焊接尺寸，并且应首先加固对原有构件影响比较小、构件截面形式比较薄弱或者能够立即起到加固作用的部位。
　　(4)采取加大截面的加固构造措施不应该过多的削弱原有构件截面面积和原有结构的承载能力：当采用螺栓或高强度螺栓连接时，尽量选用较小直径的螺栓以防止截面削弱过大。当采用螺栓(或铆钉)连接加固加大截面时，将加固与被加固板件相互压紧后，随从加固件两端向中间逐次做孔和安装拧紧螺栓(或铆钉)，以便尽可能减少加固过程中截面的过大削弱。
　　(5)在负荷下进行结构加固时，采取的加固工艺应确保被加固件的截面不出现焊接加热，当存在附加钻、扩孔洞等会引起结构截面的削弱，加固产生的不利影响应该尽可能的小，为此必须制定详细的加固施工方法，施工工艺过程和技术条件必须合理，并据此按照隐蔽工程施工验收标准进行施工验收。
　　(6)在负荷状态下进行结构构件加固时，当采用焊接加固件加大截面的方法加固钢结构构件时，必须将可用结构加固件与被加固构件沿构件全长互相压紧；与构件截面有对称的成对焊缝时，应在施工过程中进行平行施焊；当有多条焊缝时，应按照交错顺序施焊；对于两面都有加固件的截面，应该先施焊受拉侧的加固件，然后施焊受压侧的加固件；对一端为嵌面的受压杆件，应从嵌固端向另一端施焊。若其为受拉杆，则应该从另一端向嵌固端施焊。
　　(7)当采用加大截面的方法加固有两个以上构件的静不定结构(框架、连续梁等)时，应该首先将全部加固与被加固构件压紧并且进行点焊定位，然后从受力最大构件依次连续地进行加固连接。

在钢结构加固改造中，钢结构加固设计和方案选定工作是非常复杂的，应按照有关规范规定要求严格进行，并且重点做好构件和节点设计，以保证结构的安全。
　　[1]张陕锋.箱型柱-H型钢梁刚性连接构造探析[J].钢结构,2005,20(6):68-71.
　　[2]梁悦欢.钢结构加固技术研究[J].中国新技术新产品,2011,11:185.
　　[3]黄献璋,吴清莲,谭卓林,李奉杰.浅谈钢结构加固技术[J].科技纵横,2011,10:169.
　　[4]王燕,彭福明.钢框架梁柱半刚性节点在循环荷载作用下的试验研究[J].工业建筑,2001,31(12):55-57.
　　[5]王立军.焊缝几何对焊趾疲劳裂纹扩展行为的影响[J].天津大学学报,1997,30(6):735-740.
　　[6]GB50067-2001,建筑结构可靠度统一标准[S].
　　[7]尹磊,杨君君.钢结构加固技术的探讨和研究[J].建筑世界,2011,32(3):89-92.