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钢结构加固改造中常见的问题
发布人:youyite   发表日期:2026-07-06

  钢结构加固改造中常见的问题主要集中在设计、材料、施工与环境四大维度,其成因复杂、后果显著,直接影响结构安全与使用寿命。以下是基于工程实践与标准规范的系统梳理:

  一、焊缝缺陷与应力集中

  焊缝开裂是钢结构加固中最为频发的失效形式,可分为冷裂纹与热裂纹。冷裂纹多因焊接后氢聚集、冷却过快引起,常见于高强度钢材或预热不足的条件下;热裂纹则源自焊缝金属凝固时的收缩应力及杂质偏析,常见于硫、磷含量过高的钢材。

  《钢结构加固设计标准》GB 51367‑2019 明确要求:进行负荷状态下的焊接加固前,必须校核原构件的名义应力比,若超出规定限值(如 0.85),严禁直接施焊。在部分工程中,由于对加固前结构模型读取失误(如节点坐标偏差等),导致名义应力计算异常(例如误判为“0”),进而做出不符合实际情况的安全评定。

  主要防治措施包括:采用低氢焊材、控制预热温度(≥100 ℃)、焊后适当缓冷;对出现裂纹的部位,应在两端钻设止裂孔并彻底铲除缺陷后再重新焊接,严禁直接原位补焊。

  二、节点连接失效与协同性差

  加固节点常因新旧构件刚度不匹配或连接方式冲突而引起应力集中。典型案例有:粘钢加固梁端锚固长度不足,导致钢板过早剥离;或在原有高强螺栓节点上直接新增焊接,干扰原有摩擦传力机制,降低连接效能。

  合理选择连接方式需遵循“刚度匹配、传力明确”原则:

  焊接适用于材质性能明确、可复检验证且不易受热影响部位;

  高强螺栓适用于需留用拆卸条件、需避免局部高温影响区域;

  混合连接(焊接与螺栓并用)应仅在充分核(合)算荷载分配合理之后方可采用。

  施工典型错案:将安装螺栓误作为最终施拧螺栓,导致预紧力缺失,连接部位显著滑移。

  三、腐蚀与材料劣化

  钢结构在潮湿、盐雾或受工业污染的环境中极易发生局部腐蚀,尤以焊缝热影响区、节点缝隙、涂层损伤部位为甚。腐蚀不仅会导致材料有效截面削弱,还会因锈蚀物膨胀(理论上可达钢体积六倍)引发混凝土保护层剥裂、钢板鼓曲、螺栓孔径失矩等问题。

  现场案例表明,部分处于腐蚀性环境的彩钢瓦镀锌层厚度可减薄至 1 μm 或更低,而正常规范要求通常不应低于 6 μm。腐蚀风险评估面临的关键难点在于,某些隐蔽部位(如箱形柱内壁)的侵蚀程度通常难以实现全面的无损探查。

  有效防腐对策包括:涂刷防腐层(如环氧富锌底漆 + 聚氨酯面漆,设计总厚≥150 μm);对既已受损的区域,须严格按 Sa2 ½ 的除锈要求,彻底清除已有涂层,并可利用碳纤维布或钢丝网复合加固等方式,缓解使用实板增厚带来的附加重量。

  四、施工工艺控制不足

  现场施工过程中的粗放操作往往是诱发质量问题的主因,常见情况如下表所示:

  | 问题类型 | 具体表现 | 潜在后果 |

  | 高强螺栓安装不到位 | 丝扣露丝超出 2 扣、垫圈使用方位错误、扭矩未作有效检验 | 连接系统滑移、承载力明显下隆 |

  | 栓钉与钢板点焊缺失 | 施工过击穿模板基层、后锚节点未补焊定位牢固 | 结构整体连接脱键,板墙丧失约束性能 |

  | 粘钢贴合不严谨 | 贴合前基材处理未作磨制达≥Ra 50µm | 材料有效结合性低,容易层间分离 |

  | 工艺环境不当 | 现场温场≤5℃或≥35℃区间,用胶温度不适宜,固化时间不匹配| 贴合物质成块不紧密,界面结合不佳 |

  五、设计与评估环节的疏漏

  设计上的偏误主要发生在未综合考虑原构材质特性差异、新增使用状态(设备)对结构造成的额外压力以及修正系数的误取值等情况中,部分加固系统无法实际达到预期效用。例如误将 Q235钢材 视为Q345进行计算;计算时若忽视了结构胶和原有混凝土界面之间的参数差异性、未计入因部分增强而产生的偏压(折减)。另一方面,在结构加固完工投入使用之后的定期评价中,经常忽略了开展非破坏检测 (超声波、磁粉、表面检测等)及相关静载(/疲劳)现场测试,致使隐含的安全威胁未被识别、无法有效评估已施工节点的最终性能指标,为系统整体长期稳定运行带来了不确定性。

  为方便施工管理人员操作使用并掌握粘钢加固作业的整体关键节点,《作业操作流程指南》具体步骤如下所示:

  1 . 确定施作部位 凿除旧表面 / 定位施打标志线 / 作基材表面处理(打磨至粗糙度 ≥ 50 µm )

  2 . 确定附加受力配钢板 确定钻孔位置,钢筋探测与定位 → 钻作连接孔位(螺栓或销接等)

  钢板制作加工 → 使用化学药剂粘接

  胶(粘钢用)现场混合调拌,按比例充分拌匀,均匀涂敷于接触表面 / 迅速定位压固(加压固定,充分胶体压实、排除气缝)

  固化静置,按规定进行养护(满足施工工况气温湿度的规范养护时间)后,进行表面收面 / 外部防腐防护处理与外观检验。

  常见现象、存在问题

  规范执行仍显不一致 :目前从设计(概念选择与性能要求)→施工(具体细节施工参数、检测规范实施)→监理监督(节点抽检测量与记录、评估资料报送)各环节,仍对 GB51367-2019的多个强制性条例、条款(如“名义应力分析”、“强度提高(衰减)”以及“现场试验的试块布置及数据处理”章节相关数值计算方法等细节)存在认知不准确或落实不严格之处,致使同一工程在相关条目的处理方式及技术方案选择存在诸多不一致现象。

  进场材料(原材料性能验证及检验文件不足)

  主要存在加固所用结构性粘剂、粘着辅材、结构用钢或钢筋型材等供应商品质证明材料、批次复验数据、产品进场报监(验收报批单)及安装前后使用说明缺失的现象。

  缺少监测管理智能平台:现阶段已完工加固段、项目缺乏对长时期使用过程腐蚀率统计和累积变化数据的长期观测评价记录、无在线远程监测管理平台支撑后续养护、维护的自动化、自动化与早期报警系统。


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