钢结构检测及加固措施

摘 要：随着冶炼技术的进步，钢结构被广泛的应用到现代工业和建筑行业中，极大的提高了建筑的质量和安全。但是，由于在钢材生产过程中的设计、管理以及工程施工的不当，导致一些材料的质量不能达到要求，对钢结构的使用功能和耐久性也产生了不良的影响，因此，需要加强对钢结构的检测，对发现的问题及时的采取加固措施，确保钢结构的安全。本文对钢结构的检验技术进行分析，并探讨了钢结构的加固技术和措施。

关键词：钢结构；检测技术；加固措施

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）09-0018-02

前言

钢结构主要是指各种钢板、钢管以及钢材料组合成的主体结构，其通过焊接的方式连接在一起，组成钢建筑结构。因此，在钢结构加工中，焊接过程就至关重要。但是受到自然环境、焊接技术以及操作人员工艺水平的影响，钢结构焊接往往存在很多缺陷，这严重的影响了钢结构的使用安全。其中群布式的气孔以及焊接未融合属于严重的缺陷，对钢结构的安全使用有重大的威胁，分布式夹渣等属于一般的缺陷，对钢结构的影响不大。钢结构在建筑施工、机械零件加工、管道架设以及铁路运输等方面有着重要的应用，因此，其质量对保证工程安全至关重要。但是，由于钢结构在工作中，经常会受到变应力以及自然风化、腐蚀等破损，经常会导致钢结构局部失稳，甚至整体崩溃。因此，需要对钢结构的质量进行全面的检测，保证钢结构能够正常安全的被应用到各行各业，尤其是近几年我国科技水平的不断提高，钢结构的检测和加固技术不断完善，使得钢结构的质量水平越来越高，切实提高了钢结构的使用安全，保证了国家和人民的生命财产安全。因此，本文对钢结构的检验技术进行分析，并探讨了钢结构的加固技术和措施。

1 鋼结构检测技术

1.1 直接检测法

在钢结构的检测技术日益发展的今天，传统的直接观测检查仍然起到了很大的作用。从经济性的角度去看，任何一种现代化的检测技术都需要大量的资金支持，因此，传统的直接检测法具有经济实用的特点。通过钢结构直接观测检查法，可以对钢结构表面的气泡、裂缝以及咬边、熔合等常规缺陷进行检测。当然，这种方法需要工作人员常年的工作经验积累，需要工作人员的严谨的工作态度和工作技术做支撑，才能对钢结构进行全面的检测。同时，结合现代先进的检测方法，使传统的检测方法发挥更大的作用。

1.2 磁粉检测技术

磁粉检测技术是现代钢结构无损检测的重要技术之一，其原理是当钢铁材料被磁化以后，钢结构上面将会出现磁力线的分布情况，通过分析磁力线的分布，可以判断出钢结构是否存在缺陷。当钢结构存在裂缝等缺陷时，磁力线将会因为钢结构破损而发生扭曲或变形，通过一些合适的光照就可以直观的观测到这些缺陷，实现钢结构损伤的检测。在没有破损、裂缝的钢结构上，磁力线应该表现为全部通过这类材料，并且排列整齐，如图1所示；如果钢结构存在缺陷，表面粗糙，则磁力线经过钢结构表面时会发生扭曲，而且缺陷越大，磁力线的扭曲程度就越大，如图2所示。这种检测方法一般用于铁磁性的材料，例如钢管、钢板以及铸钢零件等，而且具有成本较低、使用方便、检测结果直观显示、检测效率高等优点。但是，它也存在一定的缺陷，这种检测只能用于铁磁性材料，而且对检测员的视力要求较高。

1.3 超声波法

利用超声波法对钢结构进行综合检测，基本原理是在钢结构的一侧安装发射探头，通过发射探头将电能转换成为机械能，发出超声波可以穿透钢结构，到结构的另一侧。然后通过接收探头将接收到的超声波接收后再还原成电信号，随后将这个信号放大，就可以在示波器上显示出来。声波传送的时间则是通过数码显示器得到，并可以打印出具体的数值。因为超声波所穿透的钢结构厚度（距离）是已知的，就可以根据超声脉冲发出和到达的时间，算出声波在钢结构中的传播速度，从声速上就可以对钢结构的质量进行判断。一般来讲，钢结构的密度越大，则所测得的声速也就会越大。相反，如果钢结构的密度比较小，材质相对稀疏，则测得声速也会变的较小。通过超声波检测，可以有效的检测出钢结构的完整性，保证钢结构的质量安全。由此可知，超声波检测钢结构质量和完整性的理论基础是弹性波波速与媒质特性之间的关系。从声波传送的速度可以推测出所穿透的钢结构特性的变化。

1.4 力学检测技术

1.4.1 高应变动力检测法

根据作用在钢结构的动荷载的能量是否可以使钢结构发生塑性位移，可以将动力检测法分为高应变动力和低应变动力两种方法，也就是高应反射波法和低应反射波法。高应反射波法是指利用几十甚至几百斤重的重锤来敲钢结构的一侧，同时在钢结构两侧距受力端一段距离处对称安装力和速度传感器，测定重锤冲击下的作用力和速度信号。这种方法作用在受力处的能量较大，应力和应变水平与钢结构使用环境下的应力应变水平相接近，分析钢结构受力时输出的信号，通过动荷载来检验钢结构的承载能力。

1.4.2 低应变动力检测法

低应变动力检测法是采用低能量的瞬态或稳态激振，通过让钢结构在合理的弹性范围内进行较低幅度的振动，然后再根据波动理论和振动来判断钢结构的缺陷。目前我国低应变动测试法主要有应力波反射法和振动波法，其中反射波的应用最广泛。然而低应变动测法能否测定承载力在国内还存在一定争议。因为低应变反射波法把钢结构看作一维弹性均质杆件，当钢结构一端受到冲击时，应力波将会沿着钢结构向下传播，当遇到阻碍时发生反射，由顶端的传感器进行接收，然后经过动测仪的采集处理后，记录反射信号，根据实测时域的信号波形的浮动值和相位特征来判断钢结构是否存在缺陷。

2 钢结构的加固措施

2.1 改变钢结构的计算图形

通过改变钢结构的计算图形，实现对钢结构的加固。改变计算图形的实质就是改变钢结构的受力传导体系。电力、冶金以及机械制造、建筑等行业的钢结构使用都有着复杂的工艺要求和布局结构，而且一些钢结构的使用是在保证其不停产的基础上进行的，钢结构的体系调整受到了很多因素的制约。因此，应该采取改变计算图形的方式来实现对钢结构的加固处理。在钢结构的扩建工程中，改变钢结构的计算图形被广泛的应用，是一种比较常见的钢结构加固方法，其具体的技术手段应该结合钢结构施工的难度、技术要求以及工艺、使用功能等因素综合考虑，而且，在加固设计中，除了要对钢结构的受力和极限状态下进行计算外，还应该考虑钢结构构件、不同节点以及支座等内力影响，对结构以及基础进行补充验算，并采取合理可行的加固措施。

2.2 碳纤维增强复合材料钢结构加固技术

传统的钢结构加固技术被广泛的应用到相关领域，但是其缺点很多，包括耗费时间长、需要大量的人力、物力和财力的支持，而且耐久性能较差，维护费用较高。相比较而言，碳纤维增强复合材料（CFRP）就有更高的实用价值，其物理性能优越，具有较高的刚度和强度，抗疲劳性能和抗腐蚀性能优越、现场的可操作性比较强、操作简单、工期短、不会损伤原结构等。当前，CFRP技术被广泛的应用到混凝土结构中，而对于在钢结构加固施工，国内外尚处在起步阶段，当前研究仅仅局限在受弯构件的加固、疲劳加固、粘结剂以及钢结构受力分析。

2.3 增大构建截面的加固

增大钢构建的截面，实现对结构的加固。主要是采用增补钢材的方法，此外，也可以对原构件外包的混凝土进行加固。对钢柱的加固可以采用改变截面形式方式，以此来提高弯矩作用平面内外的承载能力：对于钢梁结构的加固，可以在翼缘板上加焊水平板，型钢或者是斜板进行加固。

2.4 连接的加固与加固件的连接

对钢结构连接的加固，主要是通过选择焊缝、普通螺栓、铆钉和高强度螺栓连接方法实现对钢结构节点连接部分的加固，因此，应该根据所要加固的钢结构特点，选择合适的连接方法，实现对钢结构连接的加固。

3 结语

随着钢结构广泛的应用到工业和建筑行业中，对钢结构的质量安全要求也提出了更高的要求，钢结构质量的高低直接关系着人们的生命财产安全，因此，必须加强对钢结构质量的监管，采用多种检测方法，如磁粉检测、超声波检测以及力学检验等方法，对钢结构进行全面的检测，并采用CFRP技术、改变结构计算图形、增大构建截面的加固、连接的加固与加固件的连接等措施，对钢结构进行加固处理，确保钢结构的质量安全。

参考文献

[1] 陈夏生.概论钢结构检测及加固措施[J].城市建设理论研究，2013（14）.

[2] 芦毅.刍议超声波探伤在钢结构检测中的应用[J].城市建设，2012（30）.

[3] 蔡朝杰.钢结构检测及加固措施探究[J].城市建設理论研究，2013（8）.

作者简介：黄立（1982-），男，汉族，湖南平江人，任职于湖南省地质矿产勘查开发局402队。研究方向：建筑工程技术。