建筑工程钢结构加固技术及含裂纹构件安全评定方法分析

建筑工程钢结构加固技术及含裂纹构件安全评定方法分析

张丽娜

6527231995****1020， 新疆 博乐 833400

摘要：我国建筑结构的种类很多，但在快速发展的条件下也存在很多问题，施工的质量安全非常重要。对于保证建筑工程质量，只有检测鉴定才能进一步提高其可持续性。为了保障建筑结构的稳定性和强度，有必要对建筑结构的选择进行优化和改进。因此，有必要明确建筑结构检测鉴定与加固思路，及时了解建筑结构加固的原因，并引入加固措施处理，以帮助延长建筑项目的使用寿命并保护居民的安全。基于此，文章对建筑工程钢结构加固技术的应用及含裂纹构件安全评定方法进行了研究，以供参考。

关键词：钢结构加固；含裂纹构件；安全评定

1建筑结构耐久性检测及加固技术的应用意义

建筑结构耐久性检测涉及对建筑物的承重构件、连接节点、混凝土、钢筋和预应力构件等核心部位的持久性、完整性和安全性进行全面评估。这种检测不仅关乎建筑物的完好性，更直接影响使用者的安全。耐久性评估主要考察建筑物在长时间荷载、环境腐蚀、碳化、冻融循环、氯离子侵蚀等不利因素作用下，各部位材料的降级、损伤程度及对整体性能的影响。加固技术的应用意义则体现在，基于检测得出的数据和结论，对潜在的风险区域进行修复、强化或改造，以确保其达到或超过设计期望的性能。这些技术包括但不限于增加外包钢筋、使用高性能混凝土、碳纤维加固、植筋和预应力加固等。通过专业手段，可以有效延长建筑的使用寿命，减少维修和更换成本，最大限度地保证建筑物的经济价值和社会价值。

2建筑工程钢结构加固技术措施研究

2.1增大截面焊接加固法

焊接是钢结构建筑施工中最常用的一种钢结构构件连接方法，施工工艺简单，连接可靠性高，是承重构件的首要连接方法。增大截面焊接加固法，顾名思义就是通过增大焊接截面面积，提高焊接面焊接稳固性的方法，该方法是最直接也是最有效的加固方法之一。学者们对焊接构件承载性能展开了大量研究，并通过试验的方式，对轴心受压构件、受弯构件等多种钢结构构件在焊接加固后的力学性能展开了研究，分析了钢结构构件初始承载性能和加固后的承载性能差异，在此基础上优化了增大截面焊接加固。

2.2粘贴钢板加固法

连接钢板加固法通过在钢结构建筑构件接缝处粘贴钢板，能够有效提升钢结构构件承载能力。该方法无需焊接就将构件连接成一个整体，因为连接过程中不使用明火，有效减少了环境污染，同时不会对建筑外形美观性产生影响，减少了后续构建表面处理工序，降低了施工成本。目前我国学者对粘贴钢板加固技术展开了广泛的研究，特别是从理论层面上对粘贴钢板加固技术进行了大量理论分析，对我国未来粘贴钢板加固技术的应用和发展奠定了理论基础。粘贴钢板与被加固构件的粘结面结构，胶层粘结稳固性和耐久性是影响加固效果的关键因素，一旦粘结面结构胶层疲劳或者开裂，将会极大的降低加固效果，因此需要特别注意结构胶层稳固性和耐久性。工程实践发现，连接钢板的厚度是影响连接稳定性的重要因素，薄钢板具有更高的粘结稳固性，此外，适当增加粘结面面积也能够增加加固效果，从而提高结构胶层稳固性。

2.3预应力加固技术

预应力加固技术在建筑工程中应用广泛，主要是通过对预应力筋或钢束施加预先的拉紧力，将其固定在结构中，使构件在使用过程中始终处于受压状态，以提高其承载能力和变形性能。实际应用中，首先确定需要加固的结构部位，进行预应力筋或钢束的布置设计，随后按照设计方案进行开槽、穿线，确保预应力筋或钢束与待加固构件良好结合。使用专业的张拉设备，对预应力筋进行张拉，张拉至规定的预应力，并采用锚具固定，以确保预应力长期稳定。完成张拉后，进行注浆作业，使预应力筋与构件形成一体，达到加固效果。

2.4植入钢筋加固技术

植人钢筋加固技术是近年来建筑工程领域的重要技术，具体是指将额外的钢筋植人既有的混凝土构件中，与原有的钢筋共同承受荷载，从而达到增强构件承载能力和延长使用寿命的目的。植人钢筋加固技术的操作过程中通常涉及对既有构件开槽、将植人钢筋置人，并使用高性能灌浆材料进行固定。首先，需要依据结构受力特性，确定植人钢筋的具体位置、数量和布置方式。然后，开槽后对钢筋表面进行防锈处理，确保其在混凝土内部的持久性。最后，使用高流动性、高豁结性的灌浆材料填充槽内空间，确保无空洞，与钢筋紧密结合。

3含裂纹构件的安全评定及加固维护

3.1含裂纹构件的安全评定方法

为了保证钢结构的安全可靠性，需对可能存在的裂纹缺陷进行评估。钢结构构件的裂纹缺陷可能是由于施工与质控制造、施工、运输、装配或使用过程中产生的，也可能是由于材料本身的缺陷或老化引起的。裂纹缺陷会导致结构的剩余强度降低，甚至引发断裂破坏。因此，对含裂纹构件的安全评定是钢结构设计和维护的重要内容。（1）含裂纹构件的安全评定一般采用断裂力学的方法，即根据裂纹尖端的应力强度因子（SIF）或J积分（J-integral）等断裂参量与材料的断裂韧性（KIC或JIC）等断裂准则进行比较，判断裂纹是否会扩展或失稳。断裂力学方法可以分为线弹性断裂力学（LEFM）和弹塑性断裂力学（EPFM）两种，前者适用于应变小、塑性区域小、材料脆性的情况，后者适用于应变大、塑性区域大、材料韧性的情况。（2）采用SINTAP-FAD方法对含裂纹构件进行安全评定。SINTAP-FAD方法采用失效评定图（FAD）来表示裂纹尖端的断裂参量与材料的断裂准则之间的关系，FAD是一个以Kr为横坐标，以Lr为纵坐标的图形，其中Kr是K与Kmat的比值，Lr是施加载荷与塑性屈服荷载的比值，如图5所示。如果裂纹尖端的断裂参量位于FAD的左下方，则表示裂纹是安全的，如果位于FAD的右上方，则表示裂纹是危险的；如果位于FAD的边界上，则表示裂纹处于临界状态。

3.2裂纹构件的加固维护措施

对含裂纹构件进行安全评定后，应根据评定结果采取对应的加固维护措施，通常采取裂纹修补，或采取前文所述的加固技术进行局部或全局加固。（1）裂纹修补和处理。利用裂纹检测技术（如超声波检测、磁粉检测或渗透检测）来确定裂纹的确切位置、长度和深度。对于较小的表面裂纹，可以采用焊接填充方法进行修补，使用与原材料相匹配的焊接材料，并确保焊接过程中不产生额外的应力集中。对于深层裂纹，首先需要进行裂纹端部钻孔，以防止裂纹的进一步扩展。（2）局部加固措施。对裂纹区域采用粘贴钢板或纤维增强复合材料（如碳纤维、玻璃纤维）进行加固，这种方法不仅增加了受损区域的刚度和强度，而且对原有结构的影响较小。在裂纹区域采用额外的钢板进行加固，这要求使用螺栓或焊接将钢板牢固地固定在原构件上，以提供额外的承载能力。（3）全局加固措施。对受损构件增加截面，比如通过焊接附加钢板或型钢，以提高其整体刚度和承载力。或者采用预应力技术，通过施加预应力钢索或拉杆，改变构件的内力分布，从而降低裂纹区域的应力水平。

结束语

综上所述，本文对钢结构工程项目中钢结构构件的加固技术和含裂纹构件的安全评定方法进行了探讨。提出采用SINTAP-FAD方法对含裂纹缺陷钢结构构件进行安全评定，该方法是一种基于失效评定图的工程评定方法，适用于各种类型和形状的裂纹缺陷，可以考虑材料的非线性行为和多种工况。通过裂纹评估后，采取相应的钢结构构件的加固措施。各种加固方式在特定状况下均有其独特的优势，但也存在规定不清、范围不明等问题，导致各种加固方式应用混乱，效果不理想。因此，建议制定科学有效的施工方案，以充分发挥技术优势，杜绝质量安全事故，从根本上保证钢结构建筑的使用安全。

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