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鋼結(jié)構(gòu)舊件處理及加固技術(shù)規(guī)范在既有建筑改造、工業(yè)裝備升級及基礎(chǔ)設(shè)施更新工程中,鋼結(jié)構(gòu)舊件的合理處理與加固再利用,既是踐行綠色建造理念、降低工程成本的關(guān)鍵路徑,也是提升既有結(jié)構(gòu)服役性能的核心手段。鋼結(jié)構(gòu)舊件因長期受荷載、腐蝕、疲勞等因素作用,其力學(xué)性能、幾何形態(tài)及連接可靠性易出現(xiàn)劣化,需通過科學(xué)的處理流程與加固技術(shù)恢復(fù)或提升其承載能力。本文結(jié)合工程實踐與技術(shù)標準,系統(tǒng)闡述鋼結(jié)構(gòu)舊件處理及加固的技術(shù)規(guī)范要點,為相關(guān)工程提供實用參考。一、舊件檢測與評估鋼結(jié)構(gòu)舊件的性能評估是處理與加固的前提,需從外觀缺陷、內(nèi)部損傷、材料性能、結(jié)構(gòu)性能四維度開展檢測:1.外觀檢測采用目視檢查結(jié)合量具測量,重點排查構(gòu)件表面銹蝕、變形、裂紋、焊縫缺陷等。銹蝕等級按《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》(GB/T8923)劃分,變形檢測需記錄構(gòu)件的垂直度、平面度、撓度偏差(如梁的撓度超過跨度的1/250時需重點評估)。2.無損檢測對關(guān)鍵受力構(gòu)件(如吊車梁、大跨度桁架桿件),采用超聲檢測(UT)、磁粉檢測(MT)或滲透檢測(PT)排查內(nèi)部裂紋、未熔合等缺陷。檢測比例需結(jié)合構(gòu)件重要性確定,一級焊縫需100%檢測,二級焊縫檢測比例不低于20%。3.材料性能檢測對服役年限超20年或材質(zhì)不明的舊件,需取樣進行力學(xué)性能試驗(抗拉、屈服強度、伸長率)及金相分析。取樣應(yīng)避開受力關(guān)鍵區(qū),若構(gòu)件截面較小,可采用表面硬度法間接評估強度(如布氏硬度與抗拉強度的換算關(guān)系)。4.結(jié)構(gòu)性能評估結(jié)合荷載歷史與現(xiàn)狀,采用有限元分析或荷載試驗評估剩余承載力。荷載試驗可分級施加設(shè)計荷載的0.7、1.0、1.2倍,監(jiān)測構(gòu)件應(yīng)力、變形及裂縫發(fā)展,當變形超過規(guī)范允許值或出現(xiàn)明顯塑性變形時,判定承載力不足。評估結(jié)果需滿足《鋼結(jié)構(gòu)檢測與鑒定技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23)的要求。二、舊件處理工藝針對檢測發(fā)現(xiàn)的缺陷,需通過表面處理、缺陷修復(fù)、變形矯正三類工藝恢復(fù)構(gòu)件性能:1.表面處理除銹是舊件處理的基礎(chǔ),需根據(jù)后續(xù)使用要求選擇工藝:手工/動力工具除銹(St級):適用于小面積銹蝕或現(xiàn)場局部處理,除銹后表面應(yīng)無可見油脂、污垢,氧化皮、鐵銹等基本清除。噴射除銹(Sa級):大面積處理優(yōu)先采用,Sa2.5級要求表面無可見油脂、污垢,氧化皮、鐵銹及油漆涂層徹底清除,呈現(xiàn)均勻金屬色澤?;瘜W(xué)除銹:適用于復(fù)雜構(gòu)件內(nèi)腔,需控制酸液濃度與處理時間,避免過度腐蝕母材。2.缺陷修復(fù)裂紋修復(fù):長度≤50mm的表面裂紋可采用砂輪打磨消除(打磨深度應(yīng)超過裂紋尖端2mm);深度裂紋或內(nèi)部裂紋需采用焊接修復(fù),焊接前需預(yù)熱(預(yù)熱溫度根據(jù)鋼材碳當量確定,一般≥150℃),采用低氫型焊條,焊后緩冷并進行消應(yīng)力熱處理。焊縫缺陷修復(fù):氣孔、夾渣等缺陷可采用碳弧氣刨清除后重焊,咬邊深度超過0.5mm時需補焊并打磨平整。3.變形矯正機械矯正:采用千斤頂、壓力機等設(shè)備對變形構(gòu)件施加反向力,矯正后構(gòu)件的允許偏差需滿足《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收標準》(GB____)的要求(如柱的垂直度偏差≤H/1000且≤15mm)?;鹧娉C正:對Q235等低碳鋼構(gòu)件,采用氧乙炔火焰加熱(加熱溫度≤900℃),利用熱脹冷縮原理矯正變形,加熱后需自然冷卻,嚴禁用水急冷。三、加固技術(shù)分類及應(yīng)用根據(jù)構(gòu)件受力特點與缺陷類型,選擇適配的加固技術(shù),核心方法包括:1.增大截面法適用于梁、柱等構(gòu)件的承載力不足。外包型鋼加固時,型鋼與原構(gòu)件間需采用膠粘劑或細石混凝土填充,保證協(xié)同工作;混凝土加固需配置構(gòu)造鋼筋,保護層厚度≥20mm。加固后截面承載力可按《鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(CECS77:96)計算,連接節(jié)點需進行抗剪驗算。2.粘鋼加固采用結(jié)構(gòu)膠粘劑粘貼鋼板(厚度2~6mm),適用于受彎、受拉構(gòu)件的剛度與承載力提升。粘結(jié)面需打磨至露出金屬光澤,膠粘劑需通過耐濕熱老化試驗(90d后粘結(jié)強度保留率≥85%)。粘貼后需采用錘擊法檢測空鼓率,單個空鼓面積≤____mm2且總面積≤5%為合格。3.預(yù)應(yīng)力加固體外預(yù)應(yīng)力加固適用于大跨度梁、桁架,通過張拉鋼絞線或高強鋼筋施加預(yù)應(yīng)力,抵消部分荷載效應(yīng)。預(yù)應(yīng)力值需通過計算確定,張拉過程需監(jiān)測構(gòu)件變形,避免超張拉。體內(nèi)預(yù)應(yīng)力需在構(gòu)件上開槽或鉆孔,施工后需做好防腐處理。4.碳纖維復(fù)合材料加固粘貼CFRP布(厚度0.111~0.444mm)或板,適用于受彎構(gòu)件的抗彎加固。粘貼層數(shù)≤4層,端部需采用U型箍或壓條錨固,錨固長度≥150mm。CFRP材料需滿足抗拉強度≥3400MPa、彈性模量≥2.4×10?MPa的要求。5.焊接加固適用于焊縫缺陷或構(gòu)件連接加固,需采用與母材匹配的焊接材料,焊接工藝參數(shù)需通過工藝評定確定。加固焊縫需避免與原焊縫重疊,且需進行20%的無損檢測。四、質(zhì)量控制要點加固工程的質(zhì)量需從材料、施工、環(huán)境、安全四方面管控:1.材料質(zhì)量加固用鋼材需提供材質(zhì)證明,力學(xué)性能符合設(shè)計要求;膠粘劑需提供出廠合格證、檢測報告,現(xiàn)場抽樣檢測粘結(jié)強度(標準試件粘結(jié)強度≥3.0MPa);CFRP材料需檢測抗拉強度、彈性模量及伸長率。2.施工過程表面處理后需在4h內(nèi)進行后續(xù)工序(如粘貼鋼板、涂裝),避免二次銹蝕。粘鋼加固時,膠粘劑涂布厚度需均勻(2~3mm),鋼板粘貼后采用夾具固定至膠粘劑固化(固化溫度20℃時需7d)。焊接加固需在母材溫度≥5℃時施工,雨天需采取防雨措施,焊后及時清除焊渣并檢查外觀。3.環(huán)境要求膠粘劑施工環(huán)境溫度≥5℃、相對濕度≤85%;碳纖維加固避免在強風(fēng)、雨雪天氣施工;火焰矯正時需遠離易燃易爆物,配備滅火器材。4.安全措施高空作業(yè)需設(shè)置安全繩、操作平臺;焊接作業(yè)需佩戴防護面罩,通風(fēng)不良處設(shè)置排煙設(shè)備;使用化學(xué)品時需佩戴防護手套、口罩。五、驗收標準加固工程完工后,需按以下標準驗收:1.外觀質(zhì)量加固構(gòu)件表面平整,無明顯凹凸;焊縫外觀質(zhì)量符合《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》(GB____)的要求(一級焊縫無氣孔、夾渣,二級焊縫氣孔≤2個/50mm);粘貼鋼板無空鼓、翹曲。2.性能檢測承載力:通過荷載試驗或計算驗證,加固后承載力需滿足設(shè)計要求的1.1倍(重要構(gòu)件)或1.05倍(一般構(gòu)件)。粘結(jié)強度:粘鋼或碳纖維加固需抽樣檢測(每100m2取1組),粘結(jié)強度≥設(shè)計值的95%為合格。變形:加固后構(gòu)件的撓度、垂直度偏差需滿足現(xiàn)行規(guī)范要求(如梁的撓度≤L/400)。3.資料驗收需提供舊件檢測報告、加固設(shè)計文件、材料合格證、施工記錄、檢測報告等,資料需完整、準確、可追溯。六、工程應(yīng)用案例某20年服役期的鋼結(jié)構(gòu)廠房,因新增設(shè)備需提升吊車梁承載力。檢測發(fā)現(xiàn)梁體存在表面銹蝕(Sa2級)、局部焊縫夾渣、撓度超標(L/200)。處理與加固方案如下:1.舊件處理:采用噴射除銹至Sa2.5級,砂輪打磨消除表面裂紋,碳弧氣刨清除焊縫夾渣后重焊,機械矯正梁體撓度(矯正后偏差L/450)。2.加固設(shè)計:采用粘鋼加固,在梁受拉區(qū)粘貼4mm厚Q355鋼板(長6m,寬200mm),間距500mm設(shè)置U型箍錨固,膠粘劑選用A級環(huán)氧膠。3.施工控制:鋼板粘結(jié)面打磨至Sa3級,膠粘劑涂布厚度2.5mm,固化后錘擊檢測空鼓率<3%。4.驗收結(jié)果:荷載試驗顯示梁體承載力提升40%,撓度≤L/500,粘結(jié)強度檢測值3.2MPa(設(shè)計值3.0MPa),滿足使用要求。結(jié)語鋼結(jié)構(gòu)舊件的處理與

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