多層鋼框架結(jié)構(gòu)施工缺陷剖析與精準加固策略研究一、引言1.1研究背景與意義在現(xiàn)代建筑領域，多層鋼框架結(jié)構(gòu)憑借其卓越的力學性能、良好的抗震能力以及施工便捷等優(yōu)勢，被廣泛應用于各類建筑工程中，如商業(yè)綜合體、寫字樓、工業(yè)廠房等。多層鋼框架結(jié)構(gòu)能夠靈活地適應不同的建筑功能需求，提供開闊的內(nèi)部空間，滿足現(xiàn)代建筑對于大空間和靈活布局的追求。同時，鋼材的高強度特性使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸相對較小，在減輕結(jié)構(gòu)自重的同時，還能有效增加建筑的使用面積，提高空間利用率。然而，在多層鋼框架結(jié)構(gòu)的實際施工過程中，由于受到多種因素的影響，施工缺陷難以完全避免。這些因素涵蓋了設計層面的不合理之處，如節(jié)點設計不夠精細、結(jié)構(gòu)受力分析不準確；材料質(zhì)量方面，可能存在鋼材的強度不達標、化學成分不符合要求等問題；施工工藝的不規(guī)范，例如焊接質(zhì)量不佳、螺栓連接松動；以及現(xiàn)場管理的不到位，像施工順序混亂、質(zhì)量檢驗環(huán)節(jié)缺失等。這些施工缺陷一旦出現(xiàn)，會對結(jié)構(gòu)的安全性能和使用功能產(chǎn)生嚴重的影響。從結(jié)構(gòu)安全角度來看，施工缺陷可能導致結(jié)構(gòu)的承載能力下降，在承受正常使用荷載甚至較小的偶然荷載時，就有可能引發(fā)結(jié)構(gòu)的局部破壞甚至整體倒塌，嚴重威脅到使用者的生命財產(chǎn)安全。從使用功能方面考慮，施工缺陷可能造成結(jié)構(gòu)的變形過大，導致樓面不平整、墻體開裂等問題，影響建筑物的正常使用，降低其舒適度和耐久性。因此，深入研究存在施工缺陷的多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固方案具有至關重要的意義。通過科學合理的加固方案，可以有效地修復結(jié)構(gòu)的損傷，提高結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性，使其滿足安全使用的要求。這不僅能夠保障建筑物的正常使用，延長其使用壽命，還能避免因拆除重建帶來的巨大經(jīng)濟損失和資源浪費，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。此外，對加固方案的研究還有助于推動建筑結(jié)構(gòu)加固技術的發(fā)展，為類似工程問題的解決提供參考和借鑒，促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，多層鋼框架結(jié)構(gòu)的研究與應用起步較早，積累了豐富的經(jīng)驗和成果。美國在鋼結(jié)構(gòu)抗震設計與加固領域處于領先地位，眾多學者對鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能進行了深入研究。如通過大量的試驗和數(shù)值模擬，分析不同類型節(jié)點在地震作用下的力學性能，提出了一系列改進節(jié)點連接方式和加固措施，以提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。日本由于處于地震多發(fā)區(qū)，對鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能和加固技術尤為重視。他們研發(fā)了多種先進的加固方法，如采用黏彈性阻尼器、金屬阻尼器等耗能裝置，通過在結(jié)構(gòu)中設置這些阻尼器，有效地消耗地震能量，減小結(jié)構(gòu)的地震反應，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。同時，日本還在不斷探索新型的鋼材和結(jié)構(gòu)體系，以進一步提升鋼結(jié)構(gòu)的性能。歐洲一些國家則在鋼結(jié)構(gòu)的設計理論和規(guī)范方面做出了重要貢獻，其規(guī)范體系對結(jié)構(gòu)的設計、施工和加固都有詳細且嚴格的規(guī)定，為工程實踐提供了有力的指導。在國內(nèi)，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和建筑技術的不斷進步，多層鋼框架結(jié)構(gòu)的應用日益廣泛，相關的研究也取得了顯著的成果。國內(nèi)學者在借鑒國外先進經(jīng)驗的基礎上，結(jié)合國內(nèi)的實際情況，對多層鋼框架結(jié)構(gòu)的施工缺陷及加固方法進行了大量的研究。在施工缺陷檢測方面，研發(fā)了多種先進的檢測技術，如超聲波探傷、磁粉探傷、射線探傷等無損檢測技術，能夠準確地檢測出結(jié)構(gòu)中的缺陷，為后續(xù)的加固設計提供可靠的數(shù)據(jù)支持。在加固方法研究方面，提出了多種適合國內(nèi)工程實際的加固技術，如加大截面加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼碳纖維布加固法、增設支撐加固法等。這些加固方法在實際工程中得到了廣泛的應用，并取得了良好的效果。例如，在一些老舊建筑的改造工程中，通過采用粘貼碳纖維布加固法，有效地提高了結(jié)構(gòu)的承載能力和抗震性能，延長了建筑物的使用壽命。然而，現(xiàn)有的研究仍存在一些不足之處。一方面，對于施工缺陷的分類和量化評估方法還不夠完善，缺乏統(tǒng)一的標準和規(guī)范，導致在實際工程中對施工缺陷的判斷和評估存在一定的主觀性和不確定性。另一方面，在加固方案的設計和優(yōu)化方面，雖然已經(jīng)提出了多種方法，但大多數(shù)研究僅從單一的角度進行考慮，如僅考慮結(jié)構(gòu)的承載能力或僅考慮施工的便捷性，缺乏對結(jié)構(gòu)安全性、經(jīng)濟性、耐久性以及施工可行性等多方面因素的綜合考慮。此外，對于新型加固材料和技術的研究還相對較少，需要進一步加強探索和創(chuàng)新，以滿足不斷發(fā)展的工程需求。本研究將針對這些不足，深入探討存在施工缺陷的多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固方案，旨在建立一套科學合理的施工缺陷評估體系，并綜合考慮多方面因素，優(yōu)化加固方案設計，為實際工程提供更具參考價值的理論依據(jù)和技術支持。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究主要圍繞存在施工缺陷的多層鋼框架結(jié)構(gòu)展開，具體內(nèi)容如下：施工缺陷分析：對多層鋼框架結(jié)構(gòu)在施工過程中可能出現(xiàn)的各類缺陷進行全面梳理和分類，深入分析其產(chǎn)生的原因。例如，在材料方面，可能存在鋼材的屈服強度、抗拉強度等力學性能指標不滿足設計要求，或者鋼材的化學成分不符合標準，如硫、磷等雜質(zhì)含量過高，影響鋼材的韌性和焊接性能；在施工工藝上，焊接缺陷如焊縫不飽滿、存在氣孔、夾渣等問題，會削弱焊接部位的強度，導致結(jié)構(gòu)受力時出現(xiàn)應力集中；螺栓連接方面，螺栓松動、扭矩不足會使節(jié)點連接的可靠性降低。通過實際案例和相關數(shù)據(jù)，結(jié)合理論分析，明確不同類型施工缺陷對結(jié)構(gòu)力學性能的影響規(guī)律，如承載能力下降、剛度降低、變形增大等，為后續(xù)的加固方案設計提供理論依據(jù)。加固方法探討：針對不同類型的施工缺陷，系統(tǒng)地研究和探討相應的加固方法。對于因構(gòu)件截面尺寸不足導致承載能力不夠的情況，考慮采用加大截面加固法，通過增加構(gòu)件的截面面積，提高其承載能力和剛度。在實際操作中，可根據(jù)構(gòu)件的形狀和受力特點，選擇合適的增加材料，如在鋼梁上焊接鋼板或型鋼，以增強其抗彎能力；對于節(jié)點連接缺陷，如焊接節(jié)點的焊縫質(zhì)量問題，可采用焊接補強的方法，對焊縫進行重新施焊或增加焊縫長度和厚度。同時，結(jié)合國內(nèi)外最新的研究成果和工程實踐經(jīng)驗，對新型加固材料和技術，如高性能復合材料加固、智能加固系統(tǒng)等進行探索，分析其在多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固中的可行性和應用前景。加固方案優(yōu)化：綜合考慮結(jié)構(gòu)安全性、經(jīng)濟性、耐久性以及施工可行性等多方面因素，建立加固方案的優(yōu)化模型。在結(jié)構(gòu)安全性方面，確保加固后的結(jié)構(gòu)能夠滿足設計荷載和抗震要求，通過結(jié)構(gòu)力學分析和數(shù)值模擬，驗證加固方案對結(jié)構(gòu)承載能力和抗震性能的提升效果；在經(jīng)濟性方面，對不同加固方案的材料成本、施工成本、維護成本等進行詳細核算和比較，選擇成本較低的方案。例如，對比采用傳統(tǒng)加固材料和新型加固材料的成本差異，以及不同施工工藝對成本的影響；在耐久性方面，考慮加固材料的耐腐蝕、耐疲勞性能，確保加固后的結(jié)構(gòu)在長期使用過程中性能穩(wěn)定；在施工可行性方面，結(jié)合施工現(xiàn)場的條件和施工技術水平，評估加固方案的可操作性，如施工場地是否狹窄、施工設備是否便于進場等。通過多目標優(yōu)化算法，求解出最優(yōu)的加固方案，為實際工程提供科學合理的決策依據(jù)。案例研究：選取具有代表性的存在施工缺陷的多層鋼框架結(jié)構(gòu)實際工程案例，對其進行詳細的調(diào)查和檢測，獲取結(jié)構(gòu)的原始設計資料、施工記錄、缺陷現(xiàn)狀等信息。根據(jù)前面研究得出的加固方法和優(yōu)化方案，為該案例制定具體的加固設計方案，并進行施工過程模擬和效果預測。在實際加固施工過程中，跟蹤監(jiān)測結(jié)構(gòu)的變形、應力等參數(shù)的變化，驗證加固方案的有效性和可靠性。同時，總結(jié)案例實施過程中的經(jīng)驗教訓，為今后類似工程的加固提供參考和借鑒。例如，分析在施工過程中遇到的問題及解決方法，如施工順序的調(diào)整、施工質(zhì)量的控制措施等。1.3.2研究方法為了實現(xiàn)上述研究內(nèi)容，本研究將綜合運用多種研究方法：文獻研究法：廣泛查閱國內(nèi)外關于多層鋼框架結(jié)構(gòu)施工缺陷、加固技術以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計等方面的相關文獻資料，包括學術期刊論文、學位論文、研究報告、工程規(guī)范等。通過對這些文獻的梳理和分析，了解該領域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及存在的問題，為本研究提供理論基礎和技術支持。例如，分析不同學者對施工缺陷分類和評估方法的研究成果，以及各種加固方法的優(yōu)缺點和適用范圍，從中獲取有價值的信息，指導本研究的開展。案例分析法：收集和整理多個存在施工缺陷的多層鋼框架結(jié)構(gòu)的實際工程案例，對案例中的結(jié)構(gòu)設計、施工過程、缺陷類型和程度、加固措施及效果等進行深入分析。通過實際案例的研究，總結(jié)施工缺陷產(chǎn)生的原因和規(guī)律，驗證加固方法和方案的可行性和有效性，同時發(fā)現(xiàn)實際工程中存在的問題和不足，為進一步改進和完善加固技術提供依據(jù)。例如，對比不同案例中采用的加固方法和取得的效果，分析影響加固效果的因素，從而優(yōu)化加固方案。數(shù)值模擬法：利用有限元分析軟件，如ANSYS、ABAQUS等，建立存在施工缺陷的多層鋼框架結(jié)構(gòu)模型，模擬結(jié)構(gòu)在不同荷載工況下的力學性能，分析施工缺陷對結(jié)構(gòu)的影響。通過數(shù)值模擬，可以直觀地觀察到結(jié)構(gòu)的應力分布、變形情況等，為加固方案的設計提供數(shù)據(jù)支持。同時，在加固方案設計完成后，利用數(shù)值模擬對加固后的結(jié)構(gòu)進行性能分析，預測加固效果，優(yōu)化加固方案。例如，通過改變模型中的缺陷參數(shù)，研究不同缺陷程度對結(jié)構(gòu)性能的影響，以及通過模擬不同加固措施下結(jié)構(gòu)的響應，確定最佳的加固方案。對比研究法：對不同的加固方法和方案進行對比分析，從結(jié)構(gòu)安全性、經(jīng)濟性、耐久性和施工可行性等多個角度進行評估。通過對比，明確各種加固方法和方案的優(yōu)缺點，為實際工程中選擇最優(yōu)的加固方案提供參考。例如，對比加大截面加固法和粘貼碳纖維布加固法在提高結(jié)構(gòu)承載能力和剛度方面的效果，以及在材料成本、施工難度等方面的差異，從而根據(jù)具體工程需求選擇合適的加固方法。二、多層鋼框架結(jié)構(gòu)常見施工缺陷分析2.1構(gòu)件生產(chǎn)制作缺陷2.1.1下料與切割問題在多層鋼框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件生產(chǎn)制作過程中，下料與切割是基礎且關鍵的環(huán)節(jié)。然而，這一環(huán)節(jié)卻容易出現(xiàn)諸多問題，其中火焰切割薄板導致波浪變形的情況較為常見。以某商業(yè)綜合體項目的多層鋼框架結(jié)構(gòu)施工為例，該項目在制作鋼梁的腹板時，由于設計要求腹板采用較薄的鋼板，施工單位在切割過程中選用了火焰切割工藝。在切割完成后，發(fā)現(xiàn)大量腹板出現(xiàn)了明顯的波浪變形。經(jīng)分析，這是因為火焰切割時，鋼板局部受到高溫加熱，使得受熱區(qū)域的金屬迅速膨脹，而周圍未受熱的金屬則限制了這種膨脹，當冷卻時，受熱區(qū)域金屬收縮不均勻，從而產(chǎn)生了波浪變形。這種波浪變形對結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生了多方面的不利影響。從結(jié)構(gòu)的承載能力來看，波浪變形改變了構(gòu)件的截面形狀，使得構(gòu)件在受力時應力分布不均勻，降低了構(gòu)件的有效承載面積，從而削弱了構(gòu)件的承載能力。在鋼梁承受豎向荷載時，波浪變形處會出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，導致該部位更容易發(fā)生屈服和破壞，影響整個鋼梁的承載性能。從結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性角度分析，波浪變形會降低構(gòu)件的局部穩(wěn)定性，使構(gòu)件在較小的荷載作用下就可能發(fā)生局部屈曲，進而影響結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。此外，波浪變形還會給后續(xù)的構(gòu)件組裝帶來困難，增加施工難度和成本。2.1.2焊接變形問題焊接是多層鋼框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的重要方式，但焊接過程中產(chǎn)生的變形問題也不容忽視。以某工業(yè)廠房的多層鋼框架結(jié)構(gòu)施工為例，該廠房的鋼柱和鋼梁大量采用H型鋼，在焊接過程中出現(xiàn)了較為嚴重的焊接變形。經(jīng)分析，焊接變形產(chǎn)生的原因主要有以下幾點：首先，焊接過程是一個局部加熱和冷卻的過程，焊縫及其附近區(qū)域的金屬受熱膨脹，而周圍金屬則限制其膨脹，冷卻時又收縮不均勻，從而產(chǎn)生了焊接應力，當焊接應力超過材料的屈服強度時，就會導致構(gòu)件發(fā)生變形。其次，焊接工藝參數(shù)選擇不當，如焊接電流過大、焊接速度過慢等，會使焊接熱輸入量過大，加劇了焊接變形。此外，構(gòu)件的裝配順序和焊接順序不合理，也會導致焊接變形的產(chǎn)生。該項目中H型鋼的焊接變形主要表現(xiàn)為翼緣板的角變形和構(gòu)件的整體彎曲變形。翼緣板的角變形使得H型鋼的截面形狀發(fā)生改變，影響了構(gòu)件之間的連接精度；構(gòu)件的整體彎曲變形則直接影響了鋼框架的垂直度和整體穩(wěn)定性。在鋼框架安裝過程中，由于H型鋼的焊接變形，導致鋼柱和鋼梁之間的連接困難，需要花費大量時間和人力進行矯正和調(diào)整，不僅延誤了施工進度，還增加了施工成本。而且，焊接變形還會使結(jié)構(gòu)在使用過程中承受額外的附加應力，降低結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性，對結(jié)構(gòu)的安全使用構(gòu)成潛在威脅。2.2柱腳安裝缺陷2.2.1預埋件問題在多層鋼框架結(jié)構(gòu)施工中，預埋件問題是柱腳安裝缺陷的常見類型之一，其對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性有著至關重要的影響。以某大型寫字樓的多層鋼框架結(jié)構(gòu)施工為例，該項目在進行鋼柱安裝時，發(fā)現(xiàn)部分柱腳預埋件存在嚴重的偏移和標高有誤問題。經(jīng)現(xiàn)場測量，部分預埋件的水平偏移量達到了50mm，遠遠超出了設計允許的偏差范圍。進一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成預埋件偏移的主要原因是在混凝土澆筑過程中，振搗棒的強烈振動使得預埋件的固定措施失效，導致預埋件在混凝土中發(fā)生位移。而標高有誤則是由于施工人員在測量放線時操作失誤，未能準確控制預埋件的標高，同時在混凝土澆筑過程中也未進行及時的復核和調(diào)整。這些預埋件問題給鋼柱的安裝帶來了極大的困難。由于預埋件偏移，鋼柱底板的螺栓孔無法與預埋件上的錨栓準確對位，使得鋼柱無法順利安裝。施工人員不得不花費大量時間和人力對預埋件進行調(diào)整，采用了千斤頂、撬棍等工具對預埋件進行強行糾偏，但效果并不理想。部分預埋件由于糾偏過程中的過度受力，出現(xiàn)了變形和損壞，進一步影響了其承載能力。對于標高有誤的預埋件，為了保證鋼柱的水平度，施工人員需要對鋼柱底部進行額外的處理，如增加墊板或進行打磨，這不僅增加了施工成本，還延長了施工周期。為了解決這些問題，施工單位采取了一系列有效的措施。首先，加強了對預埋件安裝過程的質(zhì)量控制，在混凝土澆筑前，對預埋件的位置和標高進行了多次復核，確保其準確無誤。同時，采用了更為牢固的固定措施，如增加預埋件與鋼筋的焊接點，使用角鋼或槽鋼制作的固定框架將預埋件固定在鋼筋骨架上，防止其在混凝土澆筑過程中發(fā)生位移。在混凝土澆筑過程中，安排專人負責對預埋件進行實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)有位移或標高變化，立即停止?jié)仓⑦M行調(diào)整。對于已經(jīng)出現(xiàn)偏移和標高有誤的預埋件，根據(jù)偏差的程度采取了不同的處理方法。對于偏移量較小的預埋件，通過在鋼柱底板上重新擴孔或采用連接板的方式進行連接，以保證鋼柱的正常安裝；對于偏移量較大的預埋件，則采用了化學錨栓重新錨固的方法，先將原預埋件周圍的混凝土進行部分鑿除，然后在正確的位置鉆孔，植入化學錨栓，再安裝新的預埋件。對于標高有誤的預埋件，根據(jù)實際情況進行墊高或降低處理，使用合適厚度的墊板進行調(diào)整，確保鋼柱安裝后的水平度符合設計要求。2.2.2錨栓不垂直問題錨栓不垂直是多層鋼框架結(jié)構(gòu)柱腳安裝中另一個不容忽視的問題，它會對框架柱的安裝和結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生多方面的負面影響。在某工業(yè)廠房的多層鋼框架結(jié)構(gòu)施工中，就出現(xiàn)了較為嚴重的錨栓不垂直問題。由于基礎施工時對錨栓的定位和固定措施不到位，在混凝土澆筑過程中，部分錨栓發(fā)生了傾斜，傾斜角度最大達到了15°。錨栓不垂直首先給框架柱的安裝帶來了極大的困難?？蚣苤惭b時，要求柱腳底板的螺栓孔與錨栓能夠準確對位，而錨栓不垂直使得這一要求難以滿足。施工人員在安裝框架柱時，發(fā)現(xiàn)柱腳底板的螺栓孔與傾斜的錨栓無法順利配合，需要花費大量時間和精力對螺栓孔進行擴孔或?qū)﹀^栓進行強行矯正，這不僅增加了施工難度和工作量，還可能對錨栓和柱腳底板造成損傷。而且，錨栓不垂直會影響結(jié)構(gòu)的受力性能。正常情況下，錨栓應垂直承受框架柱傳來的豎向荷載和水平荷載，將荷載均勻地傳遞到基礎上。當錨栓不垂直時，荷載的傳遞路徑發(fā)生改變，錨栓會受到額外的偏心荷載作用，導致錨栓局部受力過大。在承受豎向荷載時，不垂直的錨栓會產(chǎn)生水平分力，使得柱腳底板與基礎之間的摩擦力增大，可能導致柱腳底板的滑移；在承受水平荷載時，錨栓的傾斜會削弱其抵抗水平力的能力，使結(jié)構(gòu)在水平力作用下的變形增大，降低結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。為了預防錨栓不垂直問題的發(fā)生，在施工過程中應采取有效的措施。在錨栓安裝前，應對基礎的鋼筋骨架進行仔細檢查和調(diào)整，確保其位置準確、牢固，為錨栓的安裝提供穩(wěn)定的支撐。在錨栓安裝時，應采用專門的定位模具，將錨栓準確地固定在設計位置上，并使用水平儀和經(jīng)緯儀對錨栓的垂直度進行實時監(jiān)測和調(diào)整，確保錨栓垂直。同時，在混凝土澆筑過程中，要避免振搗棒直接觸碰錨栓，防止錨栓因受到外力作用而發(fā)生傾斜。如果在施工中發(fā)現(xiàn)錨栓不垂直，應及時進行處理。對于傾斜角度較小的錨栓，可以在混凝土初凝前，采用人工扶正的方法進行矯正，然后重新固定牢固；對于傾斜角度較大的錨栓，應在混凝土終凝后，根據(jù)具體情況進行處理。若錨栓的傾斜對結(jié)構(gòu)受力影響較小，可以通過在柱腳底板下設置楔形墊板的方式進行調(diào)整，使柱腳底板能夠水平放置，保證框架柱的正常安裝和受力；若錨栓的傾斜對結(jié)構(gòu)受力影響較大，則需要將原錨栓周圍的混凝土進行部分鑿除，重新植入新的垂直錨栓。2.2.3錨栓連接問題柱腳錨栓連接問題也是多層鋼框架結(jié)構(gòu)施工中常見的缺陷之一，對結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性構(gòu)成潛在威脅。以某商業(yè)建筑的多層鋼框架結(jié)構(gòu)為例，在工程驗收時發(fā)現(xiàn)部分柱腳錨栓未擰緊，墊板未與底板焊接，部分錨栓未露出2-3個絲扣。經(jīng)調(diào)查，造成這些問題的原因主要是施工人員在施工過程中責任心不強，未按照規(guī)范要求進行操作。在擰緊錨栓時，未使用扭矩扳手進行精確控制，導致部分錨栓擰緊程度不足；在安裝墊板時，未對墊板與底板之間的焊接質(zhì)量進行嚴格把控，存在虛焊、漏焊等問題；對于錨栓絲扣的外露長度，也未進行認真檢查和調(diào)整。這些錨栓連接問題會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重的影響。柱腳錨栓未擰緊，會導致柱腳連接的可靠性降低，在結(jié)構(gòu)承受荷載時，柱腳容易發(fā)生松動和滑移，使結(jié)構(gòu)的整體性受到破壞。墊板未與底板焊接，無法有效地傳遞荷載，會增加錨栓的受力，加速錨栓的疲勞破壞。部分錨栓未露出2-3個絲扣，一方面無法保證錨栓的錨固長度，降低了錨栓的錨固能力；另一方面，在后續(xù)的維護和檢修過程中，不利于對錨栓進行檢查和更換。針對這些問題，應采取相應的解決和預防措施。對于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的柱腳錨栓未擰緊問題，應使用扭矩扳手按照設計要求的扭矩值對錨栓進行重新擰緊，并進行逐一檢查，確保每個錨栓都達到規(guī)定的擰緊程度。對于墊板未與底板焊接的情況，應將墊板與底板之間的接觸面清理干凈，重新進行焊接，焊接時要保證焊縫的質(zhì)量，避免出現(xiàn)虛焊、漏焊等缺陷。對于未露出2-3個絲扣的錨栓，應根據(jù)具體情況進行處理。如果錨栓長度足夠，可以將錨栓適當擰出，使其露出規(guī)定的絲扣長度；如果錨栓長度不足，則需要更換更長的錨栓。為了預防此類問題的再次發(fā)生，在施工過程中應加強對施工人員的培訓和管理，提高其質(zhì)量意識和操作技能。嚴格按照規(guī)范要求進行施工，在擰緊錨栓時，必須使用扭矩扳手，并做好記錄；在安裝墊板時，要保證墊板與底板之間的貼合緊密，焊接牢固；在施工完成后，要對柱腳錨栓連接進行全面的檢查和驗收，確保符合設計和規(guī)范要求。2.3連接缺陷2.3.1高強螺栓連接問題高強螺栓連接在多層鋼框架結(jié)構(gòu)中起著至關重要的作用，其連接質(zhì)量直接影響結(jié)構(gòu)的整體性能。然而，在實際施工中，高強螺栓連接常常出現(xiàn)各種問題。以某大型商業(yè)綜合體的多層鋼框架結(jié)構(gòu)施工為例，該項目在進行高強螺栓連接時，出現(xiàn)了螺栓裝備面不符合要求以及絲扣損傷等問題。對于螺栓裝備面不符合要求的問題，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，部分螺栓表面存在浮銹、油污等雜質(zhì)，螺栓孔壁有毛刺、焊瘤等。這是由于在施工過程中，對螺栓和螺栓孔的加工和清理工作不到位，沒有嚴格按照規(guī)范要求進行操作。同時，在運輸和儲存過程中，對螺栓的保護措施不當，導致螺栓表面受到污染和損傷。這些問題會造成螺栓不好安裝，即使勉強安裝，也難以保證螺栓緊固的程度符合設計要求。在安裝過程中，由于螺栓表面的雜質(zhì)和螺栓孔壁的缺陷，會增加螺栓與孔壁之間的摩擦力，使得螺栓難以順利旋入，需要花費大量時間和人力進行調(diào)整。而且，螺栓緊固程度不足會使節(jié)點連接的可靠性降低，在結(jié)構(gòu)承受荷載時，節(jié)點容易發(fā)生松動和滑移，影響結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。針對螺栓裝備面不符合要求的問題，采取了以下解決方法：首先，對高強螺栓表面的浮銹、油污以及螺栓孔壁的毛病進行逐個清理干凈。在清理過程中，使用專業(yè)的除銹劑和清潔劑，確保螺栓表面和螺栓孔壁的清潔度。同時，對有缺陷的螺栓孔進行修復，如打磨毛刺、去除焊瘤等。其次，在使用前對螺栓進行防銹處理，可采用涂抹防銹漆或鍍鋅等方法，防止螺栓在后續(xù)施工和使用過程中再次生銹。并且，制定嚴格的螺栓保管和發(fā)放制度，由專人負責保管和發(fā)放螺栓，避免螺栓受到二次污染和損傷。此外，在處理裝配面時，充分考慮施工安裝順序，防止重復進行，盡量在吊裝之前處理好裝配面，以提高施工效率和安裝質(zhì)量。絲扣損傷也是高強螺栓連接中常見的問題之一。在該項目中，部分螺栓出現(xiàn)了絲扣嚴重銹蝕的情況，導致螺桿不能自由旋入螺母，影響了螺栓的裝配。絲扣損傷的原因主要是在施工過程中，對螺栓的保護措施不到位，螺栓長時間暴露在潮濕的環(huán)境中，使得絲扣受到銹蝕。同時，在運輸和搬運過程中，螺栓受到碰撞和擠壓，也可能導致絲扣損傷。絲扣損傷不僅會影響螺栓的裝配，還會降低螺栓的承載能力和連接的可靠性。在結(jié)構(gòu)承受荷載時，絲扣損傷的螺栓容易發(fā)生斷裂，從而引發(fā)結(jié)構(gòu)安全事故。為解決絲扣損傷的問題，采取了以下措施：首先，在使用前對螺栓進行挑選，將絲扣損傷的螺栓挑選出來，不得使用。對挑選出的螺栓進行清洗除銹處理，可采用化學除銹或機械除銹的方法，確保絲扣的清潔度和完整性。然后，對清洗除銹后的螺栓進行預配，通過預配來檢查螺栓和螺母的配合情況，確保螺桿能夠自由旋入螺母。對于絲扣損傷嚴重無法修復的螺栓，及時更換新的螺栓。并且，嚴禁將絲扣損傷的螺栓作為臨時螺栓使用，避免在施工過程中因螺栓連接不可靠而引發(fā)安全事故。同時，在施工過程中加強對螺栓的保護，避免螺栓受到碰撞和擠壓，減少絲扣損傷的可能性。例如，在運輸和搬運過程中，采用專門的包裝和固定措施，防止螺栓相互碰撞；在存放過程中，將螺栓放置在干燥、通風的環(huán)境中，避免螺栓受潮生銹。2.3.2現(xiàn)場焊縫問題現(xiàn)場焊縫是多層鋼框架結(jié)構(gòu)連接的重要方式之一，其質(zhì)量直接關系到結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。然而，在實際施工中，現(xiàn)場焊縫質(zhì)量常常難以保證，存在諸多問題。以某高層建筑的多層鋼框架結(jié)構(gòu)施工為例，該項目在現(xiàn)場焊縫施工過程中，出現(xiàn)了焊縫外觀缺陷、內(nèi)部缺陷以及焊接變形等問題。焊縫外觀缺陷主要表現(xiàn)為焊縫不飽滿、咬邊、焊瘤等。在該項目中，部分焊縫存在焊縫高度不足、焊縫寬度不均勻的情況，導致焊縫不飽滿。同時，一些焊縫在母材與焊縫交界處出現(xiàn)了咬邊現(xiàn)象，深度超過了規(guī)范允許的范圍。此外，還存在焊瘤等缺陷，影響了焊縫的外觀質(zhì)量和結(jié)構(gòu)性能。這些外觀缺陷產(chǎn)生的原因主要是焊接工藝參數(shù)選擇不當，如焊接電流過大或過小、焊接速度過快或過慢等，都會導致焊縫成型不良。同時，焊工的操作技能水平也是影響焊縫外觀質(zhì)量的重要因素，如焊接手法不熟練、運條不均勻等，都容易造成焊縫外觀缺陷。焊縫不飽滿會降低焊縫的承載能力，在結(jié)構(gòu)承受荷載時，容易在焊縫處發(fā)生斷裂。咬邊會削弱母材的有效截面面積，導致應力集中，增加結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的風險。焊瘤則會影響結(jié)構(gòu)的美觀和后續(xù)的涂裝處理。為解決焊縫外觀缺陷問題，采取了以下措施：首先，根據(jù)焊接工藝評定結(jié)果，合理選擇焊接工藝參數(shù)，如焊接電流、焊接電壓、焊接速度等。在焊接過程中，嚴格按照選定的工藝參數(shù)進行操作，確保焊縫成型良好。同時，加強對焊工的培訓和考核，提高焊工的操作技能水平。定期組織焊工進行技能培訓和技術交流，學習先進的焊接技術和操作方法，不斷提高焊工的業(yè)務能力。在焊接過程中，要求焊工嚴格遵守焊接操作規(guī)程，保持運條均勻、穩(wěn)定，控制好焊接角度和焊接位置。對于出現(xiàn)的焊縫外觀缺陷，及時進行修復。對于焊縫不飽滿的部位，進行補焊，增加焊縫的高度和寬度，使其達到設計要求。對于咬邊部位，采用打磨或補焊的方法進行處理，消除咬邊缺陷。對于焊瘤，采用打磨的方法將其去除，使焊縫表面平整。焊縫內(nèi)部缺陷主要包括氣孔、夾渣、未熔合、未焊透等。在該項目中，通過超聲波探傷和射線探傷等檢測手段，發(fā)現(xiàn)部分焊縫存在氣孔和夾渣等內(nèi)部缺陷。這些內(nèi)部缺陷產(chǎn)生的原因較為復雜，與焊接材料的質(zhì)量、焊接工藝、焊接環(huán)境等因素都有關系。焊接材料的質(zhì)量不合格，如焊條受潮、焊絲表面有油污等，會導致焊縫中產(chǎn)生氣孔和夾渣。焊接工藝不當，如焊接電流過小、焊接速度過快、焊接層數(shù)不合理等，會使焊縫中的氣體和熔渣無法及時排出，從而形成氣孔和夾渣。焊接環(huán)境不良，如風速過大、濕度超標等，也會影響焊接質(zhì)量，增加焊縫內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生概率。焊縫內(nèi)部缺陷會嚴重削弱焊縫的強度和韌性，降低結(jié)構(gòu)的承載能力和抗震性能。在結(jié)構(gòu)承受荷載時，內(nèi)部缺陷處容易產(chǎn)生應力集中，引發(fā)裂紋擴展，最終導致結(jié)構(gòu)破壞。為解決焊縫內(nèi)部缺陷問題，采取了以下措施：首先，嚴格控制焊接材料的質(zhì)量，對進入施工現(xiàn)場的焊接材料進行嚴格的檢驗和驗收，確保其符合設計要求和相關標準。在儲存和使用過程中，加強對焊接材料的保管，防止其受潮、變質(zhì)。對于受潮的焊條，進行烘干處理后再使用。其次，優(yōu)化焊接工藝，根據(jù)不同的焊接位置和焊接要求，選擇合適的焊接方法和焊接工藝參數(shù)。在焊接過程中，采用合理的焊接順序和焊接層數(shù)，確保焊縫的熔合良好，氣體和熔渣能夠及時排出。同時，加強對焊接環(huán)境的控制，在風速過大、濕度超標等不利環(huán)境條件下，采取有效的防護措施，如設置防風棚、除濕設備等，保證焊接質(zhì)量。對于檢測出的焊縫內(nèi)部缺陷，根據(jù)缺陷的類型和嚴重程度，采取相應的修復措施。對于氣孔和夾渣等較小的缺陷，可以采用打磨、補焊的方法進行修復。對于未熔合、未焊透等較嚴重的缺陷，需要將缺陷部位徹底清除，然后重新進行焊接。在修復過程中，要嚴格按照焊接工藝要求進行操作，確保修復后的焊縫質(zhì)量符合要求。焊接變形也是現(xiàn)場焊縫施工中常見的問題之一。在該項目中，由于焊接過程中局部受熱不均勻，導致構(gòu)件發(fā)生了焊接變形，如角變形、彎曲變形等。焊接變形會影響構(gòu)件的尺寸精度和安裝質(zhì)量，增加后續(xù)的矯正工作量和成本。嚴重的焊接變形還會影響結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和使用功能。焊接變形產(chǎn)生的原因主要是焊接熱輸入過大、焊接順序不合理、構(gòu)件剛性不足等。為控制焊接變形，采取了以下措施：首先，合理控制焊接熱輸入，選擇合適的焊接方法和焊接工藝參數(shù)，盡量減少焊接過程中的熱量輸入。采用多層多道焊的方法，降低每層焊縫的熱輸入量。其次，優(yōu)化焊接順序，根據(jù)構(gòu)件的形狀和結(jié)構(gòu)特點，制定合理的焊接順序，使焊接過程中產(chǎn)生的應力能夠相互抵消，減少焊接變形。例如，對于對稱結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，采用對稱焊接的方法，從中間向兩邊依次進行焊接。此外，在焊接前對構(gòu)件進行適當?shù)膭傂怨潭?，增加?gòu)件的剛性，減少焊接變形?？梢圆捎脢A具、支撐等方式對構(gòu)件進行固定。對于已經(jīng)產(chǎn)生的焊接變形，根據(jù)變形的類型和程度，采用相應的矯正方法。對于角變形，可以采用火焰矯正法，通過對變形部位進行局部加熱和冷卻，利用金屬的熱脹冷縮原理來矯正變形。對于彎曲變形，可以采用機械矯正法，如使用千斤頂、壓力機等設備對構(gòu)件進行矯正。2.4構(gòu)件變形缺陷2.4.1運輸與堆放變形構(gòu)件在運輸與堆放過程中，若操作不當或防護措施不到位，極易產(chǎn)生變形，影響后續(xù)的施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)性能。以某大型商業(yè)建筑的多層鋼框架結(jié)構(gòu)施工為例，該項目在運輸鋼梁構(gòu)件時，由于運輸車輛的顛簸和鋼梁固定不牢，導致部分鋼梁在運輸途中發(fā)生了彎曲變形。經(jīng)現(xiàn)場測量，部分鋼梁的彎曲矢高達到了50mm，遠遠超出了規(guī)范允許的范圍。在堆放鋼柱構(gòu)件時，由于堆放場地不平整，且未設置足夠的支撐，使得鋼柱底部承受不均勻的壓力，導致鋼柱出現(xiàn)了局部凹陷和彎曲變形。這些運輸與堆放變形產(chǎn)生的原因主要有以下幾點：首先，運輸過程中，車輛的振動、急剎車、轉(zhuǎn)彎等操作會使構(gòu)件受到?jīng)_擊力和慣性力的作用，如果構(gòu)件的固定措施不夠牢固，就容易發(fā)生位移和變形。其次，堆放場地的條件對構(gòu)件變形也有重要影響。若堆放場地不平整，構(gòu)件會承受不均勻的壓力，導致局部應力集中，從而產(chǎn)生變形。此外，堆放方式不合理，如構(gòu)件堆放過高、未設置足夠的支撐等，也會增加構(gòu)件變形的風險。為了矯正這些變形，施工單位采取了以下措施：對于彎曲變形的鋼梁，采用了機械矯正和火焰矯正相結(jié)合的方法。首先，使用千斤頂?shù)葯C械工具對鋼梁施加反向作用力，初步矯正彎曲變形。然后，采用火焰矯正法，在鋼梁的凸面進行局部加熱，利用鋼材熱脹冷縮的原理，使加熱區(qū)域在冷卻過程中產(chǎn)生收縮應力，從而進一步矯正彎曲變形。在加熱過程中，嚴格控制加熱溫度和加熱速度，避免鋼材過熱導致性能下降。對于局部凹陷的鋼柱，采用了填充和焊接的方法進行修復。先將凹陷部位清理干凈，然后使用與鋼柱材質(zhì)相同的鋼板進行填充，再通過焊接將填充鋼板與鋼柱牢固連接。焊接完成后，對焊縫進行打磨處理，使其表面平整光滑，與鋼柱表面平齊。為了預防運輸與堆放變形的發(fā)生，在施工過程中應采取以下措施：在運輸前，對構(gòu)件進行合理的包裝和固定，使用專門的運輸支架和捆綁工具，確保構(gòu)件在運輸過程中穩(wěn)定可靠。同時，選擇合適的運輸車輛和運輸路線，避免車輛過度顛簸和急剎車等情況。在堆放場地的選擇上，應確保場地平整、堅實，并具有良好的排水性能。在堆放構(gòu)件時，根據(jù)構(gòu)件的形狀和尺寸，合理設置支撐點，確保構(gòu)件受力均勻。同時，控制構(gòu)件的堆放高度，避免過高堆放導致底層構(gòu)件受壓變形。此外，還應在構(gòu)件之間設置隔離材料，防止構(gòu)件相互碰撞和摩擦造成損傷。2.4.2拼裝變形鋼梁構(gòu)件在拼裝過程中，也容易出現(xiàn)各種變形問題，影響結(jié)構(gòu)的整體性能。以某工業(yè)廠房的多層鋼框架結(jié)構(gòu)施工為例，該項目在鋼梁拼裝后，發(fā)現(xiàn)存在全長扭曲、起拱數(shù)值不符合要求等問題。經(jīng)檢查，部分鋼梁的全長扭曲度達到了3‰，超出了規(guī)范允許的2‰的范圍。同時，一些鋼梁的起拱數(shù)值與設計要求相差較大，起拱不足或起拱過大的情況均有發(fā)生。鋼梁拼裝后出現(xiàn)全長扭曲的原因主要是拼裝過程中各構(gòu)件的位置偏差和連接不牢固。在拼裝時，如果鋼梁的腹板和翼緣板之間的垂直度控制不好，或者拼接節(jié)點的螺栓擰緊程度不一致，就會導致鋼梁在受力時產(chǎn)生扭矩，從而發(fā)生扭曲變形。此外，拼裝平臺的不平整也會對鋼梁的拼裝質(zhì)量產(chǎn)生影響，使鋼梁在拼裝過程中受到不均勻的支撐力，進而導致扭曲變形。起拱數(shù)值不符合要求的原因則主要與施工工藝和施工控制有關。在鋼梁拼裝過程中，如果未按照設計要求的起拱值進行預起拱，或者在起拱過程中控制不準確，就會導致起拱數(shù)值偏差。同時，焊接過程中的熱變形也可能對起拱數(shù)值產(chǎn)生影響，使鋼梁在焊接后起拱值發(fā)生變化。為了解決這些問題，采取了以下措施：對于全長扭曲的鋼梁，首先對扭曲部位進行測量和標記，確定扭曲的程度和范圍。然后，采用機械矯正和火焰矯正相結(jié)合的方法進行處理。使用千斤頂、扭力扳手等工具對鋼梁進行局部矯正，調(diào)整各構(gòu)件的位置和連接狀態(tài)，使鋼梁的扭曲得到初步改善。接著，采用火焰矯正法，在鋼梁的扭曲部位進行加熱，利用熱脹冷縮的原理，使鋼材產(chǎn)生塑性變形，從而進一步矯正扭曲。在加熱過程中，根據(jù)鋼梁的材質(zhì)和厚度，合理控制加熱溫度和加熱時間，確保矯正效果的同時避免對鋼材性能造成損害。對于起拱數(shù)值不符合要求的鋼梁，根據(jù)實際情況進行調(diào)整。如果起拱不足，采用在鋼梁下翼緣板施加外力的方法，如使用千斤頂頂升，使鋼梁達到設計要求的起拱值。然后，在鋼梁的上翼緣板與相鄰構(gòu)件之間增加墊板，以保證連接的緊密性和穩(wěn)定性。如果起拱過大，則對鋼梁進行反向加載，使其起拱值減小到設計范圍內(nèi)。在調(diào)整過程中，使用水準儀和經(jīng)緯儀等測量工具對鋼梁的起拱值進行實時監(jiān)測，確保調(diào)整的準確性。為了預防鋼梁拼裝變形的發(fā)生，在施工過程中應加強對拼裝工藝的控制和管理。在拼裝前，對拼裝平臺進行檢查和調(diào)整，確保平臺的平整度符合要求。同時，對鋼梁構(gòu)件進行嚴格的檢查和驗收，確保構(gòu)件的尺寸和形狀符合設計要求。在拼裝過程中，采用合理的拼裝順序和連接方式，確保各構(gòu)件之間的位置準確和連接牢固。對于螺栓連接的節(jié)點，使用扭矩扳手按照設計要求的扭矩值進行擰緊，并進行逐一檢查，確保螺栓連接的可靠性。對于焊接節(jié)點，制定合理的焊接工藝參數(shù)，采用對稱焊接、分段焊接等方法，減少焊接變形。在焊接過程中，對焊縫進行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和處理焊接缺陷。此外，在鋼梁拼裝完成后，對鋼梁的全長扭曲度和起拱值進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時整改，確保鋼梁的拼裝質(zhì)量符合設計和規(guī)范要求。三、多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固方法3.1加大構(gòu)件截面加固法加大構(gòu)件截面加固法是一種較為傳統(tǒng)且應用廣泛的加固技術，其原理是通過增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面面積，以此提高構(gòu)件的承載能力和剛度。該方法的作用機制基于材料力學原理，當構(gòu)件的截面面積增大時，其抵抗外力的能力相應增強。以鋼梁為例，在承受豎向荷載作用時，增加鋼梁的翼緣寬度或腹板厚度，可增大截面的慣性矩和抵抗矩，從而提高鋼梁的抗彎能力。從應力分布角度來看，原構(gòu)件在荷載作用下可能出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，通過加大截面，可使應力更均勻地分布在新增的截面面積上，降低應力峰值，提高構(gòu)件的承載性能。這種加固方法適用于多種情況，如當構(gòu)件的截面尺寸不足，導致其承載能力無法滿足設計要求時，可采用加大截面加固法。在一些老舊建筑的改造中，由于原結(jié)構(gòu)設計標準較低或使用功能發(fā)生改變，原有的鋼構(gòu)件可能無法承受新增的荷載，此時加大截面加固法能夠有效解決這一問題。當構(gòu)件出現(xiàn)局部損壞或缺陷，如因焊接缺陷導致的局部強度降低，通過加大截面可以彌補缺陷部位的強度損失。此外，對于一些需要提高結(jié)構(gòu)剛度以減小變形的情況，加大截面加固法也能發(fā)揮顯著作用。例如，在大跨度鋼框架結(jié)構(gòu)中，為了減小梁的撓度，可通過加大梁的截面尺寸來提高其抗彎剛度。在實際應用中，選擇合適的截面形式至關重要。不同的構(gòu)件和受力情況需要采用不同的截面形式進行加固。對于鋼梁，常見的加固方式有在鋼梁的翼緣或腹板上焊接鋼板。當鋼梁主要承受彎曲荷載時，在翼緣上焊接鋼板可有效提高鋼梁的抗彎能力。通過增加翼緣的寬度或厚度，增大了截面的抵抗矩，使鋼梁在承受相同彎矩時的應力水平降低。在腹板上焊接鋼板則主要用于提高鋼梁的抗剪能力。當鋼梁承受較大的剪力時，增加腹板的厚度可以提高腹板的抗剪強度，防止腹板發(fā)生剪切破壞。在某商業(yè)建筑的多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固工程中，部分鋼梁由于使用功能改變，承受的荷載大幅增加，出現(xiàn)了較大的變形和應力集中現(xiàn)象。通過在鋼梁的翼緣上焊接厚度為10mm的鋼板，經(jīng)過加固后，鋼梁的承載能力得到了顯著提高，變形明顯減小，滿足了新的使用要求。對于鋼柱，可采用在柱的四周包角鋼或焊接鋼板的方式進行加固。當鋼柱主要承受軸向壓力時，在柱的四周包角鋼可以增加柱的截面面積和慣性矩，提高柱的抗壓穩(wěn)定性。角鋼的布置方式和規(guī)格應根據(jù)鋼柱的受力情況和原結(jié)構(gòu)的特點進行合理選擇。焊接鋼板的方式也能有效提高鋼柱的承載能力，根據(jù)鋼柱的受力方向和大小，在柱的不同部位焊接合適厚度和尺寸的鋼板。在某工業(yè)廠房的多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固中，由于生產(chǎn)設備的更新，部分鋼柱承受的軸向壓力增大。通過在鋼柱的四周包上L100×10的角鋼，并采用焊接連接，加固后的鋼柱承載能力提高了30%，滿足了新的生產(chǎn)需求。在選擇截面形式時，還需考慮施工的可行性和經(jīng)濟性。一些復雜的截面形式雖然在力學性能上可能具有優(yōu)勢，但施工難度較大，成本較高。例如，采用異形截面進行加固，可能需要定制特殊的加工模具，增加了加工成本和施工時間。因此，在實際工程中，應在保證加固效果的前提下，優(yōu)先選擇施工簡便、成本較低的截面形式。同時，還需考慮加固后結(jié)構(gòu)的外觀和使用功能，避免因加固對結(jié)構(gòu)的外觀和使用空間造成過大的影響。例如，在一些對外觀要求較高的建筑中，應選擇不影響建筑美觀的加固方式；在一些空間有限的場所，應避免采用占用空間較大的加固截面形式。3.2連接加固與加固件的連接連接加固是多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固的關鍵環(huán)節(jié)，直接關系到加固效果和結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。在連接加固中，焊縫、鉚釘、螺栓等連接方式各有其特點和適用場景，需要根據(jù)具體情況進行合理選擇。焊縫連接是一種常用的連接方式，具有連接緊密、剛度大、整體性好等優(yōu)點。在多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固中，當需要提高節(jié)點的承載能力和剛度時，常采用焊縫連接進行加固。例如，在某多層工業(yè)廠房的鋼框架結(jié)構(gòu)加固中，由于原節(jié)點的焊縫存在缺陷，導致節(jié)點的承載能力不足。在加固過程中，采用了重新施焊的方法，對原焊縫進行了補強。在施工過程中，嚴格控制焊接工藝參數(shù)，如焊接電流、焊接電壓、焊接速度等，以確保焊縫的質(zhì)量。根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況和節(jié)點的構(gòu)造要求，選擇了合適的焊縫形式，如對接焊縫、角焊縫等。對接焊縫適用于承受較大拉力或壓力的連接部位，能夠保證連接的強度和密封性；角焊縫則適用于一般的連接部位，施工相對簡單。通過焊縫連接加固，該工業(yè)廠房的鋼框架節(jié)點承載能力得到了顯著提高，滿足了結(jié)構(gòu)的安全使用要求。鉚釘連接具有塑性和韌性較好、傳力可靠、質(zhì)量易于檢查和保證等優(yōu)點，但其施工工藝復雜、用鋼量多，目前在多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固中應用相對較少。然而，在一些對結(jié)構(gòu)的疲勞性能和抗震性能要求較高的特殊場合，鉚釘連接仍具有一定的應用價值。例如，在某歷史保護建筑的多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固中，由于該建筑具有重要的歷史文化價值，對結(jié)構(gòu)的加固要求較高，既要保證結(jié)構(gòu)的安全性，又要盡量減少對原結(jié)構(gòu)的損傷。在這種情況下，采用了鉚釘連接對部分節(jié)點進行加固。在施工過程中，嚴格按照鉚釘連接的工藝要求進行操作，確保鉚釘?shù)馁|(zhì)量和連接的可靠性。通過鉚釘連接加固，既保證了結(jié)構(gòu)的加固效果，又最大程度地保留了原結(jié)構(gòu)的歷史風貌。螺栓連接分為普通螺栓連接和高強度螺栓連接兩種，具有安裝方便、便于拆卸等優(yōu)點，在多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固中應用較為廣泛。普通螺栓連接適用于承受較小荷載和不需要經(jīng)常拆卸的連接部位；高強度螺栓連接則適用于承受較大荷載和對連接可靠性要求較高的部位。在某商業(yè)綜合體的多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固中，部分鋼梁與鋼柱的連接節(jié)點采用了高強度螺栓連接進行加固。在設計過程中，根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況和節(jié)點的構(gòu)造要求，合理確定了高強度螺栓的規(guī)格、數(shù)量和布置方式。在施工過程中，嚴格控制高強度螺栓的擰緊力矩，確保螺栓連接的可靠性。通過高強度螺栓連接加固，該商業(yè)綜合體的鋼框架節(jié)點連接可靠性得到了顯著提高，結(jié)構(gòu)的整體性能得到了有效改善。在連接加固過程中，還需要注意加固件與原結(jié)構(gòu)的連接方式和連接強度。加固件與原結(jié)構(gòu)的連接應確保能夠有效地傳遞荷載，使加固件與原結(jié)構(gòu)共同工作。例如，在采用粘貼鋼板加固法時，需要確保鋼板與原構(gòu)件之間的粘結(jié)牢固，能夠共同承受荷載。在施工過程中，要嚴格按照粘貼鋼板的施工工藝要求進行操作，如對原構(gòu)件表面進行處理，確保表面平整、干凈，無油污、鐵銹等雜質(zhì)；選擇合適的膠粘劑，并按照規(guī)定的配比進行配制；在粘貼鋼板時，要確保鋼板與原構(gòu)件之間緊密貼合，無氣泡、空鼓等缺陷。在某教學樓的多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固中，采用了粘貼鋼板加固法對部分鋼梁進行加固。在施工過程中，對原鋼梁表面進行了打磨、除銹處理，然后涂抹膠粘劑，將鋼板粘貼在鋼梁上。為了確保鋼板與鋼梁之間的粘結(jié)強度，在粘貼后對鋼板進行了加壓處理，使其與鋼梁緊密結(jié)合。通過粘貼鋼板加固，該教學樓的鋼梁承載能力得到了顯著提高，滿足了教學使用的要求。連接加固與加固件的連接是多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固的重要環(huán)節(jié)，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況、節(jié)點的構(gòu)造要求以及施工條件等因素，合理選擇連接方式和加固件與原結(jié)構(gòu)的連接方式，嚴格控制施工質(zhì)量，以確保加固效果和結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。3.3裂紋修復與加固在多層鋼框架結(jié)構(gòu)中，裂紋的出現(xiàn)是一個不容忽視的嚴重問題，其產(chǎn)生原因復雜多樣。從材料角度來看，鋼材的質(zhì)量是關鍵因素之一。若鋼材在生產(chǎn)過程中存在雜質(zhì)含量超標、內(nèi)部存在微裂紋等缺陷，在結(jié)構(gòu)承受荷載時，這些薄弱部位就容易引發(fā)裂紋的產(chǎn)生。當鋼材中的硫、磷等雜質(zhì)含量過高時，會降低鋼材的韌性，使其在受力時更容易出現(xiàn)脆性斷裂，從而產(chǎn)生裂紋。從荷載因素分析，結(jié)構(gòu)在使用過程中承受的荷載類型和大小對裂紋的產(chǎn)生有重要影響。反復的動荷載作用，如地震、風振等，會使結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受交變應力，導致材料的疲勞損傷，當疲勞損傷積累到一定程度，就會產(chǎn)生疲勞裂紋。在地震頻發(fā)地區(qū)的多層鋼框架結(jié)構(gòu)，由于頻繁受到地震力的作用，構(gòu)件更容易出現(xiàn)疲勞裂紋。靜荷載過大也可能導致結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應力超過其屈服強度，從而引發(fā)裂紋。當結(jié)構(gòu)的使用功能發(fā)生改變，增加了額外的荷載，而原結(jié)構(gòu)未進行相應的加固設計時，就可能因承受過大的靜荷載而產(chǎn)生裂紋。焊接缺陷也是導致裂紋產(chǎn)生的常見原因。在焊接過程中，如果焊接工藝參數(shù)選擇不當，如焊接電流過大或過小、焊接速度過快或過慢等，會導致焊縫質(zhì)量不佳，出現(xiàn)氣孔、夾渣、未熔合等缺陷，這些缺陷會成為裂紋的萌生源。焊接過程中的殘余應力也是引發(fā)裂紋的重要因素。焊接是一個局部加熱和冷卻的過程，焊縫及其附近區(qū)域的金屬受熱膨脹，冷卻時收縮不均勻，從而產(chǎn)生殘余應力。當殘余應力與外荷載產(chǎn)生的應力疊加后，超過鋼材的強度極限，就會導致裂紋的產(chǎn)生。針對不同原因產(chǎn)生的裂紋，需采用相應的修復與加固方法。對于因鋼材質(zhì)量問題導致的裂紋，若裂紋較淺且范圍較小，可以采用打磨的方法，將裂紋部位打磨掉，然后對打磨后的表面進行探傷檢測，確保裂紋完全消除。若裂紋較深或范圍較大，則需要將有缺陷的鋼材部分切除，更換為符合質(zhì)量要求的鋼材，并采用合適的連接方式進行連接，如焊接或螺栓連接。在某多層鋼框架結(jié)構(gòu)廠房中，發(fā)現(xiàn)部分鋼梁因鋼材質(zhì)量問題出現(xiàn)了裂紋。經(jīng)檢測，裂紋較深且范圍較大，施工人員將有裂紋的鋼梁部分切除，更換為新的鋼梁，并采用焊接連接的方式，確保了結(jié)構(gòu)的安全。對于因荷載作用產(chǎn)生的裂紋，當裂紋較小時，可以采用焊接修復的方法。在焊接修復前，先在裂紋兩端鉆止裂孔，防止裂紋進一步擴展。然后對裂紋部位進行清理，去除表面的油污、鐵銹等雜質(zhì)，采用碳弧氣刨、風鏟或砂輪將裂紋邊緣加工成坡口，直達紋端的止裂孔。選用與鋼材相匹配的低氫型焊條或超低氫型焊條施焊，焊接過程中采用板件預熱和錘擊法等措施減輕焊接應力。對承受動力荷載的構(gòu)件，堵焊后其表面應磨光，使之與原構(gòu)件表面齊平。在某商業(yè)建筑的多層鋼框架結(jié)構(gòu)中，部分鋼柱因地震作用產(chǎn)生了裂紋。施工人員在裂紋兩端鉆止裂孔后，對裂紋進行了焊接修復，采用低氫型焊條施焊，并在焊接過程中對鋼柱進行預熱和錘擊，有效修復了裂紋，保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。若裂紋較嚴重，已對結(jié)構(gòu)的承載力形成危險，則需要采用附加蓋板或內(nèi)嵌鋼板等方法進行加固。附加蓋板是在構(gòu)件兩側(cè)附加同等厚度的鋼蓋板，覆蓋裂紋表面，可采用焊接或者高強度螺栓連接。焊接時應采取減輕焊接應力的措施，用螺栓連接時，在裂紋的每側(cè)用雙排螺栓，蓋板寬度以能布置螺栓為宜，蓋板長度每邊應超出紋端150mm。內(nèi)嵌鋼板修復法是將缺陷部位切除，內(nèi)嵌同等厚度的鋼板焊接補強，主要用于網(wǎng)狀、分叉裂紋和有破裂、過燒或燒穿等缺陷的梁、柱腹板部位。在某高層建筑的多層鋼框架結(jié)構(gòu)中，部分鋼梁出現(xiàn)了嚴重的裂紋，采用了附加蓋板的方法進行加固。施工人員在鋼梁兩側(cè)附加了鋼蓋板，并用高強度螺栓連接，有效提高了鋼梁的承載能力，保障了結(jié)構(gòu)的安全。在某大型工業(yè)廠房的多層鋼框架結(jié)構(gòu)中，由于長期承受較大的動力荷載，部分鋼柱出現(xiàn)了裂紋。經(jīng)檢測，裂紋深度和長度較大，對結(jié)構(gòu)的安全性構(gòu)成了嚴重威脅。施工單位首先對裂紋進行了詳細的檢測和分析，確定了裂紋的產(chǎn)生原因和影響范圍。然后，采用了內(nèi)嵌鋼板修復法進行加固。施工人員將裂紋部位的鋼柱切除，加工成帶圓角的矩形孔，切除部分的尺寸比裂紋范圍的尺寸大100mm。選用等厚度同材質(zhì)的鋼板嵌入切除部位，嵌入板的長寬邊緣與切除孔間兩個邊留有3mm的間隙，并將其邊緣加工成對接縫要求的坡口形式。嵌板定位后，將孔口四角區(qū)預熱至120°C，采用分段分層逆向焊法施焊。焊接完成后，對焊縫質(zhì)量進行了嚴格檢查，打磨焊縫余高，使之與原構(gòu)件表面齊平。經(jīng)過加固后，對鋼柱進行了荷載試驗，結(jié)果表明，鋼柱的承載能力和穩(wěn)定性得到了顯著提高，滿足了結(jié)構(gòu)的安全使用要求。3.4其他加固方法3.4.1粘鋼或粘碳纖維布法粘鋼或粘碳纖維布法是利用粘結(jié)劑將鋼板或碳纖維布粘貼在結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，使鋼板或碳纖維布與原構(gòu)件共同受力，從而提高結(jié)構(gòu)的承載能力和剛度。其原理基于粘結(jié)劑的粘結(jié)作用，能夠有效地傳遞應力，使加固材料與原構(gòu)件形成一個整體。以某多層鋼框架結(jié)構(gòu)教學樓的加固工程為例，該教學樓由于使用年限較長，部分鋼梁出現(xiàn)了嚴重的銹蝕和變形，承載能力下降。為了提高鋼梁的承載能力和剛度，采用了粘鋼加固法。在施工過程中，首先對鋼梁表面進行處理，去除銹蝕、油污等雜質(zhì)，確保表面平整、干燥。然后，根據(jù)設計要求，將預先加工好的鋼板剪裁成合適的尺寸，在鋼板和鋼梁表面均勻涂抹粘結(jié)劑。在涂抹粘結(jié)劑時，嚴格按照粘結(jié)劑的使用說明進行操作，確保粘結(jié)劑的厚度和均勻性。將鋼板粘貼在鋼梁表面，并用夾具或支撐固定，使其緊密貼合。在固定過程中，對鋼板的位置和垂直度進行調(diào)整，確保鋼板與鋼梁的連接牢固。待粘結(jié)劑固化后，拆除夾具和支撐，完成粘鋼加固施工。經(jīng)檢測，加固后的鋼梁承載能力得到了顯著提高，變形明顯減小，滿足了教學樓的安全使用要求。粘鋼加固法適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎、受拉構(gòu)件的加固。在選擇粘鋼加固法時，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況、構(gòu)件的形狀和尺寸等因素，合理確定鋼板的厚度、寬度和粘貼位置。同時，還需要注意粘結(jié)劑的選擇和施工質(zhì)量控制，確保粘鋼加固的效果。碳纖維布加固法的原理與粘鋼加固法類似，但其具有重量輕、強度高、耐腐蝕、施工方便等優(yōu)點。在某商業(yè)建筑的多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固中，部分鋼柱由于受到火災的影響，強度降低。采用碳纖維布加固法進行加固，施工時，先對鋼柱表面進行打磨、除銹處理，然后涂抹底層樹脂，再粘貼碳纖維布。在粘貼碳纖維布時，根據(jù)鋼柱的高度和周長，將碳纖維布剪裁成合適的尺寸，采用專用的粘貼工具將碳纖維布平整地粘貼在鋼柱表面，確保碳纖維布與鋼柱之間無氣泡、空鼓等缺陷。最后，涂抹面層樹脂，保護碳纖維布。經(jīng)過加固后，鋼柱的強度得到了有效恢復，滿足了結(jié)構(gòu)的安全要求。碳纖維布加固法適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物的加固，在多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固中也具有廣泛的應用前景。3.4.2預應力加固法預應力加固法是采用體外補加預應力拉桿或型鋼撐桿，對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進行加固的方法。其原理是通過預先施加應力的方法強迫后加拉桿或撐桿承擔部分內(nèi)力，改變原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)應力水平，可使新加構(gòu)件應力滯后現(xiàn)象緩解或完全消除，后加部分與原結(jié)構(gòu)能較好地共同工作，從而顯著提高結(jié)構(gòu)承載能力，減小結(jié)構(gòu)變形。以某大跨度多層鋼框架結(jié)構(gòu)體育館為例，由于使用功能改變，需要增加其使用荷載，原結(jié)構(gòu)的承載能力和變形無法滿足新的要求。采用預應力加固法進行加固，在加固過程中，首先根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況和設計要求，確定預應力拉桿的布置方式和張拉力。在體育館的鋼梁下弦設置了預應力拉桿，通過張拉預應力拉桿，對鋼梁施加反向的拉力，抵消部分荷載產(chǎn)生的彎矩和變形。在設置預應力拉桿時，對拉桿的位置、角度和長度進行了精確計算和定位，確保拉桿能夠有效地發(fā)揮作用。然后，進行預應力拉桿的安裝和張拉。在安裝過程中，嚴格按照施工工藝要求進行操作，確保拉桿的安裝精度和連接可靠性。在張拉過程中，采用了專用的張拉設備，按照設計要求的張拉力進行逐級張拉，并對張拉過程中的應力和變形進行實時監(jiān)測。通過預應力加固，該體育館的結(jié)構(gòu)承載能力得到了顯著提高，變形明顯減小，滿足了新的使用功能要求。預應力加固法適用于原構(gòu)件截面偏小或需要增加其使用荷載、原構(gòu)件需要改善其使用性能、原構(gòu)件處于高應力、應變狀態(tài)且難以直接卸除其結(jié)構(gòu)上的荷載等情況，尤其適合大跨度結(jié)構(gòu)加固。在應用預應力加固法時，需要注意預應力的施加方式、張拉力的控制以及加固后結(jié)構(gòu)的長期性能等問題。同時，還需要對加固后的結(jié)構(gòu)進行定期監(jiān)測，確保結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。3.4.3增設支點法增設支點法是通過在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上增設支點，改變結(jié)構(gòu)的受力體系，減小構(gòu)件的計算跨度，從而提高結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。其作用機制是利用增設的支點將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載傳遞到其他部位，減小構(gòu)件的內(nèi)力和變形。增設支點的方式有多種，常見的有剛性支點和彈性支點。剛性支點是指增設的支點具有較大的剛度，能夠有效地限制構(gòu)件的變形；彈性支點則是指增設的支點具有一定的彈性，能夠在一定程度上緩沖構(gòu)件的變形。以某多層鋼框架結(jié)構(gòu)倉庫為例，由于存放貨物的重量增加，部分鋼梁出現(xiàn)了較大的變形和應力集中現(xiàn)象。為了提高鋼梁的承載能力和穩(wěn)定性，采用了增設剛性支點的方法進行加固。在鋼梁的跨中增設了鋼柱作為支點，將鋼梁分為兩段，減小了鋼梁的計算跨度。在增設支點時，首先對鋼梁和鋼柱的連接節(jié)點進行了設計和處理，確保節(jié)點能夠有效地傳遞荷載。然后，根據(jù)鋼梁的受力情況和鋼柱的承載能力，合理確定鋼柱的截面尺寸和布置位置。在施工過程中，嚴格按照設計要求進行鋼柱的安裝和固定，確保鋼柱的垂直度和穩(wěn)定性。通過增設支點，該倉庫的鋼梁承載能力得到了顯著提高，變形明顯減小，滿足了倉庫的安全使用要求。在某高層寫字樓的多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固中，由于建筑功能的改變，需要在部分樓層增加荷載。為了減小結(jié)構(gòu)的變形，采用了增設彈性支點的方法。在鋼梁的適當位置增設了彈簧支撐作為彈性支點。在設計彈簧支撐時，根據(jù)鋼梁的受力情況和變形要求，選擇了合適的彈簧剛度和承載能力。在施工過程中，精確安裝彈簧支撐，確保其能夠正常工作。通過增設彈性支點，有效地減小了鋼梁的變形，提高了結(jié)構(gòu)的舒適度和安全性。增設支點法適用于梁、板、桁架等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固，在選擇增設支點法時，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況、構(gòu)件的類型和使用要求等因素，合理確定支點的設置位置、類型和數(shù)量。同時，還需要注意支點與原結(jié)構(gòu)的連接方式和可靠性，確保加固效果。四、加固方案設計與實施4.1加固方案設計流程加固方案設計是一項系統(tǒng)且嚴謹?shù)墓ぷ?，需遵循科學的流程，以確保加固效果的可靠性和有效性。其流程主要包括結(jié)構(gòu)檢測鑒定、方案比選以及最終確定加固方案等關鍵環(huán)節(jié)。在進行加固方案設計之前，全面準確的結(jié)構(gòu)檢測鑒定是基礎和前提。結(jié)構(gòu)檢測鑒定的目的在于深入了解存在施工缺陷的多層鋼框架結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，為后續(xù)的加固設計提供詳實可靠的數(shù)據(jù)支持。檢測內(nèi)容涵蓋多個方面，包括對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸進行精確測量，檢查是否存在偏差，如鋼梁的長度、截面尺寸，鋼柱的高度、直徑等是否符合設計要求；仔細查看構(gòu)件的外觀，檢查是否有變形、裂縫、銹蝕等明顯缺陷，對于變形的構(gòu)件，要測量其變形的程度和范圍，對于裂縫，要確定其長度、寬度和深度；對鋼材的性能進行檢測，如鋼材的強度、韌性、化學成分等，以評估鋼材是否滿足結(jié)構(gòu)的承載要求；同時，還需檢測結(jié)構(gòu)的連接部位，檢查焊縫是否飽滿、螺栓是否松動等。例如，在某存在施工缺陷的多層鋼框架結(jié)構(gòu)建筑的檢測中，通過高精度的測量儀器對鋼柱和鋼梁的尺寸進行測量，發(fā)現(xiàn)部分鋼梁的翼緣寬度比設計值小了5mm，這可能會影響鋼梁的承載能力。利用超聲波探傷儀對焊縫進行檢測，發(fā)現(xiàn)多處焊縫存在氣孔和夾渣等缺陷。通過化學分析方法對鋼材的化學成分進行檢測，發(fā)現(xiàn)部分鋼材的碳含量超出了標準范圍，這可能會導致鋼材的韌性降低。在檢測方法上，采用了多種先進的技術手段。對于構(gòu)件尺寸的測量，使用了全站儀、激光測距儀等高精度測量儀器，能夠準確地獲取構(gòu)件的幾何尺寸。在外觀缺陷檢查方面，除了肉眼觀察外，還采用了數(shù)碼攝像技術，對結(jié)構(gòu)的外觀進行詳細記錄，以便后續(xù)分析。對于鋼材性能檢測，運用了萬能材料試驗機進行力學性能測試，采用光譜分析儀進行化學成分分析。在連接部位檢測中，使用超聲波探傷儀和磁粉探傷儀對焊縫進行無損檢測，通過扭矩扳手檢查螺栓的擰緊力矩。通過這些全面的檢測和分析，能夠準確評估結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，為后續(xù)的加固設計提供科學依據(jù)。在完成結(jié)構(gòu)檢測鑒定后，根據(jù)檢測結(jié)果和結(jié)構(gòu)的實際需求，初步擬定多個可行的加固方案。在方案比選階段，綜合考慮結(jié)構(gòu)安全性、經(jīng)濟性、耐久性以及施工可行性等多方面因素。從結(jié)構(gòu)安全性角度來看，評估每個加固方案對結(jié)構(gòu)承載能力和抗震性能的提升效果。通過結(jié)構(gòu)力學分析和數(shù)值模擬，計算加固后結(jié)構(gòu)在不同荷載工況下的應力、應變和變形情況，確保加固后的結(jié)構(gòu)能夠滿足設計荷載和抗震要求。在某多層鋼框架結(jié)構(gòu)加固方案比選時，對于加大構(gòu)件截面加固法，通過有限元分析軟件模擬在增加鋼梁翼緣厚度后的應力分布情況，發(fā)現(xiàn)鋼梁的最大應力明顯降低，承載能力得到顯著提高。對于粘鋼加固法，模擬粘貼鋼板后結(jié)構(gòu)的抗震性能，結(jié)果顯示結(jié)構(gòu)在地震作用下的位移和加速度響應明顯減小，抗震能力增強。經(jīng)濟性也是方案比選的重要考慮因素。對不同加固方案的材料成本、施工成本、維護成本等進行詳細核算和比較。統(tǒng)計不同加固方案所需的鋼材、膠粘劑、連接材料等的用量和價格，計算材料成本?？紤]施工過程中的人工費用、設備租賃費用、施工工期等因素，評估施工成本。分析加固后結(jié)構(gòu)在長期使用過程中的維護要求和維護成本，如加固材料的耐腐蝕性能對維護周期和維護費用的影響。在對比加大截面加固法和粘鋼加固法的經(jīng)濟性時，發(fā)現(xiàn)加大截面加固法雖然材料成本相對較低，但施工過程較為復雜，施工工期較長，導致施工成本較高；而粘鋼加固法材料成本相對較高，但施工方便，施工工期短，施工成本較低。綜合考慮，粘鋼加固法在經(jīng)濟性方面更具優(yōu)勢。耐久性方面，關注加固材料的耐腐蝕、耐疲勞性能等。選擇具有良好耐久性的加固材料，能夠確保加固后的結(jié)構(gòu)在長期使用過程中性能穩(wěn)定。對于在潮濕環(huán)境中使用的多層鋼框架結(jié)構(gòu)，在加固方案比選時，優(yōu)先考慮采用耐腐蝕性能好的不銹鋼板進行粘鋼加固，或者對加固鋼材進行防腐處理，如涂刷防腐漆、鍍鋅等。施工可行性也是不可忽視的因素。結(jié)合施工現(xiàn)場的條件，如場地狹窄程度、施工設備的進場難度等，評估加固方案的可操作性?？紤]施工技術水平，選擇施工工藝相對簡單、施工人員容易掌握的加固方案。在某施工現(xiàn)場場地狹窄的情況下，對于需要大型施工設備的預應力加固法，實施難度較大；而采用操作相對簡單的粘貼碳纖維布加固法，更具施工可行性。通過對多個加固方案在結(jié)構(gòu)安全性、經(jīng)濟性、耐久性和施工可行性等方面的綜合比較和分析，最終確定最優(yōu)的加固方案。在確定加固方案時，還需充分考慮業(yè)主的需求和意見，確保加固方案既能滿足結(jié)構(gòu)的安全要求，又能符合業(yè)主的實際情況和期望。4.2加固設計計算以某存在施工缺陷的多層鋼框架結(jié)構(gòu)辦公樓為例，該辦公樓共5層，建筑高度為20m，柱網(wǎng)尺寸為8m×8m，采用鋼框架結(jié)構(gòu)體系。由于施工過程中存在諸多缺陷，如部分鋼梁焊接質(zhì)量不合格，存在氣孔、夾渣等缺陷，導致鋼梁的承載能力下降；部分鋼柱在運輸和堆放過程中發(fā)生變形，影響了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。現(xiàn)對其進行加固設計計算，以確保結(jié)構(gòu)的安全使用。在荷載取值方面，恒荷載包括結(jié)構(gòu)自重、建筑構(gòu)配件自重等，通過對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸和材料密度進行計算確定。如鋼梁采用Q345鋼材，其密度為7850kg/m3，根據(jù)鋼梁的截面尺寸計算出其單位長度的重量，再結(jié)合鋼梁的長度確定其自重。活荷載根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）的規(guī)定取值，該辦公樓為辦公建筑，活荷載標準值取2.0kN/m2。風荷載根據(jù)當?shù)氐幕撅L壓、地形地貌條件以及建筑物的高度和體型系數(shù)等因素確定。該辦公樓所在地區(qū)的基本風壓為0.55kN/m2，通過計算得到風荷載標準值。地震作用根據(jù)建筑所在地區(qū)的抗震設防烈度、場地類別以及結(jié)構(gòu)的自振周期等因素，采用振型分解反應譜法進行計算。該辦公樓抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g，場地類別為Ⅱ類，通過結(jié)構(gòu)動力學計算得到地震作用。結(jié)構(gòu)分析采用有限元分析軟件ANSYS進行模擬分析。首先，建立存在施工缺陷的多層鋼框架結(jié)構(gòu)模型，在模型中準確模擬鋼梁的焊接缺陷，如在焊縫處設置缺陷單元，模擬氣孔和夾渣的影響；模擬鋼柱的變形，通過調(diào)整鋼柱的幾何形狀來體現(xiàn)變形情況。然后，對模型施加上述確定的荷載工況，包括恒荷載、活荷載、風荷載和地震作用。在模擬過程中，設置合適的邊界條件，如柱底為固定約束，鋼梁與鋼柱的連接采用剛性連接。通過有限元分析，得到結(jié)構(gòu)在不同荷載工況下的應力、應變和變形分布情況。分析結(jié)果表明，由于鋼梁的焊接缺陷和鋼柱的變形，結(jié)構(gòu)在荷載作用下的應力集中現(xiàn)象明顯，部分構(gòu)件的應力超過了鋼材的屈服強度，結(jié)構(gòu)的變形也較大，不滿足規(guī)范要求。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，對構(gòu)件進行計算和設計。對于存在焊接缺陷的鋼梁，采用加大截面加固法進行加固。通過計算，確定在鋼梁的翼緣上焊接10mm厚的鋼板，以提高鋼梁的承載能力和剛度。在計算過程中，考慮加固后鋼梁的截面特性變化，如慣性矩、抵抗矩等。根據(jù)材料力學公式，計算加固后鋼梁在荷載作用下的應力和變形，確保其滿足設計要求。對于發(fā)生變形的鋼柱，采用在柱的四周包角鋼的方式進行加固。選擇L100×10的角鋼，通過計算確定角鋼的長度和布置間距。在計算時，考慮角鋼與鋼柱之間的協(xié)同工作，通過連接件將角鋼與鋼柱牢固連接，使它們共同承受荷載。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范，計算加固后鋼柱的穩(wěn)定性和承載能力，確保鋼柱在荷載作用下不會發(fā)生失穩(wěn)和破壞。同時，對加固后的結(jié)構(gòu)進行整體分析，驗證加固效果。通過有限元分析，得到加固后結(jié)構(gòu)在各種荷載工況下的應力、應變和變形情況，結(jié)果表明，加固后的結(jié)構(gòu)應力分布更加均勻，構(gòu)件的應力水平降低，結(jié)構(gòu)的變形明顯減小，滿足了規(guī)范要求。4.3加固施工要點與質(zhì)量控制在多層鋼框架結(jié)構(gòu)的加固施工中，掌握關鍵技術要點并實施嚴格的質(zhì)量控制措施是確保加固效果的關鍵。以某存在施工缺陷的多層鋼框架結(jié)構(gòu)廠房的加固工程為例，該廠房由于施工時焊接質(zhì)量不佳，部分鋼梁與鋼柱的連接焊縫存在氣孔、夾渣等缺陷，導致結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性受到影響。在加大構(gòu)件截面加固法的施工過程中，首先要確保新增截面與原構(gòu)件的連接牢固。在對鋼梁進行加固時，采用焊接連接方式，將新增的鋼板與原鋼梁的翼緣進行焊接。在焊接前，對原鋼梁翼緣表面進行仔細清理，去除油污、鐵銹等雜質(zhì)，確保焊接質(zhì)量。在焊接過程中，嚴格控制焊接工藝參數(shù)，如焊接電流、焊接電壓、焊接速度等。根據(jù)鋼板的厚度和材質(zhì)，選擇合適的焊接電流，一般對于10mm厚的鋼板，焊接電流控制在180-220A之間。焊接電壓控制在22-24V，以保證電弧的穩(wěn)定燃燒。焊接速度控制在30-40cm/min，確保焊縫的熔合良好。同時，采用多層多道焊的方法，減少焊接變形。每焊完一層后，對焊縫進行清理和檢查，確保無缺陷后再進行下一層焊接。焊接完成后，對焊縫進行外觀檢查，確保焊縫表面平整、無氣孔、夾渣等缺陷。然后，采用超聲波探傷等無損檢測方法，對焊縫內(nèi)部質(zhì)量進行檢測，確保焊縫質(zhì)量符合設計要求。對于連接加固，以該廠房中鋼梁與鋼柱的節(jié)點加固為例，由于原節(jié)點的焊縫存在缺陷，采用了增設節(jié)點板并進行焊接加固的方法。在施工過程中，節(jié)點板的尺寸和厚度根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況進行設計，確保節(jié)點板能夠有效地傳遞荷載。節(jié)點板的材質(zhì)與原結(jié)構(gòu)鋼材相同，以保證連接的可靠性。在焊接節(jié)點板時，同樣嚴格控制焊接工藝參數(shù)，確保焊接質(zhì)量。在焊接順序上，先焊接節(jié)點板與鋼梁的連接焊縫，再焊接節(jié)點板與鋼柱的連接焊縫。在焊接過程中，對節(jié)點板進行臨時固定，防止其發(fā)生位移。焊接完成后，對節(jié)點進行外觀檢查和無損檢測，確保節(jié)點連接牢固。在裂紋修復與加固方面，該廠房部分鋼梁出現(xiàn)了裂紋。對于較淺的裂紋，采用打磨的方法進行修復。使用砂輪對裂紋部位進行打磨，將裂紋徹底清除，然后對打磨后的表面進行探傷檢測，確保裂紋完全消除。對于較深的裂紋，先在裂紋兩端鉆止裂孔，防止裂紋進一步擴展。然后，采用碳弧氣刨將裂紋部位的鋼材去除，形成坡口。選用與鋼梁材質(zhì)相匹配的低氫型焊條進行焊接修復。在焊接前，對坡口進行清理，去除油污、鐵銹等雜質(zhì)。焊接過程中，采用多層多道焊的方法，控制焊接熱輸入，減少焊接應力。每焊完一層后，對焊縫進行錘擊，消除焊接殘余應力。焊接完成后，對修復后的部位進行外觀檢查和探傷檢測，確保修復質(zhì)量。在粘鋼或粘碳纖維布法的施工中，以該廠房部分鋼梁的粘鋼加固為例，在粘貼鋼板前，對鋼梁表面進行處理，去除銹蝕、油污等雜質(zhì)，然后進行打磨，使鋼梁表面平整。根據(jù)設計要求，將鋼板剪裁成合適的尺寸，在鋼板和鋼梁表面均勻涂抹粘結(jié)劑。在涂抹粘結(jié)劑時，嚴格按照粘結(jié)劑的使用說明進行操作，確保粘結(jié)劑的厚度和均勻性。將鋼板粘貼在鋼梁表面，并用夾具或支撐固定，使其緊密貼合。在固定過程中，對鋼板的位置和垂直度進行調(diào)整，確保鋼板與鋼梁的連接牢固。待粘結(jié)劑固化后，拆除夾具和支撐。在粘貼碳纖維布時，先對鋼梁表面進行打磨、除銹處理，然后涂抹底層樹脂，再粘貼碳纖維布。在粘貼碳纖維布時，根據(jù)鋼梁的長度和寬度，將碳纖維布剪裁成合適的尺寸，采用專用的粘貼工具將碳纖維布平整地粘貼在鋼梁表面，確保碳纖維布與鋼梁之間無氣泡、空鼓等缺陷。最后，涂抹面層樹脂，保護碳纖維布。在預應力加固法的施工中，以該廠房的大跨度鋼梁加固為例，根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況和設計要求，確定預應力拉桿的布置方式和張拉力。在鋼梁下弦設置預應力拉桿，通過張拉預應力拉桿，對鋼梁施加反向的拉力，抵消部分荷載產(chǎn)生的彎矩和變形。在設置預應力拉桿時，對拉桿的位置、角度和長度進行精確計算和定位，確保拉桿能夠有效地發(fā)揮作用。然后，進行預應力拉桿的安裝和張拉。在安裝過程中，嚴格按照施工工藝要求進行操作，確保拉桿的安裝精度和連接可靠性。在張拉過程中，采用了專用的張拉設備，按照設計要求的張拉力進行逐級張拉，并對張拉過程中的應力和變形進行實時監(jiān)測。在增設支點法的施工中，以該廠房部分鋼梁的加固為例，在鋼梁的跨中增設鋼柱作為支點，將鋼梁分為兩段，減小了鋼梁的計算跨度。在增設支點時，首先對鋼梁和鋼柱的連接節(jié)點進行設計和處理，確保節(jié)點能夠有效地傳遞荷載。根據(jù)鋼梁的受力情況和鋼柱的承載能力，合理確定鋼柱的截面尺寸和布置位置。在施工過程中，嚴格按照設計要求進行鋼柱的安裝和固定，確保鋼柱的垂直度和穩(wěn)定性。在整個加固施工過程中，質(zhì)量控制至關重要。建立了嚴格的質(zhì)量檢驗制度，對每一道工序進行檢驗，確保符合設計和規(guī)范要求。在材料檢驗方面，對進場的鋼材、粘結(jié)劑、焊條等材料進行嚴格的檢驗，檢查其質(zhì)量證明文件和復試報告，確保材料質(zhì)量合格。在施工過程中，對關鍵工序進行旁站監(jiān)督，如焊接過程、粘貼鋼板過程等，確保施工工藝符合要求。在加固施工完成后，對加固后的結(jié)構(gòu)進行全面的檢測和驗收，包括外觀檢查、無損檢測、荷載試驗等，確保加固效果滿足設計要求。通過以上施工要點的把控和質(zhì)量控制措施的實施，該廠房的加固工程取得了良好的效果，結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性得到了顯著提高，滿足了安全生產(chǎn)的要求。五、案例分析5.1工程概況本案例為某位于市中心區(qū)域的多層商業(yè)建筑，建筑用途為集購物、餐飲、娛樂為一體的綜合性商場，該建筑對城市商業(yè)發(fā)展和居民生活具有重要意義。其地上共6層，地下1層，建筑高度為24m，總建筑面積達20000m2。結(jié)構(gòu)形式采用典型的多層鋼框架結(jié)構(gòu)體系，柱網(wǎng)尺寸主要為8m×8m，部分區(qū)域根據(jù)功能需求進行了適當調(diào)整。該結(jié)構(gòu)體系具有較高的強度和良好的抗震性能，能夠滿足商業(yè)建筑對大空間和靈活布局的要求。在施工過程中，由于受到多種因素的影響，出現(xiàn)了較為嚴重的施工缺陷。在構(gòu)件生產(chǎn)制作環(huán)節(jié)，部分鋼梁在火焰切割腹板時，因工藝控制不當，導致腹板出現(xiàn)波浪變形，最大波浪高度達到了15mm。在焊接過程中，由于焊接工藝參數(shù)選擇不合理，部分鋼梁和鋼柱的焊接處出現(xiàn)了較大的焊接變形，鋼梁的彎曲矢高達到了30mm，鋼柱的垂直度偏差達到了10mm。在柱腳安裝方面，存在預埋件偏移和標高有誤的問題，部分預埋件的水平偏移量達到了40mm，標高偏差達到了30mm。錨栓不垂直問題也較為突出，部分錨栓的傾斜角度達到了12°。此外，還存在錨栓連接不牢固的情況，部分錨栓未擰緊，墊板未與底板焊接。在連接缺陷方面，高強螺栓連接存在螺栓裝備面不符合要求和絲扣損傷的問題，部分螺栓表面有浮銹和油污，絲扣嚴重銹蝕，導致螺栓安裝困難?，F(xiàn)場焊縫存在外觀缺陷和內(nèi)部缺陷，部分焊縫不飽滿、咬邊，內(nèi)部存在氣孔和夾渣等缺陷。在構(gòu)件變形缺陷方面，運輸與堆放過程中，由于運輸車輛顛簸和堆放場地不平整，部分鋼梁和鋼柱出現(xiàn)了變形，鋼梁的彎曲變形和鋼柱的局部凹陷較為明顯。在拼裝過程中，鋼梁出現(xiàn)了全長扭曲和起拱數(shù)值不符合要求的問題，部分鋼梁的全長扭曲度達到了3.5‰，起拱數(shù)值與設計要求相差15mm。這些施工缺陷嚴重影響了結(jié)構(gòu)的安全性能和使用功能，如不及時進行加固處理，將對商場的正常運營和使用者的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴重威脅。因此，對該多層鋼框架結(jié)構(gòu)進行加固處理迫在眉睫。5.2缺陷檢測與分析為全面、準確地掌握該多層商業(yè)建筑鋼框架結(jié)構(gòu)的施工缺陷情況，采用了多種先進的檢測方法。在構(gòu)件尺寸偏差檢測方面，運用全站儀、激光測距儀等高精度測量儀器，對鋼梁、鋼柱等構(gòu)件的長度、截面尺寸、垂直度等進行了精確測量。通過全站儀對鋼柱的垂直度進行測量，發(fā)現(xiàn)部分鋼柱的垂直度偏差超出規(guī)范允許范圍，最大偏差達到了10mm，這將影響鋼柱的承載能力