褚少輝

（1.河北省建筑工程質量檢測中心有限公司，河北 石家莊 050227；2.河北省既有建筑綜合改造技術創(chuàng)新中心，河北 石家莊 050227）

0 引言

隨著我國經濟建設的快速發(fā)展，鋼結構由于其強度高、重量輕、施工快速方便等特點越來越多地被廣泛應用于我國的房屋建筑中，鋼結構房屋的質量安全越來越被廣泛地關注。由于設計、施工及安裝等過程的不規(guī)范，會對鋼結構房屋造成不同程度的質量缺陷，因此有必要對鋼結構房屋進行質量檢測和鑒定。對鋼結構房屋的質量檢測鑒定是對建筑物質量評定的重要依據，對提高建設工程質量、節(jié)省資金、保證安全生產和生命財產安全方面都起到了重要的作用。本文結合某鋼框架結構，對其檢測鑒定及加固方法和思路進行研究。

1 工程概況

某商店為 2 層鋼框架結構，首層層高約為 4.30 m，二層層高約為 3.63 m，樓面為樓承板現(xiàn)澆混凝土組合樓板，屋面為彩鋼板，鋼柱和鋼梁均采用 Q235 的實腹式熱軋工字型截面，基礎形式為柱下混凝土獨立基礎，建筑面積約為 1 300 m2。該商店約建于 2000 年，該框架結構由于其建設年代較遠，無正規(guī)設計圖紙及施工和監(jiān)理資料。經現(xiàn)場調查繪制，該鋼框架結構的結構平面圖如圖 1 所示。

2 鋼框架結構檢測鑒定

結合本工程的現(xiàn)場實際情況，由于鋼框架結構的門口雨棚和電梯井區(qū)域不具備檢測條件，因此該區(qū)域不列入本次檢測鑒定范圍。依據鋼結構現(xiàn)場檢測標準對該框架結構的現(xiàn)狀情況，鋼構件的截面尺寸、鋼柱垂直度進行檢測，依據檢測結果，對該框架結構鋼構件建立力學模型進行承載力復核驗算。

2.1 現(xiàn)場普查

現(xiàn)場普查是鋼結構檢測的重要環(huán)節(jié)，檢測人員采用目視、拍照的方式，對現(xiàn)場鋼結構存在的質量缺陷和損傷進行調查記錄，確保應檢盡檢，應記盡記?，F(xiàn)場普查結果如表 1 及圖 2～圖 7 所示。

表1 現(xiàn)場普查結果

圖2 柱腳連接做法（單螺帽）

圖3 框架梁-柱節(jié)點連接做法

圖4 懸挑區(qū)域挑梁與主梁鉸接連接做法

圖5 螺栓擴孔

圖6 螺栓缺失

2.2 鋼構件截面尺寸檢測

經現(xiàn)場普查，本工程鋼梁、鋼柱構件均采用熱軋 H 型鋼，由于無設計圖紙，故檢測結果均為檢測值。采用超聲波測厚儀、鋼卷尺檢測。構件截面尺寸示意圖如圖 8 所示，具體檢測結果如表 2 所示。構件截面尺寸的檢測對鋼結構結構分析模型的建立提供了數(shù)據支撐。

表2 鋼構件截面尺寸檢測結果

圖8 鋼梁、鋼柱構件截面尺寸示意圖

2.3 鋼柱垂直度檢測

鋼柱垂直度的檢測可較好地反映框架柱在工作荷載作用下的變形情況，采用經緯儀、鋼卷尺對抽檢鋼柱進行垂直度檢測，依據 GB 50205-2020《鋼結構工程施工質量驗收標準》［1］的相關規(guī)定，現(xiàn)場抽檢鋼柱的允許垂直度大部分不滿足規(guī)范要求。

2.4 結構計算模型分析

2.4.1 工程荷載

①建筑結構安全等級為二級，重要性系數(shù)為 1.0。②材料強度：鋼梁、鋼柱均采用 Q235 鋼。③自然條件：基本風壓取 0.35 kN/m2，基本雪壓取0.30 kN/m2，地面粗糙度類別為 C 類。④抗震信息：建筑抗震設防類別為丙類，設防烈度為 7 度（0.10g），設計地震分組為第二組，場地類別為Ⅱ類。⑤恒荷載標準值：樓面取 3.5 kN/m2（含自重），輕鋼屋面（含吊頂）取 0.75 kN/m2?；詈奢d標準值：樓面 2.5 kN/m2，屋面 0.3 kN/m2。

2.4.2 主要計算依據

①GB 50009-2012《建筑結構荷載規(guī)范》［2］；②GB 50223-2008《建筑工程抗震設防分類標準》［3］；③GB 50011-2010《建筑抗震設計規(guī)范》（2016 年版）［4］；④GB 50068-2018《建筑結構可靠性設計統(tǒng)一標準》［5］；⑤GB 50017-2017《鋼結構設計標準》［6］。

2.4.3 結構計算模型

本工程主體結構采用北京盈建科軟件有限責任公司“盈建科 YJK-A1.9.3.2”軟件建模及計算。鋼框架整體模型圖如圖 9 所示。

圖9 鋼框架整體模型

2.4.4 結構計算結果

計算后可知，該工程部分鋼梁構件正應力比值在 1.01～1.44，部分鋼柱構件Y方向穩(wěn)定應力比值在1.05～1.29，均不滿足現(xiàn)行相關規(guī)范允許限值 1.0 的要求。

3 加固處理方法

由于設計、施工失誤、材料質量不達標或使用功能的改變等原因，鋼結構常需要進行加固?？紤]到工程施工的便利性、加固的有效性及經濟性問題，加固前應對加固的原因進行分析鑒定，明確結構加固的范圍和內容，續(xù)而選擇合適的加固方案。

根據現(xiàn)場普查結果和結構計算結果，該工程的主要問題為節(jié)點連接做法不規(guī)范，導致承載力不滿足要求，故針對設計或施工失誤造成的結構受力缺陷問題進行加固。

3.1 梁柱節(jié)點形式

在鋼框架結構中，梁柱節(jié)點力學性能對于框架結構整體的力學性能有著很大的影響，現(xiàn)行規(guī)范中對節(jié)點設計的理念為“強節(jié)點，弱構件”。節(jié)點設計或施工不規(guī)范將直接影響鋼框架的受力性能，嚴重時可能會造成結構的變形、傾斜或倒塌，因此節(jié)點的設計和施工對結構的安全性很重要［7，8］。

根據梁柱節(jié)點的剛度和梁與柱的變形特性可將梁柱節(jié)點形式匯總如下。

1）剛性節(jié)點，梁與柱之間的相對轉動完全受到限制，節(jié)點能夠傳遞并可以承受彎矩。

2）鉸接節(jié)點，梁與柱之間的相對轉動沒有限制，節(jié)點不能夠承受任何彎矩。

3）半剛性節(jié)點，梁與柱之間的相對轉動部分受到限制，節(jié)點能夠承受一定的彎矩。

在工程設計中，如果節(jié)點的轉動約束可達理想剛性節(jié)點的 90 % 時，認為該節(jié)點為剛性節(jié)點；如果節(jié)點的相對轉動量可達理想鉸接節(jié)點的 80 % 時，認為該節(jié)點為鉸接節(jié)點；介于上述兩者之間的節(jié)點認為是半剛性連接。

3.2 缺陷損傷及節(jié)點加固方法

1）框架梁—柱節(jié)點上下翼緣均未焊接，僅腹板采用高強螺栓連接，不滿足框架結構體系剛性連接要求，應按框架梁—柱剛性節(jié)點進行加固，考慮到節(jié)點區(qū)的承載力、延性和穩(wěn)定性直接影響到整體結構的力學性能，故應對節(jié)點域縱橫向梁柱進行加固。

2）懸挑區(qū)域次梁節(jié)點均為鉸接連接，傳力不合理，應將其進行剛性連接，并對節(jié)點區(qū)域橫向梁柱進行加固。

3）將部分節(jié)點存在連接板氣割擴孔、螺栓缺失等情況進行修復及加固處理，確保節(jié)點傳力不受影響。

4）對部分高強螺栓存在未擰緊情況，樓承板局部防腐涂層存在剝落情況進行修復。

5）按規(guī)范要求對抗震構造措施進行加強。

4 結論

本文結合現(xiàn)場和結構分析模型，對鋼框架檢測鑒定及加固方法進行了研究。

1）通過現(xiàn)場普查可知，鋼框架的節(jié)點施工和設計不規(guī)范，缺陷和損傷對鋼框架結構的承載力和穩(wěn)定性具有重要的影響，在鋼框架的結構設計和施工中，應嚴格按照規(guī)范進行。

2）根據檢測所測得的實際數(shù)據和鋼結構實際情況，建立合理的計算模型對鋼結構進行分析驗算。計算后可知，該工程部分鋼梁構件正應力比值在 1.01～1.44，部分鋼柱構件Y方向穩(wěn)定應力比值在 1.05～1.29，均不滿足現(xiàn)行相關規(guī)范允許限值 1.0 的要求。針對不滿足安全性要求的結構構件和工程現(xiàn)場的問題缺陷需要進行加固處理以滿足建筑結構的安全性。

圖10 梁柱節(jié)點示意圖

3）對缺陷損傷、節(jié)點不合理的情況進行加固處理，以滿足結構安全性要求。加固方案選擇時，應綜合考慮建筑物的功能要求、業(yè)主對工期和成本的要求以及加固方案的可實施性來確定最合理的加固處理方案。Q