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摘要：自改革开放以来，我国的经济水平得到了极大的提升，同时各领域的生产也得到快速的发展。作为我国国民经济中重要的组成部分，建筑业的繁荣为我国的经济发展做出了重要的贡献。在建筑工程施工中，各种新技术、新材料不断的引入，不仅加快了建筑业的发展，同时也极大地提升了工程施工的质量、安全、效益等。钢结构因为其自身的强度高、延性好且成本低等特点，被广泛的应用于建筑领域，例如厂房建设、高层以及超高层建筑中都有使用钢结构的施工技术的实例。
关键词：钢结构；设计；加固
中图分类号：TU391文献标识码： A
引言
在经济以及科技水平不断发展的今天，各种新材料新技术不断地应用到建筑工程中。在建筑工程中，钢结构建筑逐渐取代混凝土建筑成为建筑工程中的主流产品。近年来，钢结构在公共建筑中更加得到广泛的应用，我国目前不仅能生产各种类型的建筑钢材，同时钢材生产的新技术、新工艺、新产品也越来越多，如压型钢板组合楼面、彩钢扣板及复合板等，使建筑结构充满现代化时代气息，实践证明钢结构建筑在我国更具有广阔的发展前景。
1、钢结构建筑的特点
1.1 预工程化程度高，建设成本低、缩短工期
与传统的砖混、混凝土材质结构等建筑不同，钢结构建筑具有一定的预工程化，使得材料的加工和安装一体化，大部分钢结构在出厂时已生产完毕，在施工现场只需要利用合适的连接方式将钢结构进行组合安装，提高了施工速度，缩短了大约40%的建筑工程施工周期，可以使建筑工程更早投入使用。《建筑模数协调统一标准》使材料不同、形状不同、制造方法不同的建筑构配件可以通用和互换，进一步提高了建筑预工程化。由于钢结构自身就可以作为韧性结构承担结构载荷和施工载荷，因此在钢结构建筑施工时不需要支模、拆模，这也在一定程度上降低了建筑的施工成本。
1.2 钢结构建筑的跨度更大，高度更高
钢材的内部组织比较均匀，近似于各向同性的匀质体，结构总体自重轻，强度也高。钢材的密度/强度的值比砖石、混凝土、木材均小很多，这样在受力相同的情况下，钢结构可以做成跨度更大、高度更高、结构形式更加灵活的结构体系。到目前为止，世界上已经拥有建造跨度超过1000m的超大穹顶和高度大于1000m小于4000m的超高层建筑的能力。
2、钢结构加固的原因及加固的原则
2.1 钢结构加固原因
当钢结构建筑在使用过程中出现以下问题，如钢结构出现了一定的缺陷或者损伤，或者是使用条件发生了改变，亦或者在对结构的强度、刚度以及稳定性进行检查验算之后发现整体或局部结构不能够满足使用要求的，那么就需要对钢结构进行加固处理。一般而言，出现上述情况的主要原因包括以下几个方面：(1)钢结构设计或者施工中导致钢结构出现缺陷，例如焊缝长度不够，杆件切口过长，使用截面削弱过多等；(2)钢结构在经过长时间的使用之后，会出现不同程度的锈蚀或磨损等现象，从而导致结构本身出现缺陷，使结构构件截面严重削弱；(3)工艺生产条件发生了变化，使结构所承受的上部荷载增加，导致原有结构不能满足受力要求；(4)钢结构建筑中所用到的钢材质量无法达到既定的材质参数要求；(5)地基基础下沉导致结构变形和损伤；(6)实际使用时的积灰荷载或雪荷载远大于设计值，造成结构受力工况超出预计，引起结构的变形和损伤；(7)自然灾害等其他因素造成结构的轻微变形和损伤。
2.2 钢结构加固原则
钢结构加固可以说得上是一项很复杂的工作，因此在进行钢结构加固时，需要从施工方便、不影响生产、经济合理、效果好等方面综合考虑来进行选择，以钢结构生产厂房的加固为例，一般来说，其加固应遵循以下几点原则： (1)加固时尽可能做到不停产，即生产设备继续运转。这主要是因为一旦停产，所产生的损失将是加固费用的几倍甚至是几十倍；结构应力及应变状态决定是否可以在负荷下不停产加固，如果构件内应力若是小于钢材设计强度的80%，并且在构件损坏变形等方面不是很严重的情况下，便可以采用不停产的加固方法；(2)钢结构加固方案需便于后续的制作、施工以及检查；(3)钢结构的各道基本准备工序包括加工、制作以及组装最好全部能够在生产区域之外进行。
3、钢结构加固措施
3.1 改变结构计算图形
改变结构计算图形的加固方法是指采用改变结构所承受的荷载分布状况、结构的传力途径、节点性质和边界条件，以及通过增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等方式和手段对结构进行加固。
改变结构计算图形的一般加固方法：(1)对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固：a.改变荷载的分布；b.改变端部支承情况；c.增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构；d.调整连续结构的支座位置；e.将结构变为撑杆式结构；f.施加预应力。(2)对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固：a.增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性；b.在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其它柱列负荷；c.加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性；d.增加支撑形成空间结构并按空间结构验算；e.在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。
3.2 构件截面加固
增加构件截面的加固方法，主要是通过采用增补钢材的方法来进行加固，除此之外，还可以采用对原构件外包混凝土的方法来进行加固处理。对于鋼柱的加固，可以采用上述改变截面形式的方法来提高弯矩作用平面内、外的承载能力(强度及稳定性)。对于钢梁加固，型钢梁和焊接组合钢梁都可通过采用在翼缘板上加焊水平板，斜板或型钢的方法进行加固，一般宜上下翼缘同时加固。但当钢梁顶面有铺板，上翼缘不便加固时，亦可仅对下翼缘进行补强加固。对腹板抗剪强度不足的梁进行加固时，如果梁腹板的稳定性不能满足要求，则需要采用设置加劲肋的方式进行加强以增加钢梁的局部稳定性。
4、结束语
综上所述，在世界经济不断发展的今天，钢结构以其诸多的优势，使其在建筑工程中的应用越来越广泛，钢结构工程在建筑市场中的地位越来越重要。钢结构设计作为钢结构工程中至关重要的环节，更是重中之重，因此作为一名结构设计师，必须要熟练地掌握钢结构设计的方法。与此同时，结构在长期的自然环境和使用环境的作用下，其使用功能必然会逐渐减弱。因此，采取有效的加固方法保证结构的安全具有极其重要的意义。随着目前各种新材料以及新技术的出现，钢结构的加固方法也是不断地涌现，各种加固方法均有着其自身的特点，在对钢结构进行加固时，需要根据实际的情况，选择出一种最适宜的方法来进行钢结构的加固。综上所述，钢结构的设计及加固方法，应成为每个结构设计师必须掌握的一项技能。
参考文献：
[1]何海荣.浅议国内钢结构设计规范与欧美设计规范的几点差别[J].科技资讯，2009(06).
[2]于炎鑫，王英杰，荣帆.试论高层建筑的钢结构施工技术[J].企业技术开发，2009(08).
[3]郭兵，雷淑忠.钢结构的检测鉴定与加固改造.中国建筑工业出版社.2006(06).
[4]王春雷，贺辉.现代钢结构建筑设计的特点及问题分析[J].黑龙江科技信息.2008(04).
[5]司金涛，周志云.某医技楼钢结构加层抗震鉴定及加固探讨[J].工业建筑.2011(06).
关键词：钢结构；设计；加固
中图分类号：TU391文献标识码： A
引言
在经济以及科技水平不断发展的今天，各种新材料新技术不断地应用到建筑工程中。在建筑工程中，钢结构建筑逐渐取代混凝土建筑成为建筑工程中的主流产品。近年来，钢结构在公共建筑中更加得到广泛的应用，我国目前不仅能生产各种类型的建筑钢材，同时钢材生产的新技术、新工艺、新产品也越来越多，如压型钢板组合楼面、彩钢扣板及复合板等，使建筑结构充满现代化时代气息，实践证明钢结构建筑在我国更具有广阔的发展前景。
1、钢结构建筑的特点
1.1 预工程化程度高，建设成本低、缩短工期
与传统的砖混、混凝土材质结构等建筑不同，钢结构建筑具有一定的预工程化，使得材料的加工和安装一体化，大部分钢结构在出厂时已生产完毕，在施工现场只需要利用合适的连接方式将钢结构进行组合安装，提高了施工速度，缩短了大约40%的建筑工程施工周期，可以使建筑工程更早投入使用。《建筑模数协调统一标准》使材料不同、形状不同、制造方法不同的建筑构配件可以通用和互换，进一步提高了建筑预工程化。由于钢结构自身就可以作为韧性结构承担结构载荷和施工载荷，因此在钢结构建筑施工时不需要支模、拆模，这也在一定程度上降低了建筑的施工成本。
1.2 钢结构建筑的跨度更大，高度更高
钢材的内部组织比较均匀，近似于各向同性的匀质体，结构总体自重轻，强度也高。钢材的密度/强度的值比砖石、混凝土、木材均小很多，这样在受力相同的情况下，钢结构可以做成跨度更大、高度更高、结构形式更加灵活的结构体系。到目前为止，世界上已经拥有建造跨度超过1000m的超大穹顶和高度大于1000m小于4000m的超高层建筑的能力。
2、钢结构加固的原因及加固的原则
2.1 钢结构加固原因
当钢结构建筑在使用过程中出现以下问题，如钢结构出现了一定的缺陷或者损伤，或者是使用条件发生了改变，亦或者在对结构的强度、刚度以及稳定性进行检查验算之后发现整体或局部结构不能够满足使用要求的，那么就需要对钢结构进行加固处理。一般而言，出现上述情况的主要原因包括以下几个方面：(1)钢结构设计或者施工中导致钢结构出现缺陷，例如焊缝长度不够，杆件切口过长，使用截面削弱过多等；(2)钢结构在经过长时间的使用之后，会出现不同程度的锈蚀或磨损等现象，从而导致结构本身出现缺陷，使结构构件截面严重削弱；(3)工艺生产条件发生了变化，使结构所承受的上部荷载增加，导致原有结构不能满足受力要求；(4)钢结构建筑中所用到的钢材质量无法达到既定的材质参数要求；(5)地基基础下沉导致结构变形和损伤；(6)实际使用时的积灰荷载或雪荷载远大于设计值，造成结构受力工况超出预计，引起结构的变形和损伤；(7)自然灾害等其他因素造成结构的轻微变形和损伤。
2.2 钢结构加固原则
钢结构加固可以说得上是一项很复杂的工作，因此在进行钢结构加固时，需要从施工方便、不影响生产、经济合理、效果好等方面综合考虑来进行选择，以钢结构生产厂房的加固为例，一般来说，其加固应遵循以下几点原则： (1)加固时尽可能做到不停产，即生产设备继续运转。这主要是因为一旦停产，所产生的损失将是加固费用的几倍甚至是几十倍；结构应力及应变状态决定是否可以在负荷下不停产加固，如果构件内应力若是小于钢材设计强度的80%，并且在构件损坏变形等方面不是很严重的情况下，便可以采用不停产的加固方法；(2)钢结构加固方案需便于后续的制作、施工以及检查；(3)钢结构的各道基本准备工序包括加工、制作以及组装最好全部能够在生产区域之外进行。
3、钢结构加固措施
3.1 改变结构计算图形
改变结构计算图形的加固方法是指采用改变结构所承受的荷载分布状况、结构的传力途径、节点性质和边界条件，以及通过增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等方式和手段对结构进行加固。
改变结构计算图形的一般加固方法：(1)对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固：a.改变荷载的分布；b.改变端部支承情况；c.增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构；d.调整连续结构的支座位置；e.将结构变为撑杆式结构；f.施加预应力。(2)对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固：a.增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性；b.在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其它柱列负荷；c.加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性；d.增加支撑形成空间结构并按空间结构验算；e.在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。
3.2 构件截面加固
增加构件截面的加固方法，主要是通过采用增补钢材的方法来进行加固，除此之外，还可以采用对原构件外包混凝土的方法来进行加固处理。对于鋼柱的加固，可以采用上述改变截面形式的方法来提高弯矩作用平面内、外的承载能力(强度及稳定性)。对于钢梁加固，型钢梁和焊接组合钢梁都可通过采用在翼缘板上加焊水平板，斜板或型钢的方法进行加固，一般宜上下翼缘同时加固。但当钢梁顶面有铺板，上翼缘不便加固时，亦可仅对下翼缘进行补强加固。对腹板抗剪强度不足的梁进行加固时，如果梁腹板的稳定性不能满足要求，则需要采用设置加劲肋的方式进行加强以增加钢梁的局部稳定性。
4、结束语
综上所述，在世界经济不断发展的今天，钢结构以其诸多的优势，使其在建筑工程中的应用越来越广泛，钢结构工程在建筑市场中的地位越来越重要。钢结构设计作为钢结构工程中至关重要的环节，更是重中之重，因此作为一名结构设计师，必须要熟练地掌握钢结构设计的方法。与此同时，结构在长期的自然环境和使用环境的作用下，其使用功能必然会逐渐减弱。因此，采取有效的加固方法保证结构的安全具有极其重要的意义。随着目前各种新材料以及新技术的出现，钢结构的加固方法也是不断地涌现，各种加固方法均有着其自身的特点，在对钢结构进行加固时，需要根据实际的情况，选择出一种最适宜的方法来进行钢结构的加固。综上所述，钢结构的设计及加固方法，应成为每个结构设计师必须掌握的一项技能。
参考文献：
[1]何海荣.浅议国内钢结构设计规范与欧美设计规范的几点差别[J].科技资讯，2009(06).
[2]于炎鑫，王英杰，荣帆.试论高层建筑的钢结构施工技术[J].企业技术开发，2009(08).
[3]郭兵，雷淑忠.钢结构的检测鉴定与加固改造.中国建筑工业出版社.2006(06).
[4]王春雷，贺辉.现代钢结构建筑设计的特点及问题分析[J].黑龙江科技信息.2008(04).
[5]司金涛，周志云.某医技楼钢结构加层抗震鉴定及加固探讨[J].工业建筑.2011(06).