鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修課件

1、鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修2022/7/30鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修教學(xué)目標知識目標： 了解鋼結(jié)構(gòu)常見的缺陷和維修方法，鋼結(jié)構(gòu)變形的維修；掌握鋼構(gòu)件加工制作、安裝使用時的缺陷，鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的部位和程度，重點是鋼結(jié)構(gòu)連接損壞的維修方法，鋼結(jié)構(gòu)涂層維護和加固方法能力目標：能夠分析鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、施工和設(shè)計方面的缺陷，采取適當?shù)木S修措施。 主要問題：1、鋼結(jié)構(gòu)的缺陷與損壞的類型和原因？2、鋼結(jié)構(gòu)的維修與維護方法？3、 鋼結(jié)構(gòu)的加固方法？鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)銹蝕的危害與維修一、銹蝕病害的產(chǎn)生機理和危害性(一)鋼結(jié)構(gòu)銹蝕病害的產(chǎn)生機理 鋼結(jié)構(gòu)銹蝕的機理有化學(xué)銹蝕和化學(xué)銹蝕兩種。(二)銹蝕的危害性 銹

2、蝕對鋼結(jié)構(gòu)的破壞不僅表現(xiàn)為構(gòu)件有效截面的減薄上，還表現(xiàn)在件表面產(chǎn)生“銹坑”上。 鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修二、鋼結(jié)構(gòu)銹蝕的等級劃分鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕程度分為四個等級： A級：良好程度。 B級：局部銹蝕程度。 C級：較嚴重銹蝕程度。 D級：嚴重銹蝕程度。 鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修三、防止鋼結(jié)構(gòu)銹蝕的方法 通常采用的有以下幾種： 1.采用不易銹蝕的合金鋼制作鋼結(jié)構(gòu) 2.化學(xué)氧化層防護法 3.采用金屬鍍層防護法 4.非金屬的涂層保護法鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修四、鋼結(jié)構(gòu)的非金屬涂層防護(一)涂層防護的機理涂層中的涂料具有以下作用： (1)涂料具有堅實致密的連續(xù)膜，可使鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件同周圍有害介質(zhì)相隔離。 (2)含有堿

3、性顏料的涂料(如紅丹漆)具有鈍化作用，使鐵離子很難進入溶液，阻止鋼鐵起陰極反應(yīng)。 (3)把含有大量鋅粉的涂料(如富鋅底漆)涂刷在鋼鐵表面，在發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)時，由于比鋼鐵活潑的鋅粉成為陽極，而鋼鐵成為陰極，保護了鋼鐵。 (4)一般涂料都具有良好的絕緣性，能阻止鐵離子的運動，故使腐蝕電流不易產(chǎn)生，起到保護鋼鐵作用。 (5)用于特殊用途的涂料，通過添加特殊成分，可具有耐酸、耐堿、耐油、耐火、耐水等功能。例如在涂料中加入片狀顏料云母氧化鐵，涂料就可具有耐酸、耐堿等功能。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修(二)涂層破壞的原因 1.滲透銹蝕 鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修2.隙縫腐蝕 3.在基層清理、涂料選用和涂刷工藝質(zhì)量都

4、符合技術(shù)要求時，由于涂層與基層膨脹系數(shù)不同，反復(fù)的脹縮作用也可以使涂層損壞、脫落或產(chǎn)生裂紋。 鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修(三)涂層日常維修時的要求 要搞好對鋼結(jié)構(gòu)防護涂層的日常維修，就必須從以下幾點入手： (1)必須保持鋼結(jié)構(gòu)表面的清潔和干燥，對鋼結(jié)構(gòu)易積塵的地方(如鋼柱腳處、節(jié)點板處)應(yīng)定期清理。 (2)定期檢查鋼結(jié)構(gòu)防護涂層的完好狀況，凡出現(xiàn)下列情況之一者應(yīng)及時進行維修： 1)發(fā)現(xiàn)涂層表面失去光澤的面積達到90。 2)涂層表面粗糙、風(fēng)化、干裂的面積達25。 3)涂層發(fā)生漆膜起泡且構(gòu)件有輕微銹蝕的面積達40。 (3)受高溫和高溫影響的鋼結(jié)構(gòu)部位應(yīng)加設(shè)防護板，起到保護涂層免遭高溫破壞的作用。 (4

5、)盡量避免構(gòu)件與有侵蝕作用的物質(zhì)接觸，對于已經(jīng)接觸的應(yīng)及時清理。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修五、鋼結(jié)構(gòu)銹蝕病害的檢查 在對鋼結(jié)構(gòu)作定期檢查時應(yīng)特別注意對易銹蝕部位的檢查。易銹蝕部位主要有： (1)油漆難于涂刷處。如型鋼組合截面的凈空小于120mm處，角鋼組合截面的背與背連接處。見圖53 (2)廠內(nèi)侵蝕性介質(zhì)的聚集處、濕度大且易積灰塵處、可能漏雨處。如鋼結(jié)構(gòu)中各大型構(gòu)件之間的連接節(jié)點處、天窗架的擋風(fēng)板處。見圖54。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修(3)截面的外型形狀復(fù)雜且截面厚度小的薄壁構(gòu)件。(4)與木材等其它材料結(jié)合的縫隙等隱蔽部位。(5)自然地面附近。(6)埋入地下的鋼結(jié)構(gòu)又未包混凝土保護層的，埋設(shè)在磚墻內(nèi)

6、的鋼結(jié)構(gòu)支座部分。易銹蝕部位主要有：鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修六、涂層的修復(fù)與更新(一)構(gòu)件表面的除銹 在鋼結(jié)構(gòu)維護工程的施工中，表面清理工作主要包括除銹和清除舊漆膜。 一般采用的方法主要有： 1.人工除銹 2.機動除銹 3.噴砂除銹 4.用酸洗膏除銹 鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修(二)國際上常用的除銹質(zhì)量標準1.對于人工除銹 在除銹之前先清除表面的污垢，并鏟除厚銹。St1級：用鋼絲刷輕刷。St2級:徹底地用鏟刀鏟刮，用鋼絲刷剛擦，除去疏松的氧化皮、鐵銹和其它雜物，清理后的構(gòu)件表面應(yīng)具有淡淡的金屬光澤。St3級：用鏟刀非常徹底地鏟刮構(gòu)件表面后，用鋼絲刷子刷擦，使構(gòu)件表面的除銹效果比St2級更為徹底，清理

7、后的構(gòu)件表面應(yīng)具有明顯的金屬光澤。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修2.對于噴砂除銹Sal級：輕度噴砂除去構(gòu)件表面疏松的氧化皮、鐵銹及其它雜物。Sa2級：徹底地噴砂除去幾乎所有的氧化皮、鐵銹和其它雜物，使構(gòu)件表面稍呈灰色。Sa2級：非常徹底地噴砂使構(gòu)件表面的氧化皮、鐵銹和其它雜物僅剩有輕微的點狀或條紋痕跡。Sa3級：噴砂除銹到出白，構(gòu)件表面具有均勻一致的金屬光澤。 人工除銹不宜低于St3級，對附著力強的油漆，允許放寬到St2級。噴砂除銹一般只要求不低于Sal級。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修(三)構(gòu)件表面舊漆模的清理具體措施有： 1.如舊漆膜堅固完整 構(gòu)件表面附著良好，可用肥皂水或稀堿水將舊漆膜表面的雜質(zhì)去除干凈

8、，用清水沖洗揩干，經(jīng)打磨后就可涂刷上漆。 2.如舊漆膜大部分與構(gòu)件附著良好 局部須清除時，除按以上方法清洗干凈外，還應(yīng)經(jīng)過上膩子、打磨、補漆等工序，力求做到該處與舊漆膜平整一致，顏色相同。 3.如舊漆膜大部分已經(jīng)破損脫落，需將其全部徹底清除，清除方法有下列幾種：(1)火噴法。(2)堿水清洗法。 (3)刷脫漆劑法 (4)涂脫漆膏法 鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修(四)涂層的設(shè)計 涂層的設(shè)計方案中主要內(nèi)容包括：涂料品種的選擇、涂層結(jié)構(gòu)的設(shè)計、涂裝施工方法等。1.涂料品種的選擇 一般情況下涂料是一種含油的或不含油的膠體溶液，它分為底漆和畫漆兩大類。選擇時應(yīng)充分考慮以下幾點要求： (1)應(yīng)考慮涂料的使用環(huán)境與

9、適用范圍相一致。 (2)應(yīng)考慮涂料的正確配套。 (3)應(yīng)考慮基層、底漆、面漆之間的枯結(jié)力及底漆對基層是否有腐蝕作 用。 (4)要考慮施工條件的可能性。 (5)要考慮施工條件的可能性。 (6)選擇涂料時應(yīng)考慮在施工過程中涂料的穩(wěn)定性、毒性及所需的溫度 條件。 (7)注意涂料的色彩與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性。 常用防銹底漆、面漆及有特殊用途的常用防腐蝕漆分別列于表51、表52、表53中。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修2.確定合理的涂層結(jié)構(gòu) (1)涂層的結(jié)構(gòu)組成及作用。主要由底漆、膩子、二道底漆、面漆、罩光面漆組成，各層次結(jié)構(gòu)中的作用： (2)涂層厚度。為了保證漆膜具有合理的致密性、耐久性和抗老化能力，漆膜總厚度應(yīng)

10、符合設(shè)計要求。 1)如果施工中設(shè)計無具體要求時，漆膜總厚度一般按室外125175m、室內(nèi)按100150m來處理。 2)計算求得。涂刷后的漆膜厚度可用下式求出： 所耗涂料量固體的質(zhì)量分數(shù) 厚度1000固體的密度涂刷面積式中厚度單位為m所耗涂料量單位為g，固體的質(zhì)量分數(shù)用表示，固體的密度單位為kgm3，涂刷面積單位為m3。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修3)測定法。 除了用計算公式可求出漆膜厚度外。有條件時還可直接使用干漆膜測厚儀來測出漆膜的厚度。如果漆膜總厚度達不到要求，可采取增涂底漆的遍數(shù)來保證漆膜總厚度。如果采用新興的厚漿型油漆作為二道底漆，也是有效增加漆膜總厚度的好方法同時還可起到填平作用，一舉兩得

11、。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修3.涂裝施工的方法及注意事項 (1)涂裝施工的方法： 在維修工程中常用的方法有兩種，即涂刷法和噴涂法。(2)注意事項。 1)涂漆前應(yīng)對基層進行徹底清理，并保持干燥，在不超過8h內(nèi)，盡快涂頭道底漆。 2)涂刷底漆時，應(yīng)根據(jù)面積大小來選用適宜的涂刷方法。 3)涂刷面漆時，應(yīng)按設(shè)計要求的顏色和品種的規(guī)定來進行涂刷，涂刷方法與底漆涂刷方法相同。 4)涂刷環(huán)境 5)應(yīng)正確配套使用稀釋劑。 關(guān)于涂裝施工中常見的缺陷、產(chǎn)生的原因以及預(yù)防的法請參見表54。 關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)涂裝工程質(zhì)量檢驗標準請參見表55。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修(三)常用涂層施工方案及應(yīng)用舉例1.幾種防銹方案(1)第一方案，

12、“66”灰色戶外面漆方案(2)第二方案，C0442醇酸漆方案2.幾種防腐蝕方案(1)第一方案，過氯乙烯防腐漆方案(2)第二方案，F(xiàn)50l灰色耐酸漆方案(3)第三方案，H523環(huán)氧耐酸漆方案鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修 第二節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)其它病害的檢查與維修檢查： (1)焊縫、螺栓、鉚釘?shù)冗B接處是否出現(xiàn)裂縫、松動、斷裂等現(xiàn)象。 (2)各桿件、腹板、連接板等構(gòu)件是否出現(xiàn)局部變形過大，有無損傷現(xiàn)象。 (3)整個結(jié)構(gòu)變形是否異常，有無超出正常的變形范圍。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修一、焊縫、螺栓、鉚釘?shù)冗B接的病害檢查及處理方法(一)焊縫病害的檢查及處理方法 對焊縫的檢查，應(yīng)著重注意焊縫在使用階段是否產(chǎn)生裂紋，同時兼顧

13、尋找焊縫設(shè)計與施工遺留下來的缺陷。焊縫常見缺陷見圖55。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修1.對焊縫幸而病害檢查常用的方法有：(1)外觀檢查。(焊縫外觀檢查質(zhì)量標準見表56。)(2)鉆孔檢查。(3)硝酸酒精浸蝕法檢查 (4)超聲波、X射線、射線檢查 此種方法檢查過的焊縫質(zhì)量最可靠，建議有條件的房管部門盡量采用此種方法。X射線檢驗焊縫質(zhì)量標準參見表57和表58。(5)特別應(yīng)注意： 動力荷載和交變荷載及拉力可使有缺陷的焊縫迅速開裂，造成嚴重后果。所以對受動力荷載和交變荷載作用的結(jié)構(gòu)，及構(gòu)件上拉應(yīng)力區(qū)域，應(yīng)嚴加檢查，以防出現(xiàn)遺漏。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修2.焊縫病害的處理方法 (1)對于焊縫開裂現(xiàn)象，應(yīng)分析裂紋的

14、性質(zhì)，凡屬于在使用階段中產(chǎn)生的裂紋，都必須查明原因，進行綜合治理，徹底消除病害。 (2)對于屬于焊縫設(shè)計上的缺陷，如焊縫尺寸或焊腳尺寸不足，應(yīng)經(jīng)正確的理論計算后，重新沒計合理的尺寸。 (3)對于焊縫有未焊透、夾渣、氣孔等缺陷時，應(yīng)重焊； (4)對于焊縫有咬肉、弧坑時應(yīng)補焊； (5)對于焊瘤處應(yīng)徹底鏟除重焊。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修(二)螺栓與鉚釘連接的檢查和維護1檢查方法有： (1)對于螺栓的檢查 ，一般采用目測、手錘敲擊，扳手試扳等方法來進行。 (2)對于有裂紋或已經(jīng)斷裂的螺栓，應(yīng)查明破壞原因，作詳細記錄并及時更換。 (3)對于鉚釘?shù)臋z查，可用一只手貼近釘頭，另一只手持手錘自釘頭側(cè)面敲擊 2.

15、螺栓和鉚釘連接的修復(fù)和處理 一般是在不卸載情況下進行。 鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修二、結(jié)構(gòu)變形和構(gòu)件病害的檢查和處理(一)構(gòu)件的裂紋及機械損傷的檢查和處理 一般構(gòu)件的機械損傷均因強烈的破壞造成的，其易發(fā)生在機械運動通道位置處。1.對鋼結(jié)構(gòu)裂紋的檢查所采用的主要方法是觀察法和敲擊法。 鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修2.對于裂紋的修復(fù)可采用如下步驟進行： (1)先在裂紋的兩端各鉆一個直徑與鋼板厚度相等的孔，并使裂紋的端落人孔中，這樣作的目的是防止裂紋繼續(xù)擴展。 (2)對兩鉆孔之間的裂紋要進行焊接，焊接時可根據(jù)構(gòu)件厚度將裂紋邊緣用氣割加工成不同型式的坡口，以保證焊接的質(zhì)量。當厚度小于6mm時，采用I形(即不開坡

16、口)；當厚度大于6mm而小于14mm時，采用V形坡口；當厚度大于14mm時需采用X形坡口。見圖5-1.。 (3)將裂紋周圍金屬加熱到200后，用E43型(鋼板材質(zhì)為低碳鋼)或E55型(鋼板材質(zhì)為錳鋼)焊條焊合裂紋。 (4)如果裂紋較大，對構(gòu)件強度影響很大時，除焊合裂紋外，還應(yīng)加金屬蓋板用高強度螺栓連接加固。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修(二)鋼結(jié)構(gòu)變形的檢查和處理1.引起鋼結(jié)構(gòu)變形過大的主要因素有： (1)鋼結(jié)構(gòu)實際所承受的荷載超出鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時所允許承受的最大荷載(俗稱“過載”)。 (2)長時間承受動力荷載的沖擊。 (3)自然災(zāi)害的影響(如地震)或由于地基基礎(chǔ)沉降不均勻。 (4)使用保養(yǎng)不當或由于機械

17、損傷使鋼結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件斷裂而退出工作，造成鋼結(jié)構(gòu)受力失衡而出現(xiàn)異常變形。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修2.檢查方法 檢查的主要內(nèi)容和方法有： (1)對鋼結(jié)構(gòu)的梁和桁架進行目測檢查時，當發(fā)現(xiàn)桁架下弦撓度過大，桁架平面出現(xiàn)扭曲。 鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修 (2)用線錘和經(jīng)緯儀可以對鋼結(jié)構(gòu)的柱子進行變形檢查。圖5-9 (3)對連接板、腹板等小型板式構(gòu)件可采用直尺靠近方法進行比較測量。 (4)對于以彎曲變形為主的細長桿件進行變形檢查時，可采用細鐵線在桿件的兩端選點張拉，測出變形數(shù)據(jù)。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修3.對鋼結(jié)構(gòu)變形的技術(shù)處理 (1)一般情況下，當測得的鋼結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)超過下面規(guī)定的標準時，就可認為結(jié)構(gòu)存在異常

18、變形，需對鋼結(jié)構(gòu)進行必要的技術(shù)處理。 (2)處理方法。 1)對于變形不太大的桿件，可用板鉗或整直器進行矯 正； 2)對于板式構(gòu)件或有死彎變形的桿件，可用千斤頂來 矯正；條件允許時可用氧乙炔火焰烤后矯正。 3)如果鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)整體變形(如柱子傾斜、屋架扭 曲)，除及時矯正變形外。還應(yīng)根據(jù)變形成因采取合 理的加固補強措施。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修第三節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的加固措施1.鋼結(jié)構(gòu)加固的主要原因有： (1)由于鋼結(jié)構(gòu)使用功能的改變，添增設(shè)備，使鋼結(jié)構(gòu)實際承受的荷載超過設(shè)計荷載。 (2)遭受意外的損害，如戰(zhàn)爭破壞、火災(zāi)、地震等，使結(jié)構(gòu)發(fā)生損壞。 (3)鋼結(jié)構(gòu)制造過程中?；烊肓肆淤|(zhì)鋼材，使制造出的構(gòu)件達不到

19、設(shè)計標準。 (4)地基基礎(chǔ)沉降不均，建筑的墻、柱發(fā)生異常變形。使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生異常變形或損傷。 (5)由于設(shè)計、施工方面所造成的缺陷，影響到鋼結(jié)構(gòu)的強度、剛度或穩(wěn)定性。如桁架節(jié)點板設(shè)計時，未考慮到施工拼裝誤差而造成側(cè)焊縫長度不足。 (6)鋼結(jié)構(gòu)在長期的使用過程中，發(fā)生銹蝕或其它機械損傷，使構(gòu)件斷面被削弱，造成鋼結(jié)構(gòu)的承載能力的下降。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修2.制定時還應(yīng)注意以下事項： (1)加固的連接方式應(yīng)以焊接為主，但避免采用不利焊位(如仰焊)。 (2)在不能采用焊接(如考慮防火)或施焊有困難時，可采用高強度螺栓或鉚釘加固，但不得采用普通螺栓加固。 (3)結(jié)構(gòu)加固應(yīng)在原位置上，利用原有結(jié)構(gòu)在卸載或

20、局部卸載情況下進行，必要時也可將原結(jié)構(gòu)卸下加固。 (4)加固施工時，原有構(gòu)件的應(yīng)力不宜大于其容許應(yīng)力的60，如果應(yīng)力超過60而小于80時，必須先確定出安全可靠的施工方案(如設(shè)臨時支撐等)然后再進行加固；當應(yīng)力超過80時，應(yīng)卸去結(jié)構(gòu)的部分荷載后再進行加固。 (5)對輕型鋼結(jié)構(gòu)桿件進行焊接加固時，應(yīng)卸掉結(jié)構(gòu)的荷載。 (6)當用鉚釘或螺栓在承載狀態(tài)下加固時，原有構(gòu)件因鉆孔而削弱后的截面應(yīng)力不得超過其設(shè)計時的容許應(yīng)力。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修一、鋼結(jié)構(gòu)加固的形式(一)局部加固1.加大構(gòu)件橫截面面積 對于鋼結(jié)構(gòu)中所存在的個別薄弱構(gòu)件，在不改變整個結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況下，可對其加焊型鋼來增加橫截面面積。如右圖所示。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修2.縮短構(gòu)件的自由長度 對于穩(wěn)定性不足的屋架及托架進行加固時，可采取增設(shè)再分式腹桿，減小兩支點間的構(gòu)件長度的方法。如下圖所示。另外 ，還可以考慮采用加設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修3.對連接處和節(jié)點進行加固 對連接處和節(jié)點進行加固，主要是對焊接連接的焊縫和螺栓連接的螺栓及鉚接連接的鉚釘進行加固。(1)焊縫的加固方法 1)加長焊縫的長度。 2)加大焊腳尺寸。 3)補焊短斜板， 如圖512所示。鋼結(jié)構(gòu)工程的管理與維修(2)鉚接或螺栓連接的加固方法 1)增加螺栓或鉚釘?shù)臄?shù)目，增加多少要根據(jù)強度條件計算后決定。 2)增大鉚