新建项目钢构施工常现质量问题，加固设计如何破局？

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常有情况是，新开工的钢结构工程出现建造瑕疵，主管部门便责令设计方设法弥补，设计师们倍感委屈，因为项目报酬尚未到位，却要承担补救责任

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钢结构工程中，施工品质至关重要，关乎结构安全。不过，由于材料管控不力、工艺执行失误、现场监管松懈等缘由，新造钢结构工程时常发生质量问题，轻则螺栓松脱、焊缝瑕疵，重则构件扭曲、整体失衡。一旦出现意外情况，增强结构措施便成为补救措施的重要步骤，既要精确处理当前缺陷，又要防止产生新的风险，这是补救措施的核心要求。现在，我们从施工导致质量问题的因素出发，探讨增强结构措施需要着重注意的方面，以及施工过程中的关键环节。

首先需要明确，由建造活动导致钢制建筑结构出现品质问题的普遍情形，具体包含哪些种类。

实施加固方案之前，务必首先查清“肇始原因”。由施工过程引发的钢结构存在缺陷，通常表现为四种状况，每种状况所采取的强化措施各有不同。

1. 材料与配件施工偏差：从源头埋下隐患

材料替换 / 入场未检验：施工时违规使用低标号钢材代替设计规定的标号高的钢材，例如用 Q235 替代 Q355，或者高强度螺栓、焊接材料未依照标准进行力学性质检验，就立刻使用，造成结构支撑能力天生不够。

零件制造不够精确：工场制作时，零件横截面大小与标准不符（比如腹板厚度不够、翼缘尺寸偏窄）、孔洞位置有偏差（螺栓孔错开超出规定限度），施工时勉强组合，导致零件产生额外负载。

2. 连接节点施工缺陷：钢结构的 “薄弱短板”

钢结构的稳定性高度依赖节点连接，施工失误极易导致节点失效：

焊接质量不达标：选用的焊接方法未依照图纸标准，例如焊条种类选错，焊缝高度不够，同时有夹杂物、气孔、未熔合等瑕疵，导致节点承受剪切力、拉力时性能下降；更加糟糕的是，在高空进行焊接时，未采取有效的防风防雨手段，焊缝里混进了异物，将来容易发生裂纹蔓延。

螺栓连接质量不合格：高强度螺栓未依照标准实施最终拧紧力矩验证，存在遗漏拧紧或超出规定的情况，或者装配过程中螺栓螺纹部分遭到破坏、垫圈不见，造成连接部位松脱，也可能发生螺栓种类混用、任意扩大孔洞；普通螺栓未采取防松措施，例如未实施点焊处理、未配置弹簧垫圈，在经受长期振动载荷时容易发生松脱现象。

3. 构件安装与定位偏差：引发结构受力失衡

安装位置出现偏差：钢柱、钢梁在安装过程中垂直方向和水平方向未能达标，例如钢柱垂直度偏差超出柱高的千分之一，或者跨度尺寸误差显著，使得建筑实际承力情形与设计时的模型不一致，一些构件因此承受了超出预期的弯曲力。

临时支撑设置不妥：架设时临时支架强度不够、摆放距离太远，或者过早撤离支撑，又或者根本没有设计临时支撑，造成构件在自身重量或施工压力下产生弯曲现象（例如钢梁向下弯曲超出标准），严重时还会发生局部不稳定情况。

该桁架没有运用整体吊装方式，也没有安装临时支撑结构，导致钢梁在建设期间出现了较大的弯曲变形

4. 现场防护与环境影响：加速结构损伤

施工时疏忽了防腐和防火处理，安装完成后没有立刻涂抹保护层，比如钢材除锈工作没做好就上漆，结果涂层容易掉落，钢材也会生锈，另外防火涂料涂得不够厚，或者有地方没涂，之后构件会因环境因素受损，比如处在潮湿或高温条件下，导致构件的横截面逐渐变薄。

施工超载现象十分严重，具体表现为堆积物料过多，例如在尚未通过验收的钢梁上堆置大量金属构件，同时重型设备，比如起重机，也实施了违规操作，这些行为造成构件在短时间内承受的重量远远超过了设计标准，进而产生了塑性形变。

二、加固设计核心注意事项：这 6 点，一个都不能少！

结构优化并非临时补救，而是依据事故实况的全面改良与增强。必须依照“先勘测、再规划，重安全、次成本”的思路，着重考察以下六个方面：

1. 前期检测：精准掌握结构 “伤病情况”

确保加固方案合理性的基础在于全面掌握情况，务必借助权威机构的评估，才能弄清三个关键要素：

事故成因的查找工作，由设计单位、施工单位以及监理机构共同参与，他们首先到事故现场进行实地调查，例如检查焊缝的表面状况、测量螺栓的紧固程度，接着又把采集到的样品送到实验室进行分析，比如检测钢材的力学指标、运用超声波或者磁粉探伤技术对焊缝进行无损伤检测，最终查明事故是由于“材料缺陷”“连接缺陷”还是“安装失误”造成的，从而确保后续的加固措施能够精准有效。

结构破坏情况分析：借助全站仪测量构件位移情况（例如钢梁向下弯曲数值、钢柱是否笔直），采用应力测量工具检查重要位置受力情况，判断破坏程度能否复原（比如轻微位移可以通过调整修复，严重塑性变形必须更换部件）。另外，需要检查有无“隐藏性损坏”（比如焊缝内部出现裂纹、金属材料发生应力腐蚀），这类情况若不处理，即使进行加固也可能导致事故发生。

结构当前状况需要综合考量，实际承受的重量必须再次计算，涵盖固有重量、使用中的负荷以及建设时的临时重量，将计算结果与原定标准进行比较，以便弄清需要增强的部分，即承载能力的不足之处。比如，如果某个连接点的强度因为螺栓没有拧紧而降低了百分之三十，那么加固方案必须保证该连接点的强度回升到原定标准的十一分之一以上，以此来确保安全。

2. 设计原则：安全、可行、经济三者平衡

加固方案务求防止 “加固过度” ，也要防止 “加固欠缺”，必须依照三条核心准则：

安全放在首位，增强后的构造承力能力、刚性程度、稳固性必须符合现行标准，比如《钢结构加固设计标准》GB 51367-2019，并且要顾及“再次受力”的现象，即原构造已经承担了部分重量，加固的部件在装置时不能遭遇骤然的负荷剧增（可以选用“逐步施加荷载”的方案）。

评估工程实施条件，方案须契合实际环境，杜绝空谈理论。比如，进行高空作业，应优先选用螺栓紧固，这种方式无需现场焊接，且操作方便，要避免采用复杂的焊接方式。另外，当结构空间受限时，不能使用大型加固部件，例如厚重的钢板，以免出现无法吊装的情况。

成本效益得当：确保安全达标，优先选用价格实惠、容易取得的加固用料，例如普通钢板和高强螺栓，避免使用需要特别定制的构件。另外，尽量少拆除原有建筑部分，比如不进行大范围的构件切割，以此控制建设费用和项目周期。

3. 加固方案选择：与事故类型相匹配，避免 “一刀切”

加固设计需通过精准计算，避免 “凭经验设计”：

节点承载能力评估：需要借助专业仿真工具，比如 ANSYS、MIDAS 等软件，来构建经过增强的结构体系，以此检验各组成部分以及连接点的抗压、抗拉和抗剪性能，保证其能够承受预期的负荷。在具体分析节点时，必须将施工过程中可能出现的负面因素纳入考量，比如仰焊作业带来的影响，同时也要判断节点是否承担加固任务，从而防止出现计算结果看似合格实则存在隐患的情况。

变形校核：加固后建筑构件的弯曲与位移，应满足标准要求（例如楼面钢梁的弯曲程度不可超出 L/250，L 代表梁的跨距），倘若变形超出许可范围，须提升构件的强度（比如在钢梁底部增设支撑梁）。

稳定性检测：针对承受轴向压力的构件（例如钢柱），实施加固措施后，必须评估整体稳固性（控制长细比），同时也要检查局部稳固性（考察翼缘与腹板的宽度厚度比例），以防截面尺寸增加而造成局部出现失稳现象。

5. 节点处理：加固的 “重中之重”

钢结构出现险情时，超过八成的问题集中在连接部位，因此强化措施必须着重处理这些关键点，

防止应力过分集中：节点位置加强部件，例如加厚钢板，要做成圆弧形连接，半径至少十毫米，这样就不会因为直角连接造成应力过分集中；螺栓的布置要均匀，彼此之间的距离不能小于螺栓直径的两倍，这样做是为了防止孔洞位置过于密集导致构件出现开裂现象。

必须保证联合作业，在增强节点时，要确保原有构件和增强部件紧密相接，比如，焊接加固钢板时，焊缝要完整覆盖钢板一圈（环状焊缝），不能只焊一边以免钢板掉落；螺栓连接时，要使用两个螺母或防振垫圈，以免以后发生松脱。

注意保护与防火安全：构件加固完成之后，必须再次实施防腐蚀和防火措施，并且涂层要加厚原构件的 10%-20%，因为节点受力状况比较复杂，容易遭受破坏，这样做是为了防止加固工作存在疏漏，导致节点过早出现损坏现象。

6. 与原设计、施工的衔接：避免 “脱节”

加固设计不是独立环节，需与原设计、现场施工紧密配合：

审查初始设计图纸，需认真确认原有设计的承载要求、构件规格、连接方式，防止加固措施与原设计产生矛盾，例如新增构件可能影响原有管线。如果原设计存在不足之处，比如连接节点强度不够，加固过程中应当同步进行改进。

需要为现场作业预留出必要的空间，在规划时要确保有足够的活动范围，比如，安装螺栓时必须保证有足够的空间让工具能够施展，这个距离不能小于150毫米，另外，进行焊接作业时也要为工人提供合适的站立区域，以免因为空间不够而造成施工中断。

需要清晰界定建造流程，设计图纸上要标明增强作业的步骤，比如，先处理关键部位，再处理整体构件，先调整形变，再扩大截面，防止因为步骤不对造成构造不稳，比如，先加钢板再调形，可能导致钢板出现裂纹。

三、加固施工关键要点：把设计 “落地”，避免二次事故

任何精良的强化方案，只要执行不力，最终都会失去意义。施工过程中必须严格监督，必须注意以下四个方面：

1. 施工前准备：万事俱备，再动手

材料检验及切割加工：用于加固的钢材、螺栓、焊接材料、碳纤维布等物资，必须附有出厂合格证明文件，同时依照标准进行抽样检查（例如高强螺栓的扭矩系数测定、焊缝质量级别评定），一旦发现不合格品，立即禁止使用。钢构件加工前，需依据实测数据对照加固图纸进行放样，不能图省事直接切割，以免产生新的质量隐患。

设备调试，焊接机器（包括电焊装置、气割装置）必须调整妥当，焊接电流、电压要稳定；检测机器（例如扭力扳手、全站仪、焊缝检测装置）必须校验达标，施工时候能够即时监控品质。

施工人员必须具备相应资质方可参加工作，例如焊接人员须持有专业工作许可证明，同时要开展专门的技术说明，清楚掌握增强作业的核心步骤，诸如焊缝尺寸的调控、螺栓紧固力的规范，并确立质量要求。

2. 过程质量控制：每一步都要 “盯紧”

加固作业开始前，原结构必须经过清理，包括去除锈迹、剥落油漆以及清除油渍，目的是为了让加固部件能够紧密贴合在原有构件上；如果原有构件存在裂纹，就必须先使用直径不小于十毫米的止裂孔或者焊接方法进行处理，这是为了防止裂纹进一步扩大。

•关键工序把控：

焊接加固：必须依照焊接工艺评定（WPS）执行,精确把控预热温度、层间温度以及焊接速度,每完成一道焊缝都要进行外观检验,对于关键焊缝还需实施无损检测（UT/MT）,确保全部达标,合格率必须百分之百

螺栓加固时，高强度螺栓要分两个步骤进行紧固，首先用50%的设计扭矩进行初步紧固，然后使用100%的设计扭矩完成最终紧固。完成最终紧固之后，必须在48小时内进行扭矩复核检测，检测的偏差值不能超过正负10%。

施工期间必须采用全站仪观测构造体形变化，例如钢梁的弯曲程度、钢柱的直立情况，一旦体形变化超出预先设定的警戒标准，比如弯曲程度每小时增幅达到0.5毫米，就必须马上终止作业，重新设计并实施加固措施。

3. 安全管理：杜绝施工中的 “新风险”

高空作业时要注意安全防护措施，施工通常在较高位置进行，因此必须建立稳固的工作平台，这个平台要能承受至少每平方米两千五百牛顿的重量，工作人员在操作时，一定要穿戴好安全帽和系上安全绳，平台四周还要设置防护设施，这些设施的高度不能低于一点二米。

进行焊接活动或实施气割操作时，必须申请动火作业许可，作业区域要放置灭火器材和消防用水容器，同时安排专人负责看管，防止火种点燃邻近的易燃物品，例如隔热层材料。

施工时若要移除既有结构部件或暂时性负载，必须预先安装临时支撑装置，该装置的强度须符合承重标准，此举旨在防止整体结构出现不稳定状况，待工程加固作业全部结束并通过检验合格后，方可将支撑装置移除

4. 验收与移交：加固效果 “有保障”

分项检查：每道加固步骤完成后，必须实施单项检查（比如焊缝检查、螺栓检查），检查达标之后才能开始下一步骤；隐蔽工程（例如节点内部加固）需要在隐藏前进行检查，保留相关照片资料。

整体检查：加固项目整体完工之后，必须实施全面检验，涵盖结构承载能力评估（例如静载测试）、形变测量、防腐蚀防火涂层的检测，检验达标之后要形成检验文件，清晰说明结构能够投入运作的标准（比如许可负荷、使用周期）。

文件整理：需要把加固设计图纸、施工记录、检测报告、验收报告等资料进行系统归类，然后交给建设单位，以便为今后的结构维护工作提供参考依据。

结语

这个新建钢结构工程出现了施工质量事故，表面上看起来是操作层面的疏忽，实际上揭示了从原材料选用到管理流程的整个环节都存在缺陷。采取加固方案作为应对手段，既是对建筑结构稳固性的保障，也是对整个项目管理工作的检讨——应该更注重事前对施工质量的严格把关，而不是等到问题发生后才进行补救。否则，这种加固措施就如同购买有瑕疵的衣物，需要投入更多成本，最终得到的结果却是带有补丁的服装。

一旦意外已经发生，务必谨记，应当先进行检测，再进行设计，把安全放在首位，然后才能开始施工，准确找到问题的症结所在，合理挑选应对策略，并且严密控制整个施工过程，这样才有助于使加固后的钢结构重新拥有足够的安全承载能力，防止再次出现风险。

期待此篇文章能给从事钢结构行业的专业人士带来实际帮助，同时鼓励各位在留言区分享自己的项目实例与心得体会，共同为钢结构工程的安全贡献力量。