架加固中，有三種材料需謹(jǐn)慎選擇，否則可能埋下安全隱患，應(yīng)避免使用質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的鋼材，因?yàn)榱淤|(zhì)鋼材的強(qiáng)度和韌性不足，無(wú)法承受預(yù)期的荷載，容易導(dǎo)致桁架結(jié)構(gòu)失效，不合適的連接材料也會(huì)影響加固效果，如焊接材料不匹配或螺栓規(guī)格不當(dāng)，都可能導(dǎo)致連接點(diǎn)松動(dòng)或斷裂，進(jìn)而危及整體結(jié)構(gòu)安全，還需注意避免使用與原結(jié)構(gòu)材料不兼容的加固材料，以免因材料性質(zhì)差異導(dǎo)致應(yīng)力分布不均，加速結(jié)構(gòu)老化或損壞。

桁架加固的重要性與材料選擇的關(guān)鍵性

在建筑結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域,桁架作為承受荷載的重要構(gòu)件，其加固質(zhì)量直接關(guān)系到整體建筑的安全性能，許多工程事故調(diào)查顯示，材料選擇不當(dāng)是導(dǎo)致桁架加固失敗的主要原因之一，本文將深入剖析桁架加固中最應(yīng)避免使用的三種材料，揭示其潛在危害，并提供科學(xué)合理的替代方案，幫助工程技術(shù)人員做出明智選擇。

第一種禁忌材料：普通低碳鋼

1 普通低碳鋼的性能缺陷

普通低碳鋼（如Q235）因其價(jià)格低廉、易于加工而常被誤用于桁架加固工程，這種材料存在明顯的性能短板：抗拉強(qiáng)度低（僅235MPa左右）、屈服強(qiáng)度不足、耐疲勞性能差，桁架結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期荷載作用下，普通低碳鋼容易出現(xiàn)塑性變形，導(dǎo)致加固效果逐漸喪失。

2 實(shí)際工程中的風(fēng)險(xiǎn)案例

2018年某工業(yè)廠房改造項(xiàng)目中,施工方為節(jié)省成本采用Q235鋼材對(duì)屋面桁架進(jìn)行加固，投入使用僅兩年后，監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)加固部位出現(xiàn)明顯變形，最大撓度達(dá)到允許值的1.8倍，不得不進(jìn)行二次加固，事后分析表明，普通低碳鋼在交變荷載下的疲勞累積損傷是主要原因。

3 科學(xué)的替代方案

建議采用高強(qiáng)度低合金鋼（如Q345、Q390）或耐候鋼替代普通低碳鋼，這些材料具有以下優(yōu)勢(shì)：

• 強(qiáng)度提高30%-50%，顯著提升承載能力
• 更好的抗疲勞性能,延長(zhǎng)使用壽命
• 部分品種具備耐腐蝕特性,減少維護(hù)成本

第二種禁忌材料：未經(jīng)處理的木材

1 木材用于桁架加固的固有缺陷

木材作為傳統(tǒng)建筑材料,在某些情況下會(huì)被考慮用于桁架加固，但存在諸多問(wèn)題：各向異性明顯（順紋與橫紋強(qiáng)度差異大）、易受濕度影響變形、易腐朽蟲(chóng)蛀、耐火等級(jí)低，這些特性使木材難以滿(mǎn)足現(xiàn)代桁架加固的可靠性要求。

2 濕度變化引發(fā)的工程事故

某歷史建筑改造案例中,施工方采用橡木對(duì)鋼木混合桁架進(jìn)行加固，由于未充分考慮室內(nèi)濕度變化（冬季干燥夏季潮濕），一年后木材出現(xiàn)嚴(yán)重開(kāi)裂，最大裂縫寬度達(dá)5mm，導(dǎo)致加固連接節(jié)點(diǎn)松動(dòng)，不得不緊急采取補(bǔ)救措施。

3 現(xiàn)代化替代方案

對(duì)于需要保留傳統(tǒng)風(fēng)貌的特殊項(xiàng)目,可考慮以下替代方案：

1. 工程木制品：如膠合木（Glulam）、單板層積材（LVL），經(jīng)過(guò)特殊處理，性能更穩(wěn)定
2. 木材-復(fù)合材料：如木塑復(fù)合材料（WPC），兼具木材外觀和優(yōu)良物理性能
3. 表面仿木處理的金屬材料：達(dá)到視覺(jué)協(xié)調(diào)的同時(shí)確保結(jié)構(gòu)安全

第三種禁忌材料：普通混凝土

1 混凝土用于桁架加固的適用性問(wèn)題

普通混凝土自重較大（約2400kg/m3）、抗拉強(qiáng)度極低（僅為抗壓強(qiáng)度的1/10左右）、易開(kāi)裂，這些特性使其不適合直接用于桁架加固，尤其是需要減輕自重或承受動(dòng)荷載的情況。

2 典型失敗案例分析

某體育場(chǎng)看臺(tái)桁架加固工程中,設(shè)計(jì)方采用現(xiàn)澆混凝土包裹原鋼桁架下弦桿的方案，投入使用后不久，混凝土保護(hù)層出現(xiàn)大量裂縫，最大寬度達(dá)0.3mm，鋼筋銹蝕嚴(yán)重，經(jīng)檢測(cè)，混凝土與鋼材的協(xié)同工作性能差是主要原因。

3 高性能替代材料

針對(duì)不同工況,可選用以下先進(jìn)材料：

• 超高性能混凝土（UHPC）：抗壓強(qiáng)度可達(dá)150MPa以上，抗拉強(qiáng)度顯著提高
• 纖維增強(qiáng)混凝土：摻入鋼纖維或合成纖維，改善抗裂性能
• 輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土：密度可降低至1800kg/m3以下，同時(shí)保持足夠強(qiáng)度

材料選擇的技術(shù)考量因素

1 力學(xué)性能匹配原則

加固材料應(yīng)與原結(jié)構(gòu)材料保持力學(xué)性能協(xié)調(diào),避免出現(xiàn)"強(qiáng)構(gòu)件-弱節(jié)點(diǎn)"或剛度突變等問(wèn)題，理想的加固材料應(yīng)滿(mǎn)足：

• 彈性模量匹配：減少應(yīng)力集中
• 熱膨脹系數(shù)相近：避免溫度應(yīng)力
• 變形能力協(xié)調(diào)：確保共同工作

2 耐久性評(píng)估

除短期強(qiáng)度外,還需考慮材料在全壽命周期內(nèi)的性能衰減：

• 抗腐蝕性能（特別是工業(yè)環(huán)境）
• 抗疲勞性能（動(dòng)荷載作用）
• 抗老化性能（紫外線(xiàn)、氧化等影響）

3 施工工藝適應(yīng)性

優(yōu)秀加固材料應(yīng)具備：

• 良好的可加工性
• 便捷的現(xiàn)場(chǎng)施工性能
• 與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的可靠連接方式

前沿加固材料與技術(shù)展望

1 碳纖維復(fù)合材料（CFRP）

CFRP具有重量輕（密度僅為鋼材的1/5）、強(qiáng)度高（抗拉強(qiáng)度可達(dá)3000MPa以上）、耐腐蝕等突出優(yōu)點(diǎn)，特別適用于桁架加固領(lǐng)域，應(yīng)用時(shí)需注意：

• 選擇合適的粘結(jié)劑
• 表面處理工藝
• 長(zhǎng)期性能監(jiān)測(cè)

2 形狀記憶合金（SMA）

SMA可在特定溫度條件下恢復(fù)預(yù)設(shè)形狀,實(shí)現(xiàn)對(duì)桁架變形的主動(dòng)調(diào)控，目前主要用于：

• 重要節(jié)點(diǎn)的自復(fù)位功能
• 振動(dòng)控制
• 損傷預(yù)警

3 3D打印金屬構(gòu)件

增材制造技術(shù)為復(fù)雜桁架節(jié)點(diǎn)的加固提供了全新解決方案：

• 可實(shí)現(xiàn)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)
• 生產(chǎn)傳統(tǒng)工藝難以加工的異形件
• 縮短工期,減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)

科學(xué)選材是加固成功的基礎(chǔ)

桁架加固是一項(xiàng)技術(shù)性強(qiáng)、責(zé)任重大的工程活動(dòng)，材料選擇直接關(guān)系到加固效果和長(zhǎng)期安全性，工程技術(shù)人員必須摒棄"經(jīng)驗(yàn)主義"和"成本優(yōu)先"的錯(cuò)誤觀念，基于科學(xué)評(píng)估選擇適當(dāng)材料。在結(jié)構(gòu)安全面前，任何材料上的妥協(xié)都可能付出慘重代價(jià)，通過(guò)采用現(xiàn)代高性能材料、遵循規(guī)范要求、實(shí)施嚴(yán)格質(zhì)量控制，才能確保桁架加固工程達(dá)到預(yù)期效果，為建筑物提供可靠保障。