桁架加固有“三忌”口訣，是關(guān)乎結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵要點，一忌材料選用不當(dāng)，若材料質(zhì)量不過關(guān)、規(guī)格不符，無法承受相應(yīng)荷載，會埋下安全隱患，二忌節(jié)點處理不善，節(jié)點連接不牢固或方式錯誤，會使桁架整體性受損，影響其受力傳遞，降低穩(wěn)定性，三忌施工違規(guī)操作，不按規(guī)范流程施工，如安裝順序錯誤、偏差過大等，會改變桁架原有受力狀態(tài)，削弱加固效果，在桁架加固時，需牢記這三忌，嚴(yán)格把控材料、節(jié)點和施工環(huán)節(jié)，確保加固后的桁架能安全可靠地發(fā)揮作用，

桁架加固的重要性與風(fēng)險

在現(xiàn)代建筑與工程領(lǐng)域,桁架結(jié)構(gòu)因其輕質(zhì)高強(qiáng)、施工便捷等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于大跨度空間結(jié)構(gòu)中，隨著使用年限的增長或功能需求的改變，許多桁架結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行加固改造，桁架加固是一項技術(shù)含量高、風(fēng)險大的工程作業(yè)，若處理不當(dāng)，不僅無法達(dá)到預(yù)期效果，反而可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，本文提出的"桁架加固三忌口訣"——"忌盲目增重、忌局部補(bǔ)強(qiáng)、忌忽視節(jié)點"，正是針對桁架加固工程中最常見、最危險的三大誤區(qū)而提出的警示性原則。

桁架結(jié)構(gòu)作為典型的空間受力體系,其力學(xué)行為復(fù)雜，內(nèi)力分布均勻，盲目加固往往會打破原有的受力平衡，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能不升反降，據(jù)統(tǒng)計，在各類結(jié)構(gòu)加固失敗案例中，因違反這三項基本原則而導(dǎo)致的占比高達(dá)65%以上，深入理解并嚴(yán)格遵守這"三忌口訣"，對于確保桁架加固工程的安全性與有效性具有決定性意義。

第一忌：忌盲目增重——質(zhì)量增加帶來的連鎖反應(yīng)

1 盲目增重的典型表現(xiàn)與危害

在桁架加固工程中,許多施工方習(xí)慣性地認(rèn)為"越結(jié)實越好"，常采用增加截面尺寸、疊加鋼構(gòu)件或澆筑混凝土等方式來增強(qiáng)桁架承載力，這種簡單粗暴的增重做法，往往會導(dǎo)致一系列嚴(yán)重后果：

結(jié)構(gòu)自重增加會顯著加大原有支座和基礎(chǔ)的負(fù)荷,以一個跨度30米的鋼桁架為例，若每米增加50kg重量，整個桁架將增加1.5噸荷載，這可能導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降超標(biāo)或支座破壞，某體育館改造工程中，就曾因加固時過度增加屋面桁架自重，導(dǎo)致周邊柱頂出現(xiàn)明顯裂縫。

質(zhì)量分布改變將影響結(jié)構(gòu)的動力特性,桁架自振頻率與其質(zhì)量成反比，盲目增重會降低結(jié)構(gòu)頻率，可能使其更接近場地特征周期或設(shè)備振動頻率，從而放大地震或振動響應(yīng)，2008年某廠房加固后遭遇小震即嚴(yán)重?fù)p壞，調(diào)查發(fā)現(xiàn)加固后結(jié)構(gòu)基本周期從0.8秒降至0.5秒，正好匹配地震主頻帶。

2 科學(xué)控制加固增重的原則與方法

為避免盲目增重帶來的風(fēng)險,應(yīng)遵循以下原則：

(1) 優(yōu)先采用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料：如碳纖維布(CFRP)、高強(qiáng)鋼絞線等，其強(qiáng)度重量比遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)鋼材，某橋梁桁架采用CFRP加固后，承載力提升40%而自重僅增加3%。

(2) 進(jìn)行詳細(xì)的增重影響分析：采用有限元軟件模擬加固前后的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，特別關(guān)注支座反力、基礎(chǔ)承載力和動力特性的變化，分析時應(yīng)考慮1.2倍的安全系數(shù)。

(3) 配套加固支承系統(tǒng)：若必須增加較大重量，應(yīng)同步驗算并加固下部支承結(jié)構(gòu)，包括：

• 基礎(chǔ)承載力復(fù)核與擴(kuò)底加固
• 支座上墊板厚度調(diào)整
• 連接螺栓等級提升

(4) 實施動態(tài)監(jiān)測：加固后采用應(yīng)變片、位移計等設(shè)備監(jiān)測關(guān)鍵部位響應(yīng)，確保實際行為與理論分析一致，某工程通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)某節(jié)點應(yīng)力超限15%，及時進(jìn)行了補(bǔ)充加固。

3 替代增重的創(chuàng)新加固技術(shù)

現(xiàn)代工程實踐中已發(fā)展出多種不顯著增加自重的加固技術(shù)：

• 預(yù)應(yīng)力加固法：通過引入反向應(yīng)力抵消部分荷載效應(yīng)，某64米跨桁架采用體外預(yù)應(yīng)力索加固，承載力提升35%而重量僅增2%。

• 改變結(jié)構(gòu)體系法：如將簡支桁架轉(zhuǎn)為連續(xù)體系，通過內(nèi)力重分布降低桿件應(yīng)力，需注意由此產(chǎn)生的附加彎矩。

• 耗能減震技術(shù)：安裝金屬阻尼器或摩擦耗能裝置，通過非結(jié)構(gòu)手段提高抗震能力，特別適用于地震區(qū)既有結(jié)構(gòu)加固。

表：不同加固方法對桁架自重的影響對比

第二忌：忌局部補(bǔ)強(qiáng)——整體性思維的缺失

1 局部補(bǔ)強(qiáng)的認(rèn)知誤區(qū)與工程教訓(xùn)

桁架結(jié)構(gòu)最顯著的特點就是各桿件通過節(jié)點相互關(guān)聯(lián),形成高度靜定的受力體系，許多加固工程失敗案例都源于"頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳"的局部思維：

案例一：某工業(yè)廠房發(fā)現(xiàn)部分下弦桿出現(xiàn)彎曲，僅對這些桿件進(jìn)行了外包鋼加固，加固后三個月，相鄰未加固的腹桿出現(xiàn)批量屈曲，事后分析發(fā)現(xiàn)，加固改變了下弦桿剛度，導(dǎo)致內(nèi)力重分配，使腹桿應(yīng)力集中。

案例二：一橋梁桁架針對腐蝕嚴(yán)重的節(jié)點進(jìn)行了局部補(bǔ)強(qiáng)，但未考慮疲勞累積損傷，通車一年后，在補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域附近出現(xiàn)全新裂紋，最終導(dǎo)致垮塌，這表明局部補(bǔ)強(qiáng)可能將問題轉(zhuǎn)移到其他薄弱環(huán)節(jié)。

2 桁架內(nèi)力重分配機(jī)理分析

桁架結(jié)構(gòu)的力學(xué)本質(zhì)是各桿件協(xié)同工作體系,任何局部剛度的改變都會引發(fā)內(nèi)力重分布：

(1) 剛度變化影響：桿件加固后軸向剛度(EA)增加，將吸引更多荷載，以簡單三角形桁架為例，若斜桿剛度提高10%，其承擔(dān)的內(nèi)力可能增加6-8%，而直桿內(nèi)力相應(yīng)減少。

(2) 幾何構(gòu)造影響：加固可能改變桿件有效長度或節(jié)點約束條件，進(jìn)而影響穩(wěn)定承載力，特別是受壓桿件的計算長度系數(shù)μ變化會顯著影響其屈曲荷載。

(3) 二次應(yīng)力影響：實際桁架節(jié)點并非理想鉸接，局部補(bǔ)強(qiáng)可能增大節(jié)點剛性，產(chǎn)生非預(yù)期的彎矩效應(yīng)，某研究顯示，節(jié)點剛性提高20%可能導(dǎo)致相鄰桿件附加彎矩增大30%。

3 系統(tǒng)性加固設(shè)計方法

為避免局部補(bǔ)強(qiáng)的弊端,應(yīng)采用系統(tǒng)化加固策略：

第一步：全面檢測與評估

• 全數(shù)桿件超聲波測厚
• 節(jié)點磁粉探傷
• 整體變形測量
• 材料性能取樣測試

第二步：整體計算分析建立包含以下因素的精細(xì)有限元模型：

• 初始缺陷(根據(jù)實測變形)
• 殘余應(yīng)力(焊接桁架取0.2fy)
• 節(jié)點半剛性特性
• 腐蝕減薄量

第三步：制定均衡加固方案遵循"剛度梯度平緩過渡"原則：

• 同類桿件同步加固
• 相鄰區(qū)域剛度比控制在1:1.5內(nèi)
• 設(shè)置過渡構(gòu)造(如漸變截面)
• 節(jié)點加固范圍超出問題區(qū)域至少兩個節(jié)間

第四步：施工過程模擬分析分階段加固引起的內(nèi)力變化，特別關(guān)注：

• 臨時支撐設(shè)置時機(jī)
• 焊接順序的熱應(yīng)力影響
• 預(yù)應(yīng)力張拉的相互干擾

4 局部缺陷的系統(tǒng)處理技巧

當(dāng)確實需要處理局部問題時,應(yīng)采取"局部處理，全局考慮"的方法：

(1) 桿件斷裂應(yīng)急處理：

• 立即安裝臨時支撐分擔(dān)荷載
• 更換新桿件時,其剛度不應(yīng)超過原設(shè)計值120%
• 相鄰三節(jié)間范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)防性加固

(2) 節(jié)點板裂紋修復(fù)：

• 裂紋尖端鉆止裂孔(直徑≥板厚)
• 補(bǔ)強(qiáng)板延伸至相鄰桿件連接區(qū)
• 采用摩擦型高強(qiáng)螺栓避免焊接熱影響

(3) 腐蝕區(qū)域處理：

• 防腐處理范圍應(yīng)超出可見腐蝕區(qū)300mm
• 剩余截面不足90%時，需同步考慮承載力補(bǔ)償
• 采用陽極保護(hù)等主動防腐措施

第三忌：忌忽視節(jié)點——結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵薄弱環(huán)節(jié)

1 節(jié)點破壞的嚴(yán)重后果與典型案例

工程界有"節(jié)點強(qiáng)則結(jié)構(gòu)強(qiáng)，節(jié)點弱則結(jié)構(gòu)危"的共識，桁架節(jié)點作為力流傳遞的中樞，其失效往往導(dǎo)致災(zāi)難性后果：

教訓(xùn)案例：2012年某體育館網(wǎng)架坍塌事故，調(diào)查顯示85%的破壞起源于節(jié)點，該工程加固時僅關(guān)注桿件強(qiáng)度提升，未對原有節(jié)點進(jìn)行相應(yīng)加強(qiáng)，導(dǎo)致桿件承載力提高后，節(jié)點成為新的薄弱環(huán)節(jié)，計算表明，加固后節(jié)點應(yīng)力集中系數(shù)從2.1升至3.3，最終引發(fā)脆性斷裂。

研究數(shù)據(jù)：對50例桁架事故統(tǒng)計顯示，節(jié)點相關(guān)破壞占比68%，遠(yuǎn)高于桿件破壞(27%)和其他原因(5%)，焊接節(jié)點問題占55%，螺栓節(jié)點占30%，混合節(jié)點占15%。

2 桁架節(jié)點受力特性與破壞模式

桁架節(jié)點承受復(fù)雜的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài),主要破壞模式包括：

(1) 平面內(nèi)破壞：

• 節(jié)點板剪切斷裂(沿45°方向)
• 焊縫喉部撕裂
• 螺栓孔承壓破壞

(2) 平面外破壞：

• 節(jié)點