第一章 钢结构建筑的特点及现状
钢结构具有重量轻、强度高、塑性韧性好、施工周期短等特点，因而在建筑工程中得到广泛的应用和发展。据不完全统计，从1964年到1977年，我国大大小小的建筑物约有8000多栋，其中，如钢结构建筑采用钢网架结构，总建筑面积达900万平方米；我国已建成和在建的高层钢结构工程有54栋。
我们都知道，2008年北京奥运会的“鸟巢”体育场也采用了钢结构。钢结构有一个明显的弱点——易发生腐蚀。据不完全统计，我国每年因腐蚀造成的经济损失在400亿元人民币左右。每年生产的9000万吨钢材中，约有30%被各种形式的腐蚀所消耗。据不完全统计，定期维护的钢结构经济耐久性的参考值一般为：生产建筑70年，耐腐蚀生产建筑50年，非生产建筑80年。钢筋混凝土结构（包括框架结构、剪力墙结构、筒体结构、框架-剪力墙结构等）：生产建筑50年，非生产建筑80年。生产建筑的腐蚀为35年，非生产建筑的腐蚀为60年。由此可见钢结构安装后定期维护的重要性。
但近几年的调查发现，部分钢结构用户并不知道钢结构是需要维护和保养的，以致严重的腐蚀往往被用户所忽视，造成钢结构产品存在诸多不安全隐患，降低钢结构的安全性，甚至影响使用安全，甚至影响正常的使用功能。建议设计单位不仅要在涂装设计说明中提出钢结构的涂装要求，还应根据钢结构的用途提出钢结构的维护要求。设计说明中应充分考虑钢结构使用过程中的环境因素，以及钢结构的使用时间和年限，进而确定涂层种类、涂层厚度，保证钢结构的使用寿命，确定维护保养的时间、方法和工序等，确保延长钢结构的使用寿命。
例如，1994年，韩国一座公路桥倒塌，造成多人死亡。这座桥建于1979年，多次检查未发现焊缝裂纹，但桥梁竖杆断裂面发现大面积锈蚀。美国有60万座公路桥，其中一半因钢筋锈蚀而需要维修。由此可见，长期保护大型钢结构是多么重要。
第二章 钢结构维护与保养内容
钢结构如果长期暴露在空气或潮湿环境中而其表面没有防护措施，就会腐蚀、变形或在应力作用下失效，导致结构过早失效。为确保其预期的使用寿命，钢结构的定期检查、维护和保养非常重要。钢结构的维护和保养主要包括以下几个方面：
1.定期进行防锈、防腐蚀保护
2.定期防火
3.定期变形监测与维护
（结构整体垂直度、主要构件平面弯曲及垂直度、使用过程中的弯曲变形、跨中挠度、应力监测等）
4.其他疾病的定期检查和保养
第三章 钢结构维护保养的内容和方法
1.定期进行防腐处理
一般钢结构的设计使用年限为50年，使用过程中钢结构因超载而损坏的概率很小，大部分钢结构损坏都是由于腐蚀引起的，腐蚀降低了结构的力学物理性能。《钢结构设计规范》对使用超过25年的钢结构的防腐都有一定的要求，因此要求钢结构外侧的涂装防护应满足钢结构的使用要求，一般情况下钢结构每3年需进行一次维护保养（涂装前将钢结构内的灰尘、铁锈等污物清理干净）。油漆的种类、规格应与原有油漆相同，否则两种油漆不相容，会带来较大的危害，使用者应有计划地进行定期维护保养。
1、防止钢结构生锈的方法
防止钢结构生锈的方法有很多，常用的有以下几种。
1.1.采用不易生锈的合金钢制作钢结构
1.2. 化学氧化层保护
1.3.采用金属镀层保护法
1.4 非金属涂层保护法
在后期的维护保养过程中，特别常用的是非金属涂层防护。利用油漆、塑料等保护构件表面，防止其与周围腐蚀介质接触，达到防腐的目的。效果好，价格低，而且涂层种类多，选择范围广，适用性强，不受构件形状、大小的限制。可以在任何形状的构件表面成膜，附着牢固，在温度变化时也能跟随构件，伸缩自如，使用方便。还可以赋予构件美丽的色彩。
2、涂层日常保养要求
对于维护人员来说，钢结构的日常维护首先应该是构件表面涂装的维护，涂装维护的好坏直接影响钢结构的使用寿命，因此，要做好日常维护工作，应该从以下几点入手：
（1）钢结构表面必须保持清洁、干燥，应定期清扫容易积聚灰尘的地方（如钢柱脚、节点板等）。
（2）定期检查钢结构防护涂层的完整性，如出现下列情况，应及时维修：
1）发现涂层表面失光面积达到90％；
2）涂层表面粗糙、风化、裂纹的面积达到25%；
3）涂膜起皱，构件轻微生锈面积达40%；
（3）钢结构受高温影响部位应加装防护板，保护涂层免受高温破坏。
（4）尽量避免元器件与腐蚀性物质接触，一旦接触应及时清理。
3. 涂层的修复与更新
3.1. 构件表面除锈
对于使用了一段时间的钢结构，其表面不可避免地会有一些附着物，如铁锈、污垢、灰尘、旧漆膜等，在对钢结构表面进行涂装前，如果有这些附着物，应彻底清除。它们虽然在涂装后能暂时掩盖住，但却起着隔离的作用，严重降低了涂层与构件基材的附着力，使漆膜过早脱落，最终导致表面涂膜层的耐腐蚀性能降低，不能发挥涂层的保护作用。因此，在对构件表面进行涂装前，应彻底清除钢结构表面的附着物。
在钢结构维护工程施工中，表面清理工作主要包括清除旧漆膜。在除锈过程中，由于施工条件的限制，一般采用的方法有：
1. 手工除锈
这种方法是利用刮刀、铲子、锤子、钢丝刷等钢制工具，通过人工敲击和砂布、砂纸、砂轮等清除污垢，使构件表面基本无油污、无锈迹、无毛刺。这种方法方便快捷，所需设备简单，人工费用低，不受施工现场条件和尺寸限制，是钢结构维修工程中常用的除锈方法。它的主要缺点是劳动条件差，工作效率低，除锈不彻底，质量难以保证。因此，在采用这种方法除锈时，管理人员应注重质量要求。
2.机械除锈
为了提高除锈质量和工作效率，改善施工工人的劳动条件，现在钢结构除锈中大量采用气动或电动小型设备。使用设备除锈方法主要有：
（1）角磨机：这种小型气动设备主要用于清洁平面。可根据需要使用砂纸、砂轮和钢丝刷。
（2）针梁除锈机：这种小型气动设备一般配有30～40根针梁，可根据不同的工作面进行调节，主要适用于弯曲、狭窄、凹凸不平及有裂缝的地方。
（3）单头冷风枪：这种小型气动设备也叫敲锌，利用敲击铲头的冲击力来除锈，铲头直径一般为25~40mm，每分钟可冲击1000~6000次，适用于狭小场所。
3.喷砂除锈
在需要停产施工、维修的工程中，可以采用喷砂除锈的方法。钢结构构件表面的锈迹可以通过喷砂除掉，露出金属的本色。较好的喷砂机可以清除喷出的黄砂，铁砂或铁丸的细粉会自动筛出，防止粉尘飞扬，减少对操作人员健康的影响。此方法除锈彻底，效率也高，在发达国家已得到广泛应用，是一种较为先进的除锈方法。
4.使用酸洗膏除锈
市场上可以买到专用的除锈酸洗膏，使用方法是将酸洗膏涂抹在需要处理的构件表面，厚度约1~2mm，浸泡适当时间后，剥去一小块酸洗膏，用酸洗膏检查除锈情况，如果构件表面露出金属原色，则将酸洗膏剥去，用清水冲洗，彻底清除残留酸液。除一些特殊情况外，这种除锈方法现在很少使用。
3.2. 构件表面旧漆模的清理
根据漆膜状况的不同，可以采取不同的措施来清除构件表面的旧漆模。具体措施为：
1. 如果旧漆膜牢固完整，且构件表面附着力好，可用肥皂水或稀碱水
清除旧漆膜表面的杂质，用清水冲洗并擦干，抛光后即可涂漆。
2. 如果大部分旧漆膜仍附着在构件上，需要去除部分旧漆膜，除按上述
除了清理外，还应经过刮腻子、打磨、重新涂漆等工序，使该区域平整并与旧漆膜一致、色泽一致。
3、如果旧漆膜大部分已经破损脱落旧钢构，需要彻底清除，清除方法有以下几种：
1）火喷法：用喷灯火焰烧掉漆膜，然后立即用刮刀刮掉。此方法一般用于清理小面积的旧漆膜。
2）碱水清洗法：用石灰和纯碱的稀溶液或5%～10%（质量分数）的氢氧化钠溶液，涂抹3～4遍。使旧漆膜起皱脱落，再用铲子将旧漆膜铲除。用小刀刮除，再用清水洗净。
3）脱漆剂法：将市场上出售的脱漆剂涂在旧漆膜上，约半小时后，旧漆膜会膨胀、起皱，用刮刀或钢丝刷将旧漆膜刮去，并清除构件表面的其它杂物。
4）脱漆膏法：将脱漆膏涂在旧漆膜表面，涂2~3层，约2~3小时，漆膜破坏后，用刮刀刮平，再用清水冲洗即可。若旧漆膜过厚，为缩短浸润时间，可先用小刀将旧漆膜掰成适当的碎块，再涂上脱漆剂。
4、涂装施工方法及注意事项
（1）涂装施工方法：
养护工程中常用的方法有两种，即刷涂和喷涂。
（2）注意事项：
1）涂漆前，应彻底清洁基面并保持干燥。
8小时内尽快涂刷第一层底漆。
2）涂刷底漆时，应根据面积的大小选择适当的涂刷方法。
3）涂刷面漆时，其颜色、种类应符合设计要求。
采用刷涂方式施工，涂装方法与底漆涂装方法相同。
4）绘画环境
5）稀释剂应正确使用。
涂装施工常见缺陷、原因及防止方法
（二）定期防火处理
钢材的耐温性较差，其许多性能随温度而变化。当温度达到430-540℃时，钢材的屈服点、抗拉强度和弹性模量会急剧下降，失去承载能力。防火材料是钢结构维护的必需品，以前没有使用防火涂料或防火油漆。建筑物的耐火性取决于其建筑构件的耐火性，当火灾发生时，其承载能力应能维持一定的时间，以便人们能够安全撤离、抢救物资和扑灭火灾。
防火措施为：所有外露钢构件均涂刷防火涂料，具体要求为：钢梁耐火时间为1.5h，钢柱耐火时间为2.5h，满足建筑规范的要求。
（三）定期监测
锈蚀对钢结构的破坏不仅表现在构件有效截面变薄，而且在构件表面形成“锈坑”。前者使构件承载力降低，导致钢结构整体承载力下降，对钢结构和轻钢结构尤为严重。后者使钢结构产生“应力集中”，当钢结构受到冲击载荷或交变载荷作用时，可能突然发生脆性断裂，发生这种情况时，还没有变形的征兆，不容易提前发现和预防。因此，对钢结构及主要构件的应力、变形和裂纹进行监测显得十分重要。
1、造成钢结构过大变形的主要因素
（1）钢结构实际承受的动荷载超过了钢结构工程设计允许的最大荷载（俗称“超载”）。
（2）长期承受动载荷的冲击。
（3）自然灾害（如地震）的影响或地基不均匀沉降。
（4）使用、维护不当或机械损坏，使钢结构工程中的构件断裂、停止工作，造成钢结构受力不平衡，产生异常变形。
2、钢结构工程变形的检查与处理
如果钢结构在使用过程中出现过大的变形，则意味着钢结构的承载力或稳定性已经不能满足使用要求，此时业主应引起足够的重视，迅速组织相关业内人士分析变形原因，并立即实施控制计划，防止钢结构工程遭受进一步的损害。
（1）检查方法
在对钢结构工程变形进行检查时，通常首先目视检查整体结构及构件是否有异常变形，如细长杆件弯曲变形过大、腹板及连接板扭曲变形等。对变形的构件应做进一步检查。检查的主要内容及方法为：
（1）在对钢结构工程梁、桁架进行目视检查时，若发现桁架下弦杆挠度过大、桁架平面扭曲、屋面局部不平整以及室内吊顶、油漆等装饰物开裂等情况，可认为梁、桁架存在异常变形，此时需要用细铁丝分别拉紧数值支撑两端或桁架弦杆两端，分别测量它们在垂直方向（即挠度）和水平方向的变形数据。如果是粗测，一般只取梁中点和桁架弦杆中点的变形数据；否则，需要沿长度方向多点取变形数据，必要时还需画出结构的轴线位移图。
（2）钢结构柱的变形可用铅垂线、经纬仪等检查。检查时，应在两个垂直方向测量变形数据，以确定柱的倾斜或挠度。必要时，还应根据实测数据测量变形数据。根据该数据绘制柱的轴线位移图。
（3）对于连接板、腹板等小型板类构件，可采用尺距法进行比较测量。
（4）检验以弯曲变形为主的细长杆件的变形时，可用细铁丝对杆件上选定的两个点进行拉紧，测量变形数据。
（5）需要注意的是，钢结构工程整体的变形数据是参照其设计的标准安装位置确定的，为了保证钢结构工程在使用阶段的变形数据的测量，需要了解钢结构工程在安装时的变形数据，在安装时应注意钢结构工程的原始位置偏差。
应将所测得的各种变形数据记录下来，以备日后查阅，对于变形较大的钢结构，还应在相关部位做好相应的标记，为日后维修创造方便条件。
（2）钢结构工程变形的技术处理
（1）一般情况下，当钢结构实测变形数据超过下述所规定的标准时，可认为结构发生了异常变形，需要对钢结构工程进行必要的技术处理。
1) 对于无桥式起重机的房屋桁架，其最大挠度值不应超过L/200(L为梁的跨度)；对于有桥式起重机的房屋桁架，其竖向变形不应导致下弦杆最低点突入桥式起重机与桁架之间。桥式起重机梁之间需保留的最小间隙不应超过L/500(L为梁的跨度)。
2）屋面条带的最大挠度不得超过L/150（L为条带的自由长度），否则屋面会出现不平整，并会出现漏水现象。
3)自由长度内(即两相邻支撑间)受压弦的最大挠度不得超过L/1000(L为自由长度)，且不得大于10mm。
4) 拉杆在自由长度内的最大挠度值不得超过L/100(L为自由长度)。
5)板类构件(如节点板)，1m范围内挠度值不应大于1.5mm。
（2）处理方法。视具体情况，对异常变形的结构可采用其他技术处理方法进行矫正和加固。为确保安全，应在结构卸载或部分卸载（如去除活荷载）时进行技术处理。
1）对于变形较小的杆件，可用扳手或矫直器进行矫正。
2）对有死弯、变形的板状构件或杆件，可用千斤顶矫正，有条件的可用氧乙炔焰烘烤矫正。
3）钢结构工程若出现整体变形（如柱子倾斜、屋架扭曲等），除应及时纠正变形外，还应根据变形的原因采取合理的加固措施。
3.钢结构裂纹的检查方法及修复
钢结构整体结构及构件在正常工作条件下不应产生较大的变形，更不应产生裂纹或其他机械损伤，否则，将造成变形过大而产生附加应力，或使构件因产生裂纹等机械损伤而强度降低，从而可能破坏钢结构的承载能力，严重时甚至造成构件破坏，危及钢结构整体安全。
3.1 裂纹检测方法
检查钢结构裂纹的主要方法是观察和攻丝。
（1）观察法是指用10倍左右的放大镜观察构件的漆面，如果漆面出现线性锈迹，或漆面出现细而直的裂纹，周围漆膜鼓起，内部生锈等现象，则可初步判断存在裂纹，应将该位置的漆膜除去，做进一步的详细检查。
（2）敲击法，是指用裹有橡胶的木锤敲击构件及各部位，若听到声音不清脆、声音传导不均匀，或有突然中断的情况，即可断定构件有裂纹。
对于发现有裂纹但不能确定的地方，可以采用X射线等物理探伤方法进一步检查。如果条件不具备，可以在此滴上油进行检查。通过油迹的形状可以判断此处是否有裂纹。当油迹呈比较对称的弧形蔓延时，说明此处没有裂纹；当油迹呈直线形蔓延时，说明此处已形成裂纹。
3.2 裂纹修复步骤
可采用以下步骤修复裂缝：
（1）首先在裂纹两端钻一个直径等于钢板厚度的圆孔，使裂纹尖端落入孔内。这样做的目的是为了防止裂纹继续扩展。
（2）两孔之间的裂纹应进行焊接。焊接时，可根据构件厚度大小，用气割将裂纹边缘加工成不同类型的坡口，以保证焊接质量。当厚度小于6mm时，采用1型（当厚度大于6mm且小于14mm时，采用V型坡口；当厚度大于14mm时，需采用X型坡口。
（3）将裂纹周围的金属加热到200℃后，用E43（低碳钢制成的钢板或）E55（锰钢制成的钢板）焊条对裂纹进行焊接。
（4）若裂纹较大，对构件强度有重要影响，除对裂纹进行焊接外，还应采用高强度螺栓对金属盖板进行加固。
（四）钢结构其他缺陷的定期检查与维修
在对钢结构工程进行日常管理与维护时，除检查腐蚀损坏情况外，还应注意检查以下方面：
（1）检查焊缝、螺栓、铆钉等连接处是否有裂纹、松动、断裂等现象。
（2）检查杆件、腹板、连接板等构件是否有局部变形过大或者损坏。
（3）结构整体变形是否异常，是否超出正常变形范围。
为了及时发现上述病害及异常现象，避免造成严重后果，业主必须定期对钢结构进行全面检查，在了解其发展变化的同时，找出引起病害及异常现象的原因，必要时进行纠正，通过理论分析，确定其对钢结构强度、刚度、稳定性的影响程度，采取合理措施进行控制。
1、焊缝缺陷的检查及处理方法
检查焊缝时应注意焊缝在使用过程中是否出现裂纹，同时还要寻找焊缝设计和施工中遗留的缺陷。
1.1. 焊缝缺陷的常见检测方法
（1）外观检查：先清除焊缝上的杂物，用放大镜（5-20倍）观察焊缝的外观质量。焊缝除要求无缺陷外，还必须具有良好的外观。良好的焊缝外观应具有细密的鳞片状表面旧钢构，无皱纹、不连续或未填满的坡口，与母材连接平整。
（2）钻孔检查这是一种破坏性的焊缝检查方法，对重要构件的焊缝进行目视检查，为进一步确认，可采用钻孔检查任何可疑点，检查焊缝是否有气孔、夹渣、未焊透等缺陷。检查完毕后，用与原焊缝相同的焊条将孔洞填补起来。
（3）硝酸酒精浸蚀法检查：此法一般用于检查不易观察的裂纹。方法是将可疑部位彻底清洗干净，打磨平整，用丙酮或苯清洗，再在上面滴上8%左右的硝酸。利用酒精溶液进行浸蚀，如果焊缝处有裂纹，则会出现褐色的勾状痕迹。
超声波、X射线、R射线检查对于重要构件的主要焊缝，必须采用超声波、X射线、R射线检查，检查焊缝内部是否存在缺陷，必要时还应拍X射线、R射线底片，进行分析检查。用此方法检查的焊缝质量最可靠，建议有条件的房屋管理部门尽可能采用此方法。
（4）特别注意事项：动态荷载、交变荷载和拉力都会导致缺陷焊缝迅速开裂，造成严重后果。因此，对于承受动态荷载的钢结构工程，应严格检查构件上的受拉区域，确保焊缝正确焊接。防止遗漏。
1.2 焊接缺陷的处理方法
无论采用何种检查方法，如果发现焊缝有缺陷，就应采取适当的措施处理。
（1）对于焊缝开裂，应分析裂纹性质，对于使用阶段出现的裂纹，必须查明原因，进行综合处理，彻底消除缺陷，施工遗留的裂纹，可直接修补焊接处。
（2）对于焊缝设计中存在的缺陷，如焊缝尺寸不足、焊脚尺寸不足等，应在准确的理论计算后重新设计合理的尺寸，必要时可采用与结构相同的焊接条件，焊接试件，在结构上施工焊缝，然后进行与钢结构工程相同应力的力学试验，确定合理的焊缝及焊脚尺寸。
（3）焊缝若有未焊透、夹渣、气孔等缺陷，应重新焊补。
（4）焊缝处若有咬边或电弧坑，应进行补焊。
（5）焊缝结瘤应全部清除，重新焊接。
2.螺栓、铆钉连接的检查与维护
对于新建的钢结构工程，除焊接接头外，螺栓连接应用十分广泛，由于高强度螺栓连接技术十分成熟，其操作方法较铆钉连接简单快捷，劳动强度低，维修更换方便。目前，除特殊场合外，铆钉连接趋向于被高强度螺栓所取代。对于业主而言，其所管理和维护的钢结构工程不一定是新建的，因此，业主也应学会对螺栓、铆钉连接的检查和维护。
检查螺栓、铆钉时应注意螺栓、铆钉在使用过程中有无剪断、松动现象，重点检查承受交变载荷、动载荷的部位，以及施工遗留的缺陷。
用于检查螺栓和铆钉连接的工具包括：10倍放大镜，0.3公斤锤，触角仪，扳手（或扳手扳手），等等。
1.检查方法
（1）螺栓检查通常是通过视觉检查，锤击，扳手测试等。主要检查螺栓是否松动，以及是否损坏了螺栓的螺栓。 。
（2）对于破裂或破裂的螺栓，应识别损坏的原因，应及时地进行更换，在检查过程中应及时进行固定的螺母。
（3）检查铆钉，将一只手靠近铆钉头，然后使用铆钉头的侧面，这意味着铆钉的头是铆钉的。 IVET不影响钢结构项目的轴承能力。
在实际检查中，要正确判断铆钉是否松动或切断，检查员必须具有一定的实用经验和高度的责任感，通常需要一次更改人们一次重新检查。
2.修理和处理螺栓和铆钉连接
通常，为了避免其他螺栓的铆钉，应替换每个铆钉的总数，如果要替换10个铆钉，则可以替换10个rivets，否则将替换铆钉的总数超过10个，因此，如果要更换10个rivets，则可以替换一个rivets，否IVET是指：
（1）桁架复合成分节点之间的铆钉。
（2）弯曲构件的法兰长度的每米内的法兰铆钉。
（3）用于修复节点板上的单个成员的铆钉。
（4）粘合盖板接缝的一侧的铆钉。
如果钢结构项目上的螺栓和铆钉受到严重损坏，需要大量替换，则应在卸载状态下进行维修，以确保安全。
第4章结论
总而言之，随着钢制结构的定位，我国家的钢结构的发展带来了新的机会，为了扩大建筑物的寿命，各种技术问题也将延长，以增强钢结构在钢制结构中的安全性和钢结构的安全性，以增强钢结构的日常工作理解。
