架加固中，有三種材料需謹慎選擇，否則可能埋下安全隱患，應避免使用質(zhì)量不達標的鋼材，因為劣質(zhì)鋼材的強度和韌性不足，無法承受預期的荷載，容易導致桁架結(jié)構(gòu)失效，不合適的連接材料也會影響加固效果，如焊接材料不匹配或螺栓規(guī)格不當，都可能導致連接點松動或斷裂，進而危及整體結(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)差異導致應力分布不均，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鍵性

在建筑結(jié)構(gòu)加固領域,桁架作為承受荷載的重要構(gòu)件，其加固質(zhì)量直接關系到整體建筑的安全性能，許多工程事故調(diào)查顯示，材料選擇不當是導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避免使用的三種材料，揭示其潛在危害，并提供科學合理的替代方案，幫助工程技術人員做出明智選擇。

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：抗拉強度低（僅235MPa左右）、屈服強度不足、耐疲勞性能差，桁架結(jié)構(gòu)在長期荷載作用下，普通低碳鋼容易出現(xiàn)塑性變形，導致加固效果逐漸喪失。

2 實際工程中的風險案例

2018年某工業(yè)廠房改造項目中,施工方為節(jié)省成本采用Q235鋼材對屋面桁架進行加固，投入使用僅兩年后，監(jiān)測發(fā)現(xiàn)加固部位出現(xiàn)明顯變形，最大撓度達到允許值的1.8倍，不得不進行二次加固，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 科學的替代方案

建議采用高強度低合金鋼（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：

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

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,在某些情況下會被考慮用于桁架加固，但存在諸多問題：各向異性明顯（順紋與橫紋強度差異大）、易受濕度影響變形、易腐朽蟲蛀、耐火等級低，這些特性使木材難以滿足現(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,施工方采用橡木對鋼木混合桁架進行加固，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)嚴重開裂，最大裂縫寬度達5mm，導致加固連接節(jié)點松動，不得不緊急采取補救措施。

3 現(xiàn)代化替代方案

對于需要保留傳統(tǒng)風貌的特殊項目,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)過特殊處理，性能更穩(wěn)定
2. 木材-復合材料：如木塑復合材料（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：達到視覺協(xié)調(diào)的同時確保結(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題

普通混凝土自重較大（約2400kg/m3）、抗拉強度極低（僅為抗壓強度的1/10左右）、易開裂，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荷載的情況。

2 典型失敗案例分析

某體育場看臺桁架加固工程中,設計方采用現(xiàn)澆混凝土包裹原鋼桁架下弦桿的方案，投入使用后不久，混凝土保護層出現(xiàn)大量裂縫，最大寬度達0.3mm，鋼筋銹蝕嚴重，經(jīng)檢測，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

針對不同工況,可選用以下先進材料：

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

材料選擇的技術考量因素

1 力學性能匹配原則

加固材料應與原結(jié)構(gòu)材料保持力學性能協(xié)調(diào),避免出現(xiàn)"強構(gòu)件-弱節(jié)點"或剛度突變等問題，理想的加固材料應滿足：

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

2 耐久性評估

除短期強度外,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（動荷載作用）
• 抗老化性能（紫外線、氧化等影響）

3 施工工藝適應性

優(yōu)秀加固材料應具備：

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

前沿加固材料與技術展望

1 碳纖維復合材料（CFRP）

CFRP具有重量輕（密度僅為鋼材的1/5）、強度高（抗拉強度可達3000MPa以上）、耐腐蝕等突出優(yōu)點，特別適用于桁架加固領域，應用時需注意：

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

2 形狀記憶合金（SMA）

SMA可在特定溫度條件下恢復預設形狀,實現(xiàn)對桁架變形的主動調(diào)控，目前主要用于：

• 重要節(jié)點的自復位功能
• 振動控制
• 損傷預警

3 3D打印金屬構(gòu)件

增材制造技術為復雜桁架節(jié)點的加固提供了全新解決方案：

• 可實現(xiàn)拓撲優(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)場作業(yè)

科學選材是加固成功的基礎

桁架加固是一項技術性強、責任重大的工程活動，材料選擇直接關系到加固效果和長期安全性，工程技術人員必須摒棄"經(jīng)驗主義"和"成本優(yōu)先"的錯誤觀念，基于科學評估選擇適當材料。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，通過采用現(xiàn)代高性能材料、遵循規(guī)范要求、實施嚴格質(zhì)量控制，才能確保桁架加固工程達到預期效果，為建筑物提供可靠保障。