連接及節(jié)點(diǎn)的加固方法詳解
連接及節(jié)點(diǎn)的加固
加固中的連接問題一般有兩種情況：原有連接因承載力不足而進(jìn)行的加固（即連接的 加固,，包括節(jié)點(diǎn)的加固）,、加固件與原有構(gòu)件的連接。 連接的加固和加固件的連接方法應(yīng)根據(jù)加固的原因,、目的,、受力狀態(tài)、構(gòu)造和施工條件,，并考慮原有結(jié)構(gòu)的連接方法而確定,。可采用鉚接,、焊接,、高強(qiáng)度螺栓連接和焊接與高 強(qiáng)度螺栓混合連接的方法，鉚接連接的剛度最?。ㄆ胀菟ㄟB接除外）,，焊接連接剛度大整 體性好，高強(qiáng)螺栓連接介于兩者之間,。 加固連接方式選用必須滿足既不破壞原結(jié)構(gòu)功能,，又能參與工作的要求。目前鉚接由于 施工繁雜已漸淘汰,，焊接因不需要鉆孔等工序往往被優(yōu)先考慮選用,，但焊接對鋼材材性要求 最高，在原結(jié)構(gòu)資料不全,、材性不明情況下,，用焊接加固必須取材樣復(fù)驗(yàn)，以保證可焊性,。
1,、加固原則
(1) 鋼結(jié)構(gòu)加固連接方法，即焊縫,、鉚釘,、普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓連接方法的選擇， 應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要加固的原因,、目的,、受力狀態(tài)、構(gòu)造及施工條件,，并考慮結(jié)構(gòu)原有的連接方法確定,。
(2) 在同一受力部位連接的加固中，不宜采用剛度相差較大的,，如焊縫與鉚釘或普通 螺栓共同受力的混合連接方法,，但僅考慮其中剛度較大的連接（如焊縫）承受全部作用力時(shí)除外。如有根據(jù)，可采用焊縫和摩擦型高強(qiáng)螺栓共同受力的混合連接,。
(3) 加固連接所用材料應(yīng)與結(jié)構(gòu)鋼材和原有連接材料的性質(zhì)匹配,，其技術(shù)指標(biāo)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。
(4) 負(fù)荷下連接的加固,，尤其是采用端焊縫或螺栓的加固而需要拆除原有連接,，和擴(kuò) 大、增加釘孔時(shí),，必須采取合理的施工工藝和安全措施,，并作核算以保證結(jié)構(gòu)（包括連接）在加固負(fù)荷下具有足夠的承載力。
2,、焊縫缺陷的修復(fù)
對于連接焊縫的缺陷應(yīng)根據(jù)情況選用不同的修補(bǔ)措施,。對于焊縫成形不良，可以采用下列修補(bǔ)措施：用車削,、打磨,、鏟或碳弧氣刨等方法清除多余的焊 縫金屬或部分母材，清除后所存留的焊縫金屬或母材不應(yīng)有割痕或咬邊,。清除焊縫不合格 部分時(shí),，不得過分損傷母材；修補(bǔ)焊接前,，應(yīng)先將待焊接區(qū)域清理干；修補(bǔ)焊接時(shí)所用的焊條直徑要略小,，一般不宜大于4mm; 選擇合適的焊接規(guī)范,。
當(dāng)焊縫中或焊縫的熱影響區(qū)有裂紋時(shí)，必須及時(shí)修補(bǔ),。承受靜態(tài)荷載的實(shí)腹梁,，若實(shí) 腹梁與翼緣的連接焊縫有裂紋時(shí)，可沿焊接裂紋界限各向焊縫兩端延長50mm.將焊縫金屬或部分母材用碳弧氣刨等刨去,，然后選擇正確的焊接規(guī)范,、焊接材料，并采取預(yù)熱,、控 制層間溫度和后熱等工藝措施進(jìn)行補(bǔ)焊,。另外，也可采用補(bǔ)焊短斜板的方法進(jìn)行加固,。斜 板的長度應(yīng)超出裂紋范圍以外,，超出的距離應(yīng)不小于斜板的寬度。此時(shí)焊縫的裂紋可不清除,，但應(yīng)在裂紋兩端鉆止裂孔,，以防裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展。
修補(bǔ)夾渣缺陷時(shí)，一般應(yīng)用碳弧氣刨將其有缺陷的焊縫金屬除去,，重新補(bǔ)焊,。對于焊瘤的 修補(bǔ)一般是用打磨的方法將其打磨光順。 超過規(guī)定的氣孔,，必須刨去后重新補(bǔ)焊,。超過標(biāo)準(zhǔn)的未焊透缺陷應(yīng)消除，消除方法一般采用碳弧氣刨刨去有缺陷的焊縫,，用手工焊進(jìn)行補(bǔ)焊,。 對于承受靜荷載的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過使用后,，若焊縫的這些缺陷并不導(dǎo)致嚴(yán)重的損壞,，也可不予修理。
3,、焊縫連接的加固
采用焊縫進(jìn)行加固一般適用于下列情況：一是原結(jié)構(gòu)使用焊縫連接,，或原結(jié)構(gòu)雖不是 焊縫連接，但加固處允許采用焊縫連接,；二是使用焊接施工較方便時(shí),。 焊縫加固應(yīng)首先考慮增加焊縫長度來實(shí)現(xiàn)，其次考慮增加焊腳尺寸,，或者同時(shí)增加焊縫長度和焊腳尺寸,，或增加獨(dú)立的新焊縫。（圖1）所示為節(jié)點(diǎn)焊縫加固的一個(gè)示例,。
腹桿只用側(cè)焊縫連接于節(jié)點(diǎn)板時(shí),，可以加設(shè)端焊縫（圖1a） 。如果加設(shè)端焊縫還不夠,，則可以加高原有焊縫（增加焊腳尺寸）,。但加高焊腳只能在一定限度范圍內(nèi)，角鋼肢尖 焊縫最多不得超過角鋼厚度,，角鋼肢背焊縫最多不得超過角鋼厚度的1.2倍（圖1b） 當(dāng)增大焊腳尺寸有困難時(shí) 可以像(圖1c ）那樣在加大節(jié)點(diǎn)板的基礎(chǔ)上再加長焊縫,。焊接桿件加長角焊縫還可以借助 于短斜板，如(圖2) 所示,，這種做法 比加大節(jié)點(diǎn)板要簡單得多,。
新增加固角焊縫的長度和焊腳尺 寸或熔焊層的厚度，應(yīng)由連接處結(jié)構(gòu) 加固前后設(shè)計(jì)受力改變的差值,，并考 慮原有連接實(shí)際可能的承載力計(jì)算確 定,。計(jì)算時(shí)應(yīng)對焊縫的受力重新進(jìn)行 分析并考慮加固前后的焊縫的共同工作、受力狀態(tài)的改變,。
焊接連接可以在卸荷狀態(tài)下或負(fù)荷狀態(tài)下用電焊進(jìn)行,。在完全卸荷狀態(tài)下加固時(shí),，焊 縫的強(qiáng)度計(jì)算和設(shè)計(jì)時(shí)相同，可按現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 進(jìn)行計(jì)算,。而在負(fù)荷狀態(tài)下用焊縫加固時(shí),，其承載力的計(jì)算如下：
負(fù)荷下用焊縫加固結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量避免采用長度垂直于受力方向的橫向焊縫,，否則應(yīng) 采取專門的技術(shù)措施和施焊工藝,，以確保結(jié)構(gòu)施工時(shí)的安全。
負(fù)荷下用增加非橫向焊縫長度的辦法加固焊縫連接時(shí),，原有焊縫中的應(yīng)力不得超過該 焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,，加固處及其鄰區(qū)段結(jié)構(gòu)的最大初始名義應(yīng)力對于僅承受靜力荷載或間 接動力荷載作用的結(jié)構(gòu)不得超過0.55fy. 對于直接承受動力荷載或振動荷載的結(jié)構(gòu)不得超過0.4fy. 焊縫施焊時(shí)采用的焊條直徑不宜大于4mm ，焊接電流不超過220A, 每焊道的焊腳尺寸不大于4mm ,，如計(jì)算高度超過4mm,宜逐次分層施焊,；前一焊道溫度冷卻至100°C 以下后.方可施焊下一焊道。對于長度小于200mm ,，的焊縫增加長度時(shí),，首焊道應(yīng)從原焊縫端點(diǎn)以外至少20mm處開始補(bǔ)焊，加固前后焊縫可考慮共同受力,，
焊縫加固時(shí),，其承載力的計(jì)算也可以采用如下的方法進(jìn)行計(jì)算：
4、 螺栓和鉚釘連接的加固
施焊時(shí)退出工作的焊接長度 表 鉚接連接節(jié)點(diǎn)不宜采用焊接加固,，因焊接的熱過程,，將使附近鉚釘松動、工作性能惡 化,；再者焊接連接比鉚接剛度大,，二者受力不協(xié)調(diào)，而且往往被鉚接鋼材可焊性較差,，易 產(chǎn)生微裂紋。鉚接連接仍可用鉚釘連接加固或更換鉚釘,，但鉚接施工繁雜,，且會導(dǎo)致相鄰 完好鉚釘受力性能變?nèi)酰ㄒ蛐录鱼T釘緊壓程度太強(qiáng)，影響到鄰近完好鉚釘）,，削弱的結(jié)果,，
可能不得不將原有鉚釘全部換掉。鉚接連接加固的最好方式是采用高強(qiáng)螺栓,，它不僅簡化 施工,，且高強(qiáng)螺栓工作性能比鉚釘可靠得多，還能提高連接剛度和疲勞強(qiáng)度,。
當(dāng)用摩擦型高強(qiáng)度螺栓部分地更換結(jié)構(gòu)連接的鉚釘,，從而組成高強(qiáng)度螺栓和鉚釘?shù)幕?合連接時(shí)，應(yīng)考慮原有鉚釘連接的受力狀況，為保證連接受力的勻稱,，宜將缺損鉚釘和與 其相對應(yīng)布置的非缺損鉚釘一并更換,。摩擦型高強(qiáng)度螺栓與鉚釘混合連接時(shí)，其承載力按 共同工作考慮,。
原有螺栓松動,、損害失效或連接強(qiáng)度不足需要更換或新增時(shí)，應(yīng)首先考慮采用相同直 徑的高強(qiáng)度螺栓連接,。其次,，如果鋼材的可焊性選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 滿足要求，也可采用焊接,。對于直接承受 動力荷載的結(jié)構(gòu),，高強(qiáng)度螺栓應(yīng)采用摩擦型螺栓。
用高強(qiáng)度螺栓更換有缺陷的螺栓或鉚釘時(shí),，可選用直徑比原鉆孔小1-3mm的高強(qiáng) 度螺栓,，承載力不能滿足要求時(shí)，在滿足強(qiáng)度和構(gòu)造要求的前提下可擴(kuò)大螺栓孔徑,，采用 螺栓直徑提高一級,。
當(dāng)在負(fù)荷下進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，需拆除結(jié)構(gòu)原有的螺栓,、鉚釘或增加,、擴(kuò)大釘孔時(shí)，除應(yīng) 設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)構(gòu)原有構(gòu)件和加固件的承載力外,，還必須校核板件的凈截面的強(qiáng)度,。
采用焊接連接加固普通螺栓或鉚釘連接，不考慮兩種連接共同工作,，應(yīng)按焊接承受全 部作用力計(jì)算,，但不宜拆除原有連接件。
采用焊縫與高強(qiáng)度螺栓混合連接時(shí),，新加焊縫的承載力與原有高強(qiáng)度螺栓的承載力的 比值宜大于或等于0.5 ,。連接的內(nèi)力可由高強(qiáng)度螺栓和焊縫共同承擔(dān)。其承載力可按下列 公式計(jì)算 并取其中的較小值.
5,、 加固件的連接
為加固結(jié)構(gòu)而增設(shè)的板件（加固件）,，除須有足夠的設(shè)計(jì)承載力和剛度外，還必須與被加固結(jié)構(gòu)有可靠的連接,，以保證二者良好地共同工作,。
加固件與被加固結(jié)構(gòu)間的連接，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)受力要求經(jīng)計(jì)算并考慮構(gòu)造和施工條件確定,。對于軸心受力構(gòu)件,，可根據(jù)下式計(jì)算,；對于受彎構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)可能的最大設(shè)計(jì)剪力計(jì)算,；對于壓彎構(gòu)件,，可根據(jù)以上兩者中的較大值計(jì)算。
對于僅用增設(shè)中間支承構(gòu)件（點(diǎn)）來減少受壓構(gòu)件自由長度加固時(shí),，支承桿件（點(diǎn)）與加 固件間連接受力,，可按下式計(jì)算，其中At取原構(gòu)件的截面面積.
加固件的焊縫,、螺栓,、鉚釘?shù)冗B接的計(jì)算可按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行。但計(jì)算時(shí),，對角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以應(yīng)乘以0.85 ,，其他強(qiáng)度設(shè)計(jì)值或承載力設(shè)計(jì)值 應(yīng)乘以0.95的折減系數(shù)。例如單角鋼單面連接,，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值則乘以0.85x0.85=0.72 的系數(shù),。
6、 構(gòu)造與施工要求
（1） 焊縫連接加固時(shí),，新增焊縫應(yīng)盡可能地布置在應(yīng)力集中最小,、遠(yuǎn)離原構(gòu)件的變截面以及缺口、加勁肋的截面處,；應(yīng)該力求使焊縫對稱于作用力,，并避免使之交叉；新增的對接焊縫與原構(gòu)件加勁肋,、角焊縫,、變截面等之間的距離不宜小于100mm;各焊縫之間的距離不應(yīng)小于被加固板件厚度的4.5倍。
（2） 對用雙角鋼與節(jié)點(diǎn)板角焊縫連接加固焊接時(shí)（如圖3） ,，應(yīng)先從一角鋼一端的肢尖端頭1開始施焊,，繼而施焊同一角鋼另一端2的肢尖焊縫，再按上述順序和方法施焊角鋼的肢背焊縫3,、4. 以及另一角鋼的焊縫5,、6、7,、8.
（3） 用蓋板加固受有動力荷載作用的構(gòu)件時(shí)，蓋板端部應(yīng)采用平緩過渡的構(gòu)造措施,， 盡可能地減少應(yīng)力集中和焊接殘余應(yīng)力,。
（4） 摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的板件連接接觸面處理應(yīng)按設(shè)計(jì)要求和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)》 及《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行，當(dāng)不能滿足要求時(shí),，應(yīng)征得設(shè)計(jì)人同意,，進(jìn)行摩擦面的抗滑移系數(shù)試驗(yàn),。
（5） 結(jié)構(gòu)的焊接加固，必須由有效高焊接技術(shù)級別的焊工施焊,。施焊鎮(zhèn)靜鋼板的厚度,。不大于30mm時(shí)，環(huán)境空氣溫度不應(yīng)低于15°C. 當(dāng)厚度超過30mm時(shí),，溫度不應(yīng)低于0°C,；當(dāng)施焊沸騰鋼板時(shí)，應(yīng)高于5°C,。
