連接及節(jié)點(diǎn)加固方法詳解

連接及節(jié)點(diǎn)加固方法詳解連接及節(jié)點(diǎn)的加固加固中的連接問(wèn)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?？刹捎勉T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(duì)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。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。2、焊縫缺陷的修復(fù)對(duì)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(duì)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)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。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(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，其次考慮增加焊腳尺寸，或者同時(shí)增加焊縫長(zhǎng)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(guò)角鋼厚度，角鋼肢背焊縫最多不得超過(guò)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(zhǎng)焊縫。焊接桿件加長(zhǎng)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(jiǎn)單得多。新增加固角焊縫的長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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(duì)于僅承受靜力荷載或間接動(dòng)力荷載作用的結(jié)構(gòu)不得超過(guò)0.55fy.對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載或振動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)不得超過(guò)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(guò)220A,每焊道的焊腳尺寸不大于4mm，如計(jì)算高度超過(guò)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(duì)于長(zhǎng)度小于200mm，的焊縫增加長(zhǎng)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(zhǎng)度表鉚接連接節(jié)點(diǎn)不宜采用焊接加固，因焊接的熱過(guò)程，將使附近鉚釘松動(dòng)、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(huì)導(dǎo)致相鄰?fù)旰勉T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。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)幕旌线B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(duì)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(dòng)、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，如果鋼材的可焊性滿足要求，也可采用焊接。對(duì)于直接承受動(dòng)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(jí)。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(duì)于軸心受力構(gòu)件，可根據(jù)下式計(jì)算；對(duì)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(duì)于壓彎構(gòu)件，可根據(jù)以上兩者中的較大值計(jì)算。對(duì)于僅用增設(shè)中間支承構(gòu)件（點(diǎn)）來(lái)減少受壓構(gòu)件自由長(zhǎng)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(duì)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(duì)稱于作用力，并避免使之交叉；新增的對(duì)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(duì)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、