連接及節(jié)點加固方法詳解

連接及節(jié)點加固方法詳解連接及節(jié)點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行的加固（即連接的加固，包括節(jié)點的加固）、加固件與原有構件的連接。連接的加固和加固件的連接方法應根據加固的原因、目的、受力狀態(tài)、構造和施工條件，并考慮原有結構的連接方法而確定?？刹捎勉T接、焊接、高強度螺栓連接和焊接與高強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構功能，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，在原結構資料不全、材性不明情況下，用焊接加固必須取材樣復驗，以保證可焊性。1、加固原則（1）鋼結構加固連接方法，即焊縫、鉚釘、普通螺栓和高強度螺栓連接方法的選擇，應根據結構需要加固的原因、目的、受力狀態(tài)、構造及施工條件，并考慮結構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）承受全部作用力時除外。如有根據，可采用焊縫和摩擦型高強螺栓共同受力的混合連接。加固連接所用材料應與結構鋼材和原有連接材料的性質匹配，其技術指標和強度設計值應符合《鋼結構設計規(guī)范》的規(guī)定。2、焊縫缺陷的修復對于連接焊縫的缺陷應根據情況選用不同的修補措施。對于焊縫成形不良，可以采用下列修補措施：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有割痕或咬邊。清除焊縫不合格部分時，不得過分損傷母材；修補焊接前，應先將待焊接區(qū)域清理干；修補焊接時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。當焊縫中或焊縫的熱影響區(qū)有裂紋時，必須及時修補。承受靜態(tài)荷載的實腹梁，若實腹梁與翼緣的連接焊縫有裂紋時，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，并采取預熱、控制層間溫度和后熱等工藝措施進行補焊。另外，也可采用補焊短斜板的方法進行加固。斜板的長度應超出裂紋范圍以外，超出的距離應不小于斜板的寬度。此時焊縫的裂紋可不清除，但應在裂紋兩端鉆止裂孔，以防裂紋進一步擴展。3、焊縫連接的加固采用焊縫進行加固一般適用于下列情況：一是原結構使用焊縫連接，或原結構雖不是焊縫連接，但加固處允許采用焊縫連接；二是使用焊接施工較方便時。焊縫加固應首先考慮增加焊縫長度來實現，其次考慮增加焊腳尺寸，或者同時增加焊縫長度和焊腳尺寸，或增加獨立的新焊縫。（圖1）所示為節(jié)點焊縫加固的一個示例。腹桿只用側焊縫連接于節(jié)點板時，可以加設端焊縫（圖1a）。如果加設端焊縫還不夠，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，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）當增大焊腳尺寸有困難時可以像（圖1c）那樣在加大節(jié)點板的基礎上再加長焊縫。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，應由連接處結構加固前后設計受力改變的差值，并考慮原有連接實際可能的承載力計算確定。計算時應對焊縫的受力重新進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)下或負荷狀態(tài)下用電焊進行。在完全卸荷狀態(tài)下加固時，焊縫的強度計算和設計時相同，可按現行《鋼結構設計規(guī)范》進行計算。而在負荷狀態(tài)下用焊縫加固時，其承載力的計算如下：負荷下用焊縫加固結構時，應盡量避免采用長度垂直于受力方向的橫向焊縫，否則應采取專門的技術措施和施焊工藝，以確保結構施工時的安全。負荷下用增加非橫向焊縫長度的辦法加固焊縫連接時，原有焊縫中的應力不得超過該焊縫的強度設計值，加固處及其鄰區(qū)段結構的最大初始名義應力對于僅承受靜力荷載或間接動力荷載作用的結構不得超過0.55fy.對于直接承受動力荷載或振動荷載的結構不得超過0.4fy.焊縫施焊時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，首焊道應從原焊縫端點以外至少20mm處開始補焊，加固前后焊縫可考慮共同受力，焊縫加固時，其承載力的計算也可以采用如下的方法進行計算：4、螺栓和鉚釘連接的加固施焊時退出工作的焊接長度表鉚接連接節(jié)點不宜采用焊接加固，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，而且往往被鉚接鋼材可焊性較差，易產生微裂紋。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，且會導致相鄰完好鉚釘受力性能變弱（因新加鉚釘緊壓程度太強，影響到鄰近完好鉚釘），削弱的結果。當用摩擦型高強度螺栓部分地更換結構連接的鉚釘，從而組成高強度螺栓和鉚釘的混合連接時，應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布置的非缺損鉚釘一并更換。摩擦型高強度螺栓與鉚釘混合連接時，其承載力按共同工作考慮。原有螺栓松動、損害失效或連接強度不足需要更換或新增時，應首先考慮采用相同直徑的高強度螺栓連接。其次，如果鋼材的可焊性滿足要求，也可采用焊接。對于直接承受動力荷載的結構，高強度螺栓應采用摩擦型螺栓。用高強度螺栓更換有缺陷的螺栓或鉚釘時，可選用直徑比原鉆孔小1-3mm的高強度螺栓，承載力不能滿足要求時，在滿足強度和構造要求的前提下可擴大螺栓孔徑，采用螺栓直徑提高一級。當在負荷下進行結構加固，需拆除結構原有的螺栓、鉚釘或增加、擴大釘孔時，除應設計計算結構原有構件和加固件的承載力外，還必須校核板件的凈截面的強度。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，應按焊接承受全部作用力計算，但不宜拆除原有連接件。采用焊縫與高強度螺栓混合連接時，新加焊縫的承載力與原有高強度螺栓的承載力的比值宜大于或等于0.5。連接的內力可由高強度螺栓和焊縫共同承擔。其承載力可按下列公式計算并取其中的較小值.5、加固件的連接為加固結構而增設的板件（加固件），除須有足夠的設計承載力和剛度外，還必須與被加固結構有可靠的連接，以保證二者良好地共同工作。加固件與被加固結構間的連接，應根據設計受力要求經計算并考慮構造和施工條件確定。對于軸心受力構件，可根據下式計算；對于受彎構件，應根據可能的最大設計剪力計算；對于壓彎構件，可根據以上兩者中的較大值計算。對于僅用增設中間支承構件（點）來減少受壓構件自由長度加固時，支承桿件（點）與加固件間連接受力，可按下式計算，其中At取原構件的截面面積.加固件的焊縫、螺栓、鉚釘等連接的計算可按《鋼結構設計規(guī)范》的規(guī)定進行。但計算時，對角焊縫強度設計值應乘以應乘以0.85，其他強度設計值或承載力設計值應乘以0.95的折減系數。例如單角鋼單面連接，角焊縫強度設計值則乘以0.85x0.85=0.72的系數。6、構造與施工要求（1）焊縫連接加固時，新增焊縫應盡可能地布置在應力集中最小、遠離原構件的變截面以及缺口、加勁肋的截面處；應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小于被加固板件厚度的4.5倍。（2）對用雙角鋼與節(jié)點板角焊縫連接加固焊接時（如圖3），應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、