钢结构加固课件.ppt

9钢结钢结构加固构加固本本章章提提要要本章叙述了本章叙述了钢结钢结构的加固方法构的加固方法增加截增加截面法。介面法。介绍绍了增加截面加固方法的构造要了增加截面加固方法的构造要求，增加截面加固的求，增加截面加固的计计算，其中包括算，其中包括轴轴心心受力构件的加固受力构件的加固计计算、受弯构件的加固算、受弯构件的加固计计算、拉弯和算、拉弯和压压弯构件的加固弯构件的加固计计算。并介算。并介绍绍了了连连接的加固。接的加固。1 1.10.1概述概述在出在出现现以下一些情况以下一些情况时时，需要，需要进进行加固：行加固：（1）由于使用条件的由于使用条件的变变化，荷化，荷载载增大；增大；（2）由于由于设计设计或施工工作中的缺点，或施工工作中的缺点，结结构构或其局部的承或其局部的承载载能力达不到能力达不到设计设计要求；要求；（3）由于磨由于磨损损、锈蚀锈蚀，结结构或构或节节点受到削点受到削弱，弱，结结构或其局部的承构或其局部的承载载能力达不到原来能力达不到原来的要求；的要求；（4）有有时时出出现结现结构构损伤损伤事故，需要修复。事故，需要修复。修复工作也修复工作也带带有加固的性有加固的性质质。2 2.10.2钢结钢结构加固方法构加固方法钢结钢结构的加固方法主要有：构的加固方法主要有：增加截面法；改增加截面法；改变结变结构构计计算算简图简图法；减法；减轻轻荷荷载载法；增加构件、支撑和加法；增加构件、支撑和加劲劲肋法；增肋法；增强强连连接等。接等。钢结钢结构加固方法的确定主要根据施工方法、构加固方法的确定主要根据施工方法、现场现场条件、施工期限和加固效果来加以条件、施工期限和加固效果来加以选选择择。加固件与原。加固件与原结结构要能构要能够够工作工作协调协调，并，并且不且不过过多地多地损伤损伤原原结结构和构和产产生生过过大的附加大的附加变变形。形。3 3.10.2.1增加截面法的截面加固形式增加截面法的截面加固形式所所谓谓增加截面的加固方法就是在原有增加截面的加固方法就是在原有结结构的杆件构的杆件上增上增设设新的加固构件，使杆件截面新的加固构件，使杆件截面积积加大从而提加大从而提高承高承载载能力和能力和刚刚度的方法。度的方法。增加截面的加固方法涉及面窄，施工增加截面的加固方法涉及面窄，施工较为简较为简便，便，尤其在尤其在满满足一定前提条件下，足一定前提条件下，还还可在可在负负荷状荷状态态下下加固，因而是加固，因而是钢结钢结构加固中最常用的方法。构加固中最常用的方法。采用增加截面的加固方法，采用增加截面的加固方法，应应考考虑虑构件的受力情构件的受力情况及存在的缺陷，在方便施工、况及存在的缺陷，在方便施工、连连接可靠的前提接可靠的前提下下选选取最有效的加固形式（取最有效的加固形式（图图10.1图图10.3）。）。4 4.5 5.6 6.7 7.10.2.2增加截面加固方法增加截面加固方法的构造要求的构造要求(1)应应保保证证加固构件有合理的加固构件有合理的传传力途径，保力途径，保证证加固件与原加固件与原有构件能有构件能够够共同工作。共同工作。无无论论是是轴轴心受力构件心受力构件还还是偏心受力构件的加固是偏心受力构件的加固，加固件均，加固件均宜伸入到原有构件的支座或宜伸入到原有构件的支座或节节点板范点板范围围内并且有可靠的内并且有可靠的连连接。接。对对受弯构件的加固受弯构件的加固，加固件的截断位置也要伸出理，加固件的截断位置也要伸出理论论断点一定的距离，以保断点一定的距离，以保证证在理在理论论断点之前加固件能充分断点之前加固件能充分发发挥挥作用。作用。(2)加固件的布置加固件的布置应应适适应应原有构件的几何形状或已原有构件的几何形状或已发发生的生的变变形情况，以利施工。但也形情况，以利施工。但也应应尽可能地采用不引起截面形尽可能地采用不引起截面形心心轴轴偏移的形式，不可避免偏移的形式，不可避免时时，应应在加固在加固计计算中考算中考虑虑形心形心轴轴偏移的影响。偏移的影响。(3)负负荷状荷状态态下用下用焊焊接方法增加构件截面面接方法增加构件截面面积时积时，在保，在保证证加固件与原有构件共同工作的前提下，加固件的加固件与原有构件共同工作的前提下，加固件的焊缝焊缝宜宜对对称布置，采用称布置，采用较较小的小的焊焊脚尺寸以减小脚尺寸以减小焊焊接接变变形和形和焊焊接残余接残余应应力，并竭力避免仰力，并竭力避免仰焊焊。8 8.(4)增加截面的加固不增加截面的加固不应应造成施工期造成施工期间对间对原有构件原有构件承承载载能力的能力的过过多削弱。不多削弱。不论论原有原有结结构是栓接构是栓接结结构构还还是是焊焊接接结结构，只要构，只要钢钢材具有良好的可材具有良好的可焊焊性，性，应应尽可能采用尽可能采用焊缝连焊缝连接方式。当采用高接方式。当采用高强强度螺栓度螺栓连连接接时时，在保，在保证证加固件和原有构件共同工作的前提加固件和原有构件共同工作的前提下，下，应选应选用用较较小直径的高小直径的高强强度螺栓。采用度螺栓。采用焊缝连焊缝连接接时时，不宜采用与原有构件，不宜采用与原有构件应应力方向垂直的力方向垂直的焊缝焊缝。(5)轻钢结轻钢结构中的小角构中的小角钢钢和和圆钢圆钢杆件不宜在杆件不宜在负负荷状荷状态态下下焊焊接，必要接，必要时应时应采取适当措施。采取适当措施。圆钢圆钢拉杆拉杆严严禁在禁在负负荷状荷状态态下用下用焊焊接方法加固。因接方法加固。因为焊为焊接接时时，焊缝热焊缝热影响区内的影响区内的强强度急度急剧剧下降，直接影响到加下降，直接影响到加固施工的安全。固施工的安全。9 9.10.3增加截面加固法的增加截面加固法的计计算算10.3.1一般一般规规定定(1)采用增加截面加固采用增加截面加固钢结钢结构构时时，如果加固施工，如果加固施工时时能完全卸能完全卸载载，例如将构件全部拆卸下来放在地面上，例如将构件全部拆卸下来放在地面上进进行加固，加固件与原有构件的行加固，加固件与原有构件的应应力水平是相当的，力水平是相当的，加固后的构件的承加固后的构件的承载载能力和能力和刚刚度与相同截面的新构度与相同截面的新构件没有什么差件没有什么差别别，可按，可按钢结钢结构构设计规设计规范范（GB50017）进进行行计计算。算。(2)采用增加截面加固采用增加截面加固钢结钢结构构时时，如果在，如果在负负荷状荷状态态下下进进行加固施工行加固施工时时，加固件与原有构件，加固件与原有构件应应力水平的力水平的差差别别会使加固后的构件的承会使加固后的构件的承载载力和力和刚刚度降低，加固度降低，加固后构件的承后构件的承载载力的力的计计算算应应根据荷根据荷载载形形态态分分别进别进行行计计算。算。1010.对对承受静力荷承受静力荷载载或或间间接接动动力荷力荷载载的构件的构件，在一般，在一般情况下可考情况下可考虑虑原有构件和加固件之原有构件和加固件之间间的的应应力重分力重分布，按加固后整个截面布，按加固后整个截面进进行承行承载载力力计计算。但算。但为为了了考考虑虑多种随机因素的影内，引入加固折减系数多种随机因素的影内，引入加固折减系数k：对轴对轴心受力的心受力的实实腹构件取腹构件取o8;对对偏心受力构件、偏心受力构件、受弯构件和格构式构件取受弯构件和格构式构件取o9。对对承受承受动动力荷力荷载载的构件的构件，采用，采用“原有构件截面原有构件截面边边缘缘屈服屈服”的准的准则则。即加固。即加固时时的荷的荷载载由原有构件由原有构件单单独独承担，加固后新旧截面共同工作，但不考承担，加固后新旧截面共同工作，但不考虑虑塑性塑性变变形后新旧截面的形后新旧截面的应应力重分布，加固前原有构件力重分布，加固前原有构件的的应应力与加固后增加力与加固后增加应应力之和不力之和不应应大于大于钢钢材的材的强强度度设计值设计值。1111.(3)在在负负荷状荷状态态下，采用下，采用焊焊接方法加大构件截面，接方法加大构件截面，应应首先根据原有构件的受力、首先根据原有构件的受力、变变形和偏心状形和偏心状态态，校核其在加固施工校核其在加固施工阶阶段的段的强强度和度和稳稳定性，原有构定性，原有构件的件的值值（为为原有构件中截面原有构件中截面应应力力与与钢钢材材设计设计值值f的比的比值值，即，即=/f）满满足下列要求足下列要求时时，方可在，方可在负负荷状荷状态态下加固：下加固：承受静力荷承受静力荷载载或或间间接接动动力荷力荷载载的构件，的构件，0.8；承受承受动动力荷力荷载载的构件，的构件，0.4。(4)钢钢构件加固后，构件加固后，应应注意截面形心注意截面形心轴轴的偏移。的偏移。计计算算时应时应将偏心的影响包括在加固后增加的荷将偏心的影响包括在加固后增加的荷载载效效应应内，当形心内，当形心轴轴的偏移的偏移值值小于小于5%截面高度截面高度时时，在，在一般情况下可忽略其不利影响。一般情况下可忽略其不利影响。1212.10.3.2轴轴心受力构件的加固心受力构件的加固计计算算轴轴心受力构件的原有截面一般是心受力构件的原有截面一般是对对称的，称的，若其若其损伤损伤非非对对称性不大，可采用称性不大，可采用对对称的加称的加固方式；若其固方式；若其损伤损伤非非对对称性称性较较大，宜采用大，宜采用不改不改变变截面形心位置的加固方式，以减少截面形心位置的加固方式，以减少附加受力影响。当采用非附加受力影响。当采用非对对称或改称或改变变形心形心位置加固截面位置加固截面时时，应应按偏心受力构件按偏心受力构件处处理。理。1313.10.3.2.1轴轴心受力构件的心受力构件的强强度度(1)承受静力荷承受静力荷载载或或间间接接动动力荷力荷载载的构件的构件=N/Ankf式中式中N加固后构件的加固后构件的轴轴心拉力或心拉力或压压力力设计值设计值；An加固后构件的加固后构件的净净截面面截面面积积；k加固折减系数，取加固折减系数，取0.8；f钢钢材的材的强强度度设计值设计值。摩擦型高摩擦型高强强度螺栓度螺栓连连接接处处的的强强度按下式度按下式计计算：算：=N/AnkfN=N(1-0.5n/n1)式中式中n加固后构件加固后构件连连接一接一侧侧的高的高强强度螺栓度螺栓总总数；数；n1加固后构件加固后构件计计算截面（最外列螺栓算截面（最外列螺栓处处）上的高）上的高强强度度螺栓数；螺栓数；0.5孔前孔前传传力系数。力系数。摩擦型高摩擦型高强强度螺栓度螺栓连连接的加固拉杆，除按式（接的加固拉杆，除按式（10.2）验验算算净净截面截面强强度外，度外，还应还应按下式按下式验验算毛截面算毛截面强强度：度：=N/Akf式中式中A加固后构件的毛截面面加固后构件的毛截面面积积。1414.10.3.2.1轴轴心受力构件的心受力构件的强强度度(2)承受承受动动力荷力荷载载的构件的构件式中式中N1加固加固过过程中程中实实有荷有荷载载（包括施工荷（包括施工荷载载）作用下）作用下的的轴轴力的力的设计值设计值；加固前的构件的加固前的构件的净净截面面截面面积积。摩擦型高摩擦型高强强度螺栓度螺栓处处的的强强度按下式度按下式计计算：算：式中式中n0加固前构件加固前构件连连接一接一侧侧的高的高强强度螺栓的度螺栓的总总数；数；加固前构件加固前构件计计算截面（最外列螺栓算截面（最外列螺栓处处）上的高）上的高强强度螺栓数。度螺栓数。摩擦型高摩擦型高强强度螺栓度螺栓连连接加固后的拉杆，除按式（接加固后的拉杆，除按式（10.6）验验算算净净截面截面强强度外，度外，还应还应按下式按下式验验算毛截面算毛截面强强度：度：N1/A0+(N-N1)Af式中式中A0加固前构件的毛截面面加固前构件的毛截面面积积。1515.10.3.2.2轴轴心受心受压压构件的构件的稳稳定性定性（1）承受静力荷承受静力荷载载或或间间接接动动力荷力荷载载的构件的构件N/Akf式中式中加固后加固后轴轴心受心受压压构件的整体构件的整体稳稳定定系数。系数。（2）承受承受动动力荷力荷载载的构件的构件N1/A+(N-N1)/Af式中式中加固前加固前轴轴心受心受压压构件的整体构件的整体稳稳定定系数。系数。0001616.10.3.3受弯构件的加固受弯构件的加固计计算算10.3.3.1在最大在最大刚刚度主平面内受弯的度主平面内受弯的实实腹加固构件的腹加固构件的强强度度计计算算(1)抗弯抗弯强强度度承受静力荷承受静力荷载载或或间间接接动动力荷力荷载载的构件：的构件：Mx/Wnx+My/Wnykf式中式中Mx、My分分别为别为加固后构件截面加固后构件截面绕绕x轴轴和和y轴轴的弯的弯矩矩设计值设计值；Wnx、Wny分分别为别为加固后构件截面加固后构件截面绕绕x轴轴和和y轴轴的的净净截面截面模量；模量；k加固折减系数，取加固折减系数，取0.9。承受承受动动力荷力荷载载的构件：的构件：式中式中Mx1、My1分分别为别为加固加固过过程中的程中的实际实际荷荷载载（包括施（包括施工荷工荷载载）作用下）作用下绕绕x轴轴和和y轴轴的弯矩的弯矩设计值设计值；Wnx、Wny分分别为别为加固前构件截面加固前构件截面绕绕x轴轴和和y轴轴的的净净截面截面模量。模量。001717.（2）抗剪抗剪强强度度承受静力荷承受静力荷载载或或间间接接动动力荷力荷载载的构件：的构件：式中式中V加固后构件所受的剪力加固后构件所受的剪力设计值设计值；S加固后构件在加固后构件在计计算剪力算剪力处处以上毛截面以上毛截面对对中和中和轴轴的毛截面模量；的毛截面模量；I加固后构件的毛截面加固后构件的毛截面惯惯性矩；性矩；tw加固后构件腹板的厚度；加固后构件腹板的厚度；k加固折减系数，取加固折减系数，取0.9；fv钢钢材的抗剪材的抗剪强强度度设计值设计值。承受承受动动力荷力荷载载的构件：的构件：式中式中V1加固加固过过程中程中实际实际荷荷载载（包括施工荷（包括施工荷载载）作用下的剪力）作用下的剪力设计设计值值；I0加固前构件的毛截面加固前构件的毛截面惯惯性矩；性矩；S0加固前构件在加固前构件在计计算剪力算剪力处处以上毛截面以上毛截面对对中和中和轴轴的毛截面模量；的毛截面模量；t0w加固前原有构件腹板的厚度。加固前原有构件腹板的厚度。1818.（3）局部承局部承压压强强度度承受承受动动力荷力荷载时载时，当加固后梁上翼，当加固后梁上翼缘缘受到沿腹板平面作用受到沿腹板平面作用的集中荷的集中荷载载，且，且该该荷荷载处载处又未又未设设置支承加置支承加劲劲肋肋时时，腹板，腹板计计算高度上算高度上边缘边缘的局部承的局部承压压强强度度应应按下式按下式计计算：算：式中式中F集中荷集中荷载设计值载设计值，对动对动力荷力荷载应载应考考虑动虑动力系数；力系数；集中荷集中荷载载增大系数：增大系数：对对重重级级工作制吊工作制吊车车梁，梁，=1.35；对对其他梁其他梁=1.0；lz集中荷集中荷载载在腹板在腹板计计算高度上算高度上边缘边缘的假定分布的假定分布长长度。度。1919.（4）折算折算应应力力加固后加固后组组合梁的腹板合梁的腹板计计算高度算高度边缘处边缘处，若同，若同时时受受有有较较大的正大的正应应力、剪力、剪应应力和局部力和局部压应压应力，或同力，或同时时受有受有较较大的正大的正应应力和剪力和剪应应力（如力（如连续连续梁支座梁支座处处或或梁的翼梁的翼缘缘截面改截面改变处变处等），其折算等），其折算应应力力应应按下式按下式计计算：算：式中式中、c分分别为别为加固后构件腹板加固后构件腹板计计算高算高度度边缘边缘同一点上同同一点上同时产时产生的正生的正应应力、剪力、剪应应力和局力和局部部压应压应力；力；1计计算折算算折算应应力的力的强强度度设计值设计值增大系数，当增大系数，当和和c异号异号时时，取，取1=1.2；当；当与与c同号同号时时，取，取1=1.1。2020.10.3.3.2在最大在最大刚刚度主平面内受弯的度主平面内受弯的实实腹加固腹加固构件的构件的稳稳定性定性计计算算（1）承受静力荷承受静力荷载载或或间间接接动动力荷力荷载载的构件的构件Mx/bWxkf式中式中Mx加固后构件加固后构件应应承受的承受的绕绕x轴轴的弯矩的弯矩设计值设计值；b加固后构件截面确定的整体加固后构件截面确定的整体稳稳定系数；定系数；Wx加固后构件截面加固后构件截面绕绕x轴轴的毛截面模量；的毛截面模量；k加固折减系数，取加固折减系数，取0.9。（2）承受承受动动力荷力荷载载的构件：的构件：式中式中Mx1加固加固过过程中程中实实有荷有荷载载（包括施工荷（包括施工荷载载）作用）作用下，下，绕绕x轴轴的弯矩的弯矩设计值设计值；b按加固前的梁截面确定的整体按加固前的梁截面确定的整体稳稳定系数；定系数；Wx加固前的梁按受加固前的梁按受压纤维压纤维确定的确定的对对x轴轴的毛截面模量。的毛截面模量。002121.10.3.3.3加固后构件的加固后构件的刚刚度度受弯构件的受弯构件的刚刚度用荷度用荷载载（标标准准值值）作用下的）作用下的挠挠度大小来度度大小来度量。量。(1)当在卸荷状当在卸荷状态态下加固下加固时时，其，其挠挠度的度的计计算方法与新算方法与新结结构构一一样样。(2)当在当在负负荷状荷状态态下加固下加固时时，其，其挠挠度按下式度按下式计计算：算：v=v1+v2v式中式中v1构件在加固构件在加固过过程中的程中的实实有荷有荷载载（包括施工荷（包括施工荷载载）标标准准值值作用下作用下产产生的生的挠挠度；度；v2加固后构件在增加荷加固后构件在增加荷载标载标准准值值作用下作用下产产生的生的挠挠度；度；v受弯构件的容受弯构件的容许挠许挠度度值值，详见详见钢结钢结构构设计规设计规范。范。至于在加固至于在加固过过程中因程中因焊焊接而接而产产生的生的挠挠度宜通度宜通过过施工措施来施工措施来解决。解决。2222.连连接的加固接的加固问题问题主要有三种情况：主要有三种情况：原有原有连连接承接承载载能力不足而能力不足而对对其其进进行加行加强强，如，如对对原有原有焊缝焊缝加加长长加高，增加螺栓或加高，增加螺栓或铆钉铆钉的个数或直的个数或直径等；径等；原有构件承原有构件承载载能力不足，需要用加固件能力不足，需要用加固件进进行加行加固，加固件与原有构件要固，加固件与原有构件要进进行可靠的行可靠的连连接；接；节节点加固，如加点加固，如加强强节节点板、增加点板、增加连连接件和独立接件和独立的的焊缝焊缝等。等。连连接的加固方法根据加固的原因、目接的加固方法根据加固的原因、目的、受力状的、受力状态态、构造和施工条件，并考、构造和施工条件，并考虑虑原有原有结结构的构的连连接方法而确定，可采用接方法而确定，可采用焊焊接、高接、高强强度螺栓度螺栓连连接和接和焊焊接与高接与高强强度螺栓混合度螺栓混合连连接的方法。接的方法。10.4连连接的加固接的加固2323.新增加的新增加的连连接接单单独受力独受力时时，与，与设计设计新新结结构构的的连连接没有什么不同，可按接没有什么不同，可按现现行行钢结钢结构构设计规设计规范范设计计设计计算。与原算。与原结结构构连连接共同接共同受力受力时时，要考，要考虑虑新旧新旧连连接接应应力水平和工作力水平和工作性能上的差异，分性能上的差异，分别进别进行行计计算。加固用的算。加固用的连连接材料和接材料和连连接件宜与接件宜与结结构构钢钢材和原材和原连连接接材料相匹配，如果原有材料已不再生材料相匹配，如果原有材料已不再生产产，必必须须使用不相匹配的材料使用不相匹配的材料时时，应进应进行行专门专门的研究，并找到可靠的依据。的研究，并找到可靠的依据。2424.10.4.1焊缝连焊缝连接的加固接的加固一般一般说说来，来，焊缝连焊缝连接比螺栓或接比螺栓或铆钉连铆钉连接要方便，接要方便，不需要不需要现场现场打孔，易于施工。在原打孔，易于施工。在原结结构使用构使用焊缝焊缝连连接的情况下自然要采用接的情况下自然要采用焊缝连焊缝连接。即使原接。即使原结结构构不是采用不是采用焊缝连焊缝连接，但如果加固接，但如果加固处处允允许焊许焊接，也接，也可考可考虑虑采用采用焊缝连焊缝连接。接。如如图图10.9(a)所示的所示的节节点，腹杆只用点，腹杆只用侧侧面角面角焊缝连焊缝连于于节节点板，就可以加点板，就可以加设设正面角正面角焊缝进焊缝进行加固。如行加固。如果加果加设设正面角正面角焊缝还焊缝还不不够够，则则可以加高原有角可以加高原有角焊焊缝缝，但加高，但加高焊缝焊缝只能在一定限度之内。角只能在一定限度之内。角钢钢肢尖肢尖焊缝焊缝不超不超过过角角钢钢厚度，角厚度，角钢钢肢背肢背焊缝焊缝不能超不能超过过角角钢钢厚度的厚度的1.5倍，如倍，如图图10.9(b)所示。当增加所示。当增加焊缝焊缝高高度有困度有困难时难时，可以像，可以像图图10.9(c)那那样样在加大在加大节节点板点板的基的基础础上加上加长焊缝长焊缝。铆铆接的构件可以像接的构件可以像图图10.9(d)那那样样用用焊缝进焊缝进行加固。行加固。焊焊接杆件加接杆件加长长角角焊缝还焊缝还可可以借助于短斜板，如以借助于短斜板，如图图10.10所示，所示，这这种做法比加种做法比加大大节节点板要点板要简简便得多。便得多。2525.2626.10.4.2螺栓螺栓连连接的加固接的加固钢结钢结构加固中适宜采用螺栓构加固中适宜采用螺栓连连接的情况有以下几种接的情况有以下几种场场合：合：（1）螺栓螺栓连连接施工接施工较较方便的方便的场场所。所。钢结钢结构构件构构件连连接不外接不外乎乎焊焊接、接、铆钉连铆钉连接和螺栓接和螺栓连连接（包括普通螺栓和高接（包括普通螺栓和高强强度螺度螺栓）几栓）几类类。目前。目前铆钉连铆钉连接由于工接由于工艺艺落后已很少采用。落后已很少采用。焊焊接接连连接一般接一般说说来施工更来施工更简简便，但要有便，但要有焊焊机及合格的机及合格的焊焊工，若工，若现场现场不能不能满满足足这这两条，两条，则则采用螺栓采用螺栓连连接是适宜的。接是适宜的。（2）被加固构件所用被加固构件所用钢钢材不符合可材不符合可焊焊性要求的性要求的场场合。合。焊焊接接连连接除了要求配接除了要求配备备有适用的有适用的焊焊机及合格的机及合格的焊焊工外，更关工外，更关键键的一点是的一点是钢钢材必材必须须符合可符合可焊焊性要求，尤其在性要求，尤其在现场现场操作，操作，很很难实难实施施焊焊接工接工艺艺的特殊要求的特殊要求时时，不符合可，不符合可焊焊性要求的性要求的钢钢材只能用螺栓等机械式材只能用螺栓等机械式连连接方式。接方式。（3）焊焊接接过过程是一个不均匀的程是一个不均匀的热热循循环过环过程，其程，其结结果必然果必然在构件内在构件内产产生生焊焊接接应应力或力或焊焊接接变变形，形，对对于要求加固于要求加固过过程中程中不不产产生附加生附加焊焊接接变变形的构件，采用形的构件，采用焊焊接接连连接的接的难难度很大，度很大，应应改用螺栓改用螺栓连连接。接。（4）被加固构件原被加固构件原为为螺栓或螺栓或铆钉连铆钉连接，加固接，加固时时若采用若采用焊焊接接连连接，就形成了混合接，就形成了混合连连接。接。对对于混合于混合连连接，要根据不同接，要根据不同连连接的特性，考接的特性，考虑虑一种一种连连接受力或两种接受力或两种连连接共同受力。接共同受力。2727.10.4.3加固中的混合加固中的混合连连接接混合混合连连接是指同一构件的接是指同一构件的连连接使用了两种不同的接使用了两种不同的连连接方式，如螺栓与接方式，如螺栓与铆钉铆钉、焊缝焊缝与螺栓、与螺栓、焊缝焊缝与与铆钉铆钉等都可称混合等都可称混合连连接。各种接。各种连连接在荷接在荷载载作用下作用下的的变变形相近形相近时时，才能保，才能保证证各种各种连连接同接同时时达到极限达到极限状状态态，共同承担荷，共同承担荷载载。由于由于焊缝连焊缝连接的接的刚刚度比普通螺栓或度比普通螺栓或铆钉铆钉大得多大得多，混合混合连连接中接中焊缝焊缝达到极限状达到极限状态时态时，普通螺栓或，普通螺栓或铆铆钉钉承担的荷承担的荷载还载还很小，因此很小，因此应应按按焊缝焊缝承受全部作承受全部作用力用力进进行行计计算。但原有算。但原有连连接件接件还还要要继续继续保留，不保留，不宜拆除。宜拆除。2828.焊缝焊缝与高与高强强度螺栓混合度螺栓混合连连接接时时，如两种，如两种连连接的承接的承载载力的比力的比值值在在11.5的范的范围围内，二者的荷内，二者的荷载变载变形情形情况基本接近，可以共同工作，况基本接近，可以共同工作，连连接的接的总总承承载载力力为为二者分二者分别计别计算的承算的承载载力之和；若比力之和；若比值值超出超出这这一范一范围围，荷，荷载载将主要由将主要由较较强强的的连连接承担，接承担，较较弱的弱的连连接接起不到分担作用。起不到分担作用。焊焊栓混合栓混合连连接若使用先栓后接若使用先栓后焊焊工序工序，由于，由于焊焊接接热热影响使螺栓影响使螺栓预预拉力有所松弛（拉力有所松弛（为焊为焊前的前的90%95%），故），故计计算高算高强强度螺栓承度螺栓承载载力力时时要乘以要乘以0.9的平均折减系数。而采用合理的分段栓的平均折减系数。而采用合理的分段栓焊焊工序，工序，如先予高如先予高强强度螺栓度螺栓50%的的预预拉力拉力焊焊接接焊焊后后终终拧拧，焊焊接接热热影响在影响在焊焊后后终拧时终拧时得以得以补偿补偿，所以承，所以承载载力不予折减，但力不予折减，但预预栓必栓必须须达到达到50%预预拉力才能拉力才能保保证证抵制抵制焊焊接接变变形而不影响整个形而不影响整个连连接接质质量。量。2929.钢结钢结构构检测检测基基础础知知识识钢结钢结构中所用的构件一般是由构中所用的构件一般是由钢钢厂批量生厂批量生产产，并需有合格，并需有合格证证明，因此材料的明，因此材料的强强度及度及化学成分是有良好保化学成分是有良好保证证的。的。工程工程检测检测的重点在于安装、拼接的重点在于安装、拼接过过程中程中产产生的生的质质量量问题问题。3030.钢结钢结构工程中主要的构工程中主要的检测检测内容有：内容有：构件尺寸及平整度的构件尺寸及平整度的检测检测；构件表面缺陷的构件表面缺陷的检测检测；连连接接(焊焊接、螺栓接、螺栓连连接接)的的检测检测；钢钢材材锈蚀检测锈蚀检测；防火涂防火涂层层厚度厚度检测检测。如果如果钢钢材无出厂合格材无出厂合格证证明，或明，或对对其其质质量有量有怀怀疑，疑，则应则应增加增加钢钢材的力学性能材的力学性能试验试验，必要，必要时时再再检测检测其化学成分。其化学成分。3131.构件尺寸及平整度的构件尺寸及平整度的检测检测每个尺寸在构件的每个尺寸在构件的3个部位量个部位量测测，取取3处处的平均的平均值值作作为该为该尺寸的代表尺寸的代表值值。钢钢构件的尺寸偏差构件的尺寸偏差应应以以设计图纸规设计图纸规定的尺定的尺寸寸为为基准基准计计算尺寸偏差；偏差的允算尺寸偏差；偏差的允许值应许值应符合其符合其产产品品标标准准的要求。的要求。梁和桁架构件的梁和桁架构件的变变形有平面内的垂直形有平面内的垂直变变形和平面外的形和平面外的侧侧向向变变形，因此要形，因此要检测检测两个方向的平直度。柱的两个方向的平直度。柱的变变形主要有柱形主要有柱身身倾倾斜与斜与挠挠曲。曲。检查时检查时可先目可先目测测，发现发现有异常情况或疑点有异常情况或疑点时时,对对梁梁、桁架可在构件支点、桁架可在构件支点间间拉拉紧紧一根一根铁丝铁丝或或细线细线，然，然后后测测量各点的垂度与偏差；量各点的垂度与偏差；对对柱的柱的倾倾斜可用斜可用经纬仪经纬仪或或铅铅垂垂测测量。柱量。柱挠挠曲可在构件支点曲可在构件支点间间拉拉紧紧一根一根铁丝铁丝或或细线测细线测量。量。3232.构件表面缺陷的构件表面缺陷的检测检测磁粉探磁粉探伤伤基本原理基本原理:外加磁外加磁场对场对工件工件(只能是只能是铁铁磁性材料磁性材料)进进行磁化，被行磁化，被磁化后的工件上若不存在缺陷，磁化后的工件上若不存在缺陷，则则它各部位的磁它各部位的磁特性基本一致，而存在裂特性基本一致，而存在裂纹纹、气孔或非金属物、气孔或非金属物夹夹渣等缺陷渣等缺陷时时，由于它，由于它们们会在工件上造成气隙或不会在工件上造成气隙或不导导磁的磁的间间隙，使缺陷部位的磁阻大大增加，工件隙，使缺陷部位的磁阻大大增加，工件内磁力内磁力线线的正常的正常传传播遭到阻隔，根据磁播遭到阻隔，根据磁连续连续性原性原理，理，这时这时磁化磁化场场的磁力的磁力线线就被迫改就被迫改变变路径而逸出路径而逸出工件，并在工件表面形成漏磁工件，并在工件表面形成漏磁场场。3333.磁粉探磁粉探伤伤的一般程序的一般程序1、预处预处理理将构件表面的油脂、涂料以及将构件表面的油脂、涂料以及铁锈铁锈等去掉，以免影响磁粉等去掉，以免影响磁粉附着在缺陷上。附着在缺陷上。、磁、磁化化选选用适当的磁化方法和磁化用适当的磁化方法和磁化电电流，接通流，接通电电源，源，对对构件构件进进行行磁化磁化。、施加磁粉、施加磁粉按所按所选选的干法或湿法施加干粉或磁的干法或湿法施加干粉或磁悬悬液。液。、观观察察记录记录用非用非荧荧光磁粉擦光磁粉擦伤时伤时，在光，在光线线明亮的地方，用自然光或灯明亮的地方，用自然光或灯光光进进行行观观察；用察；用荧荧光磁粉擦光磁粉擦伤时伤时，则则在暗室等暗在暗室等暗处处用紫外用紫外灯灯进进行行观观察。察。3434.连连接接(焊焊接、螺栓接、螺栓连连接接)的的检测检测钢结钢结构的构的许许多多质质量事故出在量事故出在连连接上，故接上，故应应将将连连接接作作为为重点重点对对象象进进行行检查检查。连连接板的接板的检查检查包括：包括：1)检测连检测连接板尺寸接板尺寸(尤其是厚度尤其是厚度)是否符合要求；是否符合要求；2)用直尺作用直尺作为为靠尺靠尺检查检查其平整度；其平整度；3)测测量因螺栓孔等造成的量因螺栓孔等造成的实际实际尺寸的减小；尺寸的减小；4)检测检测有无裂有无裂缝缝、局部缺、局部缺损损等等损伤损伤。3535.焊缝焊缝缺陷缺陷检查焊缝检查焊缝缺陷缺陷时时，可用，可用超声探超声探伤仪伤仪或射或射线线探探测仪测仪检测检测。在在对焊缝对焊缝的内部缺陷的内部缺陷进进行探行探伤伤前前应应先先进进行行外外观质观质量量检查检查。焊缝焊缝表面表面质质量量的的检验检验可目可目测测或用或用10倍放大倍放大镜镜，当，当存在疑存在疑义时义时，采用磁粉或渗透擦，采用磁粉或渗透擦伤伤。如果。如果焊缝焊缝外外观质观质量不量不满满足足规规定要求，需定要求，需进进行修行修补补。焊缝焊缝的外形尺寸一般用的外形尺寸一般用焊缝检验焊缝检验尺尺测测量。量。焊缝检焊缝检验验尺由主尺、多用尺和高度尺由主尺、多用尺和高度标标尺构成，可用于尺构成，可用于测测量量焊焊接母材的坡口角度、接母材的坡口角度、间间隙、隙、错错位、位、焊缝焊缝高度、高度、焊缝宽焊缝宽度和角度和角焊缝焊缝高度。高度。3636.焊焊缝缝检检验验3737.一、超声波探伤法对对于于焊缝焊缝超声波探超声波探伤伤来来说说，主要是利用脉冲反射，主要是利用脉冲反射式直接方法式直接方法进进行，行，应应根据根据产产品技品技术术要求要求选选用合适用合适的探的探伤伤方法。方法。3838.二、射线探伤法（一）射（一）射线线探探伤伤法的概念法的概念射射线线穿透物穿透物质时质时，由于物，由于物质质完好部位和完好部位和缺陷缺陷处对处对射射线线的吸收不同，使穿的吸收不同，使穿过过物物质质后后的射的射线线强强度度度度发发生生变变化，将化，将这这种种强强弱弱变变化化差异差异记录记录在感光胶片上，通在感光胶片上，通过观过观察察处处理后理后的照相底片上不同的黑度差，就能掌握射的照相底片上不同的黑度差，就能掌握射线线强强弱弱变变化情况，从而就能确定被透照物化情况，从而就能确定被透照物体内部体内部质质量情况，量情况，这这就是射就是射线线探探伤伤法。法。3939.4040.（二）射（二）射线线探探伤伤的适用范的适用范围围射射线线探探伤伤的适用范的适用范围围极其广泛，无极其广泛，无论论平板、平板、圆圆管、管、对对接接焊缝焊缝、角、角焊缝焊缝等，只要同等，只要同时时具具备备以下基本条件的以下基本条件的产产品，均可品，均可进进行射行射线线探探伤伤：1、射、射线线在缺陷中的衰减系数与在缺陷周在缺陷中的衰减系数与在缺陷周围围材材质质中中的衰减系数相差的衰减系数相差较较大；大；2、被、被检检工件中的缺陷在沿射工件中的缺陷在沿射线线穿透方向具有一定穿透方向具有一定的尺寸；的尺寸；3、射、射线发线发生装置生装置应应具有一定的能量，具有一定的能量，产产生的生的%射射线应线应能穿透被能穿透被检检工件；工件；4、射、射线线源与工件必源与工件必须须保持足保持足够够的距离，以便合理的距离，以便合理地布置射地布置射线线源、工件及源、工件及显显示装置。示装置。建筑建筑钢结钢结构的射构的射线线探探伤伤主要主要应应用于用于对对接接焊缝焊缝，而，而角角焊缝则焊缝则以超声波探以超声波探伤为伤为主。主。4141.三、磁粉探三、磁粉探伤伤法法利用利用钢铁钢铁材料的磁化原理来材料的磁化原理来产产生磁力生磁力线线,进进而吸附磁粉形成一条而吸附磁粉形成一条连续连续磁粉磁粉线线,以以检查热检查热处处理工件表面淬火微裂痕、孔隙等缺陷。理工件表面淬火微裂痕、孔隙等缺陷。4242.钢钢材材锈蚀锈蚀的的检测检测钢结钢结构在潮湿、存水和酸碱构在潮湿、存水和酸碱盐盐腐腐蚀蚀性性环环境中容易生境中容易生锈锈，锈蚀导锈蚀导致致钢钢材截面削弱，承材截面削弱，承载载力下降。力下降。钢钢材的材的锈蚀锈蚀程度可程度可由其截面厚度的由其截面厚度的变变化来反化来反应应。检测钢检测钢材厚度（必材厚度（必须须先除先除锈锈)）的）的仪仪器有超声波器有超声波测测厚厚仪仪（声速（声速设设定、耦合定、耦合剂剂）和游）和游标标卡尺。卡尺。超声波超声波测测厚厚仪仪采用脉冲反射波法。超声波从一种均匀介采用脉冲反射波法。超声波从一种均匀介质质向另一种介向另一种介质传质传播播时时，在界面会，在界面会发发生反射，生反射，测测厚厚仪仪可可测测出出探探头头自自发发出超声波至收到界面反射回波的出超声波至收到界面反射回波的时间时间。超声波在。超声波在各种各种钢钢材中的材中的传传播速度已知，或通播速度已知，或通过实测过实测确定，由波速和确定，由波速和传传播播时间测时间测算出算出钢钢材的厚度，材的厚度，对对于数字超声波于数字超声波测测厚厚仪仪，厚，厚度度值值会直接会直接显显示在示在显显示屏上。示屏上。4343.防火涂防火涂层层厚度的厚度的检测检测薄型防火涂薄型防火涂层层表面裂表面裂纹宽纹宽度不度不应应大小大小0.5mm，涂，涂层层厚度厚度应应符合有关耐火极限的符合有关耐火极限的设计设计要求；厚型防要求；厚型防火涂火涂层层表面裂表面裂纹宽纹宽度不度不应应大小大小1mm，其涂，其涂层层厚度厚度应应有有80%以上的面以上的面积积符合耐火极限的符合耐火极限的设计设计要求，要求，且最薄且最薄处处厚度不厚度不应应低于低于设计设计要求的要求的85%。防火涂。防火涂料涂料涂层层厚度厚度测测定用定用测针测针(厚度厚度测测量量仪仪)测测定。定。全全钢钢框架框架结结构的梁和柱的防火构的梁和柱的防火层层厚度厚度测测定，在构定，在构件件长长度内每隔度内每隔3m取一截面，取一截面，对对于梁和柱在所于梁和柱在所选择选择的位置中，分的位置中，分别测别测出出6个和个和8个点。分个点。分别计别计算出它算出它们们的平均的平均值值，精确到，精确到0.5mm。4444.习题与思考题 10.2 10.34545.