钢结构连接的加固
[摘要]钢结构连接是钢结构构件的重要组成部分。随着钢结构的广泛应用和使用年限的增长，加之使用中合作变动和施工过程中可能留下的质量隐患等问题，在实际中，不少钢结构构件需要进行加固处理，因此本文对钢结构连接加固技术的原则与方法做一些简要介绍。
关键词：钢结构 钢结构连接 加固
钢结构构件在实际使用过程中，常常会由于使用条件的变化、或设计施工中的缺陷造成结构或局部承载能力达不到设计要求、或荷载的增加（增加保温层、增加吊车或增大吊车吨位），或是材料质量有缺陷，或是构造处理不当、或使用过程中的磨损等原因出现结构构件损坏而需要加固。对钢结构构件进行加固的技术措施可以分为两大类：其一是改变结构的计算简图和进行内力调整；其二是对构件及连接进行加固。本文主要对钢结构连接的加固技术和方法进行探讨。
钢结构连接加固有卸荷加固和带负荷加固两种，为不影响使用，一般是在原位置上，l利用原结构在负荷状态或卸荷、部分卸荷的情况下进行。不得已时才会将原有结构拆卸进行加固。当原有结构加固工作量太大，其经济效益不高时，也可用新结构代替，而将原有构件移作它用。
钢结构连接的加固方法常用的有焊接连接、普通螺栓连接和高强螺栓连接，在确定加固方案时必须要慎重考虑以下几点：
应根据加固对象原有的连接方法而选择加固方法。
在同一受力部位连接的加固中，应采用刚度相近的方案。
加固连接所用材料应与结构中原有连接材料的性质相匹配，其技术指标和强度设计值应符合钢结构设计规范的有关规定。
制订合理的施工工艺和安全措施，并核算结构连接在加固负荷下应具有足够的承载力。
下面分别探讨一下钢结构连接加固的几种方法。
焊接连接的加固
钢结构加固一般采用焊接连接的加固，焊接连接因方法简单，设备简易，作业条件容易达到，施工进度快而被广泛采用。但对于铸铁、熟铁等的结构不能采用焊接加固。
焊接连接的加固方法有：增加焊缝长度、提高焊缝有效厚度、或者两者同时增加。当上述方法不能满足加固要求时，可采用附加连接板实施加固。
加固角焊缝的长度和焊接尺寸或熔焊层的高度，应由连接处加固前后设计受力改变的差值，并考虑原有连接实际可能的承载力计算确定。计算时应对焊缝的受力重新进行分析并考虑加固前后焊缝的共同工作。同时，要尽量避免采用长度垂直于受力方向的横向焊缝，当无法避免时，应采用专门的技术措施和施焊工艺，确保施工时的安全。
加固后直角焊缝的强度计算时，可考虑新增焊缝和原有焊缝的共同受力作用。
在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下
当力垂直于焊缝长度方向时，
当力平行与焊缝长度方向时
在各种综合作用，σf和τf共同作用下
式中 σf-——按角焊缝有效截面helw计算，垂直于焊缝长度方向应力。
τf——沿焊缝长度方向的剪应力
he——角焊缝的有效厚度，对于直角角焊缝等于0.7hf
lw——角焊缝的计算长度，实际长度减去10mm
——角焊缝的强度设计值，取加固前和加固用钢材强度较低的钢材
用堆焊缝增加角焊缝有效高度时应进行计算和限制焊缝应力
σf、τf——分别为垂直于焊缝长度方向应力和沿焊缝长度方向剪应力
---焊缝强度影响系数，可按下表采用:
采用附加连接板加固
附加连接板可用角焊缝与基本构件相连，也可以用附加连接板与原节点板对
接，但需要进行连接的受力分析，并保证连接能够承受各种可能的作用力，确保连接安全可靠。
焊接连接加固在施工时要注意以下几点：
当采用增加焊缝长度加固时，宜选用低氢型焊条。焊条直径不得大于4mm，焊接电流不得大于220A。每一道焊缝的焊脚尺寸应不超过6mm。当焊脚尺寸超过6mm时，应分多道进行焊接，且其层间温度应低于100C°。
当采用增加焊缝高度加固时，除应遵守上述对焊条的规定外，其焊接电流也需控制。每一道焊缝的焊接尺寸增加量不超过2mm。当超过2mm时，应分多道进行焊接，且其层间温度应低于100C°。
增加焊缝高度时，其焊接顺序应从原有焊缝受力较小的部位开始。
二．螺栓连接的加固
在以下几种情况下，可以考虑采用螺栓连接加固
不具备焊接连接作业条件（合适的焊接和合格的焊工）
被加固构件用钢不符合可焊性要求（含碳量），只能用螺栓等机械连接加固。
要求加固过程中不产生附加焊接变形的构件。
在选用螺栓连接加固时，应优先采用高强螺栓，因其施工工艺与一般的螺栓相近，但连接性能尤其是承受动荷载的性能明显优于普通螺栓连接，对直接承受动荷载的结构，规范规定必须采用摩擦型高强螺栓连接，因为其在合适的扭拧工具配合下，使其足以保持稳定的预拉力值，连接处通过摩擦面的传力方式的承载能力是稳定可靠的。连接接头位移刚度好，产生滑移后，螺栓进入承压状态，安全可靠。
螺栓连接在操作时必须根据其工作特性，保证接触质量，孔洞附近钢材表面必须清理干净，螺栓直径应比原孔洞小1~3mm。当计算承载力不足时，可采取扩孔措施，改用大直径的螺栓。
当构件截面补强采用螺栓连接时，新旧二部分截面可以按共同工作计算来确定螺栓数量。由于增加的螺栓或扩孔后对原截面有部分削弱，应该核算其净截面强度。下面列举螺栓连接加固的方法。
加固方法甚多，究竟取用何种方法实施加固，应视加固件的工作条件而定，
经过方案分析比较采用经济、合理、牢固的方法为宜。
三、混合连接中的加固
混合连接是指同一构件的连接使用了两种不同的连接方式，如螺栓与铆钉、焊缝与螺栓、焊缝与铆钉等。在混合连接中，应以焊缝承受全部作用力进行计算，而在焊缝与高强螺栓混合连接时，两种连接的承载力的比值在1~1.5范围内，二者的荷载变形情况基本接近，可以共同工作。若比值超出上述范围，荷载将由强的连接承担，另一连接起不到分担作用。当计算使用高强度螺栓承载力时，根据试验结果预拉力为焊前的90%~95%，所以要乘以0.9的平均折减系数。若采用合理的分段栓焊工序，即先预高强螺栓50%的预拉力-焊接-焊后终拧，使焊接热的影响在焊后终拧时得以补偿，承载力不予折减。
结语
由于焊缝连接的简便，高强螺栓连接的简捷可靠，这两种连接方法在各种钢结构中越来越广泛的应用，但在使用中要遵循科学，符合工程实际，在制定重要加固方案时还要进行模拟试验方可实施。一般要注意：
新增焊缝应布置在应力集中最小，远离原构件变截面、缺口、加劲肋处。
焊缝对称作用，避免交叉。
新增焊缝与原构件加劲肋、角焊缝、变截面之间的距离不宜小于100mm。各焊缝间距离大于被加固板件厚度的4.5倍。
设计合理的施焊工序，防止变形。
高强螺栓连接板的接触面必须进行认真的洁净处理。
焊工要持上岗证，焊条要匹配。作业条件要合适，方便施焊。
参考文献：
1.《钢结构设计规范》（GB50017-2003） 中国计划出版社 2003
2.《建筑钢结构设计手册》冶金工业出版社 北京 1995
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
钢结构连接的加固
[摘要]钢结构连接是钢结构构件的重要组成部分。随着钢结构的广泛应用和使用年限的增长，加之使用中合作变动和施工过程中可能留下的质量隐患等问题，在实际中，不少钢结构构件需要进行加固处理，因此本文对钢结构连接加固技术的原则与方法做一些简要介绍。
关键词：钢结构 钢结构连接 加固
钢结构构件在实际使用过程中，常常会由于使用条件的变化、或设计施工中的缺陷造成结构或局部承载能力达不到设计要求、或荷载的增加（增加保温层、增加吊车或增大吊车吨位），或是材料质量有缺陷，或是构造处理不当、或使用过程中的磨损等原因出现结构构件损坏而需要加固。对钢结构构件进行加固的技术措施可以分为两大类：其一是改变结构的计算简图和进行内力调整；其二是对构件及连接进行加固。本文主要对钢结构连接的加固技术和方法进行探讨。
钢结构连接加固有卸荷加固和带负荷加固两种，为不影响使用，一般是在原位置上，l利用原结构在负荷状态或卸荷、部分卸荷的情况下进行。不得已时才会将原有结构拆卸进行加固。当原有结构加固工作量太大，其经济效益不高时，也可用新结构代替，而将原有构件移作它用。
钢结构连接的加固方法常用的有焊接连接、普通螺栓连接和高强螺栓连接，在确定加固方案时必须要慎重考虑以下几点：
应根据加固对象原有的连接方法而选择加固方法。
在同一受力部位连接的加固中，应采用刚度相近的方案。
加固连接所用材料应与结构中原有连接材料的性质相匹配，其技术指标和强度设计值应符合钢结构设计规范的有关规定。
制订合理的施工工艺和安全措施，并核算结构连接在加固负荷下应具有足够的承载力。
下面分别探讨一下钢结构连接加固的几种方法。
焊接连接的加固
钢结构加固一般采用焊接连接的加固，焊接连接因方法简单，设备简易，作业条件容易达到，施工进度快而被广泛采用。但对于铸铁、熟铁等的结构不能采用焊接加固。
焊接连接的加固方法有：增加焊缝长度、提高焊缝有效厚度、或者两者同时增加。当上述方法不能满足加固要求时，可采用附加连接板实施加固。
加固角焊缝的长度和焊接尺寸或熔焊层的高度，应由连接处加固前后设计受力改变的差值，并考虑原有连接实际可能的承载力计算确定。计算时应对焊缝的受力重新进行分析并考虑加固前后焊缝的共同工作。同时，要尽量避免采用长度垂直于受力方向的横向焊缝，当无法避免时，应采用专门的技术措施和施焊工艺，确保施工时的安全。
加固后直角焊缝的强度计算时，可考虑新增焊缝和原有焊缝的共同受力作用。
在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下
当力垂直于焊缝长度方向时，
当力平行与焊缝长度方向时
在各种综合作用，σf和τf共同作用下
式中 σf-——按角焊缝有效截面helw计算，垂直于焊缝长度方向应力。
τf——沿焊缝长度方向的剪应力
he——角焊缝的有效厚度，对于直角角焊缝等于0.7hf
lw——角焊缝的计算长度，实际长度减去10mm
——角焊缝的强度设计值，取加固前和加固用钢材强度较低的钢材
用堆焊缝增加角焊缝有效高度时应进行计算和限制焊缝应力
σf、τf——分别为垂直于焊缝长度方向应力和沿焊缝长度方向剪应力
---焊缝强度影响系数，可按下表采用:
采用附加连接板加固
附加连接板可用角焊缝与基本构件相连，也可以用附加连接板与原节点板对
接，但需要进行连接的受力分析，并保证连接能够承受各种可能的作用力，确保连接安全可靠。
焊接连接加固在施工时要注意以下几点：
当采用增加焊缝长度加固时，宜选用低氢型焊条。焊条直径不得大于4mm，焊接电流不得大于220A。每一道焊缝的焊脚尺寸应不超过6mm。当焊脚尺寸超过6mm时，应分多道进行焊接，且其层间温度应低于100C°。
当采用增加焊缝高度加固时，除应遵守上述对焊条的规定外，其焊接电流也需控制。每一道焊缝的焊接尺寸增加量不超过2mm。当超过2mm时，应分多道进行焊接，且其层间温度应低于100C°。
增加焊缝高度时，其焊接顺序应从原有焊缝受力较小的部位开始。
二．螺栓连接的加固
在以下几种情况下，可以考虑采用螺栓连接加固
不具备焊接连接作业条件（合适的焊接和合格的焊工）
被加固构件用钢不符合可焊性要求（含碳量），只能用螺栓等机械连接加固。
要求加固过程中不产生附加焊接变形的构件。
在选用螺栓连接加固时，应优先采用高强螺栓，因其施工工艺与一般的螺栓相近，但连接性能尤其是承受动荷载的性能明显优于普通螺栓连接，对直接承受动荷载的结构，规范规定必须采用摩擦型高强螺栓连接，因为其在合适的扭拧工具配合下，使其足以保持稳定的预拉力值，连接处通过摩擦面的传力方式的承载能力是稳定可靠的。连接接头位移刚度好，产生滑移后，螺栓进入承压状态，安全可靠。
螺栓连接在操作时必须根据其工作特性，保证接触质量，孔洞附近钢材表面必须清理干净，螺栓直径应比原孔洞小1~3mm。当计算承载力不足时，可采取扩孔措施，改用大直径的螺栓。
当构件截面补强采用螺栓连接时，新旧二部分截面可以按共同工作计算来确定螺栓数量。由于增加的螺栓或扩孔后对原截面有部分削弱，应该核算其净截面强度。下面列举螺栓连接加固的方法。
加固方法甚多，究竟取用何种方法实施加固，应视加固件的工作条件而定，
经过方案分析比较采用经济、合理、牢固的方法为宜。
三、混合连接中的加固
混合连接是指同一构件的连接使用了两种不同的连接方式，如螺栓与铆钉、焊缝与螺栓、焊缝与铆钉等。在混合连接中，应以焊缝承受全部作用力进行计算，而在焊缝与高强螺栓混合连接时，两种连接的承载力的比值在1~1.5范围内，二者的荷载变形情况基本接近，可以共同工作。若比值超出上述范围，荷载将由强的连接承担，另一连接起不到分担作用。当计算使用高强度螺栓承载力时，根据试验结果预拉力为焊前的90%~95%，所以要乘以0.9的平均折减系数。若采用合理的分段栓焊工序，即先预高强螺栓50%的预拉力-焊接-焊后终拧，使焊接热的影响在焊后终拧时得以补偿，承载力不予折减。
结语
由于焊缝连接的简便，高强螺栓连接的简捷可靠，这两种连接方法在各种钢结构中越来越广泛的应用，但在使用中要遵循科学，符合工程实际，在制定重要加固方案时还要进行模拟试验方可实施。一般要注意：
新增焊缝应布置在应力集中最小，远离原构件变截面、缺口、加劲肋处。
焊缝对称作用，避免交叉。
新增焊缝与原构件加劲肋、角焊缝、变截面之间的距离不宜小于100mm。各焊缝间距离大于被加固板件厚度的4.5倍。
设计合理的施焊工序，防止变形。
高强螺栓连接板的接触面必须进行认真的洁净处理。
焊工要持上岗证，焊条要匹配。作业条件要合适，方便施焊。
参考文献：
1.《钢结构设计规范》（GB50017-2003） 中国计划出版社 2003
2.《建筑钢结构设计手册》冶金工业出版社 北京 1995
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。