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2.4 钢结构焊接补强与加固

2.4.1 补强与加固要求

1)编制补强与加固设计方案时,应具备以下技术资料:①原结构的设计计算书和竣工图,当缺少竣工图时,应测绘结构的现状图;②原结构的施工技术档案资料,包括钢材的力学性能、化学成分和有关的焊接性能试验资料,必要时应在原结构构件上截取试件进行检测试验;③原结构的损坏、变形和锈蚀检查记录及其原因分析,并根据损坏、变形及锈蚀情况确定构件(或零件)的实际有效截面;④待加固结构的实际荷载资料。

2)钢结构的补强或加固设计,应考虑时效对钢材塑性的不利影响,不应考虑时效后钢材屈服强度的提高值。在确认原结构钢材具有良好焊接性能后方可采用焊接方法。

3)用于补强或加固的零件及焊缝宜对称布置。加固焊缝不宜密集、交叉布置,不宜与受力方向垂直。在高应力区和应力集中处,不宜布置加固焊缝。

4)用焊接方法补强铆接或普通螺栓连接时,补强后接头的全部荷载应由焊缝承担。

5)高强度螺栓连接的构件用焊接方法加固时,高强度螺栓摩擦型连接的抗滑力可与焊缝共同工作,但两种连接各自的计算承载力的比值应在1.0~1.5之间。

6)补强与加固施焊前应清除待焊区域两侧各50mm范围内的灰尘、铁锈、油漆和其他杂物。

7)补强与加固应不影响生产,尽可能做到施工方便,并应满足安全、可靠的要求。对于受气相腐蚀介质作用的钢结构构件,当腐蚀削弱平均量超过原构件厚度的25%时,应根据所处腐蚀环境按《工业建筑防腐蚀设计标准》(GB/T 50046—2018)进行分类,并对钢材的强度设计值乘以相应的折减系数:弱腐蚀0.95,中等腐蚀0.9,强腐蚀0.85。

2.4.2 补强与加固方法

(1)卸载补强与加固在需补强与加固的位置使构件完全卸载,或将构件拆下进行补强与加固。

(2)负荷状态下的补强与加固在需补强与加固的位置上未经卸载或仅部分卸载状态下进行补强与加固。

2.4.3 焊接修复或补强

对有缺损的钢构件应按钢结构加固技术标准对其承载能力进行评估,并采取相应措施进行修补。当缺损性质严重、影响结构的安全时,应立即采取卸载加固措施。对一般缺损,可按以下方法进行焊接修复或补强:

1)当缺损为裂纹时,应精确查明裂纹的起止点,在起止点钻出直径为12~16mm的止裂孔,并根据具体情况采用下列方法修补:

①补焊法。用碳弧气刨或其他方法清除裂纹并加工成侧边大于10°的坡口,当采用碳弧气刨加工坡口时,应磨掉渗碳层,然后采用低氢型焊条按全焊透对接焊缝的要求进行补焊。补焊前宜将焊接处预热至100~150℃。对承受动荷载的结构,应将补焊焊缝的表面磨平。

②双面盖板补强法。补强盖板及其连接焊缝应与构件的开裂截面等强,并应采取适当的焊接顺序,以减小焊接残余应力和焊接变形。

2)对孔洞类缺损的修补,应将孔边修整后采用两面加盖板的方法补强。

3)当构件的变形不影响其承载能力或正常使用时,可不进行处理;否则应根据变形的大小采用下列方法处理:①当变形不大时,应先处理构件的其他缺陷,然后在部分卸载的情况下,宜采用冷加工法矫正;如果采用热加工法矫正时,其加热温度对调质钢应不大于590℃,对其他钢种应不大于650℃。当钢材的加热温度高于315℃时,应在空气中自然冷却,禁止用浇水等方法加速冷却;②当变形较大且难以矫正时,应采取加固措施或更换构件。

2.4.4 焊缝的补强与加固

1)当焊缝缺陷超出容许值时,应进行返修。在处理原有结构的焊缝缺陷时,应根据处理方案对结构安全影响的程度,分别采取卸荷补焊或负荷状态下补焊。

2)角焊缝补强宜采用增加原有焊缝长度(包括增加端焊缝)或增加焊缝计算厚度的方法。

①当负荷状态下采用加大焊缝厚度的方法补强时,被补强焊缝的长度应不小于50mm,同时原有焊缝在加固时的应力应符合式(2-1)的要求:

式中 σ f τ f ——角焊缝按有效截面计算垂直于焊缝长度方向的名义应力和沿焊缝长度方向的名义剪应力;

η ——焊缝强度折减系数,见表2-10;

——角焊缝的抗剪强度设计值。

表2-10 焊缝强度折减系数

②补强与加固后的焊缝,其长度与厚度均应符合《钢结构设计标准(附条文说明[另册])》(GB 50017—2017)的规定。

3)用于补强或加固的零件宜对称布置。加固焊缝宜对称布置,不宜密集、交叉,在高应力区和应力集中处,不宜布置加固。

4)用焊接方法补强铆接或普通螺栓接头时,补强焊缝应承担全部计算荷载。

5)摩擦型高强度螺栓连接的构件用焊接方法加固时,栓接、焊接两种连接形式计算承载力的比值应在1.0~1.5范围内。 s01tpcRHyzdLgbCfi2XpiCYHZ7d8tbV90Y6Wja/xV81fBlBr0ingW8oRACcBtC8m

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