结构检测与加固(钢结构).ppt

钢结钢结构的构的检测检测和加固和加固 钢结钢结构的破构的破损损钢结钢结构的构的检测检测钢结钢结构的加固方法构的加固方法 钢结钢结构加固基本原构加固基本原则则钢钢屋架加固屋架加固1钢结构的破损连连接接构构造造钢结构构件（杆件）间，以一定的连接方式和连接件相互连接成整体结构。这些连接部位是结构整体工作的关键，往往也是结构损坏或破坏的起源。除构件整体失稳外，绝大多数的钢结构工程事故都与连接构造有关，其原因是：1、连接节点通常总是应力集中部位，其极限承载力会低于构件自身的承载能力；2、加工制作和安装过程的质量偏差也最容易在连接处表现突出；3、连接构造很难与计算简图完全一致，在处理欠妥时，会因构件与计算图形的不吻合而改变构件的实际受力状态。同时，三种连接方式自身的加工工艺也将给钢结构带来某些初始缺陷：环环境境因因素素锈蚀锈蚀：钢结构锈蚀严重影响结构的可靠性。产生锈蚀的条件有二：一是空气中相对湿度高；二是有侵蚀性介质如二氧化硫、盐雾等。锈蚀的形成与否，关键在涂装工程，即涂料品种的选择和涂料工程施工质量，尤其是除锈质量，以及能否按要求期限涂装返修、重涂。高温烘烤及火灾高温烘烤及火灾：一是钢材材性改变，当高温作用时间过长，则钢材表面出现脱碳层，在温度下降后，与原材料相比，机械性能会有变化（硬度、强度下降）；二是在高温作用下，由于构件各组成部分的应力水平大小不同，其对应的临界温度（失去承载力）也不同在高温下将相继发生屈曲或塑性拉伸，这部分变形即使在降温后仍将保留下来；三是整个构件并非处于均匀温度场中，在加温和降温过程中，各部件间相互制约，又会产生另一类变形。构构件件杆件杆件结结构构：杆件体系由细长杆组成，其杆件长度与截面尺寸悬殊。结构有较精确的计算简图，杆件内力的计算值与实际值比较吻合，但细长杆对外型几何缺陷十分敏感，缺陷往往会改变杆件内力，影响最终承载能力。因在制造、安装和使用过程中，杆件外型出现几何缺陷是很难避免的，是最易发生损坏并导致事故的一类构件。板板单单元构件元构件：其厚度方向尺寸远远小于另两个方向尺寸，可分为薄板和厚板两种。薄板构件的局部缺陷直接影响板的局部失稳特性。厚板构件处在三向应力状态时有出现“层状撕裂”这种特殊破坏形式的可能。2钢钢结结构构的的检检测测钢钢材材锈蚀锈蚀的的检查检查焊缝焊缝的的检测检测螺栓与螺栓与铆钉连铆钉连接的接的检查检查杆件的缺陷杆件的缺陷检查检查结结构的构的变变形形检查检查3钢钢结结构构加加固固基基本本原原则则荷荷载载计计算算原原则则 设计设计施施工工协调协调 1、当原结构是按工业与民用建筑结构荷载规范（TJ9-74）取值时，在鉴定阶段对结构的验算仍按该规范取值，但经确定需要加固时，则加固验算应按现行建筑结构荷载规范取值；2、当原结构加固后建筑功能改变时，应根据实际情况并按现行的建筑结构荷载规范取值；3、对不符合建筑结构荷载规范规定或未作规定的永久荷载，可根据实际情况进行抽样实测确定，抽样数应根据实际情况确定，但不得少于五年，且应以其平均值乘以1.2的系数作为该永久荷载的标准值。所谓未作规定的荷载，是指积灰、安装荷载、异型设备、管道、支架重量及吊车使用荷载等。1、结构计算简图，应根据结构上的实际荷载、构件的支承情况、边界条件、受力状况和传力途径等确定，并适当考虑结构实际工作中的有利因素，如结构的空间作用、新结构与原结构的共同工作等；2、结构的计算截面，应考虑结构的损伤、缺陷、裂纹和锈蚀等不利影响，按结构的实际有效截面进行计算，并考虑结构在加固时的实际受力状况，即原结构的应力超前和加固部分的应变滞后（即新材料的应变值小于原构件的应变值）特点，以及加固部分与原结构共同工作的程度，对其总的承载能力予以适当折减；3、在对结构的承载能力进行验算时，应充分考虑结构构件实际工作中的荷载偏心、结构变形和局部损伤、施工偏差以及温度作用以及温度作用等不利因素使结构产生的附加内力；4、如加固后使结构重量增加或改变原结构传力途径时，除应验算上部结构的承载能力以外，尚应对建筑物的基础进行验算。5、钢结构加固时，应考虑结构材料因温度、安装等作用可能产生过大的残余应力和塑性变形而导致结构承载力丧失或耐久性降低，因此，焊接钢结构加固时，原有构件或连接的实际名义应力值应小于0.55fy，且不得考虑加固构件的塑性变形；非焊接钢结构加固时，其实际名义应力值应小于0.7fy。所谓结构的名义应力，指的是按规范规定或由材料力学一般方法算得的结构应力。如果现有结构的名义应力值大于上述规定，则应将结构完全卸载后才能对其进行加固。钢结构加固设计应与实际施工方法紧密结合，并采取有效措施，保证新增截面、构件和部件与原结构的可靠连接，以形成整体共同工作，同时应避免对未加固的部分或构件造成不利影响。4改改变结变结构构计计算算简图简图的加固的加固连连接的加固与加固件的接的加固与加固件的连连接接加大构件截面加固加大构件截面加固裂裂纹纹的修复与加固的修复与加固钢钢 屋屋 架架 的的 加加 固固 钢钢 结结 构构 的的 加加 固固 方方 法法5锈锈 蚀蚀 等等 级级 标标 准准A级良好：构件基本没有锈蚀，漆膜还有光泽，个别构件可有少量锈点。B级局部锈蚀：构件基本没有锈蚀，面漆有局部脱落，但底漆是完好的，个别构件有少量锈点或在构件边缘、死角、缝隙、隐蔽部分有锈蚀。C级较严重：构件局部锈蚀，面漆脱落面积达20%左右，底漆也有局部透锈，但基本金属是好的，应进行维护准备工作。D级严重：构件锈蚀面积达40%左右，面漆大片脱落，但基本金属没有破坏，应立即进行维护工作。以上四级均属于正常范围，即基本金属没有破坏。如检查中发现已经影响基本金属的情况即对严重锈蚀的检查，应采用较精密的测量工具如游标卡尺、千分尺等，测定锈蚀的深度，查明构件断面削弱的程度，通过计算校核确定是否需要采取更换或加固措施。检检 查查 重重 点点 埋设在砖墙内的钢结构支座部分；埋入地下或经常干湿交替，又未包混凝土的构件；难于涂刷涂料处：如型钢组合截面的净空小于12mm处，角钢组合截面的肢背与肢背连接处；截面形状复杂或截面厚度小的薄壁构件；湿度大、易积灰处或构造上有水流过、积存处；车间内可能漏雨或有雨水飘淋处，如屋盖结构、柱与屋架的连接节点、吊车梁与柱子的连接节点、大型屋面板与屋架的连接点、天窗架挡风板等处。直接面临侵蚀性介质“跑、冒、滴、漏”的部位；露天结构的各种狭道以及它们可能积水的部位，遭受结露或水蒸汽侵蚀的部位等。钢钢 材材 锈锈 蚀蚀 的的 检检 查查6焊焊 缝缝 的的 检检 测测普普 通通 方方 法法 检检 查查 焊焊 缝缝1、外观检查：焊缝质量在外观上要求具有细鳞形表面，无折皱间断和未焊满的陷槽，并与基本金属平缓连接。检查包括以下两方面。（1）用测量焊缝的样板（可根据“手工电弧焊焊接接头的构造尺寸要求”自行制作）或量规测量焊缝尺寸是否符合设计要求；（2）先将焊缝上的污垢除净后凭肉眼（用放大520倍的放大净）检查焊缝的外观质量，如焊缝咬边、焊缝表面的波纹、飞溅情况、焊缝的弧坑、焊瘤、表面气孔、夹渣和裂纹等。2、钻孔检查：是一种破坏焊缝的检查，在重要的结构中，对焊缝外观检查中可疑之处再用钻孔方法进行检查，检查焊缝是否有气孔、夹渣、未焊透和裂纹等。钻孔检查用的钻头应磨成900角，直径812mm。钻孔深度根据焊缝情况确定，一般的对接焊缝钻孔深度为焊件厚度的2/3，贴角焊缝可达焊件厚度的11.5倍。边钻边检查，钻孔后还可用10%硝酸溶液作侵蚀检验，以检查微小缺陷，查完后再补满孔眼。精精 确确 方方 法法 检检 查查 焊焊 缝缝超声波检查：目前使用较广泛，其优点是不破坏焊缝、灵活和经济，对厚度较大的焊缝和构件最有效。检查处钢材表面光滑，焊缝内部缺陷的反映也较灵敏，但缺陷的性质不易识别；x射线和射线拍片检查：这种方法是目前检查焊缝最可靠的方法。x射线应用比射线广，x射线适用于厚度不大于30mm的焊缝，大于30mm的焊缝可用射线检查。检查焊缝的质量标准，可参阅相关规范7螺螺 栓栓 与与 铆铆 钉钉 连连 接接 的的 检检 查查螺螺 栓栓 连连 接接 的的 检检 查查对螺栓检查一般用目测结合扳手进行。正常工作的螺栓、螺帽不应有丝毫松动，螺栓头及螺帽应完全压紧垫板。对于一些承受较大振动荷载特别重要的螺栓，尚应定期卸开用放大镜检查螺栓上是否有裂纹，必要时采用超声波、磁力探伤等物理方法检查。根据检查结果，对于断裂的螺栓，应查明原因，必要时校核其承载能力是否满足要求，并予以更换或其它处理。对于松动的螺栓结合检查工作予以拧紧。高强度螺栓应采用特制测力扳手，使螺栓达到规定的张拉力，高强度螺栓拧紧后，应抽查510%，看其扭矩是否达到规定的数值。检查方法是先松动螺母1/6转，然后再用扳手转到原来的位置，看其扭矩是否符合要求。如不足应扭紧到规定的扭矩值。永久性普通螺栓的螺帽的固定按设计规定，用有防松装置的螺母或弹簧垫圈。设计无规定时，可焊死螺母或打毛螺纹。铆铆 钉钉 连连 接接 的的 检检 查查铆钉连接的检查工具有：0.3kg的手锤、放大镜、塞尺、样板等。正常的铆钉在用手锤敲打时，不得有丝毫跳动。检查时可用一手贴近钉头，另一手用锤自钉头侧面敲击，再从另一侧敲击，如铆钉松动，则手会感到钉头跳动。在厂房结构检查过程中，一组铆钉在锤击下感到跳动数量大于10%时，应将所有跳动的铆钉换掉。所谓一组铆钉系指：1、在节点范围内固定单根构件的铆钉（如节点板与弦杆或斜杆连接的铆钉2、桁架组合构件节点之间的铆钉；3、在拼接处的铆钉，通用接头处为半个铆接长度上的铆钉，阶梯形接头处为每个接头间的铆钉；4、受弯构件翼缘每米长度内的翼缘铆钉。对松动、掉头、剪断或漏铆的铆钉均需及时更换补铆，修复时可采用高强度螺栓来代替铆钉，其直径按等强度换算决定。8一、弯一、弯 曲曲 和和 变变 形形 的的 检检 查查1、杆件弯曲的检查方法与检查整体变形相同，可用弦线或细铁线在杆件的两端选点张拉，加以比较量测。受受压压弦弦杆杆的纵向弯曲在杆件相邻两支点间（即杆件自由长度）的挠曲矢高不应大于l/1000（l为支点间长度），且不大于10mm。如超过此值，必须以杆件的最大内力及实际测得的变形数据，按偏心受压杆验算。若承载能力和稳定性不能满足要求，则需加固。当fl/500时，可不设辅助支撑；当fl/500时，则加固后仍设辅助支撑，以防止变形进一步发展。受静荷载的受受拉拉杆杆件件的弯曲，对杆件本身来说是不危险的，但当弯曲变形过大时，对杆件进行修整矫直会导致杆件系统的较大变形，故检查中拉杆允许弯曲度一般不应大于l/100，否则就应予修整矫直或采取其它加固措施。当弯曲度fl/30时，应考虑在修整矫直过程中节点间距变更的影响。杆杆 件件 的的 缺缺 陷陷 检检 查查2、连接板、腹板、翼缘板等钢板的翘曲，可用直尺靠近，比较量测。腹板的局部挠曲，在1m范围内的挠曲矢高不应大于11.5mm，否则也应进行验算。此时的梁、柱截面中应扣除腹板凸起的一部分截面积，若验算结果强度不足时，应在截面的受压区采取加固措施。9钢结构的裂缝大都出现在承受动力荷载的构件（如吊车梁）上，其它受冲击的结构也有裂缝产生，一般承受静力荷载的钢结构极少发现有裂缝问题，但仍应周密检查。因为在使用不当、严重超载或地基发生较大不均匀沉降的情况下，结构构件的薄弱部位也有可能出现裂缝。裂缝检查的方法如下：1、用包有橡皮的木棰轻轻敲击构件各部位，如声音不清脆、传音不均、有突然中断等情况，可肯定有裂纹或损伤；2、用10倍放大镜观察，发现在油漆表面有成直线的黑褐色锈痕，油漆表面有细而直的开裂、锯齿形开裂、油漆小块条形鼓起、里面有锈末等现象时，应将油漆铲去仔细检查；3、当发现有裂纹症状，但不能肯定时，可采用滴油方法检查。不存在裂纹时，油渍成圆弧状扩散；有裂纹时，油渗入裂纹内成直线伸展。二、裂二、裂 缝缝 的的 检检 查查10钢结构在使用阶段如产生过大的整体变形，表明结构的承载能力或稳定性不能满足使用需要，应引起足够的重视。钢结构整体变形的检查内容和方法如下：1、梁和桁架的整体变形表现为垂直变形（即挠度）和侧向变形两个方面。检查时，可先目测结构是否有异常变形现象，如下弦挠度过大；上、下弦或桁架平面出现扭曲；屋面局部低陷不平；与梁架有关的吊顶、粉饰等装修开裂等等。对目测有异常变形的梁、架再进一步用弦线或细铁线在桁架弦杆或梁的翼缘两端拉紧，在有关点量出弦线与弦杆（或梁）中线的垂直矢距（桁架平面内或梁的受弯平面内）或水平矢距（桁架平面外或梁的受弯平面外）。2、柱子的整体变形表现为柱身的倾斜或挠曲。检查时应分别对横向（受力主平面内）和纵向（垂直于受力主平面）两个方向进行测定，亦先通过目测检查，再对有异常现象的部位，用经纬仪或自柱顶吊挂线锤的方法，量出柱身有关各点偏离垂线的距离，据以绘制柱身轴线变位图。以上检查中，对变形量较大的结构，应在弦杆或有关部位的弯曲始点和终点，作出标记。测得的各有关点的变形数值和轴线变位图，均应作成记录留档。结结构的构的变变形形检查检查11 改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径节点性质和边界条件，增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法。通过上述加固方法来改变结构的计算图形，调整原结构内力，使结构按设计要求进行内力重分配，从而达到加固的目的，这通常是较为有效和经济的加固方法。改改变结变结构构计计算算图图形的加固形的加固一、增加一、增加结结构或构件的构或构件的刚刚度：度：钢结构因强度不足导致破坏的几率非常小，其截面一般受刚度或稳定条件控制，同时，结构的水平荷载亦按刚度分配至各柱由各柱承担，因此，加设支撑以增加厂房空间刚度或纵向刚度；增设辅助杆件以减少构件的长细比；重点加强排架结构中某一柱列的刚度以减轻其它柱列的负荷；以及在塔架结构中设置拉杆或拉索以加强结构的刚度和调整结构的自震频率以提高抗震能力等均可加固钢结构。1、增加支撑形成空间结构并按空间结构进行验算，例如图4-10；2、加设支撑增加结构刚度，或调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性，例如图4-11；3、增设支撑或辅助杆件使构件的长细比减少以提高其稳定性，例如图4-12；4、在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其他柱列负荷，例如图4-13；5、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度，图4-14 121314二、受弯构件的加固：二、受弯构件的加固：受弯构件的加固可通过改变构件的弯矩图形来实现，因此，改变荷载的分布及支座的形式及位置，可有效的改变受弯构件的内力，从而达到让承载能力有较多富余的部分承受较大内力以保证结构的可靠性的目的。由于调整内力可能影响结构的承载能力、刚度和使用功能，因此，采用这种方法加固钢结构时，应在加固设计中规定调整内力（应力）值或位移（应变）值的允许幅度和偏差，以及其检测位置和检测方法。15三、桁架加固：三、桁架加固：桁架的加固也是通过改变桁架杆件的内力来实现的。下面介绍的两种方法实际上是以不同的方式在桁架下弦增设支座来实现桁架杆件的内力变化的。在进行设计计算绘制施工图时，应注意桁架杆件内力数值和性质（由拉力变为压力）的改变，加设预应力拉杆时，应明确规定预加应力值及其施加位置、方法、顺序和预加应力值的检测方法。四、加固构件与其他构件共同工作或形成四、加固构件与其他构件共同工作或形成组组合合结结构构进进行加固：行加固：在对两跨中间柱上有天窗的屋架加固时，可考虑加强屋架与天窗架的联系，使得钢屋架与天窗架共同工作，参见图4-21；又如在钢平台梁上增设剪力键使其与混凝土铺板形成组合结构等。16改变结构计算图形的加固过程（包括施工过程）可能对相关结构（包括基础）、构件、节点和支座的使用状态和承载能力产生影响，因此，加固设计时，除应对被直接加固结构的承载能力和正常使用极限状态进行计算外，尚应注意加固对相关结构构件承载能力和使用功能的影响，考虑结构、构件、节点以及支座中的内力重分布，对结构（包括基础）进行必要的补充验算，并采取切实可行的合理构造措施，保证其安全。改变计算图形所达到的目的，在很大程度上需要通过合适的施工程序和巧妙的施工方法来实现，而且施工方法正确与否也影响结构的受力状态。为了准确地实现加固设计的意图及保证安全可靠，在采用改造结构计算图形的加固方法时，设计与施工应紧密配合，未经设计允许，不得擅自修改设计规定的施工方法和程序。17 加大截面加固钢结构，可能在负荷、部分卸荷或全部卸荷状态下进行。首先，让我们来了解一下钢结构加固时的施工方式：1、负荷加固：施工最方便，适用于构件（或连接）的应力小于钢材容许应力的6080%时，或构件无太大损坏（破损、变形、翘曲等）情况下。此时，为了使新加固杆件参与受力，有时需要对被加固的构件采取临时卸荷的措施，另外，在加固时应注意不影响其它构件的正常使用。2、部分卸荷加固：适用于结构损坏较大或构件及接头处在太高的应力状态，需要暂时减轻其负荷时。对某些主要承受临时荷载的结构（如吊车梁等），可限制其临时荷载，即相当于大部分卸载。3、全部卸载加固：即从原结构上拆下加固或更新部件进行加固。当结构破损严重或原截面承载能力过小，必须在地面进行加固或更新时采用。此时必须设置临时支撑，使被换构件完全卸荷，同时还必须保证被换构件卸下后整个结构的安全。加大构件截面的加固加大构件截面的加固18四、四、计计算方法算方法 对非负荷下加固后钢构件的计算可按钢结构设计规范（GB50017-2003）规定进行，除应考虑到被加固部分材料性质的变化，缺陷修补外，其计算与新结构设计相同。对负荷下加固后钢构件的计算，应考虑到结构的二次受力，即新加固截面部分的应力滞后和原有截面应变的可能过多的塑性发展，计算应按以下规定进行：二、二、计计算算简图简图 加大构件截面加固钢构件可能是在负荷、部分卸荷或全部卸荷状态下进行，加固前后结构的几何特性和受力状况会有很大的不同，因而在确定加固构件受力分析计算简图时，应反映结构的实际条件，根据结构加固期间及前后分阶段考虑结构的截面几何特性，损伤及加固引起的不利变形，作用在结构上的荷载及其不利组合确定计算图形。对于超静定结构尚应考虑因截面加大，构件刚度改变使体系内力重分布的可能，必要时分阶段进行受力分析和计算，以确保安全可靠。三、三、负负荷下荷下焊焊接加固的最大名接加固的最大名义应义应力力 对需要加固的钢结构构件，考虑到使用后钢材硬化、韧性降低，可能导致疲劳破坏和脆性断裂，因此，在设计时，钢结构应根据其所受荷载性质（静力、动力或多次反复作用）、环境状况（温度、湿度等）和连接方法（焊接或栓接、铆接），即结构的设计工作条件，选择截面以控制其最大名义应变范围是弹性阶段，还是部分塑性或塑性发展阶段以保证结构的耐久、安全和节约，规范依此划分了构件的工作类别。一、截面形式一、截面形式：受拉构件、受压构件、受弯构件、偏心受力构件1920212223构造与施工要求构造与施工要求加大截面加固结构构件时，有新、旧两种钢材在同一构件截面中共同参与受力工作，因此必须采取必要的构造及施工措施，保证新、旧两种钢材的协同工作，同时保证不致因加固、焊接顺序不当等施工原因造成不应有的截面、构件几何形状的弯扭畸变。此外，当采用焊缝连接加固截面时，常有较大的焊接残余应力，它对钢结构的受力工作及耐久性都有影响，因而在加固构造及施工措施中，应极力避免较大的应力集中，使构件，尤其受动荷载作用的构件在正常使用极限状态下处于弹性范围内工作。因此，加固件的切断位置应尽可能减小应力集中并保证未被加固处截面在设计荷载作用下处于弹性工作阶段。在负荷下进行结构加固时，常需进行焊接、开、扩螺栓孔洞，此时应制定合适的理而详细的施工工艺，保证被加固件的截面因焊接加热，附加钻、扩孔洞等所引起的削弱影响尽可能的小。对于加固后不便于检查质量、并影响结构承载能力的施工过程中的结构状况，尚应详细记录并作为隐蔽工程进行验收，以便对加固后的结构进行评价。加大截面法加固有两个以上构件的静不定结构（框架、连续梁等）时，应首先将全部加固与被加固构件压紧和点焊定位，然后从受力最大构件依次连续地进行加固连接。24 钢结构构件间的连接部位是结构整体工作的关键，往往也是结构损坏或破坏的起源。因此连接的加固与加固件的连接是钢结构加固的重要方面。一、加固一、加固连连接方法的接方法的选择选择 加固连接方法的选择应综合考虑结构加固的原因、目的、受力状态、构造及工作条件和原有结构采用的连接方法，一般可与原有结构的连接方法一致。当原有结构为铆钉连接时，可采用摩檫型高强度螺栓连接方法加固；如原有结构为焊接，当其连接强度不足时，应采用焊接而不宜采用螺栓等其它连接方法；当为防止板件疲劳裂纹的扩展，可采用有盖板的摩檫型高强度螺栓连接方法加固。钢结构常用的连接方法中，其连接的刚度，即破坏时抵抗变形能力的大小，依次为焊接、摩檫型高强度螺栓、铆接和普通螺栓连接。一般应用刚度较大的连接加固比其刚度小的连接，在同一受力部位连接的加固中，不宜采用刚度相差较大的如焊缝与铆钉或普通螺栓共同受力的混合连接方法，但考虑其中刚度较大的连接（如焊缝）承受全部作用力时除外。如有根据可采用焊缝和摩擦形高强螺栓共同受力的混合连接。二、加固二、加固连连接用材料接用材料 加固连接所选用的材料，如焊条金属等，应与原结构钢材和原有连接材料的性质匹配，其技术指标和强度设计值应符合钢结构设计规范（GB50017-2003）中的相关的规定，并使彼此能很好结合，强度、韧性、塑性良好。连连接的加固与加固件的接的加固与加固件的连连接接25三、三、焊缝连焊缝连接的加固接的加固（一）加固方法焊缝连接的加固，可依次采用增加焊缝长度、有效厚度或两者同时增加的办法实现。不论哪种方法，都应经过对施焊前后和过程中焊缝连接强度的计算。负荷下用焊缝加固结构时，应尽量避免采用长度垂直受力方向的横向焊缝，如果在负荷下加固垂直于受力方向的横向焊缝时，必须采取适当施焊工艺及安全技术措施，以免施焊中因焊件过热引起的构件和其连接的承载能力急剧降低而导致事故的发生。（二）加固设计 1、增加非横向焊缝长度 2、堆焊增加角焊缝有效厚度 3、当仅用增加焊缝长度，有效厚度或两者共同的办法不能满足连接加固的要求时，可采用附加连接板的办法，附加连接板可以用角焊缝与基本构件相连、也可用附加节点板与原节点板对接，不论采用何种方法，都需进行连接的受力分析并保证连接（包括焊缝及附加板件、节点板等）能够承受各种可能的作用力。26四、螺栓和四、螺栓和铆钉连铆钉连接的加固接的加固 螺栓或铆钉因松动、损坏失效或连接强度不足需要更换或新增加固其连接时，应首先考虑采用适宜直径的高强螺栓连接。当负荷下进行结构加固，需要拆除结构原有受力螺栓、铆钉或增加、扩大钉孔时，除应设计计算结构原有和加固连接件的承载能力外，还必须校核板件的净截面面积的强度。当用摩擦型高强螺栓部分地更换结构连接的铆钉,从而组成高强度螺栓和铆钉的混合连接时，因同直径的摩檫型高强度螺栓的承载力一般仅为铆钉连接抗剪承载力的85%，为保证连接受力的匀称,故宜对称地更换松动、损伤的铆钉，即将缺损铆钉和与其对称布置的非缺损铆钉一并更换。考虑原有铆钉连接的受力状况,对于构造性铆钉，可不受此限。当用高强度螺栓更换有缺损的铆钉或螺栓时，可选用直径比原钉孔小13mm的高强度螺栓，但其承载力必须满足加固设计计算的要求。对采用摩擦型高强度螺栓加固铆钉连接的混合接头，可考虑两种连接的共同受力工作，但高强度螺栓的承载力设计值可按钢结构设计规范（GB50017-2003）第7.2.2条至第7.2.5条的有关规定计算确定。由于焊接连接的刚度远大于铆钉或螺栓连接，因此，用焊缝连接加固螺栓或铆钉连接时，应按焊缝承受全部作用力设计计算其连接，不考虑焊缝与原有连接件的共同工作，且不宜拆除原有铆钉或螺栓，已损坏失效者除外。27五、加固件的五、加固件的连连接接 为加固结构而增设的板件（加固件）应经计算确定，除须有足够的设计承载能力和刚度外，还必须与被加固结构有可靠的连接以保证二者良好的共同工作。加固件与被加固结构间的连接，应根据设计受力要求经计算并考虑构造和施工条件确定。加固件的焊缝、螺栓、铆钉等连接的计算可按钢结构设计规范（GB50017-2003）相关的规定进行，但由于加固件与结构间连接的施工常在现场进行，并且受力较不均匀，因此计算时，对角焊缝强度设计值应乘以0.85，其他强度设计值或承载力设计值应乘以0.95的折减系数。28六、构造与施工要求六、构造与施工要求 焊缝连接加固时，为避免过大应力集中、过大的附加应力和基本金属母材过热引起质变等，新增焊缝应尽可能地布置在应力集中最小、远离原构件的变截面以及缺口、加劲肋的截面处；应该力求使焊缝对称于作用力，并避免使之交叉；新增的对接焊缝与原构件加劲肋、角焊缝、变截面等之间的距离不宜小于100mm；各焊缝之间的距离不应小于被加固板件厚度的4.5倍。用盖板加固受有动力荷载作用的构件时，盖板端应采用平缓过度的构造措施，尽可能地减少应力集中和焊接残余应力。摩擦型高强度螺栓连接的板件连接接触面处理应按设计要求和钢结构设计规范及钢结构工程施工及验收规范的规定进行，当不能满足要求时，应征得设计人同意，进行摩擦面的抗滑移系数试验，以便确定是否需要修改加固连接的设计计算。结构的焊接加固，必须由有较高焊接技术级别的焊工施焊，施焊镇静钢的厚度不大于30mm，环境空气温度不应低于15，当厚度超过30mm时，温度不应低于0，当施焊沸腾钢板时，应高于5。图图4-27 焊焊接次序示意接次序示意图图 对用双角钢与节点板角焊缝连接加固焊接时，应先从一角钢一端的肢尖端头1开始施焊，继而施焊同一角钢另一端2的肢尖焊缝，再按上述顺序和方法施焊角钢的肢背焊缝身、以及另一角钢的焊缝5、6、7、8。29钢结构的裂纹根据其产生的原因、裂纹长短、受力状况即扩展趋势等可分为有或无扩展性或脆断倾向性两类。一、裂一、裂纹纹修复要求修复要求当结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时，应设法修复。在修复前必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施，对不宜采用修复加固的构件，应予拆除更换。在对裂纹构件修复加固设计时，应按钢结构设计规范（GBJ17-88）相关规定进行疲劳验算，必要时应专门研究，进行抗脆断计算。为提高结构的抗脆性断裂和疲劳破坏的性能，在结构加固的构造设计和制造工艺方面应遵循下列原则：降低应力集中程度，避免和减少各类加工缺陷，选择不产生较大残余拉应力的制作工艺和构造形式，以及采用厚度尽可能小的轧制板件等。在结构构件上发现裂纹时，作为临时应急措施之一，可于板件裂纹端外（0.51.0）t（t为板件厚）处钻孔（图4-28），以防止其进一步急剧扩展，并及时根据裂纹性质扩展倾向再采取恰当措施修复加固。裂裂纹纹的修复与加固的修复与加固二、修复裂二、修复裂纹纹的方法的方法焊焊接接 嵌板修嵌板修补补 附加盖板修附加盖板修补补 30（1）清洗裂纹边80mm以上范围内板面油污，露出洁净的金属面；（2）用碳弧气刨、风铲或砂轮将裂纹边缘加工出坡口直达纹端的钻孔，坡口的形式应根据板厚和施工条件按现行气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本型式与尺寸的要求选用；（3）将裂纹两侧及端部金属预热至100150，并在焊接过程中保持此温度；（4）用与钢材相匹配的低氢型焊条或超低氢型焊条施焊；（5）尽可能用小直径焊条以分层逆向焊施焊，焊接顺序参见图4-29，每一焊道焊完后宜立即进行锤击；（6）按设计要求检查焊缝质量；（7）对承受动力荷载的构件，堵焊后其表面应磨光，使之与原构件表面齐平，磨削痕迹应大体与裂纹切线方向垂直；（8）对重要结构或厚板构件，堵焊后应立即进行退火处理。31 对网状、分叉裂纹区和有破裂、过烧或烧穿等缺陷的梁、柱腹板部位，宜采用嵌板修补、修补顺序为：（1）检查确定缺陷的范围；（2）将缺陷部位切除，宜切带圆角的矩形孔，切除部分的尺寸均应比缺陷范围的尺寸大100mm（图4-30a）（3）用等厚度同材质的嵌板嵌入切除部位，嵌入板的长宽边缘与切除孔间二个边应留有24mm的间隙，并间其边缘加工成对接焊缝要求的坡口形式；（4）嵌板定位后，将孔口四角区域预热至100150，并按图4-30b所示顺序采用分段分层逆向焊法施焊；（5）检查焊缝质量，打磨焊缝余高，使之与原构件表面齐平。32用附加盖板修补裂纹时，一般宜采用双层盖板，此时裂纹两端仍须钻孔。当盖板用焊接连接时，应设法将加固盖板压紧，其厚度与原板等厚，焊脚尺寸等于板厚，盖板的尺寸和焊接顺序可参照嵌板修补程序执行。当用摩擦型高强螺栓连接时，在裂纹的每边用双排螺栓，盖板宽度以能布置螺栓为宜，盖板长度每边应超出纹端150mm。33 钢屋架的事故发生率，相对于由其它材料制作的屋架或其它钢结构构件而言比例较高。其原因有如下几点：1、钢屋架与一般屋架相比，其压杆的长细比比较大，易发生失稳；2、平面外刚度小，需要有完整的支撑系统；3、细部设计对拉杆特别敏感；4、节点构造复杂，其强度受焊接或锚固等施工质量影响大；5、制作、吊装及安装质量对钢屋架整体受力的影响较大。钢钢 屋屋 架架 加加 固固 一、引起一、引起钢钢屋架屋架损损坏的原因坏的原因 1、支撑系统设置不合理，不完整或不可靠。2、设计计算有误。3、屋架选型不当。4、某些屋盖未经正式设计，随便套用其他房屋的图纸，酿成事故。5、屋面荷载增加较多，导致屋架承载力不足。6、吊装时没有严格按照规程施工，屋架倾斜，导致较大的附加应力，降低了屋架的安全度。7、钢屋架制造有误。8、节点焊缝质量低劣或局部处理不当。9、某些施工单位未经设计单位同意，随意更改图纸。10、屋架的实际支承情况与设计计算时不符，使某些杆件产生较大的附加应力。34二、加固方法二、加固方法 钢屋架的加固方法有多种，常用的加固方法下图所示。其中卸载加固方法与前述钢筋混凝土屋架卸载加固方法相同。这些加固方法各有其合适的使用范围，在选用时应根据钢屋架存在的问题及其原因以及施工和经济条件合理选择。35