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钢结构加固技术规范 CECS77∶96

主编单位：清华大学土木工程系
审查单位：建筑物鉴定与加固委员会
批准单位：中国工程建设标准化协会
批准日期：１９９６年５月３０日
１总则
１．０．１为使钢结构的加固做到技术可靠、经济适用、施工简便和确保质量，特制定本规范。
１．０．２本规范适用于工业与民用建筑和一般构筑物的钢结构因设计、施工、使用管理不当，材料质量不符合要求，使用功能改变，遭受灾害损坏以及耐久性不足等原因而需要对钢结构进行加固的设计、施工和验收。对有特殊要求和特殊情况下的钢结构加固，尚应符合相应的专门技术标准的规定。
１．０．３钢结构加固前，应按照《工业厂房可靠性鉴定标准》和《民用建筑可靠性鉴定标准》等进行可靠性鉴定。
１．０．４钢结构的加固设计、施工及验收，除本规范规定外，尚应符合《钢结构设计规范》、《钢结构工程施工及验收规范》的规定。
２术语、符号与代号
２．１术语
２．１．１钢结构的加固对已有钢结构进行加强以提高其承载力、耐久性和满足使用要求。
２．１．２待加固的钢结构经可靠性鉴定需要进行但尚未实施加固的钢结构。
２．１．３加固前的结构、构件或原结构、构件实施加固前的现有结构、构件。
２．１．４加固后的结构、构件实施加固竣工后的结构、构件。
２．１．５结构的名义应力按规范规定或由材料力学一般方法算得的结构应力。
２．１．６有效净截面、净截面扣除孔洞、锈蚀和损伤削弱失效后的截面。
２．１．７摩擦型高强度螺栓连接仅考虑由板件间摩擦力传递板件间作用力的高强度螺栓连接。
２．１．８扩展性裂纹长度或深度有可能不断增加的裂纹。
２．１．９脆断倾向性裂纹有使钢结构可能发生突然脆性断裂的裂纹。
２．２符号与代号
２．２．１作用和作用效应符号
Ｆ——集中荷载；
Ｍ——弯矩；
Ｍ0——构件加固前的弯矩；
Ｎ——轴心力；
Ｎ0——构件加固前的轴心力；
Ｐ——高强度螺栓的预拉力；
Ｖ——剪力；
Ｖ0——构件加固前的剪力。
２．２．２计算指标
Ｅ——钢材的弹性模量；
Ｇ——钢材的剪切模量；
ＮE——欧拉临界力
ｆ——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；
ｆy——钢材屈服强度（或屈服点）标准值；
ｆv——钢材抗剪强度设计值；
ｆ0——原结构钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值；
ｆs——加固用钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值；
ｆ0——加固后结构构件钢材抗拉、抗压和抗弯换算强度设计值；
ｆwf—角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值；
σ——正应力；
σc——局部压应力；
σ0——构件加固时的正应力；
σf——垂直于角焊缝长度方向，按角焊缝有效截面计算的焊缝正应力；
τ——剪应力；
τf——沿角焊缝长度方向，按角焊缝有效截面计算的焊缝剪应力。
２．２．３几何参数
Ａ——毛截面面积或全部截面面积；
Ａn——有效净截面面积，净截面面积；
Ａ0——原构件的毛截面面积；
Ａ0n——原构件的净截面面积；
Ａs——构件加固部分的截面面积；
Ａt——构件加固后的总截面面积，即Ａ0与Ａs之和；
Ｉ——毛截面惯性矩；
Ｉ0——原构件毛截面惯性矩；
Ｉs——构件加固部分的截面惯性矩；
Ｗ——毛截面抵抗矩；
Ｗn——有效净截面抵抗矩；
Ｗ0n——原构件净截面积抵抗矩；
Ｌ——长度；
Ｌ0——构件的计算长度；
Ｌw——焊缝长度；
Ｌws——加固焊缝实际施焊段的长度；
Ｌs——加固焊缝延续的总长度；
ａ——间距；
ｄ——直径；
ｅ0——等效偏心距；
ｈe——角焊缝有效厚度；
ｈf——角焊缝焊脚尺寸；
ｔ——板件厚度；
λ——长细比；
λ0——换算长细比；
ω、ω0——挠度、初始挠度；
ωw——焊接残余挠度；
ωt——总挠度；
△ω——挠度增量。
２．２．４计算系数及其它
αN——压弯构件的弯矩增大系数；
βｍｘ、βty——压弯构件稳定计算的等效弯矩系数；
ｒ——截面塑性发展系数；
δ——焊缝连续性系数；
ξ——焊接残余挠度影响系数；
ηN——轴心受力加固构件的强度降低系数；
ηM——受弯加固构件的强度降低系数；
ηEM——压（拉）弯加固构件的强度降低系数；
φ——轴心受压构件的稳定系数；
φb——梁或受弯构件的整体稳定系数；
Ψ——系数。
３加固基本原则及一般方法
３．１一般规定
３．１．１钢结构经可靠性鉴定需要加固时，应根据可靠性鉴定结论和委托方提出的要求，由专业技术人员按本标准进行加固设计。加固设计的内容和范围，可以是结构整体，亦可以是指定的区段、特定的构件或部位。
３．１．２加固后的钢结构的安全等级应根据结构破坏后果的严重程度、结构的重要性和下一个使用期的具体要求，由委托方和设计者按实际情况商定。
３．１．３钢结构加固设计应与实际施工方法紧密结合，并应采取有效措施，保证新增截面、构件和部件与原结构连接可靠，形成整体共同工作。应避免对未加固的部分或构件造成不利的影响。
３．１．４在钢结构加固前应对其作用荷载进行实地调查，其荷载取值应符合下规定：
３．１．４．１对符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》的荷载应按此规范的规定取值；
３．１．４．２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系数作为该永久荷载的标准值；对未作规定的工艺、吊车等使用荷载，应根据使用单位提供的资料和实际情况取值。
３．１．５加固钢结构可按下列原则进行承载能力及正常使用极限状态验算；
３．１．５．１结构的计算简图应根据结构作用的荷载和实际状况确定；
３．１．５．２结构的计算截面，应采用实际有效截面积，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特点，以及加固部分与原结构共同工作的程度；
３．１．５．３加固后如改变传力路线或使结构重量增大，应对相关结构构件及建筑物地基基础进行必要的验算。
３．１．６对于高温、腐蚀、冷脆、振动、地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏，应提出其相应的处理对策后再进行加固。
３．１．７钢结构的加固设计应综合考虑其经济效益。应不损伤原结构，避免不必要的拆除或更换。
３．１．８钢结构在加固施工过程中，若发现原结构或相关工程隐蔽部位有未预计的损伤或严重缺陷时，应立即停止施工，并会同加固设计者采取有效措施进行处理后再继续施工。
３．１．９对于加固时可能出现倾斜、失稳或倒塌等不安全因素的钢结构，在加固施工前，应采取相应的临时安全措施，以防止事故的发生。
３．１．１０焊接钢结加固时，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发展；非焊接钢结构加固时，其实际名义应力值应小于０．７ｆy。当现有结构的名义应力值大于上述及本标准第５．１．４条规定时，则不得在负荷状态下进行加固。
３．２加固工程序
３．２．１加固工作应按图３．２．１程序进行。
３．２．２根据结构可靠性鉴定结论和有关资料，由设计人员会同施工人员选择适当的方案。
３．２．３按选择的适当方案进行加固设计，应考虑合适的施工方法及合理的构造措施并根据结构上的实际作用，进行承载能力、正常使用极限状态方面的验算。
３．２．４按照加固设计进行施工组织设计，施工时应采取有效措施确保质量和安全，并应遵照本标准及现行有关规范进行施工和验收。
３．３加固一般方法及其选择
３．３．１钢结构加固的主要方法有：减轻荷载、改变计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等，当有成熟经验时，亦可采用其它的加固方法。
３．３．２钢结构加固时的施工方法有：负荷加固、卸荷加固和从原结构上拆下加固或更新部件进行加固。加固施工方法应根据用户要求、结构实际受力状态，在确保质量和安全的前提下，由设计人员和施工单位协商确定。
３．３．３钢结构加固施工需要拆下或卸荷时，必须措施合理、传力明确、确保安全。主要方法有：
３．３．３．１梁式结构，例如屋架，可以在屋架下弦节点下设临时支柱（图３．３．３－１）或组成撑杆式结构（图３．３．３－２）张紧其拉杆对屋架进行改变应力卸荷。此时，屋架应根据千斤顶或撑杆压力进行承载力验算，且应注意杆件内力是否变号或增大，如个别杆件、节点承载力不足时，卸荷前应对其进行加固。
３．３．３．２柱子，可采用设置临时支柱（图３．３．３－３）或“托梁换柱”（图３．３．３－４）。采用“托梁换柱”时，应对两侧相邻柱进行承载力验算。
３．３．４钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接，有依据是亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时，应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。

 图３．３．３－１，２屋架卸荷示意图
注：１－临时支柱；２－千斤顶；３－拉杆

图３．３．３－３柱子的卸荷
注：１－被加固柱；２－临时支柱

图３．３．３－４下部柱的加固及截断拆除
注：１－牛腿；２－千斤顶；３－临时支柱；４－柱子被加固部分；５－永久性特制桁架；６－柱子被截取部分
３．４材料
３．４．１待加固的钢结构，应对其材料质量状况进行评价：
３．４．１．１根据设计文件、钢材质量证明书、施工记录、竣工报告、可靠性鉴定报告等文档资料或样品试验报告，对于待加固钢结构的原材料性能指标给出评价；
３．４．１．２如果没有充足的文档资料，或者给出的数据不充分、不完全、有疑虑，或者发现有影响结构和材料性能的缺陷或损伤时，应按国家现行有关标准进行抽样检验；
３．４．１．３对于符合现行国家标准规定的钢材，其强度设计值应按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）规定取值，否则应按本标准的３．４．１．１和３．４．１．２确定的屈服强度数值除以抗力分项系数ｒR取值：ｆ＝ｆy/ｒR，且抗力分项系数取１．１；
３．４．１．４对于气相腐蚀的钢结构构件，当其截面积损失大于２５％，或其板件剩余厚度小于５ｍｍ时，其材料强度设计值尚应根据腐蚀程度乘以表３．４．１．４所列相应的降低系数。对于特殊环境中腐蚀钢结构加固应专门研究确定。
腐蚀程度降低系数 表３．４．１．４
腐蚀程度（按ＧＢＪ４６－８２分类）
降低系数
Ⅳ类（弱腐蚀）
Ⅴ类（中等腐蚀）
Ⅵ类（强腐蚀）
０．９０
０．８５
０．８０
３．４．２与待加固的钢结构匹配的连接的强度设计值，应按本标准
３．４．１规定对结构材料的评定结果，按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）的表３．２．１－４至表３．２．１－６取值），并应考虑其第３．２．２条规定的相应折减系数。
３．４．３钢结构加固材料的选择，应按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）规定并在保证设计意图的前提下，便于施工，使新老截面，构件或结构能共同工作，并应注意新老材料之间的强度、塑性、韧性及焊接性能匹配，以利于充分发挥材料的潜能。
４改变结构计算图形的加固
４．１一般规定
４．１．１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。
４．１．２改变结构计算图形的加固过程（包括施工过程）中，除应对被加固结构承能力和正常使用极限状态进行计算外，尚应注意对相关结构构件承载能力和使用功能的影响，考虑在结构、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。
４．１．３采用改造结构计算图形的加固方法，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。
４．１．４采用调整内力的方法加固结构时，应在加固设计中规定调整内力（应力）或规定位移（应变）的数值和允许偏差，及其检测位置和检验方法。
４．２改变结构计算图形的一般方法
４．２．１对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固：
４．２．１．１增加支撑形成空间结构并按空间结构进行验算，例如图４．２．１－１；
４．２．１．２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４．２．１－２；
４．２．１．３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４．２．１－３；
４．２．１．４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，以减轻其它柱列负荷，例如图４．２．１－４；

图４．２．１－１

图４．２．１－２图

４．２．１－３用再分杆加固桁架图

(a)加固前

(b)加固后
４．２．１－４加强某一列柱
４．２．１．５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，如图４．２．１－５。

图４．２．１－５设置拉杆加强结构刚度
４．２．２对受弯构件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固：
４．２．２．１改变荷载的分布，例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载；

４．２．２．２改变端部支承情况，例如变铰接为刚接，参见图４．２．２－２；

图４．２．２－２屋架支座处由铰接改变为刚接
４．２．２．３增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构，参见图４．２．２－３；

图４．２．２－３托架支座处由铰接改变为刚接
４．２．２．４调整连续结构的支座位置；
４．２．２．５将构件变为撑杆式结构，例如图４．２．２－５；４．２．２．６施加预应力，例如图４．２．２－６。

图４．２．２－５构件变为撑杆式结构图

４．２．２－６板梁施加预应力加固
４．２．３对桁架可采用下列改变其杆件内的方法进行加固：
４．２．３．１增设撑杆变桁架为撑杆式构架，例如图４．２．３－１；

图４．２．３－１桁架下设撑杆
４．２．３．２加设应力拉杆，参见图４．２．３－２。
４．２．４必要时可采取措施使加固构件与其它构件共同工作或形成组合结构进行加固，例如使钢屋架与天窗架共同工作，参见图
４．２．４；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。

(a) 桁架下加直线预应力

(b)桁架下加折线预应力

图４．２．３－２在桁架中加设预应力拉杆

图４．２．４使天窗架与屋架连成整体共同受力
５加大构件截面的加固
５．１一般规定
５．１．１采用加大截面加固钢构件时，所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。
５．１．２加固的构件受力分析的计算简图，应反映结构的实际条件，考虑损伤及加固引起的不利变形，加固期间及前后作用在结构上的荷载及其不利组合。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。必要时应分阶段进行受力分析和计算。
５．１．３被加固构件的设计工作条件分类见表５．１．３
构件的设计工作条件类别 表５．１．３
类别
使用条件
Ⅰ
特繁重动力荷载作用下的焊接结构
Ⅱ
除Ⅰ外直接承受动力荷载或振动荷载的结构
Ⅲ
除Ⅳ外仅承受静力荷载或间接动力荷载作用的结构
Ⅳ
受有静力荷载并允许按塑性设计的结构
５．１．４负荷下焊接加固结构，其加固时的最大名义应力σｏｍａｘ应按表５．１．３划分的结构类别预以限制：对于Ⅰ、Ⅱ类结构分别为│σｏｍａｘ│≤０．２ｆy和│σｏｍａｘ│≤０．４ｆy；对于Ⅲ、Ⅳ类结构为│σｏｍａｘ│≤０．55ｆy。一般情况下，对于受有轴心压（拉）力和弯矩的构件，其σｏｍａｘ可按下列公式确定：
σｏｍａｘ＝Ｎ0/Ａ0n±(Ｍ0x＋Ｎ0ω0x)/αNXＷ0ｎx±Ｍ0y＋Ｎ0ω0y/αNyＷoyn
（５．１．４－１）
式中Ｎ0，Ｍ0x，Ｍ0y——原构件的轴力，绕ｘ轴和ｙ轴的弯矩。
Ａ0n，Ｗ0ｎx，Ｗoyn——原构件的净截面面积，对ｘ轴和ｙ轴的净截面抵抗矩。
αNX，αNy——弯矩增大系数。对拉弯构件取α
NX＝αNy１．０；对压弯构件按式（５．１．４－２）和（５．１．４－３）计算：
αNX＝１－Ｎ0λ２x/π2ＥA0 （５．１．４－２）
αNY＝１－Ｎ0λ２y/π2ＥA0 （５．１．４－３）
其中Ａ0，λｘ，λｙ——分别为原构件的毛截面面积、对ｘ轴和ｙ轴的长细比。
ωｏｘ，ωｏｙ——原构件对ｘ轴和ｙ轴的初始挠度，其值取实测值与按式（５．１．４－４）或（５．１．４－５）计算的等效偏心距ｅｏｘ（或ｅｏｙ）之和。
ｅｏｘ＝Ｍｏｎｘ（Ｎｏｙ-Ｎ0）（ＮｏＥｘ－Ｎ0）/Ｎ0Ｎ0yＮ0Ex（５．１．４－４）
ｅｏｘ＝Ｍｏｎy（Ｎｏｙ-Ｎ0）（ＮｏＥy－Ｎ0）/Ｎ0Ｎ0yＮ0Ey（５．１．４－５）
其中Ｎｏ为原构件轴力；Ｎ0y、Ｎ0Ex、Ｎ0Ey；Ｍｏｎｘ和Ｍｏｎy分别用下列各式计算：
Ｎ0y＝Ａ0·ｆy （５．１．４－６）
Ｎ0Ex＝π２ＥＡ0λｘ （５．１．４－７）
Ｎ0Ey＝π２ＥＡ0λy （５．１．４－８）
Ｍｏｎｘ＝Ｗｏｎｘ·ｆy （５．１．４－９）
Ｍｏｎｙ＝Ｗｏｎｙ·ｆy （５．１．４－１０）
其中Ａ0为原构件的毛截面面积。
５．１．５加固后的Ⅰ、Ⅱ类构件，必要时应对其剩余疲劳寿命进行专门研究和计算。
５．１．６对负荷下加固后钢构件的计算，按本规范第５．２．、５．３节的规定进行。对非负荷下加固后钢构件的计算可参照本规范并按《钢结构件设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）规定进行。
５．２受弯构件的加固
５．２．１在主平面内受弯的加固受弯构件，应按下式计算其抗弯强度：
Ｍｘ/ｒｘＷｎｘ＋Ｍｙ/ｒｙＭｎｙ≤ηｍｆ（５．２．１）
式中Ｍｘ，Ｍｙ——绕加固后截面形心ｘ轴和ｙ轴的加固前弯矩与加固后增加的弯矩之和；
Ｗｎｘ，Ｗｎｙ——对加固后截面ｘ轴和ｙ轴的净截面抵抗矩；
ｒｘ，ｒｙ——截机塑性发展系数，对Ⅰ、Ⅱ类结构取ｒｘ＝ｒｙ＝１．０；对Ⅲ、Ⅳ类结构，根据截面形状按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８），表５．２．１采用；
ηｍ——受弯构件加固强度折减系数；对Ⅰ、Ⅱ类焊接结构取ηｍ＝０．８５对其他结构取ηｍ＝０．９；
ｆ——截面中最低强度级别钢材的抗弯强度设计值。
５．２．２Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类结构的受弯构件截面的抗剪强度τ，组合梁腹板计算高度边缘处的局部承压强度σc和折算应力可分别按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）第４．１．２条、第４．１３条、第４．１．４条计算；按塑性设计的Ⅳ类构件，可按其第９．２．２条的规定计算腹板的抗剪强度，计算时钢材强度值取计算部位钢材强度设计值。
５．２．３主平面内受弯的加固构件，当不符合《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）第４．２．１和４．２．４条规定时，可按其第４．２．２和４．２．３条的规定计算其整体稳定性，但应将钢材的抗弯强度设计值ｆ改取钢材换算强度设计值ｆ*（按５．３．６条规定取值）并乘以折减系数ηｍ。
５．２．４组合截面板梁的翼缘和腹板应按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）第四章第三节的规定设计和计算其局部稳定，对按塑性设计的第Ⅳ类结构构件，其宽厚比尚应符合其第九章第９．１．４条表９．１．４的规定。
５．２．５所加固结构构件的总挠ωＴ一般可按下式确定：
ωＴ＝ωｏ＋ωｗ＋△ω（５．２．５）
式中ωｏ——初始挠度，按实测资料或加固时荷载由加固前的截面特性计算确定；
ωｗ——焊接加固时的焊接残余挠度，可按第５．２．６条确定；
△ω——挠度增量，按加固后增加荷载标准值和已加固截面特征计算确定。
总的ωＴ值不应超过《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）第３．３．３条表３．３．２规定的限值。
５．２．６焊接残余挠度ωｗ应专门研究或接近似由下式确定：
ωw＝δｈ２fＬs（２Ｌｏ－Ｌｓ）/２００Ｉ0∑ｍi=1ξiΨiｙi（５．２．６）
式中δ——考虑加固件间断焊缝连续性的系数，当为连续焊缝时，取δ＝１．０，当为是断焊缝时，取加固焊缝实际施焊段长度与延续长度之比；
ｈf——焊脚尺寸；
Ｌｓ——加固件焊缝延续的总长度；
Ｌ0——受弯构件在弯曲平面内的计算长度，简支单跨梁时取梁的跨度；
Ｉ0——原构件截面的惯性矩；
ｙi——第ｉ条加固焊缝至构件截面形心的距离；
ξi——与加固焊缝处结构应力水平σ0i有关的系数，按表５．２．６取值；
表５．２．６
σ0/ｆy
０．１
０．２
０．３
０．４
０．５
０．６
０．７
ξ
１．２５
１．５０
１．７５
２．００
２．５０
３．００
３．５０

ｆy——为原构件钢材的屈服强度标准值。
Ψi——系数，结构构件受拉和受压区均有加固焊缝时取１．０，仅拉或压区有加固焊缝时取０．８，计算稳定性时取０．７。
５．３轴心受力和拉弯、压弯构件的加固
５．３．１轴心受拉或轴心受压构件宜采用对称的或不改变形心位置的加固截面形式，其强度应按下列规定计算：
Ｎ/Ａn≤ηnｆ（５．３．１－１）
式中Ａn——加固后构件净截面积；
ｆ——截面中最低强度级别钢材的强度设计值；
ηn——轴心受力加固构件的强度降低系数。对非焊接加固的轴心受力或焊接加固的轴心受拉Ⅰ、Ⅱ类构件取ηｎ＝０．８５；Ⅲ、Ⅳ类构件取ηn＝０．９。对焊接加固的受压构件按公式（５．３．１－２）取值。
ηn＝０．８５－０．２３σ0/ｆy（５．３．１－２）
其中：σ0为构件未加固时的名义应力。当采用非对称或形心位置改变的截面加固时，应按第５．３．２条公式（５．３．２）计算。
５．３．２拉弯或压弯构件的截面加固应根据原构件的截面特性，受力性质和初始几何变形状况等条件，综合考虑选择适当的加固截面形式，其截面强度应按下列规定计算：
Ｎ/Ａn±(Ｍx＋ＮωＴx)/ｒxＷnx±(Ｍy＋ＮωTy)/ｒxＷny≤ηＥＭｆ （５．３．２）
式中Ｎ，Ｍｘ，Ｍｙ——分别为构件承受的总轴心力，绕ｘ轴和ｙ轴的总最大弯矩；
Ａｎ，Ｗｎｘ，Ｗｎｙ——分别为计算截面净截面面积，对ｘ轴和ｙ轴的净截面抵抗矩；
ωＴx，ωTy——构件对ｘ轴和ｙ轴的总挠度，按公式（５．２．５）计算；
ｒw，ｒy——塑性发展系数，对Ⅰ、Ⅱ类结构构件，取ｒｘ＝ｒｙ＝１．０；对Ⅲ、Ⅳ类结构构件按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）中表５．２．１采用；
ηＥＭ——拉弯或压弯加固构件的强度降低系数，对Ⅰ、Ⅱ类结构构件取ηＥＭ＝０．８５；Ⅲ、Ⅳ类结构构件取ηＥＭ＝０．９；当Ｎ/Ａｎ≥０．５５ｆｙ时，取ηＥＭ＝ηｎ（ηｎ见第５．３．１条）；
ｆ——截面中最低强度级别钢材的强度设计值。
５．３．３实腹式轴心受压构件，当无初弯曲和损伤且对称或形心位
置不改变加固截面时，其整体稳定性按下列规定计算：
Ｎ/φＡ≤ηnｆ0（５．３．３）
式中Ｎ——加固时和加固后构件所受总轴心压力；
φＡ——轴心受压构件稳定系数，按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）附录三相应屈服强度钢材的Ｃ类截面系数表格查取，或按其表后所附公式计算（计算时取ｆy＝１．１ｆ0）；
Ａ——构件加固后的截面面积；
ηn——轴心受力加固构件强度降低系数，按第５．３．１条的规定采用；
ｆ0——钢材换算强度设计值，按第５．３．６条采用。当构件有初始弯曲等损伤或非对称或形心位置改变的加固截面引起的附加偏心时，应按第５．３．４条加固的压弯构件计算其稳定。
５．３．４加固实腹式压弯构件，弯矩作用在对称平面内的稳定性，应按下列规定计算：
（１）弯矩作用平面内的稳定性：
[Ｎ/φxＡ＋(βmxＭx＋Ｎωx)ｒx/Ｗ1x（１－０．８Ｎ/ＮEX）]≤ηEMｆ0）
（５．３．４－１１）
式中Ｎ——所计算构件段范围内轴心压力；
φx——弯矩作用平面内的轴心受力构件的稳定系数，按第５．３．３条规定采用；
Ｍx——所计算构件段范围内最大弯矩；
ｒx——截面塑性发展系数，对Ⅰ、Ⅱ类构件取ｒｘ＝１．０对Ⅲ、Ⅳ类构件按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）表５．２．１采用；
Ｗ1x——弯矩作用平面内较大受压纤维的毛截面抵抗矩；
ηEM——压弯加固构件的强度折减系数，按第５．３．２条规定采用；
ωx——构件对ｘ轴的初始挠度ωｏ及焊接加固残余挠度ωｗ之和，ωｗ按第５．２．６条确定；
βmx——等效弯矩系数，按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）第５．２．２条的规定采用；
ｆ0——钢材换算强度设计值，按第５．３．６条规定采用。
ＮEX——欧拉临界力，按公式（５．３．４－２）计算；
ＮEX＝π2ＥＡ/λ2X（５．３．４－２）其中Ａ——加固后构件的截面面积；
λX——加固后构件对截面ｘ轴的长细比。
对于轧制或组合成的Ｔ形和槽形单轴对称截面，当弯矩作用在对称轴平面且使较大受压翼缘受压时，除按公式（５．３．４－１）计算外，尚应按下式计算：
Ｎ/Ａ－(βmxＭx＋Ｎωx)/ｒxＷ2x（１－１．２５Ｎ/ＮEX）≤ηEMｆ0
（５．３．４－３）
式中Ｗ2X——对较小翼缘或腹板边缘的毛截面抵抗矩。
（２）弯矩作用平面外的稳定性：
Ｎ/φyA＋βtxＭx＋ＮωxφbＷ1x≤ηEMｆ0
　　　　　　　　　　（５．３．４－４）

式中Ｎ——构件所受轴心压力；
φy——弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数，参照第５．３．３条规定采用；
Ａ——加固后构件的截面面积；
φb——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）附录一第（五）项规定计算（计算时取ｆｙ＝１．１ｆ０），对箱形截面可取φｂ＝１．４；
Ｍx——所计算构件段范围内最大弯矩；
βｔｘ——等效弯矩系数，按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）第５．２．２条第二项的规定采用；
ωx——构件对ｘ轴的初始挠度ω0x与焊接残余挠度ωw之和。
５．３．５弯矩作用在两个主平面内的双轴对称加固实腹式工字形和箱形截面压弯构件，其稳定性按下列公式计算：

式中φx、φy——对强轴和弱轴的轴心受压构件稳定系数，参照第５．３．３条的规定确定；
φbx，φby——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数；寸箱形截面取φbx＝φby＝１．４；对工字形截面，取φby＝１．０，φbx可按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）附录一第（五）项规定计算（计算时取ｆy＝１．１ｆ*）；
Ｍx，Ｍy——所计算构件段范围内对强轴和弱轴的最大弯矩；
ＮEX，ＮEY——构件分别对ｘ轴和ｙ轴的欧拉临界力；
ωx——构件对ｘ轴的初始挠度ωｏｘ与焊接残余挠度ωｗｘ的和；
ωy——构件对ｙ轴的初始挠度ωｏｙ与焊接残余挠度ωｗｙ之和；
Ｗ1x，Ｗ1y——对强轴和弱轴的毛截面抵抗矩；
βmx，βmy——等效弯矩系数，按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）第５．２．２条一款的规定采用；
βtx，βty——等效弯矩系数，按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）第５．２．２条二款的规定采用。
５．３．６加固构件整体稳定计算时，钢材换算强度设计值可按下列规定采用：
当ｆ0≤ｆs≤１．１５ｆ0时，取ｆ*＝ｆ0；
当１．１５ｆ0＜ｆs时，按式（５．３．６）计算确定：
　　　　　（５．３．６）
式中ｆ0，ｆs——分别为构件原来用钢材和加固用钢材的强度设计值；
Ａ0，Ａs——分别为加固构件原有截面和加固的截面面积；
Ｉ0，Ｉs——分别为加固构件原有截面和加固截面对加固后截面形心主轴的惯性矩。
５．３．７加固的格构式轴心受压构件，当无初弯曲且对称加固截面时，可按第５．３．１条规定计算其强度；按第５．３．３条规定计算其稳定性，但对虚轴的长细比应按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）第５．１．３条计算取用换算长细比。当构件有初始弯曲损伤或非对称加固截面引起的附加偏心（包括焊接残余挠度ωw）时，应根据损伤和附加偏心的实际情况，考虑为加固的格构式压弯构件，分别按第５．３．８条、第５．３．９条、第５．３．１０条或第５．３．１１条计算其稳定性。
５．３．８仅有绕虚轴（Ｘ轴）作用弯矩和初弯曲，附加偏心（ωx）的加固格构式压弯构件，其弯矩作用平面内的整体稳定性按下式计算：
（５．３．８）
Ｗ1x＝Ｉx/ｙ0，Ｉx为加固后截面对ｘ轴的毛截面惯性矩，ｙ0为由ｘ轴到压力较大分肢的轴线距离或者到压力较大分肢的腹板边缘的距离，二者取较大者；φx、ＮEX由换算长细比确定，其它符号同公式（５．３．４－１）。弯矩作用平面外的整体稳定性可不计算，但应计算分肢的稳定性。分肢的轴力可按桁架的弦杆，并考虑构件所受轴力、弯矩和弯曲损伤，附加偏心算得；对于缀板式构件的分肢尚应考虑由剪力引起的弯矩。
５．３．９弯矩绕实轴作用，且无弯矩作用平面外的初始弯曲损伤、附加偏心的格构式压弯构件，其弯矩作用平面内和平面外的稳定性计算均与加固的实腹式压弯构件的相同，但在计算弯矩作用平面外的稳定性时，长细比应取换算长细比且φb取１．０。
５．３．１０弯矩作用在两个主平面和有双向初弯曲和附加偏心（ωｗ、ωy）的加固的双肢格构式压弯构件，其稳定性按以下规定计算：
（１） （１）   按整体计算：
（５．３．１０－１）
φｘ、ＮＥｘ按换算长细比并参照第４．３．３条中关于轴心受压稳定系数的规定确定，其它符号同公式（５．３．５－１）。
（２）按分肢计算：
在Ｎ和Ｍｙ作用下，将分肢作为桁架弦杆计算其轴心力，Ｍｙ可按公式（５．３．１０－２）和公式（５．３．１０－３），分配给两肢（图５．３．１０），然后按第５．３．４条的规定计算分肢的稳定性。
分肢１：
Ｍy1＝ＭyＩ1/ｙ1(Ｉ1/ｙ1＋Ｉ2/ｙ2 ) （５．３．１０－２）
分肢２：
Ｍy2＝ＭyＩ2/ｙ2(Ｉ1/ｙ1＋Ｉ2/ｙ2 ) （５．３．１０－２）
式中Ｉ1，Ｉ2——分肢１，分肢２对ｙ轴的惯性矩；
ｙ1，ｙ2——Ｍy作用的主轴平面至分肢１、分肢２轴线的距离。

图５．３．１０格构式构件截面
５．３．１１对实腹式轴心受压、压弯构件和格构式构件单肢的板件应按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）第五章第四节有关规定验算局部稳定性。
５．４构造与施工要求
５．４．１加大截面加固结构构件时，应保证加固件与被加固件能够可靠地共同工作、断面的不变形和板件的稳定性，并且要可能施工。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。
５．４．２在负荷下进行结构加固时，其加固工艺应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，为此必须制定详细的加固施工工艺过程和要求的技术条件，并据此按隐蔽工程进行施工验收。
５．４．３在负荷下进行结构构件的加固，当|σｏｍａｘ|≥０．３ｆy，且采用焊接加固件加大截面法加固结构构件时，可将加固件与被加固件沿全长互相压紧；用长２０～３０ｍｍ的间断（３００～５００ｍｍ）焊缝定位焊接后，再由加固件端向内分区段（每段不大于７０ｍｍ）施焊所需要的连接焊缝，依次施焊区段焊缝应间歇２～５ｍｉｎ。对于截面有对称的成对焊缝时，应平行施焊；有多条焊缝时，应交错顺序施焊；对于两面有加固件的截面，应先施焊受拉侧的加固件，然后施焊受压侧的加固件；对一端为嵌固的受压杆件，应从嵌固端向另一端施焊，若其为受拉杆，则应从另一端向嵌固端施焊。当采用螺栓（或铆钉）连接加固加大截面时，加固与被加固板件相互压紧后，应从加固件端向中间逐次做孔和安装拧紧螺栓（或铆钉），以便尽可能减少加固过程中截面的过大削弱。
５．４．４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，并考虑第５．４．２条和第５．４．３条的规定。
６连接的加固与加固件的连接
６．１一般规定
６．１．１钢结构加固连接方法，即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择，应根据结构需要加固的原因、目的、受力状态、构造及施工条件，并考虑结构原有的连接方法确定。
６．１．２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，但仅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型高强螺栓共同受力的混合连接。
６．１．３加固连接所用材料应与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》（ＧＢＪ１７－８８）中第２．０．５条、第３．２．１条和第３．２．２条的规定。
６．１．４负荷下连接的加固，尤其是采用端焊缝或螺栓的加固而需要折除原有连接，和扩大、增加钉孔时，必须采取合理的施工工艺和安全措施，并作核算以保证结构（包括连接）在加固负荷下具有足够的承载力。
６．２焊缝连接的加固
６．２．１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。
６．２．２新增加固角焊缝的长度和焊脚尺寸或熔焊层的厚度，应由连接处结构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的焊缝的共同工作、受力状态的改变以及６．２．５条和６．２．６条的规定。
６．２．３负荷下用焊缝加固结构时，应尽量避免采用长度垂直于受力方向的横向焊缝，否则应采取专门的技术措施和施焊工艺，以确保结构施工时的安全。
６．２．４负荷下用增加非横向焊缝长度的办法加固焊缝连接时，原有焊缝中的应力不得超过该焊缝的强度设计值，加固处及其邻区段结构的最大初始名义应力σｏｍａｘ
不得超过５．１．４条的规定。焊缝施焊时采用的焊条直径不大于４ｍｍ；焊接电流不超过２２０Ａ；每焊道的焊脚尺寸不大于４ｍｍ；前一焊道温度冷却至１００℃以下后，方可施焊下一焊道；对于长度小于２００ｍｍ的焊缝增加长度时，首焊道应从原焊缝端点以外至少２０ｍｍ处开始补焊，加固前后焊缝可考虑共同受力，按６．２．６条规定进行强度计算。
６．２．５负荷下用堆焊增加角焊缝有效厚度的办法加固焊缝连接时，应按下式计算和限制焊缝应力：
（６．２．５）
式中σf，τf——分别为角焊缝有效面积（ｈeＬw）计算的垂直于焊缝长度方向的应力和沿焊缝长度方向的剪应力；
ηf——焊缝强度影响系数，可按表６．２．５采用。
焊缝强度影响系数ηf表６．２．５
加固焊缝总长度（ｍｍ）
≥６００
３００
２００
１００
５０
≤３０
ηf
１．０
０．９
０．８
０．６５
０．２５
０

６．２．６加固后直角角焊缝的强度按下列公式计算，并可考虑新增
和原有焊缝的共同受力作用：
６．２．６．１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
σf＝Ｎ/ｈeＬw≤ｆwf（６．２．６－１）
当力平行于焊缝长度方向时
τf＝Ｎ/ｈeＬw≤0.85ｆwf（６．２．６－２）
６．２．６．２在各种力综合作用下，σｆ和τｆ共同作用处：
（６．２．６－３）
在公式（６．２．６－１）至公式（６．２．６－３）中：
σf——按角焊缝有效截面（ｈｅＬｗ）计算，垂直于焊缝长度方向的应力；
τf——按角焊缝有效截面计算，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，ｈｆ为较小焊脚尺寸；
Ｌw——角焊缝的计算长度，对每条焊缝其实际长度减去１０ｍｍ；
ｆwf——角焊缝的强度设计值，根据加固结构原有和加固用钢材强度较低的钢材，按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７－８８）表３．２．１－４确定。
６．２．７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（图６．２．７）的办法，附加连接板可以用角焊缝与基本构件相连（图６．２７ａ）；也可用附加节点板与原节点板对接（图６．２．７ｂ、ｃ），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。

图６．２．７用附加连接板加固
６．３螺栓和铆钉连接的加固
６．３．１螺栓或铆钉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度螺栓连接。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