在建筑結(jié)構(gòu)加固方面，常常要根據(jù)不同的客觀條件選擇不同的加固改造工藝。今天我們介紹一下增大截面加固法, 該種工藝常見(jiàn)于支撐柱加固、混凝土結(jié)構(gòu)加固。
一、鋼筋混凝土構(gòu)件
1、加固形式
鋼筋混凝土構(gòu)件的加固可采用四周外包、三周外包(U形外包)、單側(cè)加厚和雙側(cè)加厚等形式。
2、受力特征
在加固過(guò)程中，即在新舊混凝土結(jié)為整體的過(guò)程中，原構(gòu)件所承擔(dān)的荷載一般很難被完全卸除，其內(nèi)部存在著相當(dāng)高的應(yīng)力，而新增部分的應(yīng)力水平卻很低；而且，在新舊部分結(jié)為整體后，原構(gòu)件的大部分收縮、徐變一般都已完成，幾乎不再有發(fā)展，而新增部分的收縮干徐變尚處于初期的發(fā)展階段，數(shù)值和速度都較大，因此在新舊部分共同受力的過(guò)程中，會(huì)有部分應(yīng)力因徐變而由新增部分轉(zhuǎn)移到原構(gòu)件上，或者因收縮而在新舊部分中產(chǎn)生相互平衡的拉壓應(yīng)力。這些都會(huì)使加固中新增的部分存在應(yīng)變滯后現(xiàn)象．即在共同受力的過(guò)程中，原構(gòu)件的直力、應(yīng)變水平要高于新增部分的應(yīng)力和應(yīng)變。
加固后如果荷載不再增加，新增部分的應(yīng)力水平依然會(huì)很低；荷載進(jìn)一步增加時(shí)，試驗(yàn)表明，只要新舊混凝土黏結(jié)可靠，整個(gè)構(gòu)件截面的應(yīng)變?cè)隽炕痉暇€性關(guān)系，新舊材料的應(yīng)力將按照各自的本構(gòu)關(guān)系增長(zhǎng)；由于存在應(yīng)變滯后現(xiàn)象，在受壓區(qū)，原構(gòu)件的混凝土將首先達(dá)到極限壓應(yīng)蠻而退出工作，而此時(shí)新增混凝十的壓應(yīng)變尚低于極限壓應(yīng)變．能夠轉(zhuǎn)接部分荷載，并對(duì)原構(gòu)件的混凝土產(chǎn)生一定的側(cè)向約束作用，但因其單獨(dú)工作的承載力較低，且處于不利的受力狀態(tài)中，很快也會(huì)被壓壞，導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件破壞，出現(xiàn)各個(gè)擊破的破壞現(xiàn)象。因此，在構(gòu)件破壞時(shí)，新增混凝土的應(yīng)力要低于其抗壓強(qiáng)度，其作用并未得到充分發(fā)揮，而且加固時(shí)原構(gòu)件的應(yīng)力水平越高，或者說(shuō)，原構(gòu)件的工作應(yīng)力與其材料強(qiáng)度的比值越高，新增部分的應(yīng)變滯后現(xiàn)象則越嚴(yán)重，能夠發(fā)揮的作用越小，加固效果也就越差。一般而言，原構(gòu)件在加固時(shí)所承擔(dān)的荷載宜控制在60％以內(nèi)。不能滿足這一要求時(shí)，需采取臨時(shí)卸載、支頂?shù)却胧?，降低原?gòu)件的應(yīng)力。
在共同受力的過(guò)程中，如果新舊混凝土之間的黏結(jié)不能保證，整個(gè)構(gòu)件的承載力還可能進(jìn)一步降低。新舊混凝土之間的黏結(jié)主要決定于結(jié)合面的抗剪能力，但新舊混凝土結(jié)合面的抗剪強(qiáng)度要遠(yuǎn)低于混凝土材料的抗剪強(qiáng)度
混凝土結(jié)合面的抗剪強(qiáng)度有時(shí)難以滿足新舊混凝土祜結(jié)的要求，需配置一定數(shù)量的貫穿結(jié)合面的剪切一摩擦筋，抵抗結(jié)合面上的剪力。根據(jù)中國(guó)建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所的試驗(yàn)結(jié)果，混凝土結(jié)合面的抗剪能力可復(fù)核
對(duì)于采用混凝土圍套四面加固的梁、柱，由于原構(gòu)件外圍配置有封閉式箍筋，因此新舊混凝土結(jié)合面的抗剪能力要高得多，一般能夠滿足抗剪要求。
新舊混凝土的結(jié)合而除了承受剪應(yīng)力，實(shí)際上還要承受一定的拉、壓應(yīng)力，處于較為復(fù)雜的二向或三向應(yīng)力場(chǎng)中，只是保證新舊混凝土共同工作的必要條件。四川省建筑科學(xué)研究院的試驗(yàn)結(jié)果表明，即使是軸心受壓，柱的初始縱向裂縫也總是最先出現(xiàn)在結(jié)合面上，使新舊兩部分過(guò)早分離，導(dǎo)致構(gòu)件整體剛度和承載力因新舊部分共同工作能力的降低而降低。
3．計(jì)算假定和失效準(zhǔn)則
對(duì)于按常規(guī)方法加固的鋼筋混凝土構(gòu)件，在計(jì)算其承載能力時(shí)，一般可采用以下計(jì)算假定：
1)加固后構(gòu)件截面的變形仍保持平面，整個(gè)截面的應(yīng)變?cè)隽糠暇€性比例關(guān)系。
2)不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度。
3)混凝土受壓的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系曲線符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010—2010)的規(guī)定。
4)縱向鋼筋的應(yīng)力等于鋼筋應(yīng)變與其彈性模量的乘積，但其絕對(duì)隨不應(yīng)大于其相應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，其極限拉應(yīng)變?nèi)?.01。
當(dāng)加固后的構(gòu)件出現(xiàn)以下現(xiàn)象之一時(shí)，可認(rèn)為構(gòu)件達(dá)到了承載能力極限狀態(tài)：
1)原構(gòu)件的混凝土或新增混凝土的壓應(yīng)變達(dá)到混凝土極限壓應(yīng)變。
2)原構(gòu)件鋼筋或新增鋼筋的拉應(yīng)變達(dá)到鋼筋的極限拉應(yīng)變。
3)以上兩種情況同時(shí)出現(xiàn)。
4．截面承載力計(jì)算
(1)軸心受壓構(gòu)件
在軸向壓力作用下，當(dāng)原構(gòu)件的混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變時(shí)，可認(rèn)為加固后的構(gòu)件達(dá)到極限承數(shù)力：這時(shí)原構(gòu)件的混凝土中縱向鋼筋的壓應(yīng)力均可達(dá)到材料強(qiáng)度值，但新增混凝土的應(yīng)力和新增縱向鋼筋的應(yīng)力則達(dá)不到。
新增混凝土、新增縱向鋼筋的強(qiáng)度利用系數(shù)與原構(gòu)件混凝土的應(yīng)變水平指標(biāo)或應(yīng)力水平指標(biāo)有著直接的關(guān)系。應(yīng)變水平指標(biāo)能夠較直觀地反映應(yīng)變滯后的程度。
(2)偏心受壓柱
采用增大截面法加固鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件時(shí)，其承載力可參照軸心受壓、受彎構(gòu)件的基本原則計(jì)算，一般可將新舊部分作為一個(gè)整體對(duì)待，按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)的規(guī)定計(jì)算，但是考慮到應(yīng)變滯后、共同工作等方面的因素，需對(duì)新增混凝土和新增縱向鋼筋的強(qiáng)度進(jìn)行折減。
(3)受彎構(gòu)件
按增大截面法加固梁、板等受彎構(gòu)件時(shí)有兩種基本形式：增大受拉區(qū)，多用于粱的加固；增大受壓區(qū)，多用于板的加固。
當(dāng)采用增大受壓區(qū)的加固方法時(shí)，如果能夠保證新舊混凝土結(jié)為整體，加固后構(gòu)件的承載能力、抗裂度、鋼筋應(yīng)力、裂縫寬度、變形等可按混凝土疊合構(gòu)件計(jì)算；如果新舊混凝土的黏結(jié)不能保證，可將新舊部分作為兩個(gè)獨(dú)立的構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算，后增彎矩按撓度棚等的變形協(xié)調(diào)條件在新舊部分之間進(jìn)行分配，一般情況下可按截面的抗彎剛度分配。
如果采用增大受拉區(qū)的方法加固受彎構(gòu)件，由于鋼筋的極限拉應(yīng)變可達(dá)到0.01，而一般的熱軋鋼筋的彈性比例極限應(yīng)變值僅為0.001～0.0025，因此在原鋼筋屈服但未達(dá)到極限拉應(yīng)變0.01時(shí)，新增鋼筋一般能夠屈服，加固后受彎構(gòu)件的承載力可按一般的受彎構(gòu)件計(jì)算，但是考慮到新舊鋼筋共同工作的能力，以及構(gòu)件在使用階段出現(xiàn)較寬裂縫的可能性，一般對(duì)新增鋼筋的抗拉強(qiáng)度乘以折減系數(shù)0.9。
5．構(gòu)造規(guī)定
1)原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)大于C10，新加固混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)高于原構(gòu)件。
2)新增混凝土層的最小厚度，加固板時(shí)不應(yīng)小于40mm，加固梁、柱時(shí)不應(yīng)小于60mm，用噴射混凝土施工時(shí)不應(yīng)小于50mm。
3)石子宜用堅(jiān)硬耐久的卵石或碎石，其最大粒徑不宜大于20mm。
4)加固板的受力鋼筋直徑宜用8～12mm，加固梁、柱的縱向受力鋼筋宜用帶肋鋼筋，鋼筋最小直徑對(duì)于梁不宜小于12mm，對(duì)于柱不宜小于14mm，最大直徑不宜大于25mm；封閉式箍筋直徑不宜小于8mm，U型箍筋直徑宜與原有箍筋直徑相同。
5)新舊受力鋼筋的凈距不應(yīng)小于20mm，并應(yīng)采用短筋焊接連接；箍筋應(yīng)采用封閉箍筋或U型箍筋，并按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)汁規(guī)范》(GB50010-2010)的構(gòu)造要求配置。
①當(dāng)新舊受力鋼筋采用短筋焊接時(shí)，短筋的直徑不應(yīng)小于20mm，長(zhǎng)度不小于5d(d為新、舊受力鋼筋直徑的較小值)，各短筋的中距不大于500mm。
②當(dāng)用混凝土圍套對(duì)構(gòu)件進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)設(shè)囂封閉箍筋。
③當(dāng)對(duì)構(gòu)件的單側(cè)或雙側(cè)進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)設(shè)置U型箍筋。U型箍筋應(yīng)焊在原箍筋上，當(dāng)面焊縫長(zhǎng)度為10d．雙面焊縫為5d(d為U型箍筋直徑)，或者焊在增設(shè)的錨釘上，也可直接仲入錨孔內(nèi)錨固，錨釘?shù)闹睆絛不應(yīng)小于10mm，距構(gòu)件邊緣不小于3d．
且不小于40mm，采用環(huán)氧樹(shù)脂漿政環(huán)氧樹(shù)脂砂漿將錨釘錨固于原梁、柱的鉆孔內(nèi)，鉆孔直徑應(yīng)大于錨釘直徑4mm，錨幽深度不小于10d。
6)梁的新增縱向受力鋼筋的兩端應(yīng)可靠錨固；柱的新增縱向受力鋼筋的下端應(yīng)伸入基礎(chǔ)，并滿足錨固要求，上端應(yīng)穿過(guò)樓板與上柱腳連接，或在屋面板處封頂錨固。
6．施工要求
加固混凝土結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程，應(yīng)遵循下列工序和原則：
1)對(duì)原構(gòu)件存在缺陷的部位進(jìn)行清理，直至混凝土的密實(shí)部分，并將構(gòu)件表面鑿毛或打出溝槽，溝槽深度不宜小于6mm，間距不宜大于箍筋間距或200mm，被包部分的角部應(yīng)倒角，除去浮碴、塵土等。
2)原有混凝土表面應(yīng)沖洗干凈，充分洇水，澆注混凝土前，結(jié)合而應(yīng)以水泥漿等界面劑進(jìn)行處理。
3)對(duì)原有和新增受力鋼筋應(yīng)進(jìn)行除銹，在受力鋼筋上施焊前直采取卸荷或支頂措施，并應(yīng)逐根分區(qū)、分段、分層施焊。
4)模板搭設(shè)、鋼筋安置以及新混凝上的澆注和養(yǎng)護(hù)，應(yīng)符合現(xiàn)行同家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204-2002)的要求。
二、鋼構(gòu)件
1．加固形式
在加固鋼梁、鋼柱、鋼桁架等鋼構(gòu)件時(shí)，一般是通過(guò)增設(shè)角鋼、槽鋼、鋼板、鋼管、園鋼等增大構(gòu)件的截面面積，從而提高構(gòu)件的承載力和剛度。新增加固件與原構(gòu)件的連接包括焊接、螺栓連接、鉚接等，一般采用焊接。
對(duì)鋼構(gòu)件的加固還包括對(duì)原構(gòu)件中各零件之問(wèn)連接的加固和對(duì)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的加固，可分為焊縫連接、高強(qiáng)度螺栓連接、鉚接和普通螺栓連接三種情況。
1)對(duì)焊棒連接的加固：宵接延長(zhǎng)原焊縫的長(zhǎng)度，如存在困難，也可采用附加連接板和增大節(jié)點(diǎn)板的方法，增加焊縫有效高度；增設(shè)新焊縫。
2)對(duì)高強(qiáng)度螺栓連接的加固：增補(bǔ)同類型的高強(qiáng)度螺栓；將單剪結(jié)合改造為雙剪結(jié)合；增設(shè)焊縫連接。
3)對(duì)鉚接和普通螺栓連接的加固：全部或局部更換為高強(qiáng)度螺檢連接：增補(bǔ)新鉚釘、新螺栓或增設(shè)高強(qiáng)度螺栓；增設(shè)焊縫連接。
2．負(fù)荷加固的條件
鋼結(jié)構(gòu)的加固有卸荷加固和負(fù)荷加固兩種形式。負(fù)荷加固是工作量最小、最方便、也較經(jīng)濟(jì)的方法，無(wú)論是采用焊接連接還是非焊接連接，在負(fù)荷狀態(tài)下對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行加固都是可能的。
研究表明，當(dāng)采用角焊縫焊接厚度為10～14mm的焊件時(shí)，強(qiáng)度影響的最大范圍僅存26mm以內(nèi)，且熱滯留時(shí)問(wèn)僅為12s。只要采取措施保證焊接區(qū)小范圍退出工作引起的應(yīng)力重分布不致?lián)p壞整體結(jié)構(gòu)，焊后承載力會(huì)迅速提高。對(duì)高應(yīng)力的對(duì)接焊縫和搭接焊縫所作的補(bǔ)焊試驗(yàn)證明，在按規(guī)定順序施焊時(shí)，試驗(yàn)機(jī)荷載下降10％～15％，冷卻后回升5％，施焊后新舊焊縫共同受力。對(duì)壓桿的焊接加固試驗(yàn)也證明了壓桿在接近臨界荷載之前進(jìn)行加固的可能性。這些試驗(yàn)都說(shuō)明，在較高負(fù)荷下對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行焊接加固是可行的。
但是，負(fù)荷加固時(shí)，原構(gòu)件中畢竟存在著較高的應(yīng)力，施焊、開(kāi)孔、原連接的解除等都會(huì)改變?cè)瓨?gòu)件的應(yīng)力水平和應(yīng)力分布，并可能對(duì)原構(gòu)件造成損傷，這些都可能威脅構(gòu)件在施工期間的安全性和耐久性，因此必須對(duì)施工期間鋼構(gòu)件的工作條件和施工的過(guò)程進(jìn)行控制。
中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(CECS77：96)，將被加固構(gòu)件的設(shè)計(jì)工作條件劃分為四類。在采用增大截面法加固鋼構(gòu)件時(shí)，要求被加固構(gòu)件實(shí)際的最大名義應(yīng)力值必須滿足要求，采用增加非橫向焊縫長(zhǎng)度的方法加用焊縫連接時(shí)，原焊縫中的應(yīng)力不得超過(guò)該焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，加固處及其鄰近區(qū)段結(jié)構(gòu)的最大名義應(yīng)力必須滿足要求；采用增加角焊縫有效高度的方法加固焊縫連接時(shí)，原焊縫的應(yīng)力水平應(yīng)滿足要求。
3．加固方法的選擇
在選擇鋼構(gòu)件的加固方法時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1)注意周圍環(huán)境的凈空限制，避免新增零件與其他桿件相碰，或影響建筑物的使用。
2)加固方法應(yīng)適應(yīng)原構(gòu)件的幾何形狀和已有的變形，以利于施工。例如，焊接鋼板加固受彎構(gòu)件時(shí)，如果構(gòu)件的撓度在施工期間難以消除，則宜選用寬而薄的鋼板。
3)增大截面時(shí)盡可能使原構(gòu)件的形心位置保持不變，在受壓構(gòu)件的四角或四邊同時(shí)增加鋼件，在受彎構(gòu)件的上、下翼緣同時(shí)增設(shè)鋼件，減少受壓構(gòu)件加固后因形心變化而產(chǎn)生的彎矩，提高對(duì)受彎構(gòu)件加固的效果。
4)避免選擇易于構(gòu)件積灰、積水的加固形式，同時(shí)應(yīng)便于對(duì)加固后的構(gòu)件進(jìn)行油漆和防護(hù)。
5)如果鋼材具有良好的可焊性，并且構(gòu)件不直接承受動(dòng)力荷載，應(yīng)盡可能采用焊接方式連接加固件，以減少施工工程量，并方便施工。采用焊縫連接存在困難時(shí)，或者加固過(guò)程中不允許產(chǎn)生變形和殘余應(yīng)力時(shí)，宜采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的方式。
在選擇連接和節(jié)點(diǎn)的加固方案時(shí)，應(yīng)考慮不同連接的剛度，即達(dá)到極限承載力之前的變形能力，盡可能使新舊連接在達(dá)到設(shè)計(jì)承載力前能夠共同受力。在鋼結(jié)構(gòu)常用的連接方法中，焊接的剛度最大，其后依次是摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接、鉚接和普通螺掙連接．在選擇加固方案時(shí)，應(yīng)避免用剛度小的連接加固剛度大的連接。同時(shí)，還應(yīng)考慮連接的破壞形態(tài)，避免整個(gè)連接中首先發(fā)生局部的脆性破壞。相對(duì)而言，焊縫的脆性較大，在達(dá)到極限承載力后會(huì)因斷裂而退出工作，高強(qiáng)度螺栓和鉚釘?shù)乃苄院晚g性較好，達(dá)到承載力之后破壞時(shí)都可能在一定程度上繼續(xù)發(fā)揮作用。
在對(duì)連接和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固時(shí)，一般遵守以下原則：
1)對(duì)焊縫連接進(jìn)行加固時(shí)一般仍采用焊縫加固的方案，而且在負(fù)荷下加固焊縫連接時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮增加焊縫長(zhǎng)度的方案，其次考慮增加焊縫有效高度或同時(shí)增加焊縫長(zhǎng)度和有效高度的方案。對(duì)鉚接或普通螺栓連接進(jìn)行加固時(shí)，不宜采用焊接加固的方案，避免新增焊縫提前發(fā)生局部的脆性破壞；如果在設(shè)計(jì)中考慮所有的作用力均由新增的焊縫來(lái)承受，則可采用焊接加固的方案，但原先的連接仍需保留。對(duì)于摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，當(dāng)具體情況適宜時(shí)，可采用側(cè)面角焊縫進(jìn)行加固。
2)當(dāng)原普通螺栓或鉚釘因松動(dòng)、損壞或強(qiáng)度不足而需要更換、新增時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用同直徑的摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的加固方案；如果仍不能滿足要求，可考慮采用承壓型高強(qiáng)度螺栓連接，但這時(shí)應(yīng)將原螺栓孔或釘孔擴(kuò)鉆平整。如果僅局部更換鉚釘，由于鉚釘和高強(qiáng)度螺栓的承載力存在差別，為保證受力勻稱，宜將位置與缺損鉚釘對(duì)應(yīng)的非缺損鉚釘一并更換。
4．承載力驗(yàn)算
(1)基本計(jì)算方法
在完全卸荷的狀態(tài)下通過(guò)增加截面加固鋼構(gòu)件時(shí)，加固后構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性可按加固后的截面、采用與新結(jié)構(gòu)相同的方法進(jìn)行驗(yàn)算。
如果在負(fù)荷狀態(tài)下通過(guò)增加截面加固鋼構(gòu)件，加固后構(gòu)件強(qiáng)度和穩(wěn)定性則不能采用新結(jié)構(gòu)的方法驗(yàn)算。我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)評(píng)定及加固技術(shù)規(guī)程》(YB7257-76)采用的驗(yàn)算方法如下：
1)對(duì)于加固后承受靜力荷載或問(wèn)接承受動(dòng)力荷載的鋼構(gòu)件，一般情況下可考慮新舊部分的塑性內(nèi)力重分布，這時(shí)可按加固后的截面驗(yàn)算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，但必須考慮加固折減系數(shù)k：
對(duì)于軸心受力的實(shí)腹構(gòu)件，取k=0．8。
對(duì)于偏心受力、受彎構(gòu)件以及格構(gòu)式構(gòu)件，取k=0．9。
采用這樣的加固折減系數(shù)后，不再考慮受彎構(gòu)件和偏心受力構(gòu)件加固后截面邊緣的塑性發(fā)展。
2)對(duì)于加固后承受動(dòng)力荷載的鋼構(gòu)件，應(yīng)按彈性方法驗(yàn)算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，這時(shí)應(yīng)考慮構(gòu)件加固前的應(yīng)力和加固后增長(zhǎng)的應(yīng)力，需要分別采用加固前和加固后的截面，這時(shí)可不考慮加固折減系數(shù)。
加固折減系數(shù)k是存加同計(jì)算中為考慮多種隨機(jī)因素的影響而引入的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，它綜合考慮了下列因素：
①施工條件惡劣，不易保證質(zhì)量。
②當(dāng)考慮應(yīng)力重分布時(shí)，加固件的應(yīng)變滯后問(wèn)題。
③焊接加固引起的附加變形對(duì)加固構(gòu)件承載力的影響：
⑧焊接加固時(shí)產(chǎn)生的殘余虛力，螺栓或鉚釘加固時(shí)原構(gòu)件和加固件間連接剛度的差異等。
加固折減系數(shù)k的取值是根據(jù)我國(guó)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并參照國(guó)外資料確定的。根據(jù)各類構(gòu)件的不同受力條件，建議k的取值如下：
①對(duì)于軸心受力的實(shí)腹構(gòu)件，考慮到上述因素對(duì)構(gòu)件承載能力的影響較大，故取k=0．8。
②對(duì)于偏心受力和受彎構(gòu)件，因附加變形的影響較小，且加固計(jì)算中已不考慮塑性發(fā)展系數(shù)，故取k=0．9。
③對(duì)格構(gòu)式構(gòu)件，因單肢的截面積不大，焊接時(shí)產(chǎn)生的附加變形較小，有時(shí)甚至可忽略不計(jì)，故按經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)一取k=0．9。
我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)評(píng)定及加固技術(shù)規(guī)程》(YB7257-76)對(duì)連接加固采用了如下的計(jì)算方法：
①新增加的連接單獨(dú)受力時(shí)，其強(qiáng)度按吲家現(xiàn)行際準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)汁規(guī)范》(GB50017-2003)驗(yàn)算。
②卸荷狀態(tài)下用焊接加固原焊縫連接時(shí)，加固后的連接強(qiáng)度可按新舊焊縫共同工作考慮，按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)驗(yàn)算。負(fù)荷狀態(tài)下用焊縫連接，且原焊縫的計(jì)算應(yīng)力不大于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時(shí)，加固后的焊縫連接可按新舊焊縫共同工作考慮，但總的承載力應(yīng)乘以0．7的折減系數(shù)。焊縫的焊腳尺寸不同時(shí)，焊縫強(qiáng)度應(yīng)按小尺寸計(jì)算。
③通過(guò)增加螺栓加固原螺栓連接的節(jié)點(diǎn)時(shí)，不論是在卸荷狀態(tài)下還是在負(fù)荷狀態(tài)下，節(jié)點(diǎn)總的承載能力均取新、舊連接承載力之和。
④用焊縫加固普通螺栓或鉚釘連接時(shí)，由于焊接剛度比普通螺栓或鉚釘大得多，在混合連接中焊縫達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)，普通螺栓或鉚釘承擔(dān)的荷載還很?。虼瞬粦?yīng)考慮兩種連接共同工作，按焊縫承受全部作用力計(jì)算，但不宜拆除原有連接件。
⑤采用焊縫與高強(qiáng)度螺栓混合連接時(shí)，兩種連接方式計(jì)算承載力的比值應(yīng)在1～1.5的范圍內(nèi)，這時(shí)它們的荷載變形情況基本接近．可共同工作，連接的總承載力取兩者單獨(dú)計(jì)算的承載力之和。如兩種連接的承載力的比值超出1～1.5的范圍，荷載將主要由強(qiáng)的連接承擔(dān)，較弱的連接起不到分擔(dān)作用，一旦荷載超過(guò)強(qiáng)連接的極限承載力，兩種連接會(huì)同時(shí)出現(xiàn)破壞，造成嚴(yán)重后果。
⑥焊縫與高強(qiáng)度螺栓混合連接時(shí)，為施工方便可采用一次性先栓后焊的工藝，受焊接熱影響會(huì)使螺栓的預(yù)拉力有所松弛。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，焊后螺栓的預(yù)拉力為焊前的70％～75％，因此在計(jì)算高強(qiáng)度螺栓的承載力時(shí)應(yīng)乘以0．7的折減系數(shù)：如果采用“預(yù)栓50％預(yù)拉力一焊接一終擰”的施工順序，焊接熱影響在焊后終擰時(shí)得以補(bǔ)償，因此承載力可不予折減，但預(yù)栓必須達(dá)到50％的預(yù)拉力，以保證抵制焊接變形，不影響整個(gè)連接的質(zhì)量。
5．構(gòu)造要求
除應(yīng)遵守國(guó)家現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的要求外，尚應(yīng)遵守以下構(gòu)造要求：
I)采用增加截面法時(shí)，應(yīng)保證加固件有合理的傳力途徑：有保證加固件與原有構(gòu)件共同工作的相互連接；對(duì)于軸心受力和偏心受力構(gòu)件，加固件宜與原有構(gòu)件的支座或節(jié)點(diǎn)有可靠的連接。
2)加固用的連接材料和鋼材應(yīng)與原構(gòu)件的相匹配，有可靠依據(jù)時(shí)，也可使用不相匹配的材料。
3)負(fù)荷狀態(tài)下用焊接方法連接加固件時(shí)，應(yīng)在保征加固件與原構(gòu)件共同工作的前提下，對(duì)稱布置連接加固件的焊縫，并采用較小的焊腳尺寸，減小焊接變形和焊接殘余應(yīng)力。
4)增加截面的加固構(gòu)造不應(yīng)過(guò)多削弱原構(gòu)件的承載能力：采用螺栓或高烈度螺檢連接時(shí)，在保證加固件和原構(gòu)件共同工作的前提下，應(yīng)選用較小直徑的螺栓或高強(qiáng)度螺栓；當(dāng)采用焊縫連接時(shí)，不宜采用與原構(gòu)件應(yīng)力方向垂直的焊縫；輕鋼結(jié)構(gòu)中的小角釘和圓釘桿件不宜在負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行焊接加固，必要時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)措施；嚴(yán)禁在負(fù)倚狀態(tài)下用焊接方法加固圓鋼拉桿。
5)用增大有效高度的方法加固原焊縫連接時(shí)，原焊縫質(zhì)量必須良好，且有一定的長(zhǎng)度，一般要求不小于100mm。
6)用高強(qiáng)度螺栓替換已損壞的鉚釘或螺栓時(shí)，應(yīng)選用直徑比原孔洞小1～3mm的螺栓。
7)加固焊縫不宜密集、交叉布置，在高應(yīng)力區(qū)和應(yīng)力集中區(qū)域，不宜布置加固焊縫，新增的對(duì)接焊縫與原構(gòu)件加勁肋、角焊縫、變截面等之間的距離不宜小于100mm；各焊縫之間的距離不應(yīng)小于被加固板件厚度的4．5倍。
8)當(dāng)受壓構(gòu)件或受彎構(gòu)件的受壓翼緣破損和變形嚴(yán)重時(shí)，為避免矯正變形或拆除受損部分，可在桿件周圍包以鋼筋混凝土，形成勁性鋼筋混凝土的組合結(jié)構(gòu)。為了保證二者的共同工作，應(yīng)在外包鋼筋混凝土的部位上焊接能傳遞剪力的零件。
6．施工要求
除應(yīng)遵守國(guó)家現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的要求外，尚應(yīng)遵守以下構(gòu)造要求：
1)負(fù)荷狀態(tài)下刷增加截面法加固構(gòu)件時(shí)，應(yīng)采用合理的加固順序，首先加固對(duì)原構(gòu)件影響較小的部位、原構(gòu)件中最薄弱的部位以及能立即發(fā)揮加固作用的部位。
2)負(fù)荷加固時(shí)，必須考慮施工期間焊接熱作用對(duì)材料性能(強(qiáng)度、彈性模量等)的影響，開(kāi)孔、螺栓或鉚釘解除對(duì)截面的削弱等，應(yīng)采取下列安全措施：盡可能卸荷；針對(duì)施工期間的最大荷載采取臨時(shí)支護(hù)措施，使用合理的施工工藝。
3)負(fù)荷狀態(tài)下用增加截面法加固構(gòu)件，可將加固件與被加固件沿全長(zhǎng)互相壓緊，用長(zhǎng)20～30mm、間距300～500mm的間斷焊縫定位后，再由加固件端部向內(nèi)分區(qū)段施焊，每區(qū)段的長(zhǎng)度不大于70mm，各區(qū)段的施焊前后應(yīng)間隔2～5min。截面有對(duì)稱的成對(duì)焊縫時(shí)，應(yīng)平行施焊；有多條焊縫時(shí)，應(yīng)交錯(cuò)順序施焊；對(duì)于兩面有加固件的截面，應(yīng)先施焊受拉側(cè)的加固件，然后施焊受壓側(cè)的加固件；對(duì)一端為嵌固的受壓桿件，應(yīng)從嵌固端向另一端施焊，若其為受拉桿件，則應(yīng)從另一端向嵌固端施焊。
4)當(dāng)采用螺栓或鉚釘連接加固件時(shí)，加固件和被加固板件互壓緊后，應(yīng)從加固件的端部向中問(wèn)逐次做孔和安裝螺栓或鉚釘，以便定位和盡可能減少加固過(guò)程中截面的過(guò)大削弱。
5)采用增加長(zhǎng)度的方法加固焊縫連接時(shí)，宜選用低氫型焊條，焊條直徑不得大于4mm,焊接電流不得大于220A。每道焊縫的焊腳尺寸應(yīng)不超過(guò)6mm；當(dāng)焊腳尺寸超過(guò)6mm時(shí)，應(yīng)分多道進(jìn)行焊接，且層問(wèn)溫度應(yīng)低于100℃。新增焊縫與原焊縫棚接時(shí)，施焊前應(yīng)對(duì)相接處的原焊縫進(jìn)行處理，包括清除焊渣、修補(bǔ)焊縫缺陷、修整平滑過(guò)渡區(qū)等，新增焊縫的起點(diǎn)和落點(diǎn)不得緊靠原焊縫的邊緣。
6)當(dāng)采用增加有效高度的方法加固焊縫連接時(shí)，除應(yīng)遵守上述對(duì)焊條的規(guī)定外，其焊接電流一般遵守下述規(guī)定：平焊時(shí)的電流值為160～200A，立焊時(shí)的電流值為120～160A，仰焊時(shí)的電流值為110～150A。焊接應(yīng)從原焊縫受力較小的部位開(kāi)始，采剛分段退焊的方法，每道焊縫的焊腳尺寸的增高量應(yīng)不超過(guò)2mm；當(dāng)超過(guò)2mm時(shí)，應(yīng)分多道補(bǔ)焊，層間溫度亦應(yīng)低于1000℃。
7)負(fù)荷下采用增加非橫向焊縫長(zhǎng)度的方法加固焊縫連接時(shí)，為避免金屬過(guò)熱和減小殘余應(yīng)力，焊條直徑應(yīng)不大于4mm，焊接電流不超過(guò)220A，每焊道的焊腳尺寸不大于4mm，前一焊道溫度冷卻至100℃以下后方可施焊下一焊道，對(duì)于長(zhǎng)度小于200mm的焊縫增加長(zhǎng)度時(shí)，首焊道應(yīng)從原焊縫端點(diǎn)以外至少20mm處開(kāi)始補(bǔ)焊。
