曹輝

摘 要：在當(dāng)前的建筑加固工程之中，鋼結(jié)構(gòu)負(fù)載下的焊接技術(shù)被廣泛使用，其可以在不影響原先建筑結(jié)構(gòu)的前提之下完成對(duì)結(jié)構(gòu)的加固。當(dāng)前在這一焊接技術(shù)的使用中，國(guó)內(nèi)和國(guó)外均無(wú)較為標(biāo)準(zhǔn)的使用規(guī)定。因此，本文對(duì)我國(guó)當(dāng)前對(duì)負(fù)載下焊接加固技術(shù)的規(guī)定進(jìn)行了整理和分析，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)實(shí)際存在的不合理情況進(jìn)行了分析，希望可以優(yōu)化該技術(shù)的使用。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；負(fù)載下；焊接加固技術(shù)；設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)比分析

引言

近年來(lái)，我國(guó)開始在鋼結(jié)構(gòu)建筑加固過程中使用負(fù)載下焊接加固技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加固，有效提升了加固過程的進(jìn)行效率。但是，在當(dāng)前的技術(shù)使用中，焊接加固技術(shù)資料和使用標(biāo)準(zhǔn)的缺乏使得技術(shù)的使用存在許多漏洞，例如在將鋼板附于附件上的處理中，由于沒有較為明確的規(guī)定，常會(huì)造成處理上的失誤，影響技術(shù)發(fā)揮其加固作用。

1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

鋼結(jié)構(gòu)受壓柱負(fù)載下的焊接加固技術(shù)在實(shí)際使用中存在一些亟待解決的問題。首先，由于負(fù)載焊接加固技術(shù)是在建筑結(jié)構(gòu)受力情況下進(jìn)行的，具有較高的危險(xiǎn)性。假如在焊接過程中建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)存在問題就會(huì)對(duì)技術(shù)人員造成安全威脅。第二，負(fù)載下加固過程中，焊接行為會(huì)造成加固件和原先建筑結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力水平下降，影響其正常的承受力，影響建筑結(jié)構(gòu)類型。第三，負(fù)載下焊接加固過程中，焊接熱的存在會(huì)使得結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力出現(xiàn)變化，進(jìn)而影響建筑結(jié)構(gòu)件的承載力。

由于負(fù)載下焊接加固技術(shù)在使用過程中可能會(huì)造成較為嚴(yán)重的安全事故，為了避免這種情況的出現(xiàn)威脅技術(shù)人員和建筑住戶的生命安全，國(guó)家管理部門應(yīng)當(dāng)針對(duì)焊接加固技術(shù)的使用制定嚴(yán)格的使用標(biāo)準(zhǔn)。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中，首先，技術(shù)人員需要對(duì)使用負(fù)載下加固焊接技術(shù)的場(chǎng)合、焊接中的影響以及加固后結(jié)構(gòu)件的承載力等進(jìn)行規(guī)定。當(dāng)前我國(guó)針對(duì)焊接加固技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都針對(duì)焊接中的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、技術(shù)系數(shù)、加固折減系數(shù)等來(lái)對(duì)技術(shù)使用進(jìn)行了規(guī)定，下文對(duì)這些技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了介紹。

1.1 原有構(gòu)件中的應(yīng)力限值

一般在負(fù)載下焊接加固技術(shù)的使用中，規(guī)定當(dāng)原有建筑的構(gòu)件應(yīng)力狀態(tài)需要在滿足一定限值條件之下才能應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固。這一數(shù)值的確定對(duì)工程的進(jìn)行有較大的影響，其直接影響負(fù)載下焊接加固技術(shù)的使用范圍、使用的安全性和結(jié)構(gòu)加固效果。當(dāng)前針對(duì)焊接加固技術(shù)的應(yīng)力限值規(guī)定一般是根據(jù)國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)以及國(guó)外的技術(shù)限值來(lái)進(jìn)行綜合性的確定。

1.2 二準(zhǔn)則和四參數(shù)

負(fù)載下焊接加固過程中，技術(shù)人員要保證經(jīng)過加固之后的建筑結(jié)構(gòu)件之間可以協(xié)同工作，提升原先構(gòu)件所能提升的承載力。首先，在施工計(jì)劃設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員要使用合適的計(jì)算準(zhǔn)則，計(jì)算中考慮新舊構(gòu)件的相互受力作用，保證計(jì)算結(jié)果符合實(shí)際施工過程。其次，在負(fù)載加固之后，建筑結(jié)構(gòu)的新舊構(gòu)件共同構(gòu)成了二次受力結(jié)構(gòu)，即建筑使用過程中新舊構(gòu)件共同受力，在這個(gè)過程中，新構(gòu)件的應(yīng)力和變形一般會(huì)之后與原先構(gòu)件的應(yīng)力和應(yīng)變，在受力中，新興結(jié)構(gòu)的受力無(wú)法達(dá)到極限，無(wú)法充分發(fā)揮提升建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。因此，在對(duì)負(fù)載后焊接加固技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)采取一定的手段來(lái)使得新舊構(gòu)件間出現(xiàn)受力的重新分布，使得兩者可以均勻承受建筑結(jié)構(gòu)的負(fù)載。

在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接加固的過程中，技術(shù)人員要注意部分影響結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度的因素。在實(shí)際焊接中，影響結(jié)構(gòu)件堅(jiān)固的因素是焊接后出現(xiàn)的參與應(yīng)力，出現(xiàn)這種情況的主要原因是和構(gòu)件的變形情況有關(guān)。因此，在焊接中，施工人員要研究產(chǎn)生形變的原因，以便于采取合適的應(yīng)對(duì)措施減少殘余應(yīng)力的影響。第一，結(jié)構(gòu)件的材料性質(zhì)會(huì)造成焊接變形，不同種類的金屬交互材料在焊接中產(chǎn)生變形的溫度點(diǎn)不同，金屬的膨脹系數(shù)越大在焊接中產(chǎn)生變形的可能性越大，施工人員要多加注意。第二，焊接過程的溫度也會(huì)造成結(jié)構(gòu)件的變形，因此，焊接人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)金屬的性質(zhì)選擇合適的焊接溫度。第三，焊縫的截面積，在焊接過程之中焊縫截面積會(huì)影響箱體產(chǎn)生塑性形變區(qū)域的大小，進(jìn)而影響建筑材料產(chǎn)生收縮變形的嚴(yán)重程度。在焊接過程之中增大焊接區(qū)域的截面積可以增加焊接熱量的輸入，進(jìn)而增大塑性變形區(qū)域的面積，增加殘余應(yīng)力的產(chǎn)生量，對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度造成很大的破壞。因此，在實(shí)際焊接過程之中在保證焊接過程正常進(jìn)行的前提之下可以盡量縮小焊縫的截面積。第四，為了保證焊接工作的完成質(zhì)量，在實(shí)際施工之中，技術(shù)人員會(huì)使用氧氣炔或是等離子弧焊劑熱加工方式來(lái)對(duì)焊接坡口進(jìn)行處理，由于在焊接結(jié)束之后坡口會(huì)存在油污熔渣等雜物影響焊接接縫的美觀度和質(zhì)量，因此，在施工結(jié)束之后工程人員一般會(huì)對(duì)這些雜物進(jìn)行處理。在清理過程之中要注意，對(duì)于坡口的處理加工范圍一般是焊接縫兩側(cè)不小于20mm的部位，施工人員可以使用銼刀將接縫兩側(cè)的雜物去除之后進(jìn)行打磨，避免在施工之中由于結(jié)構(gòu)不平整而造成的應(yīng)力集中現(xiàn)象，影響焊接構(gòu)件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

2 設(shè)計(jì)對(duì)比分析

2.1 穩(wěn)定性計(jì)算

計(jì)算之后可知，CECS77∶96和YB9257-96計(jì)算結(jié)果的差異來(lái)自應(yīng)力比影響和穩(wěn)定系數(shù)取值的不同。對(duì)于加固后實(shí)際屬于c類截面時(shí)，應(yīng)力比等于0.22的CECS77∶96曲線與YB9257-96曲線重合；對(duì)于加固后實(shí)際屬于a類或b類截面時(shí)，在中高長(zhǎng)細(xì)比范圍，CECS77∶96計(jì)算結(jié)果比YB9257-96計(jì)算結(jié)果低。且應(yīng)力比越高，CECS77∶96計(jì)算結(jié)果均比YB9257-96越低。存在加固后CECS77∶96計(jì)算結(jié)果比未加固時(shí)GB50017-2003計(jì)算結(jié)果低的情況，這與實(shí)際情況相矛盾。加固后長(zhǎng)細(xì)比減小帶來(lái)的CECS77∶96計(jì)算穩(wěn)定承載力的增加可能仍不能彌補(bǔ)圖中曲線之間的差距，此外，應(yīng)力比越大，加固比越低，加固前截面類別越高，則在中高長(zhǎng)細(xì)比范圍越容易出現(xiàn)這種情況。

2.2 工程設(shè)計(jì)建議

對(duì)于實(shí)際工程中大量的a類和b類截面的軸壓柱和壓彎柱，其計(jì)算穩(wěn)定承載力按CECS77∶96計(jì)算一般比按YB9257-96計(jì)算更保守，且局部差異巨大。存在按照CECS77∶96計(jì)算的軸壓柱和壓彎柱穩(wěn)定承載力甚至低于未加固時(shí)計(jì)算承載力的不合理現(xiàn)象，有待進(jìn)一步研究改進(jìn)。本文提出加固聯(lián)合系數(shù)概念，可簡(jiǎn)易近似地識(shí)別常見中高長(zhǎng)細(xì)柱按兩標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的軸壓柱穩(wěn)定承載力是否可能低于按照GB50017-2003的未加固時(shí)計(jì)算結(jié)果。標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)限值和參數(shù)取定尚缺乏研究基礎(chǔ)，系數(shù)取值科學(xué)性和規(guī)范總體可靠度均有待進(jìn)一步試驗(yàn)和分析的檢驗(yàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

負(fù)載下焊接技術(shù)可以在不破壞建筑結(jié)構(gòu)的前提之下對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，在加固過程中，若是沒有較為明確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)就可能造成施工安全問題，因此，在未來(lái)的發(fā)展中，施工人員要嚴(yán)格遵守記錄標(biāo)準(zhǔn)，并依照施工經(jīng)驗(yàn)不斷進(jìn)行完善。

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