钢结构受压柱负载下焊接加固设计方法对比

曹辉

摘 要：在当前的建筑加固工程之中，钢结构负载下的焊接技术被广泛使用，其可以在不影响原先建筑结构的前提之下完成对结构的加固。当前在这一焊接技术的使用中，国内和国外均无较为标准的使用规定。因此，本文对我国当前对负载下焊接加固技术的规定进行了整理和分析，结合实际情况对实际存在的不合理情况进行了分析，希望可以优化该技术的使用。

关键词：钢结构；负载下；焊接加固技术；设计标准；对比分析

引言

近年来，我国开始在钢结构建筑加固过程中使用负载下焊接加固技术进行现场加固，有效提升了加固过程的进行效率。但是，在当前的技术使用中，焊接加固技术资料和使用标准的缺乏使得技术的使用存在许多漏洞，例如在将钢板附于附件上的处理中，由于没有较为明确的规定，常会造成处理上的失误，影响技术发挥其加固作用。

1 技术标准对比

钢结构受压柱负载下的焊接加固技術在实际使用中存在一些亟待解决的问题。首先，由于负载焊接加固技术是在建筑结构受力情况下进行的，具有较高的危险性。假如在焊接过程中建筑内部的结构应力和应变状态存在问题就会对技术人员造成安全威胁。第二，负载下加固过程中，焊接行为会造成加固件和原先建筑结构件的应力水平下降，影响其正常的承受力，影响建筑结构类型。第三，负载下焊接加固过程中，焊接热的存在会使得结构件的应力出现变化，进而影响建筑结构件的承载力。

由于负载下焊接加固技术在使用过程中可能会造成较为严重的安全事故，为了避免这种情况的出现威胁技术人员和建筑住户的生命安全，国家管理部门应当针对焊接加固技术的使用制定严格的使用标准。在技术标准的制定过程中，首先，技术人员需要对使用负载下加固焊接技术的场合、焊接中的影响以及加固后结构件的承载力等进行规定。当前我国针对焊接加固技术的技术标准都针对焊接中的结构应力、技术系数、加固折减系数等来对技术使用进行了规定，下文对这些技术参数进行了介绍。

1.1 原有构件中的应力限值

一般在负载下焊接加固技术的使用中，规定当原有建筑的构件应力状态需要在满足一定限值条件之下才能应用该技术进行结构加固。这一数值的确定对工程的进行有较大的影响，其直接影响负载下焊接加固技术的使用范围、使用的安全性和结构加固效果。当前针对焊接加固技术的应力限值规定一般是根据国内的实验以及国外的技术限值来进行综合性的确定。

1.2 二准则和四参数

负载下焊接加固过程中，技术人员要保证经过加固之后的建筑结构件之间可以协同工作，提升原先构件所能提升的承载力。首先，在施工计划设计中，技术人员要使用合适的计算准则，计算中考虑新旧构件的相互受力作用，保证计算结果符合实际施工过程。其次，在负载加固之后，建筑结构的新旧构件共同构成了二次受力结构，即建筑使用过程中新旧构件共同受力，在这个过程中，新构件的应力和变形一般会之后与原先构件的应力和应变，在受力中，新兴结构的受力无法达到极限，无法充分发挥提升建筑结构稳定性的作用。因此，在对负载后焊接加固技术进行设计的过程中，应当采取一定的手段来使得新旧构件间出现受力的重新分布，使得两者可以均匀承受建筑结构的负载。

在对建筑结构进行焊接加固的过程中，技术人员要注意部分影响结构件强度的因素。在实际焊接中，影响结构件坚固的因素是焊接后出现的参与应力，出现这种情况的主要原因是和构件的变形情况有关。因此，在焊接中，施工人员要研究产生形变的原因，以便于采取合适的应对措施减少残余应力的影响。第一，结构件的材料性质会造成焊接变形，不同种类的金属交互材料在焊接中产生变形的温度点不同，金属的膨胀系数越大在焊接中产生变形的可能性越大，施工人员要多加注意。第二，焊接过程的温度也会造成结构件的变形，因此，焊接人员应当根据金属的性质选择合适的焊接温度。第三，焊缝的截面积，在焊接过程之中焊缝截面积会影响箱体产生塑性形变区域的大小，进而影响建筑材料产生收缩变形的严重程度。在焊接过程之中增大焊接区域的截面积可以增加焊接热量的输入，进而增大塑性变形区域的面积，增加残余应力的产生量，对结构强度造成很大的破坏。因此，在实际焊接过程之中在保证焊接过程正常进行的前提之下可以尽量缩小焊缝的截面积。第四，为了保证焊接工作的完成质量，在实际施工之中，技术人员会使用氧气炔或是等离子弧焊剂热加工方式来对焊接坡口进行处理，由于在焊接结束之后坡口会存在油污熔渣等杂物影响焊接接缝的美观度和质量，因此，在施工结束之后工程人员一般会对这些杂物进行处理。在清理过程之中要注意，对于坡口的处理加工范围一般是焊接缝两侧不小于20mm的部位，施工人员可以使用锉刀将接缝两侧的杂物去除之后进行打磨，避免在施工之中由于结构不平整而造成的应力集中现象，影响焊接构件的结构强度。

2 设计对比分析

2.1 稳定性计算

计算之后可知，CECS77∶96和YB9257-96计算结果的差异来自应力比影响和稳定系数取值的不同。对于加固后实际属于c类截面时，应力比等于0.22的CECS77∶96曲线与YB9257-96曲线重合；对于加固后实际属于a类或b类截面时，在中高长细比范围，CECS77∶96计算结果比YB9257-96计算结果低。且应力比越高，CECS77∶96计算结果均比YB9257-96越低。存在加固后CECS77∶96计算结果比未加固时GB50017-2003计算结果低的情况，这与实际情况相矛盾。加固后长细比减小带来的CECS77∶96计算稳定承载力的增加可能仍不能弥补图中曲线之间的差距，此外，应力比越大，加固比越低，加固前截面类别越高，则在中高长细比范围越容易出现这种情况。

2.2 工程设计建议

对于实际工程中大量的a类和b类截面的轴压柱和压弯柱，其计算稳定承载力按CECS77∶96计算一般比按YB9257-96计算更保守，且局部差异巨大。存在按照CECS77∶96计算的轴压柱和压弯柱稳定承载力甚至低于未加固时计算承载力的不合理现象，有待进一步研究改进。本文提出加固联合系数概念，可简易近似地识别常见中高长细柱按两标准计算的轴压柱稳定承载力是否可能低于按照GB50017-2003的未加固时计算结果。标准相关限值和参数取定尚缺乏研究基础，系数取值科学性和规范总体可靠度均有待进一步试验和分析的检验。

3 结束语

负载下焊接技术可以在不破坏建筑结构的前提之下对建筑结构进行加固，在加固过程中，若是没有较为明确的技术标准就可能造成施工安全问题，因此，在未来的发展中，施工人员要严格遵守记录标准，并依照施工经验不断进行完善。

参考文献

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