构造设计要点:焊缝布置与质量等级选择的关键规范

   日期:2025-03-22     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:181    
核心提示:1)在对接和T形连接中,垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊接或对接与角接组合焊缝,其强度应按下式计算:但在同时受有较大正应力和剪应力处(如梁腹板横向对接焊缝的端部)应按下式计算折算应力:5、采用角焊缝焊接连接,不宜将厚板焊接到较薄板上。

钢结构焊接连接构造设计应符合下列规定:

1、尽量减少焊缝的数量和尺寸;

2、焊缝的布置宜对称于构件截面的形心轴;

3、节点区留有足够空间,便于焊接操作和焊后检测;

4、应避免焊缝密集和双向、三向相交;

5、焊缝位置宜避开最大应力区;

焊缝连接最好选择等强匹配;如果是不同强度的钢材进行连接,那么可以采用与低强度钢材相匹配的焊接材料。

焊缝的质量等级需依据应力状态来选用。

在承受动荷载且需进行疲劳验算的构件里,对于那些要求与母材等强连接的焊缝,应当焊透,并且其质量等级要符合以下规定:

作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝,受拉时应为一级;作用力垂直于焊缝长度方向的 T 形对接与角接组合焊缝,受拉时应为一级;作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝,受压时不应低于二级;作用力垂直于焊缝长度方向的 T 形对接与角接组合焊缝,受压时不应低于二级。

2)作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝不应低于二级;

重级工作制(A6 至 A8)吊车梁的腹板与上翼缘之间的 T 形连接部位焊缝应焊透,焊缝形式宜为对接与角接的组合焊缝,其质量等级不应低于二级;起重量 Q≥50t 的中级工作制(A4、A5)吊车梁的腹板与上翼缘之间的 T 形连接部位焊缝应焊透,焊缝形式宜为对接与角接的组合焊缝,其质量等级不应低于二级;吊车桁架上弦杆与节点板之间的 T 形连接部位焊缝应焊透,焊缝形式宜为对接与角接的组合焊缝,其质量等级不应低于二级。

在工作温度为—20℃或者比—20℃更低的地区,构件的对接焊缝质量不能低于二级。

在不需要进行疲劳验算的构件中,对于要求与母材等强的对接焊缝,适宜将其焊透。在受拉的情况下,其质量等级不应低于二级;在受压时,不宜低于二级。

钢结构梁对接方式_钢结构钢梁对接_钢结构钢梁对接规范

部分焊透的对接焊缝,其质量等级应符合规定;采用角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝的 T 形连接部位,其质量等级应符合规定;搭接连接角焊缝,其质量等级应符合规定。

直接承受动荷载且需进行疲劳验算的结构,以及吊车起重量等于或大于 50t 的中级工作制吊车梁,还有梁柱、牛腿等重要节点,不应低于二级。

2)其他结构可为三级。

焊缝连接计算

全熔透对接焊缝需要按规定进行强度计算,对接与角接组合焊缝也应按规定进行强度计算。

在对接以及 T 形连接的情况里,对于垂直于轴心拉力或者轴心压力的对接焊接,还有对接与角接组合焊缝,它们的强度需要按照下面的式子来进行计算。

式中:N——轴心拉力或轴心压力(N);

lw——焊缝长度(mm);

他指的是对接焊缝的计算厚度(mm),在对接连接节点中,这个厚度取连接件的较小厚度;在 T 形连接节点中,这个厚度取腹板的厚度。

fwt 是对接焊缝的抗拉强度设计值,单位为 N/mm²;fwc 是对接焊缝的抗压强度设计值,单位为 N/mm²。

在对接以及 T 形连接的情况下,对于承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝或者对接与角接组合焊缝,需要分别对其正应力和剪应力进行计算。然而,在同时承受较大正应力和剪应力的地方(例如梁腹板横向对接焊缝的端部),应当按照以下公式来计算折算应力:

注;施焊凡要求等强的对接焊缝时,都应采用引弧板和引出板,目的是避免焊缝两端出现起、落弧缺陷。在某些特殊情况下,若无法采用引弧板和引出板钢结构钢梁对接,那么在计算每条焊缝长度时,应减去 2t(t 为焊件的较小厚度),因为缺陷长度与焊件的厚度相关,这是参照苏联钢结构设计规范的规定。承受轴心力的板件若用斜焊缝对接,且焊缝与作用力间的夹角为θ,当 tanθ≤1.5 时,其强度无需计算。

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2、直角角焊缝应按下列规定进行强度计算:

式中:σf 指的是依据焊缝的有效截面(helw)来进行计算,且该应力是垂直于焊缝长度方向的,其单位为 N/mm²。

按焊缝的有效截面来计算钢结构钢梁对接,在焊缝长度方向上的剪应力为(N/mm2)。

直角角焊缝的计算厚度为 he(单位:mm)。当两焊件间隙 b 满足 b≤1.5mm 时,he 的值为 0.7hf;当 1.5mm<b≤5mm 时,he 的值为 0.7(hf—b),其中 hf 为焊脚尺寸(如图 11.2.2 所示)。

lw 为角焊缝的计算长度,单位是 mm。对于每条焊缝,其计算长度是实际长度减去 2hf 。

fwf——角焊缝的强度设计值(N/mm2);

βf 是正面角焊缝的强度设计值增大系数。对于承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构,βf 等于 1.22;而对于直接承受动力荷载的结构,βf 等于 1.0。

直角角焊缝截面

当熔合线处焊缝的截面边长等于最短距离 s 时,抗剪强度设计值应按角焊缝的强度设计值乘以 0.9;当熔合线处焊缝的截面边长接近于最短距离 s 时,抗剪强度设计值也应按角焊缝的强度设计值乘以 0.9。在垂直于焊缝长度方向的压力发挥作用时,若取βf=1.22,而在其他情形下取βf=1.0。其计算厚度he适宜按照下列规定来确定取值。其中,s 指的是坡口深度,也就是从根部到焊缝表面(不将余高考虑在内)的最短距离,单位为毫米;α 表示 V 形、单边 V 形或 K 形坡口的角度。

V 形坡口的情况如下:若α≥60°,则 he=s;若α<60°,则 he=0.75s。

单边 V 形坡口和 K 形坡口:当α的角度为 45°左右且偏差在 5°范围内时,he 的值等于 s 减去 3 ;

3)U形和J形坡口:当α=45°±5°时,he=s。

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部分熔透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊缝截面

在角焊缝的搭接焊缝连接中,若焊缝计算长度 lw 超过 60hf ,那么焊缝的承载力设计值需乘以折减系数αf 。折减系数αf 等于 1.5 减去 lw 除以 120hf ,并且这个折减系数αf 不应小于 0.5 。

焊接截面工字形梁翼缘与腹板的焊缝连接强度计算需符合以下规定:

双面角焊缝连接,其强度需按下式来进行计算。倘若梁的上翼缘承受着固定的集中荷载,那么在该位置最好设置能够顶紧上翼缘的支承加劲肋。在按式计算的时候,要取 F 等于 0。

式中:Sf 表示所计算的翼缘毛截面对梁中和轴的面积矩,其单位为 mm³。

I——梁的毛截面惯性矩(mm4);

F、ψ、lz——按钢结构设计标准第6.1.4条采用。

当腹板与翼缘的连接焊缝采用焊透的焊缝形式时,这种焊缝是 T 形对接与角接的组合焊缝,在这种情况下,其焊缝强度可以不进行计算。

承受动荷载时,塞焊、槽焊、角焊、对接连接应符合下列规定:

承受动荷载且无需进行疲劳验算的构件,若采用塞焊或槽焊,那么孔或槽的边缘到构件边缘在垂直于应力方向上的间距需满足两个条件:一是不应小于此构件的厚度乘以 5;二是不应小于孔或槽宽度的 2 倍。同时,构件端部搭接连接的纵向角焊缝长度应不小于两侧焊缝间的垂直间距 a,并且在没有塞焊、槽焊等其他措施的情况下,间距 a 不应大于较薄件的厚度 t 乘以 16。

不同宽度或厚度铸钢件的拼接

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承受动载不需进行疲劳验算时构件端部纵向角焊缝长度及间距要求

a-不应大于16t(中间有塞焊焊缝或槽焊焊缝时除外)

2、不得采用焊脚尺寸小于5mm的角焊缝;

3、严禁采用断续坡口焊缝和断续角焊缝;

对接与角接组合焊缝以及 T 形连接的全焊透坡口焊缝需采用角焊缝加强。角焊缝的加强焊脚尺寸不能大于连接部位较薄件的厚度的一半,并且其最大值不能超过 10mm。

承受动荷载且需经疲劳验算的连接,要是拉应力与焊缝轴线呈垂直状态,那么就绝对不可以采用部分焊透对接焊缝。

6、除横焊位置以外,不宜采用L形和J形坡口;

不同板厚的对接连接在承受动载时,需要按照钢结构设计标准第 11.3.3 条的规定进行平缓过渡的处理。

角焊缝的尺寸应符合下列规定:

角焊缝的最小计算长度需是其焊脚尺寸 hf 的 8 倍,同时不应小于 40mm;焊缝的计算长度是扣除引弧和收弧长度之后的焊缝长度。

2、断续角焊缝焊段的最小长度不应小于最小计算长度;

角焊缝的最小焊脚尺寸适宜按照表格来取值。在承受动荷载的情况下,角焊缝的焊脚尺寸不宜小于 5 毫米。

被焊构件中较薄板的厚度达到 25mm 及以上时,适宜采用开局部坡口的角焊缝。

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5、采用角焊缝焊接连接,不宜将厚板焊接到较薄板上。

角焊缝最小焊脚尺寸(mm)

采用不预热的非低氢焊接方法进行焊接时,t 为焊接连接部位中较厚件的厚度,这种情况下宜采用单道焊缝;而采用预热的非低氢焊接方法或低氢焊接方法进行焊接时,t 则为焊接连接部位中较薄件的厚度。

焊缝尺寸 hf 有不要求超过焊接连接部位中较薄件厚度的情况,这种情况除外。

塞焊和槽焊焊缝的尺寸、间距、焊缝高度应符合下列规定:

塞焊的有效面积是贴合面上圆孔的标称面积。槽焊的有效面积是贴合面上长槽孔的标称面积。

塞焊焊缝的最小中心间隔是孔径的 4 倍。槽焊焊缝的纵向最小间距为槽孔长度的 2 倍。垂直于槽孔长度方向的两排槽孔的最小间距是槽孔宽度的 4 倍。

塞焊孔的最小直径需不小于开孔板的厚度加上 8mm。塞焊孔的最大直径应为最小直径加上 3mm 与开孔件厚度的 2.25 倍这两个值中较大的那个。槽孔的长度不应超过开孔件的厚度的 10 倍。槽孔的最小槽宽规定和最大槽宽规定应与塞焊孔的最小孔径规定以及最大孔径规定相同。

4、塞焊和槽焊的焊缝高度应符合下列规定:

1)当母材厚度不大于16mm时,应与母材厚度相同;

当母材厚度比 16mm 大的时候,不能小于母材厚度的一半以及 16mm 这两个数值当中比较大的那个。

塞焊焊缝的尺寸应根据贴合面上承受的剪力来计算确定。槽焊焊缝的尺寸也应根据贴合面上承受的剪力来计算确定。

 
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