工字鋼焊接強(qiáng)度驗(yàn)算

1、工字鋼焊接強(qiáng)度驗(yàn)算工字鋼對接工藝強(qiáng)度驗(yàn)算書焊縫質(zhì)量等級應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205的規(guī)定，規(guī)范將對接焊縫質(zhì)量分為一級、 二級和三級，考慮到實(shí)際施工中對接焊縫很難達(dá)到一級、二級的質(zhì)量要求，因此，本次驗(yàn)算是針對焊縫質(zhì)量等級為三級來進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對于采用自動焊、半自動焊和 E43型焊條的手工焊，構(gòu)件鋼材為 Q235鋼的對接焊縫，其焊縫的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcw 215N/mm2和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)fw fv值為,CL 一 ，2125N/mm均與母材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值相同，而三級的抗拉對接焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)ftw 185N/mm2, Q235鋼的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為f 215N/mm2,因止匕驗(yàn)算

2、工字鋼在采用對接焊縫以及周邊焊共同作用時(shí)，焊縫的抗拉強(qiáng)度能否達(dá)到母材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值即可。、122b工字鋼加強(qiáng)鋼板選取計(jì)算1、122b工字鋼截面達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的彎矩計(jì)算Ix=3570cm4Wx=325cm3I x/ Sx=18.7cmtw=12.3mmd=9.5mmMm% M- 215N/mm2（設(shè)計(jì)強(qiáng)度）Wx325 10M max=215N/mm2 325 M03mm3=69.875KN.mIxx軸的截面慣性矩Wxx軸的截面模量tw工字鋼翼緣板厚度d 工字鋼腹板厚度使截面達(dá)到材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度的計(jì)算截面彎矩2,三級焊縫達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的彎矩計(jì)算三級的抗拉對接焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為力=85N加.M,仃=一 =/

3、 mmWM=18SN/mm3 x325 xl(PmmJ=60+125KN.m3、加強(qiáng)鋼板截面尺寸計(jì)算焊縫對截面抵抗的削弱在腹板處和翼緣板處，由于施工中對翼緣板處平 整的要求，一般不在翼緣板處加強(qiáng)，因此在腹板兩邊添加加強(qiáng)鋼板來彌補(bǔ)焊 縫對截面的削弱.由于截面的彎矩抵抗力主要是由截面尺寸來提供，所以計(jì)算選取在腹板 處焊接兩片170mm高,8mm厚的鋼板來加強(qiáng)。截面幾何性質(zhì)計(jì)算：A 2 y 1 73葭=3570 + -x2 = 4225 Jew4工12亞 人4225JM , = = 384. km-11a = = W當(dāng)焊接加強(qiáng)鋼板后抵抗彎矩：M=185N/mm2x3844xi0mmJ=7L058KN

4、.m對接焊縫使母材抵抗彎矩減小值；69*875KN.m60J25KN.m=9.75 KN.m加強(qiáng)鋼板焊接后抵抗彎矩增加值：71.058KN.m60J25KN.m=I093 KN.m所以當(dāng)腹板增加加強(qiáng)鋼板后，截面的抵抗彎矩增大了10.93KN.m,大于由對接焊縫引起的母材抵抗彎矩減小值9.75 KN.m ,滿足截面最大應(yīng)力的要求并與母材截面強(qiáng)度相同。4、焊縫強(qiáng)度計(jì)算工字鋼對接處在彎矩和剪力的組合作用下，使得各處應(yīng)力值小于焊縫強(qiáng) 度設(shè)計(jì)值來保證焊縫的長度滿足要求，當(dāng)臨近焊縫處母材應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 時(shí)焊縫剛好破壞的臨界狀態(tài)，以確定焊縫最小長度和最小的有效截面面積。擬采用兩塊高170m由長100m由厚

5、8mm的Q235鋼對122b的工字鋼進(jìn)行周邊焊，驗(yàn)算焊縫的抗拉強(qiáng)度能否達(dá)到抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。正面角焊縫（作用力垂直于焊縫長度方向）Nf hel w(215 185) 4652.82-62.3N / mm0.7 5 (170 2 5) 4側(cè)面角焊縫（作用力平行于焊縫長度方向）Nf he l w(215 185) 4652.82110.8N /mm0.7 5 (100 2 5) 4在各種力綜合作用下，需滿足2f2wff fff 2262.3 2f f1.22110.82 122N/mm2 160N/mm2計(jì)算結(jié)果滿足要求。f-按焊縫有效截面（helw）計(jì)算，垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力;f-按焊縫有效

6、截面（gw）計(jì)算，沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力;he-角焊縫的計(jì)算厚度,對直角角焊縫等于0.7hf, hf為焊角尺寸;對每條焊縫取其實(shí)際長度減去2 hf ;lw-角焊縫的計(jì)算長度，wff -角焊縫的設(shè)計(jì)強(qiáng)度;f -正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)：對承受靜力荷載和間接承受 動力荷載的結(jié)構(gòu)，f =1.22。二、120b工字鋼加強(qiáng)鋼板選取計(jì)算1、120b工字鋼截面達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的彎矩計(jì)算Ix=2500cm4Wx=250cm3IX Sx=16.9cmtw=11.4mmd=9.0mmMmaxM- 215N/mm2（設(shè)計(jì)強(qiáng)度）Wx250 103M max=215N/mm2X250 M03mm3=53.750KN.

7、mIx x軸的截面慣性矩Wxx軸的截面模量tw 工字鋼翼緣板厚度d 工字鋼腹板厚度M max 使截面達(dá)到材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度的計(jì)算截面彎矩2、三級焊縫達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的彎矩計(jì)算三級的抗拉對接焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為ftw 185N / mm2M 2185N /mm WM=185N/mm 2X250M03mm3=46.250KN.m3、加強(qiáng)鋼板截面尺寸計(jì)算焊縫對截面抵抗的削弱在腹板處和翼緣板處，由于施工中對翼緣板處平 整的要求，一般不在翼緣板處加強(qiáng)，因此在腹板兩邊添加加強(qiáng)鋼板來彌補(bǔ)焊 縫對截面的削弱。由于截面的彎矩抵抗力主要是由截面尺寸來提供，所以計(jì)算選取在腹板處焊接兩片150mm高，8mm厚的鋼板來加強(qiáng)截面幾何性

8、質(zhì)計(jì)算:30.8 154Ix 2500 2 2950 cm12I x 29503Wx 295cm3y max 10M2185N / mmW當(dāng)焊接加強(qiáng)鋼板后抵抗彎矩:M=185N/mm 2 X295 X103mm 3=54.575KN.m對接焊縫使母材抵抗彎矩減小值:53.750KN.m 46.250KN.m=7.5 KN.m加強(qiáng)鋼板焊接后抵抗彎矩增加值:大于54.575KN.m 46.250KN.m=8.325 KN.m所以當(dāng)腹板增加加強(qiáng)鋼板后，截面的抵抗彎矩增大了8.325KN.m,由對接焊縫引起的母材抵抗彎矩減小值7.5 KN.m,滿足截面最大應(yīng)力的要求并與母材截面強(qiáng)度相同。4、焊縫強(qiáng)度計(jì)

9、算工字鋼對接處在彎矩和剪力的組合作用下，使得各處應(yīng)力值小于焊縫強(qiáng) 度設(shè)計(jì)值來保證焊縫的長度滿足要求，當(dāng)臨近焊縫處母材應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 時(shí)焊縫剛好破壞的臨界狀態(tài)，以確定焊縫最小長度和最小的有效截面面積。亍周擬采用兩塊高150m區(qū)長80m冰厚8mm的Q235鋼對120b的工字鋼進(jìn)彳 邊焊，驗(yàn)算焊縫的抗拉強(qiáng)度能否達(dá)到抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。正面角焊縫（作用力垂直于焊縫長度方向）9Nf helw側(cè)面角焊縫（作用力平行于焊縫長度方向）Nhel w(215 185) 3957.80.7 5 (80 2 5) 4_2121.1N /mm在各種力綜合作用下，需滿足2f2一fwff f22f260.6-ff. 1.2

10、22121.1222130.9N/mm2 160N / mm2計(jì)算結(jié)果滿足要求。f-按焊縫有效截面（gw）計(jì)算，垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力;f按焊縫有效截面（hJw）計(jì)算，沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力;he-角焊縫的計(jì)算厚度,對直角角焊縫等于0.7hf, hf為焊角尺寸;lw-角焊縫的計(jì)算長度，wff -角焊縫的設(shè)計(jì)強(qiáng)度;對每條焊縫取其實(shí)際長度減去2hf ;(215 185) 3957.82- 60.6N/ mm20.7 5 (150 2 5) 4f -正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)：對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu),f=1.22。三、I18工字鋼加強(qiáng)鋼板選取計(jì)算1、I18工字鋼截面達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度

11、的彎矩計(jì)算Ix=1660cm4Wx=185cm3Ix/ Sx=15.4cmtw=10.7mmd=6.5mm215N / mm2(設(shè)計(jì)強(qiáng)度)MmaxM3Wx250 10M max=215N/mm 2 M85 X103mm3=39.775KN.mx軸的截面慣性矩Wxx軸的截面模量tw工字鋼翼緣板厚度d 工字鋼腹板厚度M max 使截面達(dá)到材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度的計(jì)算截面彎矩2、三級焊縫達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的彎矩計(jì)算三級的抗拉對接焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為ftw 185N /mm2M2185N / mm WM=185N/mm 2X185M03mm3=34.225KN.m 3、加強(qiáng)鋼板截面尺寸計(jì)算焊縫對截面抵抗的削弱在腹板處和翼

12、緣板處，由于施工中對翼緣板處平 整的要求，一般不在翼緣板處加強(qiáng)，因此在腹板兩邊添加加強(qiáng)鋼板來彌補(bǔ)焊 縫對截面的削弱。由于截面的彎矩抵抗力主要是由截面尺寸來提供，所以計(jì)算選取在腹板處焊接兩片130mm高,8mm厚的鋼板來加強(qiáng)。截面幾何性質(zhì)計(jì)算:Ix0.8 1331660 122 1952.9cm4Wx上y max1952.99217.0cm32185N / mmW當(dāng)焊接加強(qiáng)鋼板后抵抗彎矩:M=185N/mm 2M17X103mm3=40.145KN.m對接焊縫使母材抵抗彎矩減小值:39.775KN.m 34.225KN.m=5.55 KN.m加強(qiáng)鋼板焊接后抵抗彎矩增加值:于由40.145KN.m

13、 34.225KN.m=5.92 KN.m所以當(dāng)腹板增加加強(qiáng)鋼板后，截面的抵抗彎矩增大了 5.92KN.m,大對接焊縫引起的母材抵抗彎矩減小值5.55 KN.m ,滿足截面最大應(yīng)力的要求并與母材截面強(qiáng)度相同。4、焊縫強(qiáng)度計(jì)算工字鋼對接處在彎矩和剪力的組合作用下，使得各處應(yīng)力值小于焊縫強(qiáng) 度設(shè)計(jì)值來保證焊縫的長度滿足要求，當(dāng)臨近焊縫處母材應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 時(shí)焊縫剛好破壞，并留有一定安全系數(shù)，以確定焊縫最小長度和最小的有效工字截面面積。擬采用兩塊高130m區(qū)長60mme厚8mm的Q235鋼對I18的鋼進(jìn)行周邊焊，驗(yàn)算焊縫的抗拉強(qiáng)度能否達(dá)到抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。正面角焊縫（作用力垂直于焊縫長度方向）Nhel w(215 185) 3075.62-54.9N / mm0.7 5 (130 2 5) 4側(cè)面角焊縫（作用力平行于焊縫長度方向）(215 185) 3075.60.7 5 (60 2 5) 4一 _2131.8N /mm在各種力綜合作用下，需滿足2f2fwf1 f2f2ff5 5422131.82221