淺議國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范與歐美的幾點(diǎn)差別

1、淺議國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范與歐美設(shè)計(jì)規(guī)范的幾點(diǎn)差別摘要：關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)焊縫連接的計(jì)算和構(gòu)造，各國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中都有明確的規(guī)定并且存在一定的差別。本文以我國新修訂的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB500172003為基礎(chǔ)，結(jié)合美國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范LRFD一2001、歐洲鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范EC3和ISO規(guī)范，對各本規(guī)范中關(guān)于角焊縫的繞角焊問題、端面接觸承壓時(shí)的焊縫計(jì)算問題、角焊縫焊腳尺寸的限值問題以及角焊縫的計(jì)算進(jìn)行了對比分析，得出了其中的差別，有關(guān)分析結(jié)論可供工程技術(shù)人員參考。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 角焊縫限值 端面接觸承壓 繞角焊中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： 文章編號近年來，隨著我國與世界其他國家合作的工程建設(shè)項(xiàng)目不斷增

2、加，迫切地需要我國工程技術(shù)人員去認(rèn)識并熟悉歐美規(guī)范，同時(shí)不斷完善我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并最終讓國際世界了解并接納我國的標(biāo)準(zhǔn)。以此為出發(fā)點(diǎn)，本文對中國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB500172003、美國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范LRFD一2001以及歐洲鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范EC3關(guān)于角焊縫計(jì)算方法、繞角焊問題、端面接觸承壓時(shí)的焊縫計(jì)算問題進(jìn)行了分析和比較，找出了各本規(guī)范的差異和共同之處，希望能為我國工程技術(shù)人員了解歐美標(biāo)準(zhǔn)提供一點(diǎn)幫助。1 關(guān)于端面接觸承壓時(shí)的焊縫計(jì)算問題鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)中經(jīng)常會遇到桿件端面接觸承受壓力的情況。我國設(shè)計(jì)規(guī)范中認(rèn)為當(dāng)端面承壓時(shí)，端面如刨平頂緊，則壓力可全部通過接觸面直接傳力，但此時(shí)應(yīng)驗(yàn)算端面承壓

3、的強(qiáng)度。當(dāng)端面未進(jìn)行刨平頂緊時(shí)，規(guī)范中未作規(guī)定，而設(shè)計(jì)習(xí)慣則按全部壓力由焊縫傳遞來確定焊縫的尺寸。事實(shí)上，即使端面不刨平頂緊，通過端面的部分接觸，也可以傳遞部分壓力。關(guān)于這個(gè)問題，國外規(guī)范如ISO規(guī)范第8.10條和歐洲鋼結(jié)構(gòu)建議第7.1.6條中都規(guī)定：假如接觸面是相互平行和緊貼的，焊接節(jié)點(diǎn)中不同部件間的壓力可通過接觸傳遞。接觸面間的局部不平整容許達(dá)到2mm，此局部空隙不要求必須用焊縫填充，但要求采取相應(yīng)措施防止接觸面間的相互滑動或接觸面被拉開。在防止側(cè)向位移的措施中可以考慮摩擦力的作用。節(jié)點(diǎn)連接焊縫應(yīng)能承受構(gòu)件屈曲時(shí)產(chǎn)生的反力和外力產(chǎn)生的拉力和剪力。2 關(guān)于角焊縫端部的繞角焊問題我國設(shè)計(jì)規(guī)范中

4、對角焊縫端部是否需要繞角焊未做出明確規(guī)定，僅在第8.2.12條中規(guī)定：當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處作長度為2的繞角焊時(shí)，轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊，強(qiáng)調(diào)的是繞角焊必須連續(xù)施焊。而國外有些規(guī)范中對繞角焊規(guī)定的很具體，例如美國AISC規(guī)范，則有專門條文規(guī)定在角焊縫的端部構(gòu)件轉(zhuǎn)角處宜有長度不小于2的繞角焊。特別是在連接牛腿或梁支托等處的焊縫，其端部因彎矩作用而受拉時(shí)，繞角焊縫可顯著降低焊縫端部的應(yīng)力集中。并且美國AISC規(guī)范、ISO規(guī)范和歐洲規(guī)范等容許將每條繞角焊縫的長度2在傳遞剪力時(shí)計(jì)入焊縫的計(jì)算長度內(nèi)。3 角焊縫限值的比較31 最小焊腳尺寸的限值比較如果板件厚度較大而焊縫焊腳尺寸過小，則施焊時(shí)焊縫冷卻速度

5、過快，可能產(chǎn)生淬硬組織，易使焊縫附近主體金屬產(chǎn)生裂紋。因此應(yīng)對角焊縫的焊腳的尺寸規(guī)定其最小限值。GB 500172003中有關(guān)角焊縫最小焊腳尺寸的規(guī)定： ；當(dāng) 4 mm時(shí)，取對埋弧自動焊可減少1 mm；T形連接的單面焊縫可增加1mm (為較厚焊件厚度)。LRFD一2001中有關(guān)角焊縫最小焊腳尺寸的限值見表1。 表1 角焊縫最小焊腳尺寸所連接較厚部件的材料厚度/mm角焊縫最小焊腳尺寸/mm<636-13513-196>198從角焊縫最小焊腳尺寸的限值來看，GB 50017-2003按不同的焊件厚度取值，LRFD一2001按不同的板厚區(qū)間分段取值，相比較而言中國規(guī)范限制要嚴(yán)格一些.32

6、 最大焊腳尺寸的限值比較角焊縫的焊腳尺寸過大，焊接時(shí)熱量輸入過大，焊縫收縮時(shí)將產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，且熱影響區(qū)擴(kuò)大易產(chǎn)生脆裂，較薄焊件易燒穿。板件邊緣的角焊縫與板件邊緣等厚時(shí)，施焊時(shí)易產(chǎn)生咬邊現(xiàn)象。所以，對角焊縫的焊腳還應(yīng)規(guī)定其最大焊腳尺寸。GB 500172003規(guī)定：當(dāng)6 mm時(shí)，；當(dāng)mm時(shí)，一(1 2)mm。LRFD一2001規(guī)定：當(dāng)6mm時(shí)，；當(dāng)mm時(shí)，一2 mm(為焊件厚度)。從角焊縫最大焊腳尺寸的限值來看，GB 50017 2003的限值與LRFD一2001大致一樣，只有當(dāng) mm時(shí)，GB 500172003為一(1 2)mm；LRFD一2001為一2mm。EC31993

7、對于角焊縫最大和最小焊腳尺寸都沒有作特殊的限制，但是對最小焊喉尺寸提出了限值。EC31993規(guī)定角焊縫的有效厚度(焊喉) 為內(nèi)切于坡口面和焊縫表面的最大三角形的高，不小于3mm；自動埋弧焊的角焊縫，有效厚度可增加20或2 mm的較小值。4 角焊縫的計(jì)算角焊縫的受力狀況比較復(fù)雜，因此精確計(jì)算比較困難。一般是根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，找出一個(gè)比較合理而又簡單的設(shè)計(jì)方法供設(shè)計(jì)時(shí)采用。直角焊縫的計(jì)算方法主要有兩種：一種是世界各國過去多年沿用的、不考慮角焊縫受力方向的單一應(yīng)力法；另一種是近年來國際標(biāo)準(zhǔn)化組織推薦采用的、考慮角焊縫承載能力影響的折算應(yīng)力法。兩種方法的主要區(qū)別在于對角焊縫有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)采用的假定不

8、同，因而分析和計(jì)算方法也不同。按單一應(yīng)力法計(jì)算，雖然在軸向力作用下側(cè)焊縫與端焊縫在有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)不一樣，但為了計(jì)算方便，假定有效截面上只按均布的單一剪應(yīng)力控制；而按折算應(yīng)力法分析，考慮了側(cè)焊縫較端焊縫的承載能力高的影響。41 GB 500172003的計(jì)算規(guī)定在通過焊縫形心的拉力、壓力或剪力作用下：正面角焊縫計(jì)算公式(作用力垂直于焊縫長度方向)：-（1） ； 側(cè)角焊縫(作用力平行于焊縫長度方向)：-（2）；在和的共同作用處：-（3）；式中為正截面強(qiáng)度增大系數(shù)，靜載或間接承受動載時(shí)取122；動載時(shí)取10； 為角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。42 LRFD一2001的計(jì)算規(guī)定 （4）；式中 =075；，為

9、焊接金屬的分類強(qiáng)度；為荷載與焊縫縱軸的夾角。43 EC31993的計(jì)算規(guī)定與焊縫方向無關(guān)，單位長度上設(shè)計(jì)抗力應(yīng)由下式確定：-（5） ；-（6）；式中為焊縫設(shè)計(jì)剪切強(qiáng)度；為連接的較弱部件名義極限拉伸強(qiáng)度；為修正系數(shù)。3 結(jié) 語通過以上分析可以得出如下結(jié)論：1)從角焊縫的限值來看，GB 500172003對最小焊腳尺寸的限值較國外規(guī)范嚴(yán)格；最大焊腳尺寸的限值與LRFD一2001大致相同； 2)從角焊縫的計(jì)算方法來看，各本規(guī)范的計(jì)算方法略有不同，GB 500172003對于承受靜載或間接活載采用不考慮角焊縫受力方向的單一應(yīng)力法，對直接承受動載的情況則采用考慮角焊縫受力方向的折算應(yīng)力法。LRFD一2001采用單一應(yīng)力法，而EC31993在采用單一應(yīng)力法的同時(shí)在附錄M給出了考慮角焊縫受力方向的折算應(yīng)力法，并根據(jù)不同的材料采用不同的折減系數(shù)。參考文獻(xiàn)1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB500172003S北京：中國計(jì)劃出版社，20032 EN1993 Eurocode3 Design of steel structuresS3 AISC 一2001 Load and Resistance Factor Design Specification for Structural St