41-45鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接課件

第4章鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接4.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法一、焊縫連接

對接焊縫連接優(yōu)點(diǎn)：不削弱截面,方便施工,連接剛度大；缺點(diǎn)：材質(zhì)易脆,存在殘余應(yīng)力,對裂紋敏感.角焊縫連接焊縫連接,螺栓連接,鉚釘連接,銷釘連接.二、螺栓連接

分為：

普通螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接N優(yōu)點(diǎn)：連接剛度大,傳力可靠；三、鉚釘連接缺點(diǎn)：對施工技術(shù)要求很高,勞動強(qiáng)度大,施工條件差,施工速度慢.4.2焊接方法在鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接方法中,目前應(yīng)用最多的是手工電弧焊、自動<或半自動>埋弧焊和氣體保護(hù)焊.一.手工電弧焊電焊機(jī)：交流、直流.直流電焊機(jī),正極釋放的熱量高于負(fù)極.正極接于焊件,負(fù)極接于焊條稱為正接,反之為反接.原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化焊條和母材形成焊縫.

焊機(jī)導(dǎo)線熔池焊條焊把保護(hù)氣體焊件電弧2.焊條的選擇焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng).1.焊條外藥皮的作用A.施焊時,在電弧外圍產(chǎn)生大量氣體和在焊縫外面形成焊渣,使高溫的焊縫金屬與空氣隔離,防止氧、氮等有害氣體進(jìn)入焊縫,使焊縫變脆；B.可補(bǔ)充焊件母材中因高溫和冶金反應(yīng)而損失的有益成分.Q390、Q420鋼選擇E55型焊條(E5500--5518)Q345鋼選擇E50型焊條(E5000--5048)Q235鋼選擇E43型焊條（E4300--E4328)3.焊條的表示方法：E—焊條<Electrode>第1、2位數(shù)字表示焊條鋼絲的最小抗拉強(qiáng)度〔kgf/mm2>第3、4位數(shù)字表示藥皮的類型、適用焊接位置、電流.不同鋼種的鋼材焊接,宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條.缺點(diǎn)：質(zhì)量波動大,要求焊工等級高,勞動強(qiáng)度大,效率低.優(yōu)點(diǎn)：方便,特別在高空和野外作業(yè),小型焊接.4.優(yōu)缺點(diǎn)二.自動〔或半自動〕埋弧焊、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、焊絲轉(zhuǎn)盤送絲機(jī)焊劑漏斗焊劑熔渣焊件埋弧自動焊裸焊絲自動焊機(jī)焊絲的補(bǔ)給是自動的.自動焊焊機(jī)的移動是自動的,半自動焊焊機(jī)的移動依靠人工.1.焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強(qiáng)度.2.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：自動化程度高,焊接速度快,勞動強(qiáng)度低,焊接質(zhì)量好.缺點(diǎn)：設(shè)備投資大,施工位置受限等.三.氣體保護(hù)焊優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快,焊接質(zhì)量好.缺點(diǎn)：施工條件受限制等.4.3焊接結(jié)構(gòu)的特性和焊縫連接一.焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)〔與螺栓連接相比〕1.焊縫連接不需鉆孔,截面無削弱；不需額外的連接件,構(gòu)造簡單；焊縫連接省工料,經(jīng)濟(jì)效益好.2.焊接結(jié)構(gòu)密閉性好、剛度和整體性都較大.3.有些節(jié)點(diǎn)〔鋼管之間的Y形和T形連接〕只有焊縫連接才能實(shí)現(xiàn).二.焊接結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)1.焊縫附近的熱影響區(qū)鋼材變脆,硬度增大,塑性與韌性降低.2.焊縫易存在各種缺陷.3.焊接結(jié)構(gòu)存在的局部裂紋易擴(kuò)展到整體.4.焊接后,構(gòu)件內(nèi)將存在焊接殘余應(yīng)力,可使構(gòu)件受荷時部分截面提前進(jìn)入塑性,降低受壓時構(gòu)件的穩(wěn)定臨界應(yīng)力.5.焊接后,由于不均勻脹縮而使構(gòu)件產(chǎn)生焊接殘余變形.三.應(yīng)對焊接結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)的措施1.正確選用鋼材牌號.焊接結(jié)構(gòu)的鋼材必須具有良好的可焊性.2.正確設(shè)計(jì)焊接節(jié)點(diǎn).3.選擇正確的焊接參數(shù),嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝.4.定期考核焊工.5.加強(qiáng)焊縫的檢驗(yàn)和驗(yàn)收工作.四.焊接接頭的形式和焊縫形式1.焊接接頭的形式角形連接T形連接對接搭接對接焊縫和角焊縫是構(gòu)成焊縫的兩種主要焊縫.角形連接十字形連接〔1〕對接焊縫正對接焊縫〔2〕角焊縫T型對接焊縫斜對接焊縫2.焊縫形式五.焊接位置焊條運(yùn)行與焊縫的相對位置稱為焊接位置.焊接位置和焊縫位置不同.4.4焊縫代號〔焊縫符號〕本課程焊縫代號采用《焊縫符號表示法》GB324中的規(guī)定.焊縫符號的組成：焊縫符號由指引線和表示焊縫截面形狀的基本符號組成,必要時還可加上輔助符號、補(bǔ)充符號和焊縫尺寸符號.焊件上的V形對接焊縫指引線、焊縫的基本符號.箭頭線基準(zhǔn)線焊縫符號箭頭線基準(zhǔn)線焊縫符號1.指引線<1>指引線一般由帶箭頭的指引線〔箭頭線〕和兩條相互平行的基準(zhǔn)線組成.均為細(xì)線.<2>基準(zhǔn)線一般與圖紙底邊平行,特殊條件下也可以與圖紙底邊垂直.<3>虛線基準(zhǔn)線可以在實(shí)線基準(zhǔn)線的上側(cè)或下側(cè).<4>允許箭頭線彎折一次.焊件上的V形對接焊縫箭頭線基準(zhǔn)線焊縫符號箭頭線基準(zhǔn)線焊縫符號2.基本符號表示焊縫的形狀.基本符號與基準(zhǔn)線的相對位置是:<1>如果焊縫在接頭的箭頭側(cè),基本符號應(yīng)標(biāo)在基準(zhǔn)線的實(shí)線側(cè);當(dāng)不用虛線基準(zhǔn)線時,應(yīng)標(biāo)在實(shí)線的上方.<2>如果焊縫在接頭的非箭頭側(cè),基本符號應(yīng)標(biāo)在基準(zhǔn)線的虛線側(cè);當(dāng)不用虛線基準(zhǔn)線時,應(yīng)標(biāo)在實(shí)線基準(zhǔn)線的下方.<3>標(biāo)雙面對稱焊縫時,基準(zhǔn)線可只畫實(shí)線一條.<4>當(dāng)為一單面的對接焊縫如V形焊縫、U形焊縫,則箭頭線應(yīng)指向有坡口一側(cè).3.輔助符號表示焊縫表面形狀的符號.4.補(bǔ)充符號為了說明焊縫的某些特征.5.焊縫尺寸<1>有關(guān)焊縫橫截面的尺寸如角焊縫的焊腳尺一寸hf等一律標(biāo)在焊縫基本符號的左側(cè).<2>有關(guān)焊縫長度方向的尺寸如焊縫長度等一律標(biāo)在焊縫基本符號的右側(cè).<3>對接焊縫的坡口角度、根部間隙等尺寸標(biāo)在焊縫基本符號的上側(cè)或下側(cè).上述標(biāo)注方法只適用于表達(dá)兩個焊件相互焊接的焊縫.如為三個或三個以上的焊件兩兩相連,其焊縫符號及尺寸應(yīng)分別標(biāo)注.如十字形接頭是三個焊件相連,其連接焊縫就應(yīng)按下圖所示標(biāo)注.4.5對接焊縫的計(jì)算和構(gòu)造對接焊縫對接焊縫對接焊縫一.對接焊縫的構(gòu)造1.對接焊縫的坡口形式對接焊縫用于對接接頭和T形接頭時,傳力最直接,焊縫受力明確,不產(chǎn)生應(yīng)力集中,構(gòu)造簡單.隨著板厚的增加,為了能焊透焊縫和節(jié)省焊縫金屬,對焊件邊緣需做坡口.對接焊縫又叫坡口焊縫.<1>t≤10mm時,不做坡口,采用Ⅰ型焊縫；<2>t≤20mm時,采用<單邊、雙邊>V形坡口；<3>t＞20mm時,采用U形、X形或K形坡口.（a）t（b）tαb（C）pt（d）t（e）tt（f）t（g）t：焊件的厚度2.坡口尺寸對接焊縫坡口各部分的尺寸按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ—2002的規(guī)定采用.αbHptα：坡口角度；b：根部間隙；p：鈍邊；H：坡口深度圖：V形焊縫坡口3.單面施焊時,背面需進(jìn)行一次補(bǔ)焊<稱為封底焊>.如無條件進(jìn)行封底焊,則應(yīng)在正面施焊時在焊縫的根部加設(shè)臨時的墊板.4.對接焊縫的起、滅弧點(diǎn)容易出現(xiàn)缺陷,故一般在焊縫兩端設(shè)置引弧板.焊完后,用氣割將其切去.5.當(dāng)板件厚度或?qū)挾认嗖畲笥?mm時,應(yīng)做坡度不大于1:2.5<靜載>或1:4<動載>的斜角,以平緩過度,減小應(yīng)力集中.當(dāng)厚度不同時,焊縫的坡口形式根據(jù)較薄焊件的厚度選擇.≤1:2.5≤1:2.5寬度不同厚度不同6.采用對接焊縫拼接鋼板時,縱橫兩方向的對接焊縫,可采用十字形交叉或T形交叉.當(dāng)采用T形交叉時,交叉點(diǎn)間距不得小于200mm.十字形交叉≥200≥200T形交叉二.對接焊縫的強(qiáng)度焊縫質(zhì)量等級《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》對焊縫質(zhì)量等級作了如下規(guī)定.對設(shè)計(jì)要求全焊透的焊縫應(yīng)作外觀缺陷檢查；一級焊縫要求對每條焊縫長度的100%進(jìn)行超聲波探傷；二級焊縫則要求對每條焊縫長度的20%且不小于200mm進(jìn)行超聲波探傷；三級焊縫則要求僅作外觀檢查,不進(jìn)行超聲波檢查.外觀檢查,對一級、二級焊縫不允許存在如表面氣孔、夾渣、弧坑裂紋、電弧擦傷等各種缺陷,一級焊縫不應(yīng)有咬邊,未焊滿和根部收縮等缺陷.對二級和三級焊縫不允許存在裂紋及焊瘤,其余的缺陷如咬邊和未焊透等則規(guī)定了其存在的不同程度.由以上這些規(guī)定可以看出:符合一、二級質(zhì)量等級的焊縫,其缺陷或是不存在或是不嚴(yán)重,因而ftw可與焊件母材的f相同;符合三級質(zhì)量等級的焊縫,其ftw應(yīng)較母材低,取ftw=0.85f.三.對接焊縫的連接計(jì)算

對接焊縫分為焊透和部分焊透兩種.這里主要介紹焊透焊縫的設(shè)計(jì)計(jì)算.

動荷載作用下部分焊透的對接焊縫不宜用做垂直受力方向的連接焊縫.

對于靜載作用下的一級和二級對接焊縫其強(qiáng)度可視為與母材相同,當(dāng)構(gòu)件滿足強(qiáng)度要求時不予計(jì)算.三級焊縫需進(jìn)行計(jì)算；

對接焊縫可視作焊件的一部分,故其計(jì)算方法與構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算方法相同.

質(zhì)量等級為三級的對接焊縫：當(dāng)為高空安裝焊縫時,規(guī)范中規(guī)定的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)0.9；當(dāng)為無墊板的單面施焊對接焊縫時,規(guī)范中規(guī)定的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)0.85.1.軸心受力的對接焊縫計(jì)算軸心力指作用力通過焊件截面形心,并垂直于焊縫長度方向,其計(jì)算公式為：lNNt對接接頭NNltT形接頭2.斜向受力的對接焊縫的計(jì)算當(dāng)鋼板在軸心力作用下,對接焊縫質(zhì)量等級為三級、強(qiáng)度不滿足〔4-1〕式時,改用斜焊縫.lwθθ厚度為tNNb3.受剪力作用的對接焊縫的計(jì)算受剪是指作用力通過焊縫形心,且平行于焊縫長度方向,其計(jì)算公式為：對于梁柱節(jié)點(diǎn)處的牛腿,假定剪力由腹板承受,且剪力均勻分布,其計(jì)算公式為：VτVAw4.彎矩和剪力共同作用的對接焊縫計(jì)算彎矩和剪力作用下焊縫正應(yīng)力和剪應(yīng)力的分布如下圖所示.彎矩作用下焊縫截面A點(diǎn)正應(yīng)力最大,其計(jì)算公式為：MVAC圖aMV圖bABC剪力作用下焊縫截面上C點(diǎn)剪應(yīng)力最大,可按式〔4-3〕計(jì)算.對于工字型、箱型