第十六章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（三十）

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第十二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的銜接設(shè)計(jì)計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)的銜接主意有焊縫銜接、鉚釘銜接、普通螺栓銜接和高強(qiáng)度螺栓銜接。焊接是鋼結(jié)構(gòu)的最主要銜接主意。同一銜接部位中不得采用普通螺栓或承壓型高強(qiáng)度螺栓與焊接共用的銜接；在改、擴(kuò)建工程中作為加固補(bǔ)強(qiáng)措施，可采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓與焊接承受同一作使勁的栓焊并用銜接。一、焊縫銜接焊接主意有電弧焊、氣焊、電渣壓力焊、電阻焊等。焊接的形式有平接、搭接、T形銜接、角接四種。焊縫形式主要有對(duì)接焊縫和角焊縫。鋼結(jié)構(gòu)焊接銜接構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：1.盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸；2.焊縫的布置宜對(duì)稱于構(gòu)件截面的形心軸；3.節(jié)點(diǎn)區(qū)留有充足空間，便于焊接操作和焊后檢測(cè)；4.應(yīng)避免焊縫密集和雙向、三向相交；5.焊縫位置宜避免最大應(yīng)力區(qū)；6.焊縫銜接宜挑選等強(qiáng)配比；當(dāng)不同強(qiáng)度的鋼材銜接時(shí)，可采用與低強(qiáng)度鋼材相匹配的焊接材料。焊縫的質(zhì)量等級(jí)應(yīng)按照結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特性、焊縫形式、工作環(huán)境以及應(yīng)力狀態(tài)等情況，按下列原則選用：1.受動(dòng)荷載且需要舉行疲勞驗(yàn)算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(qiáng)銜接的焊縫應(yīng)焊透，其質(zhì)量等級(jí)應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）作使勁垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的橫向?qū)雍缚p或T形對(duì)接與角接組合焊縫，受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)不應(yīng)低于二級(jí)；（2）作使勁平行于焊縫長(zhǎng)度方向的縱向?qū)雍缚p不應(yīng)低于二級(jí)；（3）重級(jí)工作制（A6~A8）和起分量Q≥50t的中級(jí)工作制（A4、A5）吊車梁的腹板與上翼緣之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的T形銜接部位焊縫應(yīng)焊透，焊縫形式宜為對(duì)接與角接的組合焊縫，其質(zhì)量等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)。2.在工作溫度等于或低于-20℃的地區(qū)，構(gòu)件對(duì)接焊縫的質(zhì)量不得低于二級(jí)。3.不需要疲勞驗(yàn)算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(qiáng)的對(duì)接焊縫宜焊透，其質(zhì)量等級(jí)受拉時(shí)不應(yīng)低于二級(jí)，受壓時(shí)不宜低于二級(jí)。4.部分焊透的對(duì)接焊縫、采用角焊縫或部分焊透的對(duì)接與角接組合焊縫的T形銜接部位，以及搭接銜接角焊縫，其質(zhì)量等級(jí)應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）直接承受動(dòng)荷載且需要疲勞驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)和吊車起分量等于或大于50t的中級(jí)工作制吊車（2）梁以及梁柱、牛腿等重要節(jié)點(diǎn)不應(yīng)低于二級(jí)；（3）其他結(jié)構(gòu)可為三級(jí)。（一）對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫通常有五種截面形式：不剖口的矩形，剖口的V形、X形、U形和K形。對(duì)接焊縫的優(yōu)點(diǎn)是：用料經(jīng)濟(jì)、傳力勻稱，沒有顯著的應(yīng)力擴(kuò)散，對(duì)于承受動(dòng)力荷載作用的結(jié)構(gòu)采用對(duì)接焊縫最為有利。1．強(qiáng)度計(jì)算(1)在對(duì)接接頭和T形接頭中，垂直于軸心拉力或壓力的對(duì)接焊縫，其強(qiáng)度按下式計(jì)算：（17-219）式中：——軸心拉力或軸心壓力（N）；——焊縫長(zhǎng)度（mm）；——對(duì)接焊縫的計(jì)算厚度（mm），在對(duì)接銜接節(jié)點(diǎn)中取銜接件的較小厚度，在T形銜接節(jié)點(diǎn)中取腹板的厚度；——對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）。(2)在對(duì)接接頭和T形接頭中，承受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫，其正應(yīng)力和剪應(yīng)力應(yīng)按式(17-220)和式(17-221)分離舉行計(jì)算。(17-220)式中：Wf——焊縫的截面模量；(17-221)式中：Sf——焊縫截面面積矩；If——焊縫截面慣性矩；t——對(duì)接焊縫的計(jì)算厚度（mm），在對(duì)接銜接節(jié)點(diǎn)中取銜接件的較小厚度，在T形銜接節(jié)點(diǎn)中取腹板的厚度；fwv——為對(duì)接焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。在同時(shí)受有較大正應(yīng)力和剪應(yīng)力處（例如梁腹板橫向?qū)雍缚p的端部），按式(17-222)計(jì)算折算應(yīng)力：(17-222)(3)當(dāng)承受軸心力作用的板件用斜焊縫對(duì)接，焊縫與作使勁間的夾角θ符合tanθ≤1.5時(shí)，其強(qiáng)度可不計(jì)算。2．構(gòu)造要求(1)對(duì)接焊縫的坡口形式，宜按照板厚和施工條件按有關(guān)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》GB50661的要求選用。(2)不同厚度和寬度的材料對(duì)接時(shí)，應(yīng)作平緩過渡，銜接處坡度值不宜大于1：2.5（圖-1和圖-2）。圖-1不同寬度或厚度鋼板的拼接(a)不同寬度對(duì)接(b)不同厚度對(duì)接圖-2不同寬度或厚度鑄鋼件的拼接(3)承受動(dòng)荷載需經(jīng)疲勞驗(yàn)算的銜接，當(dāng)拉應(yīng)力與焊縫軸線垂直時(shí)，嚴(yán)禁采用部分焊透對(duì)接焊縫。部分熔透的對(duì)接焊縫（圖-3）和T形對(duì)接與角接組合焊縫（圖-3c）的計(jì)算厚度（mm）宜按下列規(guī)定取值，其中s為坡口深度，即根部至焊縫表面（不考慮余高)的最短距離（mm）；為V形、單邊V形或K形坡口角度：V形坡口（圖-3（a））：當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；單邊V形和K形坡口（圖-3（b）,（c））：當(dāng)時(shí)，；U形和J形坡口（圖-3（d）,（e））：當(dāng)時(shí)，。（c）單邊K形坡口（b）單邊V形坡口（a）V形坡口（c）單邊K形坡口（b）單邊V形坡口（a）V形坡口（d）U形坡口（e）J形坡口（d）U形坡口（e）J形坡口圖-3部分熔透的對(duì)接焊縫和其與角接焊縫的組合焊縫截面（二)角焊縫1．強(qiáng)度計(jì)算(1)在通過焊縫形心的拉力、壓力或剪力作用下：正面角焊縫（作使勁垂直于焊縫長(zhǎng)度方向）(17-223)側(cè)面角焊縫（作使勁平行于焊縫長(zhǎng)度方向）(17-224)(2)在各種力綜合作用下，和共同作用處：(17-225)式中：——按焊縫有效截面（）計(jì)算，垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力（N/mm2）；——按焊縫有效截面計(jì)算，沿焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力（N/mm2）；——直角角焊縫的計(jì)算厚度（mm），；為焊腳尺寸；——角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度（mm），對(duì)每條焊縫取其實(shí)際長(zhǎng)度減去；——角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）；——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)：對(duì)承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，；對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，。2．構(gòu)造要求承受動(dòng)荷載時(shí)，塞焊、槽焊、角焊、對(duì)接銜接應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)承受動(dòng)荷載不需要舉行疲勞驗(yàn)算的構(gòu)件，采用塞焊、槽焊時(shí)，孔或槽的邊緣到構(gòu)件邊緣在垂直于應(yīng)力方向上的間距不應(yīng)小于此構(gòu)件厚度的5倍，且不應(yīng)小于孔或槽寬度的2倍；構(gòu)件端部搭接銜接的縱向角焊縫長(zhǎng)度不應(yīng)小于兩側(cè)焊縫間的垂直間距a，且在無塞焊、槽焊等其他措施時(shí)，間距a不應(yīng)大于較薄件厚度t的16倍（見下圖）。承受動(dòng)載不需舉行疲勞驗(yàn)算時(shí)構(gòu)件端部縱向角焊縫長(zhǎng)度及間距要求a-不應(yīng)大于16t（中間有塞焊焊縫或槽焊焊縫時(shí)除外）（2）不得采用焊腳尺寸小于5mm的角焊縫；（3）嚴(yán)禁采用斷續(xù)斷續(xù)角焊縫；（4）對(duì)接與角接組合焊縫和T形銜接的全焊透坡口焊縫應(yīng)采用角焊縫加強(qiáng)，加強(qiáng)焊腳尺寸不應(yīng)大于銜接部位較薄件厚度的1/2，但最大值不得超過10mm；角焊縫的尺寸應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)為其焊腳尺寸hf的8倍，且不應(yīng)小于40mm；焊縫計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)為扣除引弧、收弧長(zhǎng)度后的焊縫長(zhǎng)度；（2）斷續(xù)角焊縫焊段的最小長(zhǎng)度不應(yīng)小于最小計(jì)算長(zhǎng)度；（3）角焊縫最小焊腳尺寸宜按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》表11.3.5取值，承受動(dòng)荷載時(shí)角焊縫焊腳尺寸不宜小于5mm；（4）被焊構(gòu)件中較薄板厚度不小于25mm時(shí)，宜采用開局部坡口的角焊縫；（5）采用角焊縫焊接銜接，不宜將厚板焊接到較薄板上。搭接銜接角焊縫的尺寸及布置應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)傳遞軸向力的部件，其搭接銜接最小搭接長(zhǎng)度應(yīng)為較薄件厚度的5倍，且不應(yīng)小于25mm（見下圖），并應(yīng)施焊縱向或橫向雙角焊縫。搭接銜接雙角焊縫的要求t-t1和t2中較小者；hf-焊腳尺寸，按設(shè)計(jì)要求（2）只采用縱向角焊縫銜接型鋼桿件端部時(shí)，型鋼桿件的寬度不應(yīng)大于200mm，當(dāng)寬度大于200mm時(shí)，應(yīng)加橫向角焊縫或中間塞焊；型鋼桿件每一側(cè)縱向角焊縫的長(zhǎng)度不應(yīng)小于型鋼桿件的寬度（見下圖）?？v向角焊縫最小長(zhǎng)度（3）型鋼桿件搭接銜接采用圍焊時(shí)，在轉(zhuǎn)角處應(yīng)延續(xù)施焊。桿件端部搭接角焊縫作繞焊時(shí)，繞焊長(zhǎng)度不應(yīng)小于焊腳尺寸的2倍，并應(yīng)延續(xù)施焊。（4）搭接焊縫沿母材棱邊的最大焊腳尺寸，當(dāng)板厚不大于6mm時(shí)，應(yīng)為母材厚度，當(dāng)板厚大于6mm時(shí)，應(yīng)為母材厚度減去1mm～2mm（見下圖）。搭接焊縫沿母材棱邊的最大焊腳尺寸（5）用搭接焊縫傳遞荷載的套管銜接可只焊一條角焊