鋼筋結(jié)構(gòu)的材料、連接與軸心受力構(gòu)件講義

鋼結(jié)構(gòu)的材料、連接及軸心受力構(gòu)件

講義

第一章概述

§1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其合理的應(yīng)用圍

一.特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板、型鋼、冷彎薄壁型鋼等通過(guò)焊接或螺栓連接所組成的結(jié)構(gòu)。

1.輕質(zhì)高強(qiáng)

輕質(zhì)---材料的比強(qiáng)度￡/y(N，m/kg)大。

混凝土:(1.25-14)X106

鋼：(3.10~4.9)X106

2.塑性、韌性好

塑性和韌性是概念上完全不同的兩個(gè)物理量

塑性一一承受靜力荷載時(shí)，材料吸收變形能的能力。塑性好，會(huì)使結(jié)構(gòu)一般

情況下不會(huì)由于偶然超載而突然斷裂，給人以安全保證；

韌性承受動(dòng)力荷載時(shí)，材料吸收能量的多少。韌性好，說(shuō)明材料具有良

好的動(dòng)力工作性能。

3.各向同性，性能穩(wěn)定

可以直接應(yīng)用力學(xué)中給出的結(jié)論，如疊加原理等。

4.可焊性，不易滲漏

可焊性使連接簡(jiǎn)化，使結(jié)構(gòu)應(yīng)用圍增大，容易做成復(fù)雜形狀。

不易滲漏：各種壓力容器

后果：存在殘余應(yīng)力

5.制造簡(jiǎn)便，施工周期短

6.鋼材的可重復(fù)使用性一綠色建材

7.耐腐蝕性差

8.耐熱但不耐火

100℃以強(qiáng)度無(wú)影響

150(以上必須進(jìn)行遮擋處理

60CTC左右入0結(jié)構(gòu)倒塌

措施：防火涂料，防火漆，外包混凝土

9.存在穩(wěn)定問(wèn)題--設(shè)計(jì)時(shí)考慮

二.合理的應(yīng)用圍

大一一跨度大。浦東航站樓、國(guó)家大劇院、會(huì)展中心等。金門橋

(GordonGateBridge),西陵長(zhǎng)江大橋，徐浦大橋，海灣大橋等。

重一一主要是重工業(yè)廠房，有大噸位重級(jí)工作制吊車，如鞍鋼，首鋼，寶鋼

及一些電廠的主廠房等。

高一一高層建筑，塔桅結(jié)構(gòu)。西塔、東塔、新電視塔、地王大廈等。

動(dòng)一一受動(dòng)力作用的廠房，機(jī)座，地震區(qū)要求較高的建筑。

輕一一荷載較小的輕型結(jié)構(gòu)，其用鋼量可能低于RC的用鋼量，如大棚等。

小——小型、可拆裝結(jié)構(gòu)，臨時(shí)建筑等。如塔吊，臨時(shí)展棚等。

鋼結(jié)構(gòu)按其特點(diǎn)，應(yīng)該在絕大多數(shù)建筑領(lǐng)域采用，但實(shí)際則不然。因?yàn)殇摻Y(jié)

構(gòu)的應(yīng)用還要受到國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約，我國(guó)的鋼產(chǎn)量一直不高。

1949十幾萬(wàn)噸

19905000萬(wàn)噸

19957000萬(wàn)噸

19961億噸

20106.28億噸

20148.227億噸

§1.2鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)》(GB50017-2003)的設(shè)計(jì)原則是根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建

筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068)制定的，采用以概率理論為基礎(chǔ)的近似

概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)滿足各種預(yù)定功能要求并具有適當(dāng)?shù)目?/p>

靠性。

一.結(jié)構(gòu)的功能要求與結(jié)構(gòu)可靠度

1.安全性一一結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受正常施工和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種荷載、外加

變形等的作用，在偶然事件發(fā)生后，能保證整體穩(wěn)定性，不致倒塌。

2.適用性一一結(jié)構(gòu)在正常使用荷載下，應(yīng)具有良好的工作性能。如不發(fā)生影響

結(jié)構(gòu)正常使用的過(guò)大的變形等。

3.耐久性一一結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)下，隨時(shí)間變化仍能滿足預(yù)定功能要求，如銹蝕

而影響壽命等。

以上三方面的功能要求可以概括為結(jié)構(gòu)的可靠性

可靠性一一指結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間、規(guī)定條件下完成預(yù)定功能的能力。

可靠度一一度量可靠性的指標(biāo)。在預(yù)定時(shí)間規(guī)定條件下完成預(yù)定功能的概率。

Ps----可靠概率，Pf---失效概率

Ps+P產(chǎn)'

可靠度的制定要依賴于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和國(guó)家財(cái)富積累程度，隨著國(guó)家富

強(qiáng)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，月將逐漸減小?！豆こ探Y(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》

(GB50153-2008)條文中說(shuō)明：失效概率是根據(jù)對(duì)20世紀(jì)70年代各類材料結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)規(guī)校準(zhǔn)所得的結(jié)果，經(jīng)綜合平衡后確定。此次修訂的原則是“可靠度適當(dāng)提

高”。

二.結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)

作用——能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)(如：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、

裂縫等）的各種原因的總稱，稱為結(jié)構(gòu)上的作用。分為直接作用和間接作用。

直接作用一一施加在結(jié)構(gòu)上的荷載。如結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載、風(fēng)荷載、

雪荷載等。

間接作用一一引起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的其他作用。如地震、基礎(chǔ)沉

降、溫度變化、焊接等。

作用是隨機(jī)變量。

作用效應(yīng)（S）——結(jié)構(gòu)上的作用引起的結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件的力和變形。

由于作用是隨機(jī)變量，所以作用效應(yīng)也是隨機(jī)變量。

結(jié)構(gòu)抗力（A）——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力。

由于結(jié)構(gòu)抗力是材料性能、幾何參數(shù)及計(jì)算模式的函數(shù)，都是不確定的，因

此結(jié)構(gòu)抗力也是隨機(jī)變量。

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的極限狀態(tài)一一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件能夠滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求

的臨界狀態(tài)。

承載力極限狀態(tài)（第一極限狀態(tài)）一一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力（如強(qiáng)度、

穩(wěn)定、疲勞）或不適于繼續(xù)承載的巨大變形（如塑性變形）。

正常使用極限狀態(tài)（第二極限狀態(tài)）一一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性

的某項(xiàng)規(guī)定限值，如撓度等。

當(dāng)時(shí)結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)

當(dāng)S>7?時(shí)結(jié)構(gòu)失效（不可靠）

當(dāng)S=/?時(shí)結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)

Z=R—S=O——極限狀態(tài)方程或功能函數(shù)

因?yàn)??和S都是隨機(jī)變量，且假定都服從正態(tài)分布，根據(jù)概率原理，狀態(tài)函

數(shù)Z=R—S=o也服從正態(tài)分布。

圖LI正態(tài)分布曲線圖

且有=〃火一〃s,

I2F

OZ=攻J+Os,〃z=尸4

從圖中可以看出，夕與失效概率A之間存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系,

當(dāng)"增大，則A減小。因此定義夕為可靠指標(biāo)。

貝1」尸=絲=(〃R-〃s)

OzGd

即只要知道凡S的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，便可算得夕，使其滿足規(guī)定即可。

2.73.23.74.2

Pr3.47x10-36.87x10-41.08x10^1.34xl0-5

Q235：。=3?3.1,Q*0.001；

Q345：/=3.2?3.3,30.0005

問(wèn)題：月和S的分布非常復(fù)雜，一般假定為正態(tài)分布，另外，目前的統(tǒng)計(jì)數(shù)

據(jù)也不夠多，因此結(jié)果只能是近似的，因此稱為“近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法”

直接應(yīng)用此法目前還有困難：

(1)統(tǒng)計(jì)參數(shù)還差很多

(2)大家還不習(xí)慣

三.采用分項(xiàng)因數(shù)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法一一現(xiàn)行規(guī)的規(guī)定

根據(jù)使用過(guò)程中在結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載，按承載力極限狀態(tài)和正常使

用極限狀態(tài)分布進(jìn)行荷載組合，并取各自最不利的組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。

計(jì)算強(qiáng)度、穩(wěn)定及連接等第一極限狀態(tài)問(wèn)題用荷載的設(shè)計(jì)值，疲勞、變形用

荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。

1.第一極限狀態(tài)

Y,Sd<R——設(shè)計(jì)公式（第一極限狀杰）

1）對(duì)于基本組合，荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值S取下列組合的最不利值

a）由可變荷載效應(yīng)控制的組合：

n

Sd=Yc^Gk+7QI7LISQM+E1yQ*uW&S。很

i=2

b）由永久荷載效應(yīng)控制的組合

n

=Yc^Gk

z=l

7o——結(jié)構(gòu)重要性因數(shù)。0.9,1.0,1.lo

%——永久荷載分項(xiàng)因數(shù)，由可變荷載效應(yīng)控制的組合取1.2,由永久

荷載效應(yīng)控制的組合取1.35,效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利的組合取1.0,具體

規(guī)定見(jiàn)荷載規(guī)。

%——可變荷載分項(xiàng)因數(shù)，一般情況取1.4,活荷載取值比較大的（大

卡4kN1的工業(yè)建筑，取1.3具體規(guī)定見(jiàn)荷載規(guī)。

人一一可變荷載。的組合值系數(shù)，按荷載規(guī)取。

YL——可變荷載考慮設(shè)計(jì)使用期的調(diào)整系數(shù)。

注：當(dāng)Ssk無(wú)法明顯判斷時(shí)，輪次以各可變荷載效應(yīng)為Ssk，選其中最不利的荷載效應(yīng)組合。

yiKyiK

2）結(jié)構(gòu)抗力R

R=^=f

經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，Q235（A3）,yR=l.087

Q345,Q390,Q420,yR=l.Ill

將各分項(xiàng)因數(shù)代入，即有

/凡wR

3）對(duì)于疲勞，目前還不能用上述方法設(shè)計(jì)，因其極限狀態(tài)的概念還不清楚,

仍用容許應(yīng)力法。

2.第二極限狀態(tài)

不考慮分項(xiàng)因數(shù)，荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值

S<C——設(shè)計(jì)公式（第二極限狀態(tài)）

式中c——結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的規(guī)定限值，例如變形、裂縫、

振幅、加速度、應(yīng)力等的限值，應(yīng)按各有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)的規(guī)定采用。

S按下列情況采用

1）標(biāo)準(zhǔn)組合

S—^Gk+SQM+Z匕A%

z=2

2）頻遇組合

Sd=^Gk+W術(shù)lQk+如,跳

z=2

3）準(zhǔn)永久組合

n

S-^Gk+EwaiSoik

i=\

式中1—可變荷載a的頻遇值系數(shù)。

Wqi—可變荷載a的準(zhǔn)永久值系數(shù)。

四.說(shuō)明：規(guī)當(dāng)中已經(jīng)考慮了抗力分項(xiàng)系數(shù)。

如軸心壓桿強(qiáng)度計(jì)算公式b=N/A,</中，外力N是要考慮分項(xiàng)因數(shù)的，而

f=fy/yR,已經(jīng)考慮了抗力分項(xiàng)因數(shù)。

§1.3鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展

一.高性能鋼材的研究與應(yīng)用。如H型鋼，冷彎薄壁型鋼，耐腐蝕鋼等；

二.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)一步完善；

二.穩(wěn)定理論的進(jìn)一步發(fā)展。如壓彎構(gòu)件的彎扭屈曲，薄板的屈曲后強(qiáng)度，各

種體系的穩(wěn)定等；

四.預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)。用部分高強(qiáng)鋼材代替部分普通鋼材，以節(jié)省鋼材；

五.空間結(jié)構(gòu)的研究；

六.組合結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用。如組合梁，組合柱，組合樓層等;

七.高層鋼結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用。

第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料

§2.1建筑鋼材的兩種主要破壞形式

塑性破壞一一破壞前有明顯的變形，破壞歷時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，斷口發(fā)暗，可以采取補(bǔ)救

措施。

脆性破壞——破壞前沒(méi)有明顯的變形和征兆，破壞時(shí)產(chǎn)生的變形遠(yuǎn)比材料應(yīng)有的

變形能力小，破壞發(fā)生突然，斷口平齊、發(fā)亮，無(wú)機(jī)會(huì)補(bǔ)救。

1972年因一個(gè)桿脆斷屋架倒塌

1979年煤氣罐大爆炸(12月中旬)

1995年南朝鮮大橋倒塌

1999年藁江大橋倒塌

原因：鋼材部缺陷、焊接缺陷、構(gòu)造不合理、使用不當(dāng)?shù)取?/p>

原則：在制作和使用過(guò)程中，應(yīng)充分考慮各方面因素，盡量發(fā)揮材料的塑性，

避免一切脆性破壞的可能性。

§2.2建筑鋼材單軸應(yīng)力作用下的工作性能

一.一次拉伸

條件：標(biāo)準(zhǔn)試件(GB228—63),常溫(20()下緩慢加載，一次完成。含碳

量為1%~3%O

標(biāo)準(zhǔn)試件/O/d=5,10；10----標(biāo)距；d----直徑。

I。

a)b)

(J/MPaO

標(biāo)準(zhǔn)拉伸曲線可以分為四個(gè)階段：

1.彈性段（o——>人）：材料處于純彈性，E=2.06xl05MPa,卸載時(shí)，￡=0；

2.彈塑性段（人——>/y）：呈非線性；

3.塑性段（/y波動(dòng)段，下屈服點(diǎn)穩(wěn)定）：水平段；

4.強(qiáng)化段

從拉伸曲線可以得到以下指標(biāo)：

1）屈服點(diǎn)fy——應(yīng)力應(yīng)變曲線開(kāi)始產(chǎn)生塑性流動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力（取屈服階

段波動(dòng)部分的應(yīng)力最低值），它是衡量鋼材的承載能力和確定鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的

重要指標(biāo)。

2）抗拉強(qiáng)度￡——應(yīng)力應(yīng)變曲線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，它是鋼材破壞前所能

承受的最大應(yīng)力。

3）鋼材的塑性一一當(dāng)應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)后，鋼材能產(chǎn)生顯著的殘余變形（塑

性變形）而不立即斷裂的性質(zhì)。

塑性好壞可用斷面收縮率和伸長(zhǎng)率表示，通過(guò)靜力拉伸試驗(yàn)得到。

伸長(zhǎng)率b——試件斷裂前的永久變形與原標(biāo)定長(zhǎng)度的百比。

J=Vkxioo%

I。

1一原標(biāo)距長(zhǎng)；1一拉斷后標(biāo)距長(zhǎng)度；d一試件直徑。

010

試件有兩種標(biāo)距：1/d=5和1/</=10相應(yīng)的伸長(zhǎng)率用3和3表示。

0000510

斷面收縮率一一是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原斷面面積

比值的百分比。

4）-Axl00%

A

Ao——試件原來(lái)的斷面面積；4——試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積。

斷面收縮率越大，鋼材的塑性越好。由于在測(cè)量試件的斷面面積時(shí)容易產(chǎn)

生較大的誤差，因而鋼材塑性指標(biāo)仍然采用伸長(zhǎng)率作為保證要求。

4）理想彈塑性模型

0.15%0.25%

通過(guò)對(duì)曲線的分析，假定鋼材為理想的彈性塑性體。

因?yàn)椋?/p>

1.計(jì)算簡(jiǎn)便；

2./y與/p相差不大

3.雖然/'uAA/y，但對(duì)應(yīng)人的應(yīng)變非常大（第二極限狀態(tài)不滿足）；

4.以九作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的依據(jù)，具有較大的強(qiáng)度儲(chǔ)備，出現(xiàn)偶然因素，使人

們有機(jī)會(huì)補(bǔ)救。

fy/fu——屈強(qiáng)比。Q235為0.57,Q345為0.67

二.冷彎性能

冷彎性能是描述鋼材在冷加工（常溫下加工）產(chǎn)生塑性變形時(shí)，對(duì)發(fā)生裂縫

的抵抗能力。

冷彎試驗(yàn)一一常溫下彎曲180。（按原有厚度），檢查外表面，不能有裂紋、

起層（或分層）。這是衡量材料塑性及均勻程度的更加嚴(yán)格的要求。

冷彎試驗(yàn)結(jié)果要求（GB/T700）

冷彎試驗(yàn)（B=2al800）

鋼板厚度（直徑）/mm

牌號(hào)樣式方向

<=60>60^100>=100"200

彎心直徑d

縱0.5a1.5a2a

Q215

橫a2a2.5a

縱a2a2.5a

Q235

橫1.5a2.5aa

Q255-2a3a3.5a

Q275-3a3a4.5a

注：B為式樣寬度，a為鋼材厚度（直徑）

三.沖擊韌性

沖擊韌性是鋼材抵抗沖擊荷載的能力，通過(guò)彎曲沖擊韌性試驗(yàn)確定，是鋼材

在受動(dòng)力荷載時(shí)的韌性指標(biāo)。

1.梅氏（Mesnager）試件與恰貝（Charpy）試件

沖擊韌性與試件刻槽（缺口）有關(guān)，常用缺口形式為恰貝V型，恰貝鑰孔型

和梅氏U型，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：沖擊試驗(yàn)缺口采用恰貝V型。

(a)(b)

2.試驗(yàn)裝置及原理

找建

AE=mg\h

3.符號(hào)及單位：Akv,J

4.沖擊韌性還與試驗(yàn)的溫度有關(guān)。低溫下，沖擊韌性急劇下降，故應(yīng)測(cè)其負(fù)溫

沖擊韌性。我國(guó)鋼材標(biāo)準(zhǔn)中將試驗(yàn)分為四檔，即+2(rc,o℃,-2(rc和-4(rc

時(shí)的沖擊韌性。

GB/T700-88給出了鋼材常溫及負(fù)溫沖擊韌性指標(biāo)。

如Q235(A3)+20℃：Akv^27J

0℃：Akv》27J

-20℃：Akv》27J

5.Z向收縮率

鋼板沿厚度方向的受力性能(主要為延性性能)稱為Z向性能Z向收縮率

試驗(yàn)試件采用圓柱體，可由整個(gè)板厚加工而成。試件直徑d0=10mm(板厚

>25mm時(shí))，長(zhǎng)度乙>1.5d0,并沿鋼板軋制方向的任一端中部截取。試件拉

斷后，其斷口處橫截面面積4比原橫截面面積4的縮減百分比值也，稱為厚

度方向(Z向)的斷面收縮率。

鋼材的性能可以排列為：

fu,s,fy,冷彎i8(y,常溫沖擊韌性負(fù)溫沖擊韌性

§2.3復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的工作性能

一.假定

1.材料由彈性轉(zhuǎn)入塑性的強(qiáng)度指標(biāo)用變形時(shí)單位體積中積聚的能量來(lái)表達(dá)；

2.當(dāng)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下變形能等于單軸受力時(shí)的變形能時(shí)，鋼材即由彈性轉(zhuǎn)入塑

性。

/222

bzs=Nb「+b2+5一(。。2+b2b3+b3bi)=%

/s=g-S)2+(g—/)2+(6—巧)2]=方

/222222

+a+a

bzs=Rbxyz-(crxcry+crycrz+crzcrx)+3(rxy+ryz+rzx)=/y

寫(xiě)成設(shè)計(jì)公式巧,4外

二.討論

1.當(dāng)5，02，。3相近時(shí)，從公式中表現(xiàn)為無(wú)論應(yīng)力值多么大，材料都不破壞.當(dāng)

真？

(1)當(dāng)三向應(yīng)力皆為壓力一一靜水壓力，不破壞。

(2)當(dāng)三向應(yīng)力皆為拉力時(shí)，一定破壞。一一此時(shí)材料由于三向受拉限制了材

料的塑性發(fā)展，材料要發(fā)生脆性破壞。能量理論所得的公式只適用于塑性

材料。因此，形式上的不破壞與實(shí)際的脆性破壞是不矛盾的，只是實(shí)際的

脆性破壞不再符合能量理論的基本假定。

2.對(duì)于一般應(yīng)力狀態(tài)，可以根據(jù)具體應(yīng)力狀杰及形式，采用如上公式對(duì)構(gòu)件進(jìn)

行檢查。如實(shí)腹梁腹板，av=az=O,則

22

crzs=Ver+3TWf

3.純剪狀態(tài)

azs=43T<fy,f/屋0.583=—

三.不同受力狀態(tài)對(duì)鋼材材性的影響

1.相對(duì)于單向拉伸而言，鋼材在鋼材在雙向拉力作用下屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度提高,

但是塑性下降。

2.主應(yīng)力同號(hào)時(shí)，不易屈服，塑性下降，越接近越明顯。

3.主應(yīng)力異號(hào)時(shí)，易屈服，破壞呈塑性，差別越大越明顯。

§2.4鋼材的疲勞

.鋼材疲勞破壞的特征

幾種正弦波形應(yīng)力譜

(a)全對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)(b)異號(hào)應(yīng)力循環(huán)(c)脈動(dòng)應(yīng)力循環(huán)

1.概念

循環(huán)荷載一一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受的隨時(shí)間變化的荷載;

應(yīng)力幅(Ab)——在循環(huán)荷載作用下，應(yīng)力從最大到最小重復(fù)一次為一次

循環(huán)，最大應(yīng)力與最小應(yīng)力之差為應(yīng)力幅。Ab=51Hx-b1n。

應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(n)----結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞時(shí)所經(jīng)歷的應(yīng)力變化次數(shù)n。

常幅疲勞荷載一一所有應(yīng)力循環(huán)中，應(yīng)力幅保持常量。

變幅疲勞荷載一一在應(yīng)力循環(huán)過(guò)程中，應(yīng)力幅是變量。

鋼材的疲勞一一鋼材在連續(xù)循環(huán)荷載作用下，當(dāng)循環(huán)次數(shù)達(dá)到某一值〃時(shí)鋼

材的破壞。

2.特點(diǎn)：(1)疲勞破壞時(shí)，應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料靜力強(qiáng)度；

(2)破壞屬于突然的脆性破壞。

3.原因：缺陷一微觀裂紋一，宏觀裂紋

4.影響因素：

(1)應(yīng)力幅ACT

(2)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n

材料內(nèi)部缺陷

(3)缺陷〈構(gòu)造缺陷(應(yīng)力集中)

殘余應(yīng)力(焊接，火砌割,軋制邊)

二.常幅疲勞計(jì)算

300

200

150

100

80

60

50

40

^lgAcr+lgH-lgC=O,="

考慮安全因數(shù)后

[ACT]---對(duì)應(yīng)于n次循環(huán)的容許應(yīng)力幅

C,B——因數(shù)，按構(gòu)件及連接的類型分8類，查表。

設(shè)計(jì)計(jì)算：ACT<[ACT]

其中：ACT——計(jì)算部位的應(yīng)力幅；

焊接部位：ACT=cr1mx—bmin；

其他部位：Acr=o-raix-0.7crm?

說(shuō)明：

1).計(jì)算時(shí)用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值；

2).由于[AR來(lái)源于試驗(yàn)，已考慮動(dòng)力效應(yīng)，計(jì)算時(shí)不再考慮動(dòng)力因數(shù)；

3).n=5Xl()4為最低疲勞壽命，GB50017—2003規(guī)定，當(dāng)n25Xl(r時(shí)，進(jìn)

行疲勞計(jì)算；

4).對(duì)于只有壓應(yīng)力的應(yīng)力循環(huán)作用，由于鋼材部缺陷不易開(kāi)展，則不會(huì)發(fā)

生疲勞破壞，不必進(jìn)行疲勞計(jì)算。

5）.實(shí)際工程中，只有重級(jí)工作制吊車梁需要計(jì)算，中、輕級(jí)工作制吊車梁

不必算。

6）.對(duì)于海水腐蝕、低周疲勞等情況不屬于此計(jì)算疇。

三.變幅疲勞計(jì)算

皿=舊

Aq變幅疲勞的等效應(yīng)力幅；按下式確定：

---以應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)表示的結(jié)構(gòu)預(yù)期使用壽命;

4-----預(yù)期壽命應(yīng)力幅達(dá)到5的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。

四.重級(jí)工作制吊車梁和重級(jí)、中級(jí)吊車梁桁架的疲勞可作為常幅疲勞按下式計(jì)

算（規(guī)設(shè)計(jì)公式）arAo-<[Ao-]n=2xi06

%----欠載效應(yīng)因數(shù)。重級(jí)、硬鉤：1.0；重級(jí)、軟鉤：0.8；中級(jí)：0.5o

[ACT]n=2xl（）6——〃=2x1。6時(shí)的容許應(yīng)力。

五.提高疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命的措施

a）采取合理構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，盡可能減少應(yīng)力集中；

b）嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，減小初始裂紋尺寸；

c）采取必要的工藝措施如打磨、敲打等。

§2.5各種因素對(duì)鋼材性能的影響

一.化學(xué)成分

普通碳素鋼中Fe占99%,其他雜質(zhì)元素占1%；普通低合金鋼中有＜5%的合

金元素。

碳(C)：鋼材強(qiáng)度的主要來(lái)源，但是隨其含量增加，強(qiáng)度增加，塑性、冷彎

性能、沖擊性能、疲勞強(qiáng)度降低，可焊性降低，抗腐蝕性降低。一

般控制在0.22%以下，在0.2以下時(shí)，可焊性良好。

硫(S)：熱脆性。有害元素，引起熱脆和分層。不得超過(guò)0.05虬

磷(P)：冷脆性?？垢g能力略有提高，可焊性降低。不得超過(guò)0.045虬

鎰(Mn)：合金元素。弱脫氧劑。與S形成MnS,(熔點(diǎn)為160CTC),可以消

除一部分S的有害作用。

硅(Si)：合金元素。強(qiáng)脫氧劑。，可細(xì)化精粒，提高強(qiáng)度，且不影響其它性

能，但過(guò)量會(huì)惡化焊接性和抗銹性。

M(V)：合金元素。細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度，其碳化物具有高溫穩(wěn)定性，適用

于受荷較大的焊接結(jié)構(gòu)。

氧(0)：有害雜質(zhì)。

氮(N)：有害雜質(zhì)。

碳當(dāng)量(carbonequivalent)

把鋼中合金元素的含量按其對(duì)某種性能(如焊接性、鑄造工藝性等)的作用換

算成碳的相當(dāng)含量。

Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15

二.冶金缺陷

常見(jiàn)的冶金缺陷有偏析、非金屬夾雜、氣孔、裂紋等。

1.偏析：金屬結(jié)晶后化學(xué)成分分布不均勻的現(xiàn)象。主要是硫、磷偏析，其

后果是偏析區(qū)鋼材的塑性、韌性、可焊性變壞。

2.非金屬夾雜：指鋼材中的非金屬化合物，如硫化物、氧化物，他們使鋼

材性能變脆。

3.裂紋：鋼材中存在的微觀裂紋。

4.氣泡：澆鑄時(shí)由FeO和C作用所生成的CO氣體不能充分逸出而滯留在鋼

錠那形成的微小空洞。

5.分層：澆鑄時(shí)的非金屬夾雜在軋制后可能造成鋼材的分層。

三.構(gòu)造缺陷

a)Nc)N

。x(omaj

AOmax)

N

應(yīng)力集中現(xiàn)象

試件表面不平整，有刻槽、缺口,厚度突變時(shí)，應(yīng)力不均勻，力線變曲折,

缺陷處有高峰應(yīng)力----應(yīng)力集中。

結(jié)果：塑性降低，脆性增加。

0/MPa0.4

tl

700b二3①

D①______010

600-入②S3②

工」

500-25

400100

300-01O&④

010

200-3?

100測(cè)距100

0

102030%

應(yīng)力集中對(duì)。一￡關(guān)系的影響

原因：不正確的設(shè)計(jì)（構(gòu)造不合理）、制造（不光滑）及使用（在構(gòu)件上

亂打火等）。

四.加荷速度

1.加荷速度高，鋼材屈服點(diǎn)提高，呈脆性。因此，

1）.材性試驗(yàn)要求緩慢加載

2）.要考慮動(dòng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響

2.循環(huán)荷載的影響

鋼材在連續(xù)交變荷載作用下，會(huì)逐漸累積損傷，產(chǎn)生裂紋及裂紋逐漸擴(kuò)展,

直到最后破壞——疲勞破壞。

五.鋼材的硬化

q一%U

冷作硬化后冷加工及時(shí)效

的塑性區(qū)后的塑性區(qū)

冷作硬化一一當(dāng)荷載超過(guò)材料比例極限卸載后，出現(xiàn)殘余變形，再次加載則比例

極限（或屈服點(diǎn)）提高的現(xiàn)象，也稱“應(yīng)變硬化”。（主觀的）

時(shí)效硬化一一隨時(shí)間的增長(zhǎng)，碳和氮的化合物從晶體中析出，使材料硬化的現(xiàn)象。

（客觀的）

應(yīng)變時(shí)效一一鋼材產(chǎn)生塑性變形時(shí)，碳、氮化合物更易析出。即冷作硬化的同時(shí)

可以加速時(shí)效硬化，因此也稱“人工時(shí)效”。

六.溫度的影響

1.正溫圍

100（以對(duì)鋼材性能無(wú)影響；

100（以上隨溫度升高，總的趨勢(shì)是強(qiáng)度、彈性模量降低，塑性增大

25CTC左右抗拉強(qiáng)度略有提高，塑性降低，脆性增加一一蘭脆現(xiàn)象，該

溫度區(qū)段稱為“蘭脆區(qū)”。

250~350℃產(chǎn)生徐變現(xiàn)象。

600℃左右彈性模量趨于零，承載能力幾乎完全喪失。

2.負(fù)溫圍

6o

段

/

5o脆性破壞兩種破壞兼有塑性破壞

4

4oI轉(zhuǎn)變溫度區(qū)）

3O

20

10010

00

-1000100200300400500600

t/℃

溫度對(duì)鋼材機(jī)械性能的影響低溫對(duì)鋼材沖擊韌性的影響

當(dāng)溫度低于常溫時(shí)，鋼材的脆性傾向隨溫度降低而增加。

7；?（之間溫度轉(zhuǎn)變脆性區(qū)，A-.急劇下降。而且不同的鋼材其脆性轉(zhuǎn)變區(qū)溫

度不同，必須通過(guò)試驗(yàn)確定。使用溫度必須高于7],但不一定高于《（浪費(fèi)）。

七.厚度、直徑的影響

鋼材要經(jīng)過(guò)軋制最后成型。一般為熱軋,即鋼錠在1200—13000C經(jīng)軋機(jī)軋

制成型。經(jīng)過(guò)軋機(jī)壓力的作用，使鋼材的晶粒變得細(xì)密均勻，部的裂紋和氣泡得

以焊合。所以，鋼材軋制得越薄，其強(qiáng)度、塑性和韌性就越好。

鋼材的分組尺寸（mm）

鋼號(hào)

組另1Q235Q345Q390Q420

鋼材直徑或厚度

第一組<16<16<16<16

第二組>16?40>16?35>16?35>16-35

第三組>40?60>35-50>35-50>35-50

第四組>60-100>50-100>50?100>50-100

A.殘余應(yīng)力的影響（第三章詳述）

殘余應(yīng)力和殘余變形影響構(gòu)件的受力和使用，并且是形成各種焊接裂紋的因

素之一。

§2.6鋼材的種類和規(guī)格

一.鋼材的分類

1.按用途分類：

普通結(jié)構(gòu)鋼

合金結(jié)構(gòu)鋼

工具鋼

特殊性能鋼——不銹鋼、抗磨鋼等

專門用途鋼——鋼筋鋼、鋼軌鋼、橋梁鋼等

2.按化學(xué)成分分類：

碳素鋼：

L低碳鋼CWO.25%

<中碳鋼0.26~0.6%

、高碳鋼0.6~2.11%

r普通碳素鋼SW0.05%PW0.045%

優(yōu)質(zhì)碳素鋼SW0.045%PW0.04%

Y

高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼SW0.035%PW0.03%

、特級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼

合金鋼：

r低合金鋼<5%

Y中合金鋼5~10%

高合金鋼>10%

3.按爐種分類

平爐鋼成本高,質(zhì)量好（6小時(shí)百噸左右）

氧氣轉(zhuǎn)爐鋼成本低,質(zhì)量也可（15分鐘150t）

電爐鋼成本高,質(zhì)量好（每小時(shí)50噸左右）

4.脫氧程度

按脫氧程度可分為特殊鎮(zhèn)靜鋼（Tz）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）和沸騰鋼

(F)o

二.常用結(jié)構(gòu)鋼種

普通碳素鋼Q235(A3鋼)

普通低合金鋼Q345(16Mn,16Mnq)

Q390(15MnV,15MnVq)

Q420

三.鋼材編號(hào)

1.碳素鋼

4個(gè)牌號(hào)Q195,Q215,Q235,Q275

牌號(hào)格式：QXXX質(zhì)量等級(jí)（A?D）和脫氧程度（F,b,Z,TZ）

Q是“屈”字漢語(yǔ)拼音的首位字母，XXX-屈服點(diǎn)值

根據(jù)鋼材的化學(xué)成分和沖擊韌性不同化分為A、B、C、D共4個(gè)質(zhì)量等級(jí):

A：無(wú)沖擊功規(guī)定

B：20℃沖擊功=27J

C：0C沖擊功=27J

D：—20℃沖擊功=27

脫氧方法符號(hào)也有四種，其中F代表沸騰鋼，b代表半鎮(zhèn)靜鋼，Z代表鎮(zhèn)靜

鋼，TZ代表特種鎮(zhèn)靜鋼，在具體標(biāo)注時(shí)Z和TZ可以省略。

如：Q235-A-F,代表屈服點(diǎn)為235N/mm2的A級(jí)沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼

2.低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼

8個(gè)牌號(hào)——Q295,Q345,Q390,Q420,Q460,Q500,Q550,Q620和Q690

含碳量均不大于0.20%,強(qiáng)度的提高主要依靠添加少量幾種合金元素來(lái)達(dá)

到，但合金元素的總量低于5%。

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)命名與碳素結(jié)構(gòu)鋼相似，只是質(zhì)量等級(jí)分為A、

B、C、D、E五等，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼采用的脫氧方法均為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜

鋼，故可不加脫氧方法的符號(hào)。

3.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

經(jīng)熱處理后再供貨，因此也稱為“熱處理鋼”。磷、硫等有害元素的含量均

不大于0.045%,對(duì)于其他缺陷的限制也較嚴(yán)格。

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼共有31個(gè)牌號(hào)，除了3個(gè)是沸騰鋼，其余都是鎮(zhèn)靜鋼。

如：35Mn——含碳量為0.35%的較高鎰含量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

4.合金結(jié)構(gòu)鋼

合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)由含碳量的萬(wàn)分量的兩位數(shù)、主要合金元素符號(hào)及含量的百

分量的一位數(shù)組成。

如:35Mn2——含碳量為0.35%,含鎰量為1.5%~2.49%的合金結(jié)構(gòu)鋼。

四.鋼材的選擇

1.在選擇鋼材時(shí)應(yīng)考慮：

1）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性；

2）荷載的種類（靜，動(dòng)）；

3）連接方法；

4）工作條件（溫度，腐蝕等）。

5）板厚尺寸等。

國(guó)推薦采用B級(jí)和優(yōu)于B級(jí)的Q235和Q345鋼材

例如：重級(jí)工作制吊車梁：Q235-C；

焊接鋼屋架：Q235-B,C<0.2%

2.依次考慮的性能為:

/v>于“,3,s,p---基本五項(xiàng)保證

C—-可焊性保證

冷彎180。一-塑性保證，重要的結(jié)構(gòu)

ak-一沖擊韌性保證，疲勞、動(dòng)力荷載

憶-一厚板等

3.用于抗震結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)滿足:

1)f/2；

uy

2)^>20%,且應(yīng)有明顯的屈服臺(tái)階；

3)具有良好的焊接性能和合格的沖擊韌性

4.對(duì)要求屈服耗能的構(gòu)件，其鋼材的實(shí)際屈服強(qiáng)度不應(yīng)大于標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度

太多。目前國(guó)尚無(wú)明確規(guī)定。

5.對(duì)于外露、非保溫建筑中的鋼結(jié)構(gòu)宜采用耐大氣腐蝕和抗冷脆的鋼材。

五.鋼材的規(guī)格

1.熱扎型鋼

(1)工字鋼“120a”

（2）槽鋼“120b”

(3)角鋼“N63X5”(等肢角鋼)，“N125X80X8”(不等肢角鋼)

(4)鋼管“①273X5”

(5)H型鋼

“HW300X300X11X19”，“HN200X100X5.6X8.5”

截面高義翼緣寬義腹板厚義翼緣厚

2.熱軋鋼板“一寬義厚度義長(zhǎng)度”

3.冷彎薄壁型鋼“B[120X40X2.5”

壓型鋼板：YX波高-波距-有效覆蓋寬度

第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接

§3.1連接的種類和特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件是由型鋼、鋼板等通過(guò)連接構(gòu)成的，各構(gòu)件再通過(guò)安裝連接架

構(gòu)成整個(gè)結(jié)構(gòu)。

一.連接形式：平接(對(duì)接)，搭接，垂直連接

二.連接方法(焊縫連接，鉀釘連接，螺栓連接，緊固件連接)

1.焊接連接

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(duì)裂紋敏感。

(1)手工焊

原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化焊條和母材形成焊縫。

原則：焊縫和母材等強(qiáng)度。

優(yōu)點(diǎn)：手工電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便，適用于任意空間位置的焊接，特別

適用于焊接短焊縫和曲折焊縫。高空焊接時(shí)，只能采用手工焊。；

焊條：E43XX——Q235(A3)

E50XX——Q345

E55XX——Q390,Q420

其中43,50,55—最小抗拉強(qiáng)度，單位為%皿2；

XX——電流種類，藥皮及不同焊接位置。

缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。

(2)自動(dòng)(半自動(dòng))埋弧焊

優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊接質(zhì)量好，焊縫部缺陷少

缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，施工位置受限等。

焊絲：

H08A

Q235

H08MnA'

H08MnA

Q345

HlOMnSi

HlOMnSi

二Q390、Q420

H08Mn2Si”

焊劑:

1）按商品牌號(hào)表示

HJXXX

其中由HJ和后面的三位組成HJ表示熔煉焊劑；第一位數(shù)字表示MnO含量，

第二位數(shù)字表示Si。?和CaF2的含量，第三位數(shù)字表示同一類型焊劑的不同編號(hào)。

2）型號(hào)表示法

FXXX—HXXX

字母F表示焊劑；第一數(shù)字表示焊絲-焊劑組合的熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小

值；第二位字母表示試件的熱處理狀態(tài)；第三位數(shù)字表示熔敷金屬?zèng)_擊吸收功不

小于27J時(shí)的最低試驗(yàn)溫度；”號(hào)后面表示焊絲的牌號(hào)。

（3）氣體保護(hù)焊

氣體保護(hù)焊是利用二氧化碳?xì)怏w或其他惰性氣體作為保護(hù)介質(zhì)的一種電弧

熔焊方法。

優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，焊接質(zhì)量好。

缺點(diǎn)：施工地點(diǎn)受限制。

（4）電渣焊

電渣焊是利用通過(guò)液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。電渣焊一般分

為熔嘴電渣焊和非熔嘴電渣焊。

優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，焊接質(zhì)量好。

缺點(diǎn)：輸入的熱量大，接頭在高溫下停留時(shí)間長(zhǎng)、焊縫附近容易過(guò)熱，焊縫

金屬呈粗大結(jié)晶的鑄態(tài)組織，沖擊韌性低，焊件在焊后一般需要進(jìn)行正火和回火

熱處理。

（5）壓力焊

壓力焊一一焊接過(guò)程中必須要施加壓力，可能加熱也可能不加熱才能完成的

焊接。

包括電阻焊、摩擦焊、超聲波焊、冷壓焊、爆炸焊、擴(kuò)散焊、磁力焊。

其特點(diǎn)是焊接變形小、裂紋少、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。

2.鐘釘連接

孔比釘直徑大1mm,加熱900?100CTC,鉀釘槍打鉀。連接剛度大，傳力可

靠，但是，對(duì)施工技術(shù)要求很高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工速度慢，將逐步被高強(qiáng)螺栓

所取代。

3.螺栓連接

I類孔：孔精確對(duì)準(zhǔn)，壁光滑，孔軸垂直于被連接板。

dQ-d=0.3?0.5mm

n類孔：達(dá)不到i類孔要求的，為n類孔。

d0-d=1?2mm。

（1）普通螺栓

粗制螺栓（C級(jí)螺栓）：用未加工的圓鋼制成，尺寸很不準(zhǔn)確，、只需II類

孔。

精制螺栓（A、B級(jí)）：栓桿由車床加工而成，表面光滑，尺寸準(zhǔn)確，用I類

孔。

A級(jí)：dW24mll1,50mm和10d

B級(jí)：<7>24mm,/>150mm和lOd

（2）高強(qiáng)螺栓

按材料等級(jí)分兩種類型:

8）

8.8級(jí)（/u^800MPa，4/A,=°-

10.9級(jí)（/?21000乂「2,%/九=0.9）

按計(jì)算方法分兩種類型：

1）摩擦型一一只靠擠壓力產(chǎn)生的摩擦阻力傳遞剪力，摩擦阻力被克服即為

破壞，只要求n類孔；

2）承壓型一一在摩擦阻力被克服后繼續(xù)靠栓桿承擔(dān)荷載，連接變形比摩擦

型大，只能用于承受靜荷，要求用I類孔。

4.緊固件連接

自攻螺釘、鋼拉鉀釘、射釘?shù)取＃ㄓ糜趬盒弯摪逯g或與冷彎型鋼之間的連

接）

三、焊縫代號(hào)、螺栓圖例

1.焊縫代號(hào)

由引出線（橫線和帶箭頭的斜線）、圖形符號(hào)（單邊角焊縫、雙邊角焊縫、V

木久?金長(zhǎng)?麼?"也

++4￥L￡I*

§3.2焊縫及其連接形式

一.焊縫的形式

1.對(duì)接連接的形式

按焊縫與受力方向間的關(guān)系可分為直焊縫和斜焊縫

為了保證焊接質(zhì)量，根據(jù)被連接板的厚度，坡口型式可分為I型（垂直坡口）,

V型，單面V型，U型,單面U型，X型，K型。

(9b

za

,b

9

ga=60°?70°,一HX-

、

*?3符號(hào)說(shuō)明

7封底焊縫

「口帶墊板

f)

——

9戶現(xiàn)場(chǎng)焊接

?

020

Za=60°

2

2.角焊縫的截面形式

斜角角焊縫

a）銳角角焊縫；b）鈍角角焊縫

.施焊位置

橫焊、平焊、立焊、仰焊

三.焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)

1.焊縫的缺陷

裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透

焊縫缺陷

裂紋；3）焊描“C）燒穿；（d）孤坑；門〉氣孔|（/）夾清Mg）咬邊；6）未熔合；G）未焊透

2.焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)

外觀檢查：檢查外觀缺陷和幾何尺寸；

部無(wú)損檢驗(yàn)：檢驗(yàn)部缺陷。

《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)》規(guī)定：焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、

二級(jí)和三級(jí)。三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；

一、二級(jí)焊縫除對(duì)全部焊縫作外觀檢查并符合相應(yīng)級(jí)別的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)外，尚要求

一定數(shù)量（100%和20%）的超聲波探傷，必要時(shí)采用射線探傷檢驗(yàn)。

3.焊縫質(zhì)量等級(jí)的規(guī)定

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)》（GB50017--2003）規(guī)定，焊縫應(yīng)根據(jù)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)，選用不同的質(zhì)量等級(jí)：

A、在需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡對(duì)接焊縫均應(yīng)焊透，其質(zhì)量等級(jí)為：

①作用力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的橫向?qū)雍缚p或T型對(duì)接與角接組合

焊縫，受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)；

①作用力平行于焊縫長(zhǎng)度方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級(jí)。

B、不需要計(jì)算疲勞的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(qiáng)的對(duì)接焊縫應(yīng)予焊透，其

質(zhì)量等級(jí)當(dāng)受拉時(shí)應(yīng)不低于1級(jí)，受壓時(shí)宜為二級(jí)。

C、重級(jí)工作制和起重量Q250t的中級(jí)工作制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形接頭焊縫均要求焊透。焊縫形式

一般為對(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)。

D、不要求焊透的T形接頭采用的角焊縫或部分焊透的對(duì)接與角接組合焊縫,

以及搭接連接采用的角焊縫，其質(zhì)量等級(jí)為：

①對(duì)直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)和吊車起重量等于或大

于50t的中級(jí)工作制吊車梁，焊縫的外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合二級(jí)；

②對(duì)其他結(jié)構(gòu)，焊縫的外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可為三級(jí)。

四.角焊縫的標(biāo)注方法

§3.3直角角焊縫連接的構(gòu)造和計(jì)算

一.定義

側(cè)焊縫一一焊縫軸線平行于力線;

端焊縫一一焊縫軸線垂直于力線;

斜焊縫——焊縫軸線傾斜于力線。

二.直角角焊縫應(yīng)力分析

大量試驗(yàn)結(jié)果表明，側(cè)面角焊縫主要承受剪應(yīng)力。傳力線通過(guò)側(cè)面角焊縫時(shí)

產(chǎn)生彎折，應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)度方向的分布不均勻，呈兩端大而中間小的狀態(tài)。

試驗(yàn)證明：

1.側(cè)焊縫以45?！把屎斫孛妗逼茐木佣?；

2.端焊縫的強(qiáng)度是側(cè)焊縫強(qiáng)度的1.35?1.55倍。

規(guī)規(guī)定：在焊縫計(jì)算時(shí)以側(cè)焊縫強(qiáng)度為基準(zhǔn)（/fW）,端焊縫強(qiáng)度為1.22/7,

Fw

斜焊縫強(qiáng)度為1Jf。

Lsin20

三.直角角焊縫的構(gòu)造

v/"（當(dāng)riW6）

f~~''ti-（l~2）（當(dāng)打＞6）

1.最小焊縫高度：4Mli=1-1何，L一較厚板件的厚度;

2.最大焊縫高度：4mx=1.%2，/2—較薄板件的厚度；

對(duì)于貼邊焊

當(dāng)方W6mm時(shí)，％ax二方；