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「經(jīng)驗分享」—鋼結構設計中常用連接方式的構造要求探討!

發(fā)布時(shí)間: 2024-01-08 作者:admin 分享到:
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一、焊接是一種常見(jiàn)的鋼結構連接方式,其優(yōu)點(diǎn)在于施工簡(jiǎn)便、節省材料、密封性好等。在選擇焊接連接時(shí),應充分考慮焊縫的位置、數量和尺寸,以保證焊接的質(zhì)量和穩定性。以下部分為焊接連接在相關(guān)規范中要求。

(一)《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規范》GB50205-2020  
第8.2.2條:焊接H型鋼的翼緣板拼接縫和腹板拼接縫的間距,不宜小于200mm。翼緣板拼接長(cháng)度不應小于600mm;腹板拼接寬度不應小于300mm,長(cháng)度不應小于600mm。
第8.2.3條:箱型構件的側板拼接長(cháng)度不應小于600mm,相鄰兩側板拼接縫的間距不宜小于200mm,側板在寬度方向不宜拼接,當寬度超過(guò)2400mm確需拼接時(shí),.小拼接寬度不宜小于板寬的1/4。
第8.2.4條:設計無(wú)特殊要求時(shí),用于次要構件的熱軋型鋼可采用直口全熔透焊接拼接,其拼接長(cháng)度不應小于600mm。
第8.2.5條:鋼管接長(cháng)時(shí)每個(gè)節間宜為一個(gè)接頭,.短接長(cháng)長(cháng)度應符合下列規定:
1.當鋼管直徑d≤500mm時(shí),不應小于500mm;
2.當鋼管直徑500mm<d≤1000mm時(shí),不應小于直徑d;
3.當鋼管直徑>1000mm時(shí),不應小于1000mm;
4.當鋼管采用卷制方式加工成型時(shí),可有若干個(gè)接頭,但.短接長(cháng)長(cháng)度應符合第1~3款的要求。

第8.2.6條:鋼管接長(cháng)時(shí),相鄰管節或管段的縱向焊縫應錯開(kāi),錯開(kāi)的.小距離(沿弧長(cháng)方向)不應小于鋼管壁厚的5倍,且不應小于200mm。

(二)《鋼結構設計標準GB50017-2017   

第11.1.6條:焊縫質(zhì)量等級應根據鋼結構的重要性、荷載特性、焊縫形式、工作環(huán)境以及應力狀態(tài)等情況,按下列原則選用:
1.在承受動(dòng)荷載且需要進(jìn)行疲勞驗算的構件中,凡要求與母材等強連接的焊縫應焊透,其質(zhì)量等級應符合下列規定:
1)作用力垂直于焊縫長(cháng)度方向的橫向對接焊縫或T形對接與角接組合焊縫,受拉時(shí)應為一級,受壓時(shí)不應低于二級。

2)作用力平行與焊縫長(cháng)度方向的縱向對接焊縫不應低于二級。

3)鐵路、公路橋的橫梁接頭板與弦桿角焊縫應為一級,橋面板與弦桿角焊縫、橋面板與U形肋角焊縫不應低于二級。
4)重級工作制(A6~A8)和起重量Q≥50t的中級工作制(A4、A5)吊車(chē)梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車(chē)桁架上弦桿與節點(diǎn)板之間的T形接頭焊縫應焊透,焊縫形式宜為對接與角接的組合焊縫,其質(zhì)量等級不應低于二級。

2.不需要疲勞驗算的構件中,凡要求與母材等強的對接焊縫宜焊透,其質(zhì)量等級受拉時(shí)不應低于二級,受壓時(shí)不宜低于二級。

3.部分焊透的對接焊縫,采用角焊縫或部分熔透的對接與角接組合焊縫的T形接頭,以及搭接連接角焊縫,其質(zhì)量等級應符合下列規定:
1)直接承受動(dòng)荷載且需要疲勞驗算的結構和吊車(chē)起重量等于或大于50t的中級工作制的吊車(chē)梁以及梁柱、牛腿等重要節點(diǎn)不應低于二級。

2)其他結構可為三級。

(三)《鋼結構設計標準GB50017-2017   

第11.3.1條:受力和構造焊縫可采用對接焊縫、角接焊縫、對接與角 接組合焊縫、塞焊焊縫、槽焊焊縫,重要連接或有等強要求的對 接焊縫應為熔透焊縫,較厚板件或無(wú)需焊透時(shí)可采用部分熔透焊縫。
第11.3.3 不同厚度和寬度的材料對接時(shí),應作平緩過(guò)渡,其連接處坡度值不宜大于1 : 25 

11.3.4條:承受動(dòng)荷載時(shí),塞焊、槽焊、角焊、對接連接應符合下列規定:
1.承受動(dòng)荷載不需要進(jìn)行疲勞驗算的構件,采用塞焊、槽焊時(shí),孔或槽的邊緣到構件邊緣在垂直于應力方向上的問(wèn)距不應小于此構件厚度的5倍,且不應小于孔或槽寬度的2倍;構件端部搭接連接的縱向角焊縫長(cháng)度不應小于兩側焊縫間的垂直間距a,且在無(wú)塞焊、槽焊等其他措施時(shí),間距不應大于較薄件厚 16 倍。

2.不得采用焊腳尺寸小于5mm的角焊縫。

3.嚴禁采用斷續坡口焊縫和斷續角焊縫。

4.對接與角接組合焊縫和形連接的全焊透坡口焊縫應采 用角焊縫加強,加強焊腳尺寸不應大于連接部位較薄件厚度的 1/2 ,但.大值不得超過(guò)lOmm。
5.承受動(dòng)荷載需經(jīng)疲勞驗算的連接,當拉應力與焊縫軸線(xiàn)垂直時(shí),嚴禁采用部分焊透對接焊縫。

6.除橫焊位置以外,不宜采用L形和J形坡口。

7.不同板厚的對接連接承受動(dòng)載時(shí),應按本標準第 11. 3. 3 條的規定做成平緩過(guò)渡。

11.3.5條:角焊縫的尺寸應符合下列規定:

1.角焊縫的.小計算長(cháng)度應為其焊腳尺hf的8倍,且不應小 40mm;焊縫計算長(cháng)度應為扣除引弧、收弧長(cháng)度后的焊縫長(cháng)度。

2.斷續角焊縫焊段的.小長(cháng)度不應小于.小計算長(cháng)度。

3.角焊縫.小焊腳尺寸宜按表 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.被焊構件中較薄板厚度不小于25mm時(shí),宜采用開(kāi)局部坡口的角焊縫。

5.采用角焊縫焊接連接,不宜將厚板焊接到較薄板上。


11.3.6條:搭接連接角焊縫的尺寸及布置應符合下列規定:

1.傳遞軸向力的部件,其搭接連接.小搭接長(cháng)度應為較薄件厚度的5倍,且不應小于 25mm (圖 11.3.6-1 )并應施焊縱向或橫向雙角焊縫。 


2.只采用縱向角焊縫連接型鋼桿件端部時(shí),型鋼桿件的寬度不應大于200mm ,當寬度大于200mm時(shí),應加橫向角焊縫或中間塞焊;型鋼桿件每一側縱向角焊縫的長(cháng)度不應小于型鋼桿件的寬度。
3.型鋼桿件搭接連接采用圍焊時(shí),在轉角處應連續施焊。桿件端部搭接角焊縫作繞焊時(shí),繞焊長(cháng)度不應小于焊腳尺寸的2倍,并應連續施焊。
4.搭接焊縫沿母材棱邊的.大焊腳尺寸,當板厚不大于6mm 時(shí),應為母材厚度,當板厚大于6mm 時(shí),應為母材厚度減 lmm ~2mm。



5.用搭接焊縫傳遞荷載的套管連接可只焊一條角焊縫,其管材搭接長(cháng)度不應小于5(t1+t2),且不應小于25mm 。搭接焊縫焊腳尺寸應符合設計要求。
11.3.7條:塞焊和槽焊焊縫的尺寸、間距、焊縫高度應符合下列規定:
1.塞焊和槽焊的有效面積應為貼合面上圓孔或長(cháng)槽孔的標稱(chēng)面積。
2.塞焊焊縫的.小中心間隔應為孔徑的4倍,槽焊焊縫的縱向.小間距應為槽孔長(cháng)度的2倍,垂直于槽孔長(cháng)度方向的兩排槽孔的.小間距應為槽孔寬度的4倍。

3.塞焊孔的.小直徑不得小于開(kāi)孔板厚度加8mm ,.大直徑應為.小直徑加 3mm 和開(kāi)孔件厚度的 2.25倍兩值中較大者。槽孔長(cháng)度不應超過(guò)開(kāi)孔件厚度的 10 倍,.小及.大槽寬規定應與塞焊孔的.小及.大孔徑規定相同。

4.塞焊和槽焊的焊縫高度應符合下列規定:
1)當母材厚度不大于16mm 時(shí),應與母材厚度相同。
2)當母材厚度大于16mm 時(shí),不應小于母材厚度的一半 16mm兩值中較大者。

二、螺栓連接是一種簡(jiǎn)便的鋼結構連接方式,其優(yōu)點(diǎn)在于施工方便、安裝快捷、可拆卸等。在選擇螺栓連接時(shí),應充分考慮螺栓的規格、數量和排列方式,以保證連接的穩定性和安全性。以下部分為螺栓連接在《鋼結構設計標準》GB50017-2017要求。

11.3.8條:在次要構件或次要焊接連接中,可采用斷續角焊縫。斷續角焊縫焊段的長(cháng)度不得小于l0h£50mm ,其凈距不應大于15t(對受壓構件)或30t(對受拉構件),t為較薄焊件厚度。腐蝕環(huán)境中不宜采用斷續角焊縫。
11.5.1條:螺栓孔的孔徑與孔型應符合下列規定:
1.B級普通螺栓的孔徑比較螺栓公稱(chēng)直徑大0.2mm~ 0.5mm,C級普通螺栓的孔徑較螺栓公稱(chēng)直徑大l.Omm~ 1.5mm。
2.高強度螺栓承壓型連接采用標準圓孔時(shí),其孔徑??砂幢?/span>11.5.1采用。
3.高強度螺栓摩擦型連接可采用標準孔、大圓孔和槽孔,孔型尺寸可按表 11.5.1采用;采用擴大孔連接時(shí),同一連接面只能在蓋板和芯板其中之一的板上采用大圓孔或槽孔,其余仍采用標準孔。



4.高強度螺栓摩擦型連接蓋板按大圓孔、槽孔制孔時(shí),應增大墊圈厚度或采用連續型墊板,其孔徑與標準墊圈相同,對M24及以下的螺栓,厚度不宜小于8mm ;對 M24 以上的螺栓,厚度不宜小于lOmm。

11.5.2條:螺栓(鉚釘)連接宜采用緊湊布置,其連接中心宜與被連接構件截面的重心相一致。螺栓或例釘的間距、邊距和端距容許值應符合表 11.5.2的規定。



11.5.3條:直接承受動(dòng)力荷載構件的螺栓連接應符合下列規定:
1.抗剪連接時(shí)應采用摩擦型高強度螺栓。
2.普通螺栓受拉連接應采用雙螺帽或其他能防止螺帽松動(dòng)的有效措施。
11.5.4 高強度螺栓連接設計應符合下列規定:
1.本章的高強度螺栓連接均應按本標準表 11.4.2-2 施加預拉力。
2.采用承壓型連接時(shí),連接處構件接觸面應清除油污及浮銹,僅承受拉力的高強度螺栓連接,不要求對接觸面進(jìn)行抗滑移處理。
3.高強度螺栓承壓型連接不應用于直接承受動(dòng)力荷載的結構,抗剪承壓型連接在正常使用極限狀態(tài)下應符合摩擦型連接的設計要求。
4 當高強度螺栓連接的環(huán)境溫度為100 ℃~ 150 ℃時(shí),其承載力應降低10%。
11.5.5條:當型鋼構件拼接采用高強度螺栓連接時(shí),其拼接件宜采用鋼板。
11.5.6條:螺栓連接設計應符合下列規定:
1.連接處應有必要的螺栓施擰空間。
2.螺栓連接或拼接節點(diǎn)中,每一桿件一端的..性的螺栓數不宜少于2個(gè);對組合構件的綴條,其端部連接可采用1個(gè)螺栓。
3.沿桿軸方向受拉的螺栓連接中的端板(法蘭板),宜設置加勁肋。

總結:鋼結構的連接方式是鋼結構設計中的重要環(huán)節,選擇合適的連接方式對于保證鋼結構的可靠性、經(jīng)濟性和施工便利性具有至關(guān)重要的影響。在選擇連接方式時(shí),應充分考慮施工條件、材料成本、連接強度和穩定性等因素。同時(shí),還應注意加強焊接、鉚釘和螺栓連接施工質(zhì)量的控制,確保鋼結構的整體安全性和穩定性。未來(lái),隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展和新材料的出現,鋼結構的連接方式將會(huì )不斷得到優(yōu)化和改進(jìn)。



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