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                                        「經驗分享」—鋼結構設計中常用連接方式的構造要求探討!

                                        發布時間: 2024-01-08 作者:admin 分享到:
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                                        一、焊接是一種常見的鋼結構連接方式,其優點在于施工簡便、節省材料、密封性好等。在選擇焊接連接時,應充分考慮焊縫的位置、數量和尺寸,以保證焊接的質量和穩定性。以下部分為焊接連接在相關規范中要求。

                                        (一)《鋼結構工程施工質量驗收規范》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。翼緣板拼接長度不應小于600mm;腹板拼接寬度不應小于300mm,長度不應小于600mm。
                                        第8.2.3條:箱型構件的側板拼接長度不應小于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2400mm確需拼接時,.小拼接寬度不宜小于板寬的1/4。
                                        第8.2.4條:設計無特殊要求時,用于次要構件的熱軋型鋼可采用直口全熔透焊接拼接,其拼接長度不應小于600mm。
                                        第8.2.5條:鋼管接長時每個節間宜為一個接頭,.短接長長度應符合下列規定:
                                        1.當鋼管直徑d≤500mm時,不應小于500mm;
                                        2.當鋼管直徑500mm<d≤1000mm時,不應小于直徑d;
                                        3.當鋼管直徑>1000mm時,不應小于1000mm;
                                        4.當鋼管采用卷制方式加工成型時,可有若干個接頭,但.短接長長度應符合第1~3款的要求。

                                        第8.2.6條:鋼管接長時,相鄰管節或管段的縱向焊縫應錯開,錯開的.小距離(沿弧長方向)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:焊縫質量等級應根據鋼結構的重要性、荷載特性、焊縫形式、工作環境以及應力狀態等情況,按下列原則選用:
                                        1.在承受動荷載且需要進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,其質量等級應符合下列規定:
                                        1)作用力垂直于焊縫長度方向的橫向對接焊縫或T形對接與角接組合焊縫,受拉時應為一級,受壓時不應低于二級。

                                        2)作用力平行與焊縫長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)吊車梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿與節點板之間的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,其質量等級受拉時不應低于二級,受壓時不宜低于二級。

                                        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,其質量等級應符合下列規定:
                                        1)直接承受動荷載且需要疲勞驗算的結構和吊車起重量等于或大于50t的中級工作制的吊車梁以及梁柱、牛腿等重要節點不應低于二級。

                                        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,較厚板件或無需焊透時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,應作平緩過渡,其連接處坡度值不宜大于1 : 25 

                                        11.3.4條:承受動荷載時,塞焊、槽焊、角焊、對接連接應符合下列規定:
                                        1.承受動荷載不需要進行疲勞驗算的構件,采用塞焊、槽焊時,孔或槽的邊緣到構件邊緣在垂直于應力方向上的問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度不應小于兩側焊縫間的垂直間距a,且在無塞焊、槽焊等其他措施時,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lOmm。
                                        5.承受動荷載需經疲勞驗算的連接,當拉應力與焊縫軸線垂直時,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載時,應按本標準第 11. 3. 3 條的規定做成平緩過渡。

                                        11.3.5條:角焊縫的尺寸應符合下列規定:

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

                                        2.斷續角焊縫焊段的.小長度不應小于.小計算長度。

                                        3.角焊縫.小焊腳尺寸宜按表 11.3.5 取值,承受動荷載時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,宜采用開局部坡口的角焊縫。

                                        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,型鋼桿件的寬度不應大于200mm ,當寬度大于200mm時,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,在轉角處應連續施焊。桿件端部搭接角焊縫作繞焊時,繞焊長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,應為母材厚度,當板厚大于6mm 時,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槽孔的標稱面積。
                                        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.小間距應為槽孔長度的2倍,垂直于槽孔長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.小直徑不得小于開孔板厚度加8mm ,.大直徑應為.小直徑加 3mm 和開孔件厚度的 2.25倍兩值中較大者。槽孔長度不應超過開孔件厚度的 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,應與母材厚度相同。
                                        2)當母材厚度大于16mm 時,不應小于母材厚度的一半 16mm兩值中較大者。

                                        二、螺栓連接是一種簡便的鋼結構連接方式,其優點在于施工方便、安裝快捷、可拆卸等。在選擇螺栓連接時,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直徑大0.2mm~ 0.5mm,C級普通螺栓的孔徑較螺栓公稱直徑大l.Omm~ 1.5mm。
                                        2.高強度螺栓承壓型連接采用標準圓孔時,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,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,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:直接承受動力荷載構件的螺栓連接應符合下列規定:
                                        1.抗剪連接時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,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力荷載的結構,抗剪承壓型連接在正常使用極限狀態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境溫度為100 ℃~ 150 ℃時,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,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中,每一桿件一端的..性的螺栓數不宜少于2個;對組合構件的綴條,其端部連接可采用1個螺栓。
                                        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節,選擇合適的連接方式對于保證鋼結構的可靠性、經濟性和施工便利性具有至關重要的影響。在選擇連接方式時,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,還應注意加強焊接、鉚釘和螺栓連接施工質量的控制,確保鋼結構的整體安全性和穩定性。未來,隨著科技的不斷發展和新材料的出現,鋼結構的連接方式將會不斷得到優化和改進。