2019年二級注冊結構工程師鋼結構章節重點(5)

1.焊縫的構造：

①對接焊縫中，當試件的厚度較大時，應把焊縫邊緣加工成適當形式和尺寸的坡口。

②當焊件的厚度t(t≤10mm)較小時，可以采用I形焊縫，即不開坡口，只在板邊留適當的對接間隙即可。

③對于一般厚度(t=10-20mm)的焊件，可以采用斜坡口的單邊V形縫或雙邊V形縫。

③對于較厚(t>20mm)的焊件，應采用U形縫、K形縫、X形縫，可比V形坡口減小焊縫的體積，進而節約焊條和減小對焊件溫度的影響。

④對于V形和U形縫，正面焊好后還需要性背面清根補焊。對于沒有條件清根補焊的應該加墊板。當焊件可以隨意扭轉時，采用X形和V形縫最好。

⑤在焊縫的拼接處，當兩側焊件的寬度不同或厚度相差4mm以上時，應分別在寬度方向或厚度方向從一側或兩側做成坡度不大于1:2.5的斜角，形成平緩過渡。

⑥在每條焊縫的兩端因焊接時起弧、滅弧的影響容易出現弧坑、未焊透等缺陷，易形成應力集中，為了避免這種情況，在焊接時應該在兩端設置引弧板，焊后將其切除，并修磨平。

2.焊縫的計算：

①Lw取值：當采用引弧板時，取焊縫實際長度;當未采用引弧板時。每根焊縫取實際長度減去2t。

②T在對接連接中為連接件的較小厚度，在T形連接中為腹板厚度。

③當正面焊不滿足時，可以采用斜焊縫。當焊縫與作用力間的夾角Θ滿足tanθ≤1.5時，焊縫強度不低于母材強度，可以不用驗算。在彎矩和剪力共同作用下，工字型、箱型等截面構件，在腹板和翼緣相接處，焊縫同時受有較大的正應力σ1和較大的剪應力τ1。需要計算截面的折算應力。

3.角焊縫的構造和計算：

角焊縫有：垂直角焊縫(側面焊縫和正面焊縫)和斜角焊縫。側面角焊縫主要承受剪力，剪力分布兩端大，中間小。其應力分布可以看做均勻分布。正面角焊縫的應力較復雜(剪力和軸力)，各個截面中均存在不均勻的正應力和剪應力。根部有嚴重的應力集中。正焊縫的強度高于側焊縫，但塑性要略低些。斜焊縫的受力性能和強度介于正面角焊縫和側面角焊縫之間。

4.角焊縫的構造：包括焊角尺寸hf和焊縫計算長度Lw。最小焊角尺寸。當焊件的厚度相差較大時，用等焊角尺寸無法滿足最大、最小焊縫厚度的要求時，可以采用不等焊角尺寸。

①最小計算長度：焊角的尺寸較大而長度較小時，焊件的局部加熱嚴重，焊縫起弧滅弧造成的弧坑相距較近，加上其他可能產生的缺陷，焊縫的質量不可靠，所以，側面角焊焊縫或正面角焊焊縫的計算長度不得小于8hf和400mm’。

②側面角焊縫的最大計算長度：由于側面焊縫的長度和焊角尺寸之比越大，應力分布的不均勻性也越大。焊縫兩端的應力較大，可能會使得端部提前破壞。所以需要控制側面焊縫的長度。側面計算長度不應大于60hf。

③搭接連接構造：兩側角焊縫的長度不小于兩條焊縫之間的距離。為了避免焊縫橫向收縮時引起板件的拱曲過大，兩側焊縫之間的距離不應大于16t(當t>12mm)和190mm(當t<12mm)當寬度超過時，應該加上正面角焊縫、或加槽焊。

④在搭接連接中，搭接長度不小于焊件厚度的5倍，并不小于24mm，以減小收縮應力及搭接偏心影響產生的次應力。

⑤為了避免起落弧缺陷發生在應力集中較大的轉角處，當角焊縫的端部在構件轉角處時，可連續地作長度為2hf的繞角焊，但老師必須連續施焊，不得端弧。角焊縫當中，正面角焊縫的承載能力高于側面角焊縫，但正面角焊縫的剛度角大，變形能力低，對于直接承受動力荷載的結構，不考慮正面角焊縫的強度提高βf=1。

5.軸力、扭矩、彎矩單獨作用的角焊縫計算：

①當角焊縫只受軸力，且軸力通過焊縫的形心時，可以認為焊縫的應力是均勻分布的。此時，正面角焊縫只有正應力，側面角焊縫只有剪應力。

②彎矩作用下，角焊縫的有效截面應力呈三角形分布，屬于正面角焊縫性質，只有正應力。

③扭矩作用下：兩個假定：被連接桿件是絕對剛性的，而角焊縫是彈性的;被連接桿繞角焊縫有效截面形心O旋轉，角焊縫上任一點的應力方向垂直于該點與形心的連線，且應力的大小與連線長度r成正比。計算時主要是x和y方向極慣性矩的計算。

6.焊接殘余應力：焊接構件在使焊過程中，在焊件上產生不均勻的溫度場，高溫部分的鋼材要求有較大的膨脹伸長，但受到鄰近鋼材的約束，從而在焊件內引起較高的溫度應力，并在焊接過程中隨時間和溫度而不斷變化，這種應力稱焊接應力。鋼材冷卻后存在于焊件中的應力稱焊接殘余應力。

7.焊接殘余變形：焊接構件在使焊過程中，由于受到不均勻的電弧高溫作用，在焊件中產生變形，稱焊接變形，焊接應力較高的部位將達到鋼材的屈服強度而產生塑性變形，因而鋼材冷卻后殘存于焊件中的變形稱焊接殘余變形。

8.焊接應力對結構構件的影響：

(1)由于鋼材有良好的塑性，所以承受靜荷載的結構，無嚴重應力集中并在常溫下工作時，焊接應力并不影響結構的靜力強度。

(2)由于鋼材在塑性狀態時彈性模量降低，但結構構件的局部進入塑性工作狀態時，構件截面的剛度降低，焊接應力降低了結構構件的剛度和穩定性承載力。(3)由于焊接結構在焊縫中存在雙向甚至三向拉應力場，阻礙了塑性變形的發展，使鋼材變脆，使裂縫易于產生和發展，因此焊接應力將使鋼材的疲勞強度降低。

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