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2019年二级注册结构工程师钢结构章节考点(10)

来源 :中华考试网 2019-07-25

  1.焊缝的构造:

  ①对接焊缝中,当试件的厚度较大时,应把焊缝边缘加工成适当形式和尺寸的坡口。

  ②当焊件的厚度t(t≤10mm)较小时,可以采用I形焊缝,即不开坡口,只在板边留适当的对接间隙即可。

  ③对于一般厚度(t=10-20mm)的焊件,可以采用斜坡口的单边V形缝或双边V形缝。

  ③对于较厚(t>20mm)的焊件,应采用U形缝、K形缝、X形缝,可比V形坡口减小焊缝的体积,进而节约焊条和减小对焊件温度的影响。

  ④对于V形和U形缝,正面焊好后还需要性背面清根补焊。对于没有条件清根补焊的应该加垫板。当焊件可以随意扭转时,采用X形和V形缝最好。

  ⑤在焊缝的拼接处,当两侧焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时,应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5的斜角,形成平缓过渡。

  ⑥在每条焊缝的两端因焊接时起弧、灭弧的影响容易出现弧坑、未焊透等缺陷,易形成应力集中,为了避免这种情况,在焊接时应该在两端设置引弧板,焊后将其切除,并修磨平。

  2.焊缝的计算:

  ①Lw取值:当采用引弧板时,取焊缝实际长度;当未采用引弧板时。每根焊缝取实际长度减去2t。

  ②T在对接连接中为连接件的较小厚度,在T形连接中为腹板厚度。

  ③当正面焊不满足时,可以采用斜焊缝。当焊缝与作用力间的夹角Θ满足tanθ≤1.5时,焊缝强度不低于母材强度,可以不用验算。在弯矩和剪力共同作用下,工字型、箱型等截面构件,在腹板和翼缘相接处,焊缝同时受有较大的正应力σ1和较大的剪应力τ1。需要计算截面的折算应力。

  3.角焊缝的构造和计算:

  角焊缝有:垂直角焊缝(侧面焊缝和正面焊缝)和斜角焊缝。侧面角焊缝主要承受剪力,剪力分布两端大,中间小。其应力分布可以看做均匀分布。正面角焊缝的应力较复杂(剪力和轴力),各个截面中均存在不均匀的正应力和剪应力。根部有严重的应力集中。正焊缝的强度高于侧焊缝,但塑性要略低些。斜焊缝的受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。

  4.角焊缝的构造:包括焊角尺寸hf和焊缝计算长度Lw。最小焊角尺寸。当焊件的厚度相差较大时,用等焊角尺寸无法满足最大、最小焊缝厚度的要求时,可以采用不等焊角尺寸。

  ①最小计算长度:焊角的尺寸较大而长度较小时,焊件的局部加热严重,焊缝起弧灭弧造成的弧坑相距较近,加上其他可能产生的缺陷,焊缝的质量不可靠,所以,侧面角焊焊缝或正面角焊焊缝的计算长度不得小于8hf和400mm’。

  ②侧面角焊缝的最大计算长度:由于侧面焊缝的长度和焊角尺寸之比越大,应力分布的不均匀性也越大。焊缝两端的应力较大,可能会使得端部提前破坏。所以需要控制侧面焊缝的长度。侧面计算长度不应大于60hf。

  ③搭接连接构造:两侧角焊缝的长度不小于两条焊缝之间的距离。为了避免焊缝横向收缩时引起板件的拱曲过大,两侧焊缝之间的距离不应大于16t(当t>12mm)和190mm(当t<12mm)当宽度超过时,应该加上正面角焊缝、或加槽焊。

  ④在搭接连接中,搭接长度不小于焊件厚度的5倍,并不小于24mm,以减小收缩应力及搭接偏心影响产生的次应力。

  ⑤为了避免起落弧缺陷发生在应力集中较大的转角处,当角焊缝的端部在构件转角处时,可连续地作长度为2hf的绕角焊,但专家必须连续施焊,不得端弧。角焊缝当中,正面角焊缝的承载能力高于侧面角焊缝,但正面角焊缝的刚度角大,变形能力低,对于直接承受动力荷载的结构,不考虑正面角焊缝的强度提高βf=1。

  5.轴力、扭矩、弯矩单独作用的角焊缝计算:

  ①当角焊缝只受轴力,且轴力通过焊缝的形心时,可以认为焊缝的应力是均匀分布的。此时,正面角焊缝只有正应力,侧面角焊缝只有剪应力。

  ②弯矩作用下,角焊缝的有效截面应力呈三角形分布,属于正面角焊缝性质,只有正应力。

  ③扭矩作用下:两个假定:被连接杆件是绝对刚性的,而角焊缝是弹性的;被连接杆绕角焊缝有效截面形心O旋转,角焊缝上任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线,且应力的大小与连线长度r成正比。计算时主要是x和y方向极惯性矩的计算。

  6.焊接残余应力:焊接构件在使焊过程中,在焊件上产生不均匀的温度场,高温部分的钢材要求有较大的膨胀伸长,但受到邻近钢材的约束,从而在焊件内引起较高的温度应力,并在焊接过程中随时间和温度而不断变化,这种应力称焊接应力。钢材冷却后存在于焊件中的应力称焊接残余应力。

  7.焊接残余变形:焊接构件在使焊过程中,由于受到不均匀的电弧高温作用,在焊件中产生变形,称焊接变形,焊接应力较高的部位将达到钢材的屈服强度而产生塑性变形,因而钢材冷却后残存于焊件中的变形称焊接残余变形。

  8.焊接应力对结构构件的影响:

  (1)由于钢材有良好的塑性,所以承受静荷载的结构,无严重应力集中并在常温下工作时,焊接应力并不影响结构的静力强度。

  (2)由于钢材在塑性状态时弹性模量降低,但结构构件的局部进入塑性工作状态时,构件截面的刚度降低,焊接应力降低了结构构件的刚度和稳定性承载力。(3)由于焊接结构在焊缝中存在双向甚至三向拉应力场,阻碍了塑性变形的发展,使钢材变脆,使裂缝易于产生和发展,因此焊接应力将使钢材的疲劳强度降低。

  9.减小焊接残余应力的方法:

  ①焊缝的位置应合理,焊缝应尽可能布置在结构对称的位置上,以减小残余变形。

  ②焊缝的尺寸要适当,在允许的范围内,最好采用细长焊缝,不用短粗焊缝,避免因焊角尺寸过大而产生过大的残余应力,且在施焊时容易烧穿。

  ③焊缝不宜过分集中,以免产生过大的焊接残余应力和残余应变,甚至产生裂纹。

  ④尽量避免三向焊缝相交,以防止在相交处形成三向拉应力,时钢材变脆。

  ⑤防止钢板分层破坏的发生,使拉力不垂直于板面。

  6要注意施焊方便,保证焊接作业所要求的最小间隙和合适的焊条角度。

  ⑦避免使用仰焊,以保证施工质量。

  10.普通螺栓的构造和计算:普通螺栓分为A B C三级。C级螺栓采用性能为4.6或4.8级钢材。等级的前一个数表示抗拉强度为400N/mm2,后一个数表示屈强比,6表示屈服点为抗拉强度的0.6倍。A B级螺栓的精度较高,称为精致螺栓。

 

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