焊接結(jié)構(gòu)工程強度簡介

目前輕鋼結(jié)構(gòu)及鋼網(wǎng)架在我國被廣泛用于各類建筑物中，由于它的廣泛應(yīng)用，在一定程度上促進了我國現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。在輕鋼及網(wǎng)架的生產(chǎn)過程中，焊接結(jié)構(gòu)被廣泛采用。大量實踐及研究發(fā)現(xiàn)，焊接結(jié)構(gòu)有其自身的規(guī)律性，如不能正確掌握，焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)用將受到限制，甚至?xí)斐扇藗兩敭a(chǎn)的巨大損失。因此，技術(shù)人員進行設(shè)計及驗證時，為滿足工況需要，應(yīng)從下邊三個方面考慮：

一、在考慮整體應(yīng)力計算的同時要考慮局部形狀的設(shè)計計算；

二、考慮焊接結(jié)構(gòu)工作特點，即結(jié)構(gòu)合理又順應(yīng)其工作特點；

三、焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計與工藝制造實施相一致，即設(shè)計中要考慮焊接工藝的實施，反過來工藝實施要考慮設(shè)計意圖。依據(jù)焊接學(xué)科研究成果結(jié)合徐州市輕鋼結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架生產(chǎn)企業(yè)的實踐經(jīng)驗，本文就不同荷載條件下焊接結(jié)構(gòu)、接頭的工作性能、影響因素、結(jié)合試驗結(jié)果為焊接結(jié)構(gòu)的選材、設(shè)計和制造提供參考見證；在焊接結(jié)構(gòu)常見的斷裂部分，將從裂紋產(chǎn)生、擴展和止裂特性出發(fā)，重點介紹焊接結(jié)構(gòu)防斷設(shè)計選材原則；焊接結(jié)構(gòu)失效分析，是從焊接結(jié)構(gòu)強度設(shè)計失敗的一個側(cè)面，對破壞的構(gòu)件進行分析，找出構(gòu)件失效原因，為改善焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考資料。

（一）常見的焊接接頭和焊縫類型

1.焊接接頭

在焊接結(jié)構(gòu)中，通?？刹捎貌煌问胶附咏宇^，有些接頭形式是焊接工藝所特有的，有些是用鉚接或螺栓接頭套用來的。一般說來前者可更好地符合焊接結(jié)構(gòu)工作性能的要求。常見的焊接接頭有對接接頭、T接頭、角接頭和搭接接頭四種基本類型。

對接接頭：不同板厚的對接接頭形式不同，一般薄板可采用卷邊接頭，或采用不開坡口單面焊縫形式，板厚增加可采用帶墊板不開坡口的單面焊縫接頭，但推薦采用不帶墊板的雙面焊縫對接接頭。為了保證焊透，對接接頭可在單面開坡口或雙面開坡口后焊接，坡口形狀有v形、u形、x型和K型等。

對于埋弧自動焊工藝可采用與手弧焊相同的對接接頭形式，但坡口上的尺寸參數(shù)有一定的變化，如下圖。

T形接頭：同樣有開坡口和不開坡口等形式，在該類接頭中采用不開坡口角焊縫施焊類型最為廣泛，一般可采用等角或不同焊腳尺寸的角焊縫。角接頭：其特性介于對接接頭和T形接頭之間，接頭中焊縫可接近于對接焊縫和角焊縫。搭接接頭：這種焊縫由鉚接或螺栓接頭轉(zhuǎn)化而來。搭接接頭中一般要用角焊縫施焊，它可以是側(cè)面焊縫、瑞面焊縫或是聯(lián)合焊縫、塞焊也是搭接接頭焊接方法之一。

2.焊縫

焊縫是由不同形式的焊接成形，主要分為對接焊縫（平面對接及曲面對接）角焊縫兩種。

焊縫按其外表面形狀可以分為上凸及平面形狀，而角焊縫除上述兩種外，還可采用下凹焊縫。經(jīng)大量的焊縫成形試驗發(fā)現(xiàn)，上凸焊縫表面上看似乎是加強了焊縫，加大了焊縫的截面積，實際上，上凸焊縫對接頭的工作是不利的，不能增大焊接截面的抗拉強度，這是因為在荷載作用下，上凸焊縫使傳力線發(fā)生歪扭。在焊縫向基體金屬過渡處產(chǎn)生應(yīng)力集中而使焊縫與基體金屬結(jié)合處斷裂。為了提高對接焊縫的工作性能，可采用焊縫外形，這有利于力線的均勻傳遞，減少應(yīng)力集中。對于角焊縫，可采用下凹焊縫，該焊縫外型使焊縫向基體金屬形成平滑過渡，可有效地減少應(yīng)力集申，因而可較大的提高焊接接頭工作性能。

輕鋼結(jié)構(gòu)大都是角焊縫，故在實際生產(chǎn)中宜采用下凹焊縫而網(wǎng)架構(gòu)件多宜采用上焊縫，可有效地提高焊接強度減少破壞。