焊接結構工程強度簡介

目前輕鋼結構及鋼網架在我國被廣泛用于各類建筑物中，由于它的廣泛應用，在一定程度上促進了我國現代工業(yè)的發(fā)展。在輕鋼及網架的生產過程中，焊接結構被廣泛采用。大量實踐及研究發(fā)現，焊接結構有其自身的規(guī)律性，如不能正確掌握，焊接結構應用將受到限制，甚至會造成人們生命財產的巨大損失。因此，技術人員進行設計及驗證時，為滿足工況需要，應從下邊三個方面考慮：

一、在考慮整體應力計算的同時要考慮局部形狀的設計計算；

二、考慮焊接結構工作特點，即結構合理又順應其工作特點；

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

（一）常見的焊接接頭和焊縫類型

1.焊接接頭

在焊接結構中，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構工作性能的要求。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化而來。搭接接頭中一般要用角焊縫施焊，它可以是側面焊縫、瑞面焊縫或是聯合焊縫、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。經大量的焊縫成形試驗發(fā)現，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生應力集中而使焊縫與基體金屬結合處斷裂。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，可有效地減少應力集申，因而可較大的提高焊接接頭工作性能。

輕鋼結構大都是角焊縫，故在實際生產中宜采用下凹焊縫而網架構件多宜采用上焊縫，可有效地提高焊接強度減少破壞。