一、焊接是一種常見的鋼結(jié)構(gòu)連接方式,其優(yōu)點(diǎn)在于施工簡便、節(jié)省材料、密封性好等。在選擇焊接連接時,應(yīng)充分考慮焊縫的位置、數(shù)量和尺寸,以保證焊接的質(zhì)量和穩(wěn)定性。以下部分為焊接連接在相關(guān)規(guī)范中要求。
(一)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)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(yīng)上小于600mm;腹板拼接寬度不應(yīng)小于300mm,長度不應(yīng)小于600mm。第8.2.3條:箱型構(gòu)件的側(cè)板拼接長度不應(yīng)小于600mm,相鄰兩側(cè)板拼接縫的間距不宜小于200mm,側(cè)板在寬度方向不宜拼接,當(dāng)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(shè)計無特殊要求時,用于次要構(gòu)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(yīng)小于600mm。第8.2.5條:鋼管接長時每個節(jié)間宜為一個接頭,.短接長長度應(yīng)符合下列規(guī)定:1.當(dāng)鋼管直徑d≤500mm時,不應(yīng)小于500mm;2.當(dāng)鋼管直徑500mm<d≤1000mm時,不應(yīng)小于直徑d;3.當(dāng)鋼管直徑>1000mm時,不應(yīng)小于1000mm;4.當(dāng)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(yīng)符合第1~3款的要求。
第8.2.6條:鋼管接長時,相鄰管節(jié)或管段的縱向焊縫應(yīng)錯開,錯開的.小距離(沿弧長方向)不應(yīng)小于鋼管壁厚的5倍,且不應(yīng)小于200mm。
(二)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50017-2017)
第11.1.6條:焊縫質(zhì)量等級應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特性、焊縫形式、工作環(huán)境以及應(yīng)力狀態(tài)等情況,按下列原則選用:1.在承受動荷載且需要進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的構(gòu)件中,凡要求與母材等強(qiáng)連接的焊縫應(yīng)焊透,其質(zhì)量等級應(yīng)符合下列規(guī)定:1)作用力垂直于焊縫長度方向的橫向?qū)雍缚p或T形對接與角接組合焊縫,受拉時應(yīng)為一級,受壓時不應(yīng)低于二級。
2)作用力平行與焊縫長度方向的縱向?qū)雍缚p不應(yīng)低于二級。
3)鐵路、公路橋的橫梁接頭板與弦桿角焊縫應(yīng)為一級,橋面板與弦桿角焊縫、橋面板與U形肋角焊縫不應(yīng)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(jié)點(diǎn)板之間的T形接頭焊縫應(yīng)焊透,焊縫形式宜為對接與角接的組合焊縫,其質(zhì)量等級不應(yīng)低于二級。
2.不需要疲勞驗(yàn)算的構(gòu)件中,凡要求與母材等強(qiáng)的對接焊縫宜焊透,其質(zhì)量等級受拉時不應(yīng)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(zhì)量等級應(yīng)符合下列規(guī)定:1)直接承受動荷載且需要疲勞驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)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(jié)點(diǎn)不應(yīng)低于二級。
2)其他結(jié)構(gòu)可為三級。
(三)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50017-2017)
第11.3.1條:受力和構(gòu)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(qiáng)要求的對 接焊縫應(yīng)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(yīng)作平緩過渡,其連接處坡度值不宜大于1 : 25
第11.3.4條:承受動荷載時,塞焊、槽焊、角焊、對接連接應(yīng)符合下列規(guī)定:1.承受動荷載不需要進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的構(gòu)件,采用塞焊、槽焊時,孔或槽的邊緣到構(gòu)件邊緣在垂直于應(yīng)力方向上的問距不應(yīng)小于此構(gòu)件厚度的5倍,且不應(yīng)小于孔或槽寬度的2倍;構(gòu)件端部搭接連接的縱向角焊縫長度不應(yīng)小于兩側(cè)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(yīng)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(yán)禁采用斷續(xù)坡口焊縫和斷續(xù)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(yīng)采 用角焊縫加強(qiáng),加強(qiáng)焊腳尺寸不應(yīng)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(jīng)疲勞驗(yàn)算的連接,當(dāng)拉應(yīng)力與焊縫軸線垂直時,嚴(yán)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(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第 11. 3. 3 條的規(guī)定做成平緩過渡。
第11.3.5條:角焊縫的尺寸應(yīng)符合下列規(guī)定:
1.角焊縫的.小計算長度應(yīng)為其焊腳尺h(yuǎn)f的8倍,且不應(yīng)小 40mm;焊縫計算長度應(yīng)為扣除引弧、收弧長度后的焊縫長度。
2.斷續(xù)角焊縫焊段的.小長度不應(yīng)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(gòu)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。
第11.3.6條:搭接連接角焊縫的尺寸及布置應(yīng)符合下列規(guī)定:
1.傳遞軸向力的部件,其搭接連接.小搭接長度應(yīng)為較薄件厚度的5倍,且不應(yīng)小于 25mm (圖 11.3.6-1 )并應(yīng)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(yīng)大于200mm ,當(dāng)寬度大于200mm時,應(yīng)加橫向角焊縫或中間塞焊;型鋼桿件每一側(cè)縱向角焊縫的長度不應(yīng)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(zhuǎn)角處應(yīng)連續(xù)施焊。桿件端部搭接角焊縫作繞焊時,繞焊長度不應(yīng)小于焊腳尺寸的2倍,并應(yīng)連續(xù)施焊。4.搭接焊縫沿母材棱邊的.大焊腳尺寸,當(dāng)板厚不大于6mm 時,應(yīng)為母材厚度,當(dāng)板厚大于6mm 時,應(yīng)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(yīng)小于5(t1+t2),且不應(yīng)小于25mm 。搭接焊縫焊腳尺寸應(yīng)符合設(shè)計要求。第11.3.7條:塞焊和槽焊焊縫的尺寸、間距、焊縫高度應(yīng)符合下列規(guī)定:1.塞焊和槽焊的有效面積應(yīng)為貼合面上圓孔或長槽孔的標(biāo)稱面積。2.塞焊焊縫的.小中心間隔應(yīng)為孔徑的4倍,槽焊焊縫的縱向.小間距應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)超過開孔件厚度的 10 倍,.小及.大槽寬規(guī)定應(yīng)與塞焊孔的.小及.大孔徑規(guī)定相同。
4.塞焊和槽焊的焊縫高度應(yīng)符合下列規(guī)定:1)當(dāng)母材厚度不大于16mm 時,應(yīng)與母材厚度相同。2)當(dāng)母材厚度大于16mm 時,不應(yīng)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(jié)構(gòu)連接方式,其優(yōu)點(diǎn)在于施工方便、安裝快捷、可拆卸等。在選擇螺栓連接時,應(yīng)充分考慮螺栓的規(guī)格、數(shù)量和排列方式,以保證連接的穩(wěn)定性和安全性。以下部分為螺栓連接在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50017-2017)中的要求。
第11.3.8條:在次要構(gòu)件或次要焊接連接中,可采用斷續(xù)角焊縫。斷續(xù)角焊縫焊段的長度不得小于l0h£或50mm ,其凈距不應(yīng)大于15t(對受壓構(gòu)件)或30t(對受拉構(gòu)件),t為較薄焊件厚度。腐蝕環(huán)境中不宜采用斷續(xù)角焊縫。第11.5.1條:螺栓孔的孔徑與孔型應(yīng)符合下列規(guī)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(qiáng)度螺栓承壓型連接采用標(biāo)準(zhǔn)圓孔時,其孔徑。可按表11.5.1采用。3.高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接可采用標(biāo)準(zhǔn)孔、大圓孔和槽孔,孔型尺寸可按表 11.5.1采用;采用擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)孔。
4.高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接蓋板按大圓孔、槽孔制孔時,應(yīng)增大墊圈厚度或采用連續(xù)型墊板,其孔徑與標(biāo)準(zhǔn)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。
第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(gòu)件截面的重心相一致。螺栓或例釘?shù)拈g距、邊距和端距容許值應(yīng)符合表 11.5.2的規(guī)定。
第11.5.3條:直接承受動力荷載構(gòu)件的螺栓連接應(yīng)符合下列規(guī)定:1.抗剪連接時應(yīng)采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓。2.普通螺栓受拉連接應(yīng)采用雙螺帽或其他能防止螺帽松動的有效措施。第11.5.4 高強(qiáng)度螺栓連接設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定:1.本章的高強(qiáng)度螺栓連接均應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)表 11.4.2-2 施加預(yù)拉力。2.采用承壓型連接時,連接處構(gòu)件接觸面應(yīng)清除油污及浮銹,僅承受拉力的高強(qiáng)度螺栓連接,不要求對接觸面進(jìn)行抗滑移處理。3.高強(qiáng)度螺栓承壓型連接不應(yīng)用于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu),抗剪承壓型連接在正常使用極限狀態(tài)下應(yīng)符合摩擦型連接的設(shè)計要求。4 當(dāng)高強(qiáng)度螺栓連接的環(huán)境溫度為100 ℃~ 150 ℃時,其承載力應(yīng)降低10%。第11.5.5條:當(dāng)型鋼構(gòu)件拼接采用高強(qiáng)度螺栓連接時,其拼接件宜采用鋼板。第11.5.6條:螺栓連接設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定:2.螺栓連接或拼接節(jié)點(diǎn)中,每一桿件一端的..性的螺栓數(shù)不宜少于2個;對組合構(gòu)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(shè)置加勁肋。
總結(jié):鋼結(jié)構(gòu)的連接方式是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要環(huán)節(jié),選擇合適的連接方式對于保證鋼結(jié)構(gòu)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和施工便利性具有至關(guān)重要的影響。在選擇連接方式時,應(yīng)充分考慮施工條件、材料成本、連接強(qiáng)度和穩(wěn)定性等因素。同時,還應(yīng)注意加強(qiáng)焊接、鉚釘和螺栓連接施工質(zhì)量的控制,確保鋼結(jié)構(gòu)的整體安全性和穩(wěn)定性。未來,隨著科技的不斷發(fā)展和新材料的出現(xiàn),鋼結(jié)構(gòu)的連接方式將會不斷得到優(yōu)化和改進(jìn)。