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2019年二级注册结构工程师钢结构章节重点(5)
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。
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