工字鋼焊縫對接加強鋼板尺寸選取

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1、熱軋普通工字鋼對接焊縫連接加強鋼板選取與計算杭長三分部徐君誠內(nèi)容提要：結合日常施工的需要，對施工中熱軋普通工字鋼對接焊接后加強鋼板的選取進行試算選取，確定加強鋼板的規(guī)格型號，編制各種型號熱軋工字鋼加強鋼板選取的統(tǒng)一表格，方便日后施工的選用。關鍵詞：熱軋工字鋼（Q235）、焊縫對接、加強鋼板1.前言日常的施工當中，根據(jù)施工需求經(jīng)常會對普通熱軋工字鋼截斷和接長，需要對常用的熱軋工字鋼（Ⅰ30、Ⅰ45、Ⅰ56）進行焊縫對接作業(yè)，施工中截面對接以后（焊接），需要在腹板位置焊接鋼板加強，用來彌補焊接作業(yè)質(zhì)量不足對截面抵抗矩的削弱，但是往往對于鋼板

2、規(guī)格的選取存在疑問，通常會根據(jù)以往的施工經(jīng)驗選取較大規(guī)格的板材來彌補焊接質(zhì)量的不足，因此造成了施工中板材的浪費，如何選取合適規(guī)格的鋼板，以Ⅰ45a工字鋼為例，通過對不同規(guī)格板材的選擇和試算，找出最合理、最經(jīng)濟的材料尺寸，并編制各種型號工字鋼的加強鋼板選取表格，以做到材料的合理利用和成本的節(jié)約。2.熱軋工字鋼焊縫對接施工當中最為常見的焊接方法是手工電弧焊，通電后，在焊條與焊件間產(chǎn)生電弧，電弧的高溫（可達到3000°C）將電弧周圍的金屬變成液態(tài)，形成熔池，同時高溫也是焊條金屬融化，滴落至熔池中，與焊件的熔融金屬結合。冷卻后即形成焊縫。焊條外

3、包的要批則在焊接過程中產(chǎn)生氣體，保護電弧和容化金屬，形成熔渣覆蓋焊縫，防止空氣中的有害氣體與熔化金屬接觸，改善的焊縫的力學性能。手工電弧焊優(yōu)點是操作簡便、焊接方便，但是焊縫帶的質(zhì)量有一定的缺陷，在焊接過程中產(chǎn)生于焊縫金屬或附近熱影響區(qū)剛才表面或者內(nèi)部的缺陷。常見的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、電弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、為熔合等。焊縫缺陷的存在勢必削弱焊縫的受力面積，在缺陷處引起應力集中，故對連接的強度、沖擊韌性及冷彎性能等均有不利影響?！朵摻Y構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205-2001規(guī)定，焊縫質(zhì)量等級分為一級、二級和三級；三級焊縫只要求

4、對全部焊縫做外觀檢查，在平時的施工當中由于焊接技術和檢測手段的影響，可以把我們?nèi)粘Ｊ┕ぎ斨兴龅降暮缚p質(zhì)量規(guī)定為三級。3.熱軋工字鋼加強鋼板選取計算3.1Ⅰ45a截面達到設計強度的彎矩計算由已知資料查出Ⅰ45b工字鋼截面特性：=32240=1430=38.6cmmm=（設計強度）=215N/=307.45——對x軸的截面慣性矩——x軸的截面模量——工字鋼翼緣板厚度d——工字鋼腹板厚度——使截面達到材料設計強度的計算截面彎矩（荷載乘以分項系數(shù)）3.2三級焊縫達到設計強度的彎矩計算對接焊縫（三級）對截面的軸向受壓和受剪力削弱可以忽略不計，主

5、要是削弱了截面彎矩的抵抗力（受拉）。按照焊縫的最大彎曲應力計算當焊縫承受最大的彎曲應力時所受的彎矩，由于三級焊縫的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強度為母材強度的85%，即通過對接焊透焊縫作業(yè)后，焊縫截面的焊材的拉強度的85%，根據(jù)《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》可以得出對接焊縫的抗拉、抗剪設計強度=0.85=182.75N/抗剪=125N/σ==182.75Mpa=182.75N/1430=261.33、——對接焊縫的抗拉和抗壓設計強度——Q235鋼材抗拉強度設計值（215Mpa）3.3加強鋼板截面尺寸的計算焊縫對截面抵抗矩的削弱在腹板

6、處和翼緣處（由于施工中對翼緣處平整的要求一般不再翼緣處加強），因此在腹板兩邊添加加強鋼板來彌補焊縫對截面的削弱。架設焊縫長度滿足要求，由于焊縫質(zhì)量不足降低的強度由加強鋼板增加的截面尺寸來彌補，從而初步確定加強鋼板的截面面積。以Ⅰ45a工字鋼截面焊接加強鋼板后承受極限應力的彎矩（軸力、剪力忽略不計），由于截面的彎矩抵抗力主要是有截面的尺寸來提供，所以初步計算選取在腹板處焊接兩片350mm寬10mm厚的鋼板來加強如下圖：工字鋼立面圖1截面幾何性質(zhì)的計算：=32240+=39385.8===1750.5σ===182.75Mpa（焊縫達到設計

7、強度）當焊接加強鋼板后抵抗彎矩：M==319.9KN.m由焊縫質(zhì)量不足抵抗彎矩減小值：307.45KN.m-261.33KN.m=46.12KN.m加強鋼板焊接后抵抗彎矩值增加值：319.9KN.m-261.33KN.m=58.57KN.m所以當腹板增加加強鋼板后，截面的抵抗彎矩增大了58.57KN.m，大于由焊縫質(zhì)量不足引起的抵抗彎矩減小值46.12KN.m，此次計算旨在找出臨界的截面積，因此采用鋼材（Q235）、焊縫強度均采用設計值，實際施工當中按照容許應立法，統(tǒng)一折減以保證有一定的安全儲備。由計算得出寬度為33cm的鋼板對于加強焊

8、接截面的彎矩，大于所需要提空的彎矩值，這樣造成當焊接截面處最危險點出的彎曲應力達到最大應力值時，其他截面（未焊接截面）早已斷裂，造成了加強鋼板的浪費，應選擇寬度小的鋼板，所以厚度不變，經(jīng)過試算后得出最經(jīng)濟，