畢業(yè)論文---- 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制研究

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制研究 </p><p>　　院 （系） 冶金與材料工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) <

2、;/p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　評(píng)閱教師___ _ 職稱___ </p><p>　　2010

3、年 6 月 25 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)體系在現(xiàn)代建筑體系中，因其本身具有的自重輕、強(qiáng)度高, 施工快等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,更具有在“高、大、輕”三個(gè)方面發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可以說(shuō)鋼結(jié)構(gòu)已在建筑工程中發(fā)揮著獨(dú)特且日益重要的作用。</p><p>　　論文通過(guò)借鑒國(guó)內(nèi)工程設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)建筑鋼

4、結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)；選用Q420作為此建筑鋼結(jié)構(gòu)制造材料，對(duì)Q420進(jìn)行技術(shù)分析，在滿足計(jì)算所得強(qiáng)度要求的情況的前提下，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)制定相應(yīng)的焊接變形控制措施，一是從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上控制，二是從工藝上控制。通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，達(dá)到了對(duì)該鋼結(jié)構(gòu)建筑關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的焊接變形控制的目的。</p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu) 概念設(shè)計(jì) 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn) 焊接變形控制</p><p><b>　　

5、ABSTRACT</b></p><p>　　Steel Structure System in modern building systems, because of their inherent light weight, high strength and rapid construction of the unique advantages, compared with the reinfor

6、ced concrete structure also has the "high, big, light," the development of three unique advantages can be said to have been in the construction of steel structure has played a unique and increasingly important

7、role.</p><p>　　Paper by drawing on domestic engineering design example, the key nodes of construction steel strength design; Selected Q420 As part of this material of construction steel structure, technical

8、on Q420 in meeting the strength requirements of the calculated under the premise of key nodes formulate appropriate control measures for welding deformation, one from the control structure design, and second, to control

9、from the process. Through structural design and process design to achieve the key nodes </p><p>　　Keywords: Steel structure; Concept Design; Key nodes; Welding distortion control</p><p><b>

10、;　　目 錄</b></p><p><b>　　中文摘要Ⅰ</b></p><p><b>　　英文摘要II</b></p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>

11、;　　1.2 研究本課題的意義1</p><p>　　1.3 重點(diǎn)內(nèi)容1</p><p>　　2商住鋼結(jié)構(gòu)建筑概念設(shè)計(jì)2</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)思路2</b></p><p>　　2.2 概念設(shè)計(jì)對(duì)象的基本數(shù)據(jù)2</p><p>　　2.2 鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)選型3</p

12、><p>　　2.3 荷載計(jì)算4</p><p>　　2.4 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 6</p><p>　　3關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1連接螺栓11</p><p>　　3.2梁柱翼緣對(duì)接焊縫11</p><p>　　3.3柱腹板受壓承載力驗(yàn)算11</p>

13、<p>　　3.4 柱受拉翼緣驗(yàn)算11</p><p>　　4 材料分析及施工流程設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.1 Q420材料選擇技術(shù)分析13</p><p>　　4.2 制造工藝流程14</p><p>　　5 工字鋼制造工藝設(shè)計(jì)及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)施工工藝設(shè)計(jì)17</p><p>　　5.1

14、 工字鋼廠內(nèi)制造工藝設(shè)計(jì)17</p><p>　　5.2 節(jié)點(diǎn)構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)施工工藝設(shè)計(jì)18</p><p>　　5.3 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)主要焊縫變形控制20</p><p>　　5.4 針對(duì)A、B工作焊縫的焊接工藝優(yōu)化21</p><p>　　5.5 焊接材料選擇23</p><p>　　5.6 焊接工藝規(guī)程24&l

15、t;/p><p>　　5.7 斜Y坡口焊接實(shí)驗(yàn)25</p><p>　　5.8 拉伸性能實(shí)驗(yàn)25</p><p><b>　　6 總 結(jié)26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　致 謝28</b>&

16、lt;/p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1 鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展, 鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品在大跨度空間結(jié)構(gòu)、輕鋼門式結(jié)構(gòu)、多層及小高層住宅等領(lǐng)域的建筑日益增多, 應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。西氣東送, 西電東輸, 南水北調(diào), 青藏鐵路, 2008年奧運(yùn)會(huì)體育設(shè)施, 2010 年上海世博會(huì), 鋼

17、結(jié)構(gòu)住宅的興起、西部地區(qū)的大開(kāi)發(fā)等等跡象表明, 一個(gè)發(fā)展建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)和市場(chǎng)的勢(shì)頭正在我國(guó)出現(xiàn)?？偟膩?lái)看, 形勢(shì)很好, 前景喜人。鋼結(jié)構(gòu)體系因其本身所具有的自重輕、強(qiáng)度高, 施工快等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn), 與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比, 更具有在“高、大、輕”三個(gè)方面發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在我國(guó)建筑工程領(lǐng)域中已經(jīng)出現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整, 長(zhǎng)期以來(lái)混凝土和砌體結(jié)構(gòu)一統(tǒng)天下的局面正在發(fā)生變化,可以說(shuō)目前鋼結(jié)構(gòu)已在建筑工程中發(fā)揮著獨(dú)特且日益重要的作用[16]。</p

18、><p>　　1.2 研究本課題的意義</p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)體系具有自重輕、安裝容易、施工周期短、投資回收快、抗震性能好及環(huán)境污染少等綜合優(yōu)勢(shì)，被稱為綠色建筑。施工企業(yè)中，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造和安裝是眾多施工企業(yè)的核心業(yè)務(wù)之一。組裝和焊接是鋼結(jié)構(gòu)廠內(nèi)制造和現(xiàn)場(chǎng)安裝核心工藝環(huán)節(jié)。而鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)、制造、安裝的工作中，控制其變形是一個(gè)重要且復(fù)雜的技術(shù)課題，因此對(duì)該課題的研究是相當(dāng)有意義的。<

19、;/p><p><b>　　1.3 重點(diǎn)內(nèi)容</b></p><p>　　對(duì)該商住鋼結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析和概念設(shè)計(jì)并確定其中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)構(gòu)件，進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，對(duì)該建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)件的組裝、焊接施工流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)上述節(jié)點(diǎn)構(gòu)件的關(guān)鍵焊接接頭進(jìn)行焊接工藝設(shè)計(jì)。</p><p>　　2商住鋼結(jié)構(gòu)建筑概念設(shè)計(jì)</p><p><b&g

20、t;　　2.1設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　概念設(shè)計(jì)思路見(jiàn)框圖2.1。</p><p>　　圖2.1 概念設(shè)計(jì)思路</p><p>　　2.2 概念設(shè)計(jì)對(duì)象的基本數(shù)據(jù)[1]</p><p>　　建筑名稱： XX商住鋼結(jié)構(gòu)建筑</p><p>　　工程概況：建筑總高度36.6m，共12層，層高3m&

21、lt;/p><p>　　環(huán)境： 基本風(fēng)壓w0=0.35KN/m2，地面粗糙度C，抗震設(shè)防烈度為7度</p><p>　　結(jié)構(gòu)體系選型： 鋼框架體系。</p><p>　　鋼構(gòu)件的基本形式：為了易于加工及使用國(guó)產(chǎn)鋼，主次梁為焊接H型鋼，型鋼和鋼梁采用焊接H型鋼，所有鋼構(gòu)件最大板厚不超過(guò)50mm。</p><p>　　關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)連接:柱和主梁采用栓焊混

22、合連接</p><p>　　鋼材初選：梁采用Q420鋼</p><p>　　均布永久荷載：樓板重 fc=14.30kN/mm2</p><p>　　建筑面層重 1.00 KN/m2</p><p>　　不固定輕質(zhì)隔墻平均到平面重 1.00 KN/m2</p><p>　　固定隔墻根據(jù)其材質(zhì)按實(shí)

23、際值取 </p><p>　　吊頂及吊掛重： 0.5 KN/m2</p><p>　　外墻： 11.8 KN/m2</p><p>　　構(gòu)件自重（梁、柱、減力墻）自重： 通過(guò)計(jì)算得到</p><p>　　活荷載：辦公室、住宿房

24、 2.0 KN/m2</p><p>　　荷載：基本風(fēng)壓w0 1.1×0.35KN/m2=0.385 KN/m2（1.1為放大系數(shù)）</p><p><b>　　地面粗糙度： C</b></p><p>　　風(fēng)振系數(shù)：根據(jù)計(jì)算出的基本周期，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》取用。</p><

25、p>　　地震作用：本工程防烈度為7度，場(chǎng)地類型為I類，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本加速度為0.1kg，結(jié)構(gòu)阻尼比取0.05，地震影響系數(shù)曲線取自《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》。</p><p>　　表2.1 主要構(gòu)件特征</p><p>　　2.2 鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)選型[1]</p><p>　　對(duì)此結(jié)構(gòu)選取鋼框架結(jié)構(gòu)體。部分結(jié)構(gòu)平面布置如圖2.2，其剖面及局部放大如圖2.

26、3所示。</p><p>　　圖2.2 部分結(jié)構(gòu)平面布置圖</p><p>　　圖2.3 剖面及局部放大</p><p><b>　　2.3 荷載計(jì)算</b></p><p>　　2.3.1 恒載計(jì)算</p><p>　?、傥菝婧嫌?jì)：6.54KN/m2</p><p>　　

27、②標(biāo)準(zhǔn)層樓面合計(jì)4.18 KN/m2</p><p>　　③外墻標(biāo)準(zhǔn)層自重合計(jì)44.93 KN</p><p>　?、芡鈮Φ讓幼灾睾嫌?jì)51.02KN</p><p>　?、輧?nèi)墻自重合計(jì)7.41 KN/m</p><p>　?、拗髁鹤灾睾嫌?jì)1.39 KN/m</p><p>　?、叽瘟鹤灾睾嫌?jì)0.87 KN/m</

28、p><p>　?、嗦?lián)系梁自重合計(jì)1.15 KN/m</p><p>　?、峄A(chǔ)梁自重合計(jì)2.5 KN/m</p><p>　　⑩上柱重合計(jì)和下柱重合計(jì)分別為2.19 KN/m和2.78 KN/m</p><p>　　2.3.2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　屋面和樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》查得：上人屋面

29、2.0 KN/m2 ，樓面（住宅）2.0 KN/m2。</p><p>　　2.3.3 框架受荷計(jì)算</p><p><b>　?、貯—B軸間框架梁</b></p><p>　　次梁自重=0.87 KN/m×m=3.74KN</p><p>　　樓面板傳恒載=×5.7m×4.3m×

30、;（4.18+1）KN/m2 =42.32 KN</p><p>　　樓面板傳活載=×5.7m×4.3m×2.0 KN/m2=16.34 KN</p><p>　　屋面板傳恒載=×5.7m×4.3m×6.54 KN/m2=53.43 KN</p><p>　　屋面板傳活載=×5.7m×4

31、.3m×2.0 KN/m2=16.34 KN</p><p>　　A—B軸間框架梁集中荷載為：</p><p>　　樓面梁恒載=梁自重+板傳荷載=3.74+42.32=46.06 KN</p><p>　　樓面活載=板傳活載=16.34KN</p><p>　　屋面梁恒載=梁自重+板傳荷載=3.74+53.43=57.17 KN&l

32、t;/p><p>　　屋面梁活載=板傳荷載=16.34 KN</p><p>　　A—B軸間框架梁均布荷載為：</p><p>　　樓面梁均布荷載=主梁自重+隔墻自重+1.39+7.41=8.80 KN/m</p><p>　　樓面梁均布荷載=主梁自重=1.39 KN/m</p><p><b>　　②B—C軸間

33、框架梁</b></p><p>　　樓面板傳恒載=×6.1×4.3×（4.18+1）KN/m2=45.29KN</p><p>　　樓面板傳活載=×6.1×4.3×2.0 KN/m2=17.49KN</p><p>　　屋面板傳恒載=×6.1×4.3×6.54 KN

34、/m2=57.18KN</p><p>　　屋面板傳活載=×6.1×4.3×2.0 KN/m2=17.49KN</p><p>　　B—C軸間框架梁集中荷載為：</p><p>　　樓面梁恒載=梁自重+板傳荷載=3.74+45.29=49.03KN</p><p>　　樓面活載=板荷載=17.49KN</p

35、><p>　　屋面梁恒載=梁自重+板傳荷載=3.74+57.18=60.92KN</p><p>　　屋面梁活載=板傳荷載=17.49KN</p><p>　　B—C軸間框架梁均布荷載為：</p><p>　　樓面梁均布荷載=主梁自重+隔墻重=1.39+7.41=8.80 KN/m</p><p>　　屋面梁均布荷載=主梁

36、自重=1.39KN/m</p><p>　?、跘軸縱向集中荷載計(jì)算</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)層柱活載=板傳荷載=×5.7m×4.3m×2.0KN/ m2=8.17KN</p><p>　　基礎(chǔ)頂面恒載=基礎(chǔ)梁自重+陽(yáng)臺(tái)重+墻自重=2.5KN/m×4.3+24.85KN+</p><p>　　33.6KN

37、=68.76KN</p><p>　?、蹷軸縱向集中荷載計(jì)算</p><p>　　頂層柱恒載=梁自重+板傳荷載</p><p>　　=1.15KN/m×(4.3-0.4)m+×(5.7+6.1)m×4.3m×6.54 KN/ m2=59.79KN</p><p>　　頂層柱活載=板傳活載=×(

38、5.7+6.1)m×4.3m×2.0 KN/ m2=16.91KN</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=聯(lián)系梁重+板傳荷載</p><p>　　=1.15KN/m×(4.3-0.4)m+×(5.7+6.1)m×4.3m×4.18 KN/ m2=39.83KN</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)活載=板傳荷載=×

39、;(5.7+6.1)m×4.3m×2.0 KN/ m=16.91KN</p><p>　　C軸縱向集中荷載計(jì)算</p><p>　　頂層柱活載=板傳活載=×6.1m×4.3m×2.0KN/ m2=8.74 KN</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=墻自重+陽(yáng)臺(tái)重+聯(lián)系梁重+板傳荷載</p><p&g

40、t;　　=22.63KN+33.16KN+1.15KN/m×4.3m+×</p><p>　　6.1m×4.18 KN/ m2×4.3m=79.01KN</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)層活載=板傳荷載=×6.1m×4.3m×2.0KN/ m2=8.74 KN</p><p>　　基礎(chǔ)頂面恒載=基礎(chǔ)梁自重

41、+陽(yáng)臺(tái)重+墻自重</p><p>　　=2.5KN/m×4.3m+26.17KN+33.16KN=70.08KN</p><p><b>　　2.3.4 柱重</b></p><p>　　上柱自重=2.19KN/m×3m=6.57KN</p><p>　　下柱自重=2.78KN/m×3m=8

42、.34KN</p><p>　　底柱自重=2.78KN/m×3.3m=9.17KN </p><p>　　2.4 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 </p><p>　　2.4.1 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計(jì)算</p><p><b>　?、傥菝媪旱墓潭藦澗?lt;/b></p><p>　　MgAw,Bw=-

43、×57.17-×57.17-×1.39×5.72=-76.18KN.m</p><p>　　MgBw ,Aw=[]×60.92+×1.39×6.12=86.89KN.m</p><p>　　MgBw,Cw=86.89KN.m MgCw,Bw=-86.89KN.m</p><p>　?、跇?biāo)準(zhǔn)

44、層樓面的固端彎矩</p><p>　　MgAb,Bb=－×8.80×5.72=-82.17KN.m</p><p>　　MgBb, Ab=82.17KN.m</p><p>　　MgCb,Bb=93.75KN.m Mg Bb, Cb=－93.75KN.m</p><p>　?、畚蓓斖馓鞙瞎潭藦澗?lt;/p&

45、gt;<p>　　MgAw=10.36×0.3=3.11KN.m</p><p>　　MgCw=－10.36×0.3=-3.11KN.m</p><p>　?、荜?yáng)臺(tái)及外墻引起的固端彎矩</p><p>　　MgAb=28.81KN.m</p><p>　　MgCb=－24.80KN.m</p>

46、<p>　?、莺爿d引起的節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩</p><p>　　MAw= MgAw+ MgAw,Bw=3.11-76.18=-73.07KN.m</p><p>　　MBw= MgBw ,Aw +MgBw,Cw=76.18-86.89=10.71KN.m</p><p>　　MCw= MgCw +MgCw,Bw=-3.11+86.89=83.78KN.m<

47、;/p><p>　　MAb= MgAb+ MgAb,Bb=28.81-82.17=-53.36KN.m</p><p>　　MBb = MgBb, Ab+ MgAb,Cb=82.17-93.75=-11.58 KN.m</p><p>　　MCb= MgCb+ MgCb,Bb=-24.80+93.75=68.95KN.m</p><p>　　2.

48、4.2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　①活荷載引起的固端彎矩</p><p><b>　　屋面梁處：</b></p><p>　　MgAw，Bw=-×16.34-×16.34=-13.80-6.90=-20.705KN.m</p><p>　　MgCw，Bw=[+]×17

49、.49=23.71 KN.m</p><p>　　MgBw，Cw=－23.71 KN.m</p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)層樓面梁處：</b></p><p>　　MgAb=10.32×0.6=6.19KN.m</p><p>　　MgCb=-8.6×0.5=-4.30KN.m</p>

50、<p>　　MgCb,Bb=23.71KN.m</p><p>　　MgBb, Cb=-23.71KN.m</p><p>　　MgBb, Ab=20.70KN.m</p><p>　?、诨詈奢d引起的不平衡彎矩</p><p>　　MAw= MgAw，Bw=-20.705KN.m</p><p>　　MBw=

51、 MgBw, Aw+ MgBw, Cw=20.70-23.71=-3.01KN.m</p><p>　　MAb= MgAb+ MgAb, Bb=6.19-20.70=14.51KN.m</p><p>　　MBb= MgBb, Ab+ MgBb, Cb=20.70-23.71=-3.01KN.m</p><p>　　MCb= MgCb +MgCb,Bb=-4.30+

52、23.71=19.41 KN.m</p><p>　?、畚菝媪荷系暮奢d標(biāo)準(zhǔn)值=恒載+0.5×雪載</p><p>　　左邊次梁所傳荷載=57.17+0.5××4.3×0.45=59.01KN</p><p>　　右邊次梁所傳荷載=60.92+0.5××4.3×0.45=62.76KN </p

53、><p>　?、軜敲媪荷系暮奢d標(biāo)準(zhǔn)值=恒載+0.5×活載</p><p>　　左邊次梁所傳荷載=46.06+0.5×16.34=54.23KN</p><p>　　右邊次梁所傳荷載=49.03+0.5×17.49=57.78KN</p><p><b>　　⑤屋面梁的固端彎矩</b></p

54、><p>　　MgAw，Bw=-（+）×59.01-×1.39×5.72=-78.51KN.m</p><p>　　MgBw. Aw=78.51KN.m</p><p>　　MgCw,Bw=]×62.76+×</p><p>　　1.39×6.12=89.38KN.m</p>

55、<p>　　MgBw，Cw=－89.38KN.m</p><p><b>　?、迾敲媪旱墓潭藦澗?lt;/b></p><p>　　MgAb=32.58KN.m MgAb,Bb=－92.52KN.m</p><p>　　MgBb, Ab=92.52KN.m</p><p>　　MgCb=－26.

56、95KN.m MgCb,Bb=105.61KN.m</p><p>　　MgBb, Cb=－105.61KN.m</p><p><b>　?、吖?jié)點(diǎn)不平衡彎矩</b></p><p>　　MAw= MgAw,Bw=－78.51KN.m</p><p>　　MBw= MgBw ,Aw +MgBw,Cw=78

57、.51-89.38=－10.87KN.m</p><p>　　MCw= MgCw,Bw=89.38KN.m</p><p>　　MAb= MgAb+ MgAb,Bb=32.58－92.52=－59.94KN.m</p><p>　　MBb= MgBb, Ab+ MgBb, Cb=92.52－105.61= －13.09KN.m</p><p>

58、;　　MCb= MgCb+ MgCb,Bb=105.61－26.95=78.66KN.m</p><p>　　2.4.3 風(fēng)荷載和作用下的內(nèi)力計(jì)算和橫向地震作用下的內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　由于風(fēng)載荷和地震荷載計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，而且需要對(duì)各地區(qū)的天氣、地理進(jìn)行長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)分析才能得到所需資料。在此只對(duì)計(jì)算的核心思想和算法進(jìn)行了說(shuō)明和理解，通常所用的方法三種，容許應(yīng)力法(ASD)、塑性設(shè)計(jì)法(P

59、D)和極限狀態(tài)法(LRFD)。而極限狀態(tài)法是最常用的方法。在此對(duì)極限狀態(tài)法核心思想和算法做出說(shuō)明。</p><p>　　采用抗力和荷載分項(xiàng)系數(shù)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法成為現(xiàn)行世界各國(guó)的主要設(shè)計(jì)方法。由于荷載的作用,結(jié)構(gòu)在使用周期內(nèi)有可能達(dá)到各種極限狀態(tài),這些極限狀態(tài)可分為兩類:承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的安全性對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài),包括構(gòu)件斷裂、失穩(wěn)、過(guò)大的塑性變形等所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞。極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法就

60、是要求保證結(jié)構(gòu)在使用期內(nèi)不超越各種極限狀態(tài)。LRFD 設(shè)計(jì)公式的通式如公式2.1。</p><p>　　Σγi ·Sni ≤ < ·Rn （2.1）</p><p>　　其中Rn和Sn分別為結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力和荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值,φ和γi 分別代表抗力分項(xiàng)系數(shù)與荷載分項(xiàng)系數(shù),它們是通過(guò)概率分析和可靠度校核得到的,同經(jīng)驗(yàn)性的安全系數(shù)相比在概念上有本質(zhì)的區(qū)別。在極

61、限狀態(tài)設(shè)計(jì)法中,可進(jìn)行二階分析,考慮幾何非線性的影響,從而克服容許應(yīng)力法與塑性設(shè)計(jì)法中的缺陷。在結(jié)構(gòu)的可靠性方面,由于采用不同的荷載分項(xiàng)系數(shù)和極限狀態(tài)方程,極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法從根本上克服了上述缺陷,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有比較一致的可靠度水平。</p><p>　　2.4.4 構(gòu)件最不利內(nèi)力組合見(jiàn)表2.2。</p><p>　　表2.2 構(gòu)件最不利內(nèi)力組合</p><p>　　3

62、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[1]</p><p>　　此處選取的柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)件和梁柱連接節(jié)點(diǎn)，其構(gòu)件如圖3.1和3.2所示。其連接方式為柱翼緣與連接板焊接，梁翼緣與柱翼緣焊接，梁腹板通過(guò)摩擦型高強(qiáng)度螺栓與連接板連接。在計(jì)算中認(rèn)為腹板傳遞剪力，翼緣傳遞彎矩。從內(nèi)力組合中可以看出，與B軸柱相連的彎矩較大，以B柱的梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為例。其最不利內(nèi)力為:M=－246.82KN.m, V=－130.89KN.m。</p>

63、<p>　　圖3.1 柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)件</p><p>　　圖3.2 梁柱連接節(jié)點(diǎn)</p><p>　　A—柱腹板 B—梁、柱翼緣對(duì)接焊縫 C—螺孔 D—柱翼緣</p><p><b>　　3.1連接螺栓</b></p><p>　　采用8.8級(jí)摩擦型高強(qiáng)螺栓M24，螺孔位置見(jiàn)圖3.1（C），摩擦系數(shù)μ=0.4

64、，一個(gè)螺栓的預(yù)拉力P=175KN。</p><p>　　單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值為：</p><p>　　Nbv=0.9nfP=0.9×1.0×0.4×175=63KN</p><p>　　n≥==2.08 取n=4</p><p>　　螺栓間距：p≥3d0=3×24=72mm 取p=90mm<

65、;/p><p>　　3.2梁柱翼緣對(duì)接焊縫</p><p>　　采用引弧板施焊，二級(jí)焊縫，見(jiàn)圖3.1（B），邊緣最大應(yīng)力為：</p><p>　　σ==164.3N/mm2﹤=420N/mm2</p><p>　　3.3柱腹板受壓承載力驗(yàn)算</p><p>　　=22.7>tw=16mm</p><

66、;p><b>　　﹥tw=16mm</b></p><p>　　因此需配置橫向加勁肋。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017—2003）第7.4.3，取加勁肋厚度為16mm。</p><p>　　3.4 柱受拉翼緣驗(yàn)算</p><p>　　為防止與梁受拉翼緣板相連處的翼緣板因受拉而發(fā)生橫向彎曲，見(jiàn)圖3.1（D），柱翼緣板的最小厚度為：&l

67、t;/p><p>　　tcf≧0.4=0.4×=22.63mm</p><p>　　tcf=25mm﹥22.36mm，滿足要求</p><p>　　為了提高安全性，在梁受拉翼緣對(duì)應(yīng)位置按構(gòu)造配置橫向加勁肋。</p><p>　　3.5 梁柱剛性連接處的節(jié)點(diǎn)域驗(yàn)算</p><p>　　梁的節(jié)點(diǎn)域如圖3.2所示。因?yàn)?/p>

68、B柱兩側(cè)彎矩方向相反，相對(duì)而言，A、C柱更不利，取邊柱為最不利內(nèi)力：</p><p>　　M=-246.82KN.m V=130.89KN</p><p>　　===73.25N/mm2﹤×180=240N/mm2,滿足要求。</p><p>　　10.2mm﹤tw=16mm，滿足要求。</p><p>　　圖3.3 梁

69、的節(jié)點(diǎn)域</p><p>　　4 結(jié)構(gòu)用鋼分析及施工流程設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 Q420材料選擇技術(shù)分析</p><p>　　4.1.1 Q420成分如表4.1所示</p><p>　　表4.1 Q420成分</p><p>　　4.1.2 Q420性能[10]</p><p>　　Q

70、420是一種低合金高強(qiáng)度鋼，它不僅是高強(qiáng)度鋼，還是低碳鋼。只是它的抗拉強(qiáng)度高了一點(diǎn)，Q345的抗拉強(qiáng)度是345N/mm2，而Q420的抗拉強(qiáng)度是420N/mm2。與Q345相比，采用Q420 高強(qiáng)鋼，對(duì)常用的主材構(gòu)件，其強(qiáng)度和承載能力都有較大提高。例如：1 500 mm（長(zhǎng)）×160 mm（寬）×16 mm（厚）鋼， 與同樣規(guī)格的Q345 相比，Q420 強(qiáng)度提高23%，承載力提高18%。Q420具有高的強(qiáng)度，良好的

71、抗疲勞性能；高韌性和低的脆性轉(zhuǎn)變溫度；良好的冷成型性能和焊接性能；具有較好的搞腐蝕性能和一定的耐磨性能。強(qiáng)度高，特別是在正火或正火加回火狀態(tài)有較高的綜合力學(xué)性能，其性能如表4.2所示。</p><p>　　表4.2 Q420性能</p><p>　　4.1.3 Q420經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)及適用范圍</p><p>　　如果使用Q420做建筑鋼結(jié)構(gòu)的主材料，不僅可降低建筑重

72、量6%—8%，還減小了橫擔(dān)主材規(guī)格，從理論上講，由于減小了柱梁體積，節(jié)省了部分空間，從經(jīng)濟(jì)角度講，Q420 鋼單價(jià)按比Q345 鋼高10%，但用Q420鋼可以節(jié)省整體造價(jià)的2%～6%，同時(shí)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，也減少了運(yùn)輸、安裝等費(fèi)用。因此高強(qiáng)鋼在我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑中有著廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　Q420主要適用于：鋼結(jié)構(gòu)、電力鐵塔、各類起重吊車、重型汽車、石油井架、高溫風(fēng)車、煤礦液壓支架等等。</p

73、><p>　　4.2 制造工藝流程[3]</p><p>　　節(jié)點(diǎn)制造工藝流程如圖4.3，單件柱節(jié)點(diǎn)制造流程如圖4.4所示。</p><p><b>　　圖4.3 施工流程</b></p><p>　　圖4.4 單根柱節(jié)點(diǎn)制造流程</p><p>　　5 工字鋼制造工藝設(shè)計(jì)及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)施工工藝設(shè)計(jì)&

74、lt;/p><p>　　5.1 工字鋼廠內(nèi)制造工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1.1工字鋼焊接變形分析[11]</p><p>　　在焊接過(guò)程中對(duì)工件進(jìn)行了局部的、不均勻的加熱焊縫及其附近的金屬在焊接高溫的作用下膨脹，受到周圍未加熱金屬的阻礙，從而產(chǎn)生了壓縮塑性變形。由于塑性變形區(qū)的存在，工件經(jīng)過(guò)加熱膨脹，加上隨后的不均勻冷卻，以及結(jié)構(gòu)本身或外加的剛性約束作用，通過(guò)力

75、、溫度和組織等因素的變化在焊接接頭區(qū)產(chǎn)生了不均勻的塑性變形。工字梁主要的焊接變形特點(diǎn)表現(xiàn)為：焊縫的橫向收縮使得上、下面與腹板間相對(duì)角度發(fā)生變化的角變形；角變形造成的波浪變形；焊接順序、焊接方向不當(dāng)和不對(duì)稱焊接引起的扭曲變形等。</p><p>　　5.1.2 工字梁焊接變形的控制</p><p><b>　?、俸盖皽?zhǔn)備</b></p><p>

76、<b>　　1）下料 </b></p><p>　　為確保下料尺寸準(zhǔn)確，采用數(shù)控切割下料。由于工件長(zhǎng)9米，所以無(wú)需采用分段拼湊，可以直接下料。</p><p><b>　　2）坡口 </b></p><p>　　為了使焊縫金屬達(dá)到與母材等強(qiáng)度，由于腹板厚度只有16mm，查GB986知，用埋弧焊焊接16mm厚板時(shí)不需開(kāi)坡

77、口，為保證焊透，需要清根，用砂輪打磨（清理）坡口及坡口附近50mm范圍內(nèi)的鐵銹、割渣，可防止夾渣、未熔合等焊接缺陷、提高焊接質(zhì)量。</p><p>　　②確定合理的焊接參數(shù)</p><p>　　大型構(gòu)件的焊接，應(yīng)盡量采用小電流施焊和多層多道焊成形,以減小工件受熱范圍,從而減小焊接殘余應(yīng)力。相同尺寸的焊縫焊接參數(shù)保持一致，確保工件焊接時(shí)能較均勻地受熱，焊接參數(shù)參照《焊接手冊(cè)》查取，如表5.1

78、所示。</p><p><b>　　表5.1 焊接參數(shù)</b></p><p>　?、圻x擇合理的裝配焊接順序</p><p>　　焊接過(guò)程中,通過(guò)合理的裝配焊接順序,使焊接變形能夠互相抵消,從而達(dá)到降低變形的目的。如對(duì)于工字梁的焊接,可采用先拼焊再按2 - 3 - 1- 4的順序施焊可大大降低焊接變形，如5.1圖所示。</p>&

79、lt;p>　?、軐?duì)稱焊縫的起弧和收弧位置保持一致</p><p>　　4條較長(zhǎng)的縱向的焊縫，均從中間起弧向兩端分段退焊或跳焊，橫向焊縫從下起弧向上進(jìn)行交替焊，并收弧于工件的兩端。這樣確保工件的兩端能向中間收縮的同時(shí)，亦能有效地降低工件的焊接扭曲程度。</p><p><b>　?、輨傂怨潭?lt;/b></p><p>　　每隔500～600m

80、m用夾具強(qiáng)制將工件固定在工裝上,然后采用船形焊接施焊,如5.2所示。在工件完全冷卻以后松開(kāi)夾具，這時(shí)工件的變形要比在自由狀態(tài)下焊接時(shí)發(fā)生的變形要小，而且船形焊接能有效地提高焊縫的質(zhì)量。</p><p><b>　　圖5.1 焊接順序</b></p><p>　　圖5.2 剛性固定及船型焊工裝工作圖</p><p>　　1.工裝 2.工

81、件</p><p>　　5.2 節(jié)點(diǎn)構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)施工工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)具備成批大件生產(chǎn)和高度準(zhǔn)確性的特點(diǎn)，可以采用工廠制作、工地安裝的施工方法，使其生產(chǎn)作業(yè)面多，可縮短施工周期，進(jìn)而為降低造價(jià)、提高效益創(chuàng)造了條件，再加上鋼結(jié)構(gòu)在大跨度上優(yōu)勢(shì)明顯且輕質(zhì)高強(qiáng)，因此，現(xiàn)代建筑中，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了大處著眼滿足結(jié)構(gòu)整體計(jì)算要求、保證結(jié)構(gòu)整體受

82、力合理外，亦應(yīng)“細(xì)處著手不忽視數(shù)量巨大的細(xì)小節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　5.2.1 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)不合理引起的變形</p><p>　　對(duì)于粱柱剛性連接，目前比較常用的做法是采用H型鋼作柱子和梁，并采用所謂的栓焊混合連接方法：梁柱節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)連接，梁端部與翼緣焊縫全熔透焊焊接，梁端部腹板通過(guò)連接角鋼用摩擦型高強(qiáng)螺栓連接。對(duì)于H型鋼作柱子時(shí)，H型鋼有強(qiáng)弱軸之分，沿腹板方向一般為強(qiáng)軸，沿翼緣方向是

83、弱軸。當(dāng)梁與柱子強(qiáng)軸方向連接時(shí)，一般應(yīng)在柱子與梁上下翼緣相交部位內(nèi)側(cè)相應(yīng)處設(shè)置加勁板，但是大多數(shù)建筑由于設(shè)置不當(dāng)，結(jié)果造成節(jié)點(diǎn)的明顯變形[13]。</p><p>　　5.2.2 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)工藝的改進(jìn)[13]</p><p>　?、偕刃吻薪菢?gòu)造的改進(jìn)</p><p>　　在日本阪神大地震中，南于發(fā)現(xiàn)扇形切角工藝孔的端部起點(diǎn)存在產(chǎn)生變形危險(xiǎn)，因此是否設(shè)置扇形切角以及如何

84、設(shè)置，已成為關(guān)系到結(jié)變形的重要問(wèn)題。日本在阪神地震后發(fā)布的技術(shù)規(guī)范中，對(duì)不開(kāi)扇形切角和開(kāi)扇形切角兩種情況都提出一系列規(guī)定，并規(guī)定扇形切角可采用不同形狀：對(duì)柱貫通型和梁貫通型節(jié)點(diǎn)分別規(guī)定了不同構(gòu)造形式。柱貫通型節(jié)點(diǎn)的扇形切角形式有兩種，其特點(diǎn)是通過(guò)減小扇形切角端部與梁翼緣連接處圓弧半徑，減少了應(yīng)力集中，從而減少變形。</p><p>　?、诹焊拱迮c柱栓焊連接和栓接</p><p>　　美國(guó)在

85、采用狗骨式連接時(shí)建議 ：將以往的腹板栓接改為栓焊連接，即用全熔透坡口焊縫將梁翼緣板直接焊在柱上，再通過(guò)用較厚連接板將梁腹板與連接板用螺栓連接。已有很多研究指出腹板栓焊連接的性能比栓接好，它能更好地傳力，從而減小梁翼緣和翼緣焊縫的應(yīng)力。同時(shí)，日本的研究也已指出，梁端腹板用高強(qiáng)度螺栓連接時(shí)，與栓焊連接相比抗彎能力減小，塑性變形能力亦存在顯著差異。結(jié)合美、日的研究成果，很容易發(fā)現(xiàn)梁與柱栓焊連接優(yōu)于栓接。因此，我選取了栓焊混合連接作為此節(jié)點(diǎn)連接

86、。</p><p>　?、哿阂砭墝?duì)應(yīng)位置的柱加勁肋</p><p>　　與梁翼緣對(duì)應(yīng)位置的柱加勁肋美國(guó)叫做連續(xù)板，美國(guó)過(guò)去根據(jù)傳遞梁翼緣壓力的需要來(lái)確定加勁肋的厚度?？紤]到一部分內(nèi)力通過(guò)柱腹板直接傳遞，得到了加勁肋厚度明顯小于梁翼緣厚度的結(jié)論。而且這樣的結(jié)論曾在設(shè)計(jì)規(guī)定中有所體現(xiàn)，例如梁翼緣對(duì)應(yīng)位置的柱加勁肋厚度可取梁翼緣厚度的一半。而日本一貫規(guī)定加勁肋應(yīng)比對(duì)應(yīng)的梁翼緣板厚度大一級(jí)，認(rèn)為這

87、是關(guān)鍵部位。我國(guó)在梁翼緣對(duì)應(yīng)位置設(shè)置的柱加勁肋，從一開(kāi)始就注意到了日本的經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定了加勁肋厚度不小于梁翼緣厚度。我選擇了與梁厚度相等的加勁板。</p><p>　　5.2.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)圖</p><p>　　從以上的分析，通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)，使節(jié)點(diǎn)具有更好的延性和強(qiáng)度，可以更好的控制變形，節(jié)點(diǎn)立體圖如圖3.1所示。</p><p>　　5.3 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)主要焊縫變形

88、控制</p><p>　　5.3.1節(jié)點(diǎn)構(gòu)件三視圖及A、B放大圖，如圖5.3和圖5.4所示</p><p>　　圖5.3 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)構(gòu)件三視圖</p><p>　　圖5.4 A、B放大</p><p>　　5.3.2 針對(duì)A、B的變形控制</p><p><b>　?、倨驴谛问?lt;/b></p&

89、gt;<p>　　采用如上圖所示的雙X型坡口有利于焊接變形控制。在采用X型坡口時(shí)，如果不采取合理的焊接順序，仍然可能產(chǎn)生角變形。例如，先焊完一面再焊另一面，焊第二面時(shí)所產(chǎn)生的角變形不能完全抵消第一面的角變形，因?yàn)楹傅诙鏁r(shí)，第一面的焊縫已形成，接頭的剛度大大增加，角變形比焊第一面時(shí)小。在焊接非對(duì)稱形坡口時(shí)，應(yīng)先焊焊接量小的一面，然后再焊焊接量大的一面。因此對(duì)于上圖所示的接頭因先焊接仰焊面。</p><p

90、><b>　?、诤附臃椒?lt;/b></p><p>　　選用焊接線能量小的焊接方法，可以有效地減少焊接變形。例如采用CO2藥芯焊絲或?qū)嵭竞附z氣保焊、MAG焊等來(lái)代替焊條電弧焊，不但效率高，而且可以明顯地減少焊接變形。因此對(duì)上圖接頭采用CO2氣體保護(hù)焊不但可以減小焊接線能量的輸入從而減小變形；而且可以提高工作效率，是理想的選擇。</p><p>　　5.4 針對(duì)A、

91、B工作焊縫的焊接工藝優(yōu)化</p><p>　　5.4.1 坡口設(shè)計(jì)需要考慮的因素 焊接坡口應(yīng)根據(jù)圖樣要求或工藝條件選用標(biāo)準(zhǔn)坡口或自行設(shè)計(jì)。選擇坡口形式和尺寸應(yīng)考慮下列因素：</p><p><b>　?、俸附臃椒?；</b></p><p>　?、诤缚p填充金屬盡量少；</p><p><b>　　③避免產(chǎn)

92、生缺陷；</b></p><p>　?、軠p少殘余焊接變形與應(yīng)力；’</p><p><b>　?、萦欣诤附臃雷o(hù)；</b></p><p><b>　?、藓腹げ僮鞣奖?；</b></p><p>　?、邚?fù)合鋼板的坡口應(yīng)有利于減少過(guò)渡焊縫金屬的稀釋率。</p><p>

93、;　　5.4.2 坡口設(shè)計(jì)方案有三種，如表5.1所示。</p><p>　　坡口加工：接頭一需要在雙面加工，而接頭二、三只需單面加工，因此后兩種加工更簡(jiǎn)易。變形控制：接頭一變形量最小，二、三兩種接頭變形量都大。焊接：接頭一存在仰焊，因此焊接困難，而且速度慢，對(duì)工作效率有影響。接頭二只需單面焊、且焊完后只需在背面焊一道焊縫即可，因此此接頭比較理想，而機(jī)頭三雖然是單面焊，但是在焊接寸墊時(shí)也會(huì)存在仰焊起且會(huì)花費(fèi)較多時(shí)間

94、。</p><p>　　清根：接頭一、二需要清根，但二相對(duì)于一清根更容易，接頭三無(wú)需清根。材料用量：由于接頭三需要用寸墊，因此相對(duì)于接頭一、二會(huì)消耗更多的材料。接頭一有其不足的地方，但是本設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)是變形控制，因此從變形控制的角度考慮我選擇一圖中的坡口形式作為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)坡口。</p><p><b>　　表5.1 坡口形式</b></p><

95、p>　　5.4.3 焊接方法選擇有三種方案，如表5.2所示。</p><p>　　由表5.2可以看出，三種法的焊接厚度均滿足要求；就熔合比而言，焊條電弧焊最小，氣保焊適中，埋弧焊最大；三者當(dāng)中手工電弧焊熔敷效率最低，其余兩種都高；而設(shè)備和焊接成本手工焊較低，埋弧焊和氣保焊相對(duì)高一些。另外，此處的操作為高空作業(yè)，因此埋利用埋弧焊不實(shí)際。而氣體保護(hù)焊能用于高空作業(yè)，焊接熱量集中，焊接熱影響區(qū)小，對(duì)變形控制更有利

96、，在此處是最佳選擇。</p><p>　　表5.2 焊接方法比較</p><p>　　5.5 焊接材料選擇</p><p>　　5.5.1 焊接選材基本原則</p><p>　　焊接材料選擇必須考慮到兩方面的問(wèn)題：一要焊縫沒(méi)有缺陷；二是滿足使用性能的要求。因此，焊接材料選擇時(shí)應(yīng)選擇裂紋、夾渣和氣孔等缺陷產(chǎn)生傾向性小的材料；同時(shí)應(yīng)保證焊縫金屬的

97、強(qiáng)度、塑性和韌性等力學(xué)性能與母材匹配。在這兩大選擇基礎(chǔ)之上，焊接材料選擇時(shí)還應(yīng)考慮焊接材料的工藝性（工藝性好的焊接材料可以降低對(duì)工人操作技能的要求）、經(jīng)濟(jì)性和統(tǒng)一性（焊接材料品種應(yīng)盡可能少，便于焊接材料的日常管理）。</p><p>　　5.5.2 焊絲選擇</p><p>　　由于是建筑剛結(jié)構(gòu)，選擇了低合金結(jié)構(gòu)鋼，因此主要是保證其強(qiáng)度，材料選擇時(shí)則主要考慮等強(qiáng)原則。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)

98、程》規(guī)定，選取實(shí)心焊絲牌號(hào)為ER55-D2，考慮到焊接過(guò)程中的變形量，其直徑為選取為φ1.2mm最為合理。焊絲成分見(jiàn)表5.3。</p><p>　　表5.3 ER55-D2焊絲成分</p><p>　　5.5.3 保護(hù)氣體選擇</p><p>　　保護(hù)氣體的選擇要考慮到焊縫表面成型、飛濺、對(duì)鐵銹敏感度、成本、射流過(guò)度臨界值等，如表5.4所示。</p>

99、<p>　　表5.4 保護(hù)氣體比較</p><p>　　若單用CO2氣體作為保護(hù)氣體，飛濺過(guò)大，表面成型差且射流過(guò)度臨界值太大，而且焊接容易帶產(chǎn)生裂紋等缺陷。因此用CO2做保護(hù)氣體焊接不利。若單用Ar氣作為保護(hù)氣體，也有明顯缺陷，用純Ar氣體保護(hù)焊焊接時(shí)，其對(duì)油污、鐵繡等敏感，因此焊接前對(duì)工件的清理要求較高，工作效率將受到影響。CO2+Ar保護(hù)焊被廣泛運(yùn)用于碳鋼和低合金鋼，通過(guò)上表我們不難看出，采用CO

100、2+Ar氣作為保護(hù)氣時(shí)，飛濺、對(duì)鐵銹的銘感度、成本、表面成型、射流過(guò)度臨界值等等都是比較好的，是理想的想的選擇，。</p><p>　　所以，通過(guò)綜合分析，我選擇了CO280﹪+Ar20﹪氣作為保護(hù)氣體。</p><p>　　5.6 焊接工藝規(guī)程[7]</p><p>　　焊接工藝規(guī)程由《焊接工藝手冊(cè)》要求查取，其具體值見(jiàn)表5.5。預(yù)熱溫度：因腹板和翼緣板厚度都大于

101、15mm，所以初選預(yù)熱溫度選定為150～200℃，保護(hù)氣體及流量：通過(guò)對(duì)表5.2分析最后選定保護(hù)氣體為80﹪Ar+20﹪CO2氣體，流量20L/min；焊接電流：I=180～250A；電弧電壓：U=20～24V；焊接速度：25～30m/h，多層多道焊。</p><p>　　表5.5 焊接工藝規(guī)程</p><p>　　5.7 斜Y坡口焊接實(shí)驗(yàn)</p><p>　　按照

102、G B 4975.1 《斜Y 坡口焊接裂紋試驗(yàn)方法》進(jìn)行斜Y 坡口焊接裂紋試驗(yàn)，以評(píng)定焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋的傾向性。</p><p>　　試驗(yàn)條件：環(huán)境溫度21℃；使用焊絲為JL-507，φ4.0 m m ，經(jīng)350℃×2h 烘干；焊接參數(shù):電流170±10A ，電壓26V ，焊速150±10 m m /m in；焊后試件在空氣中自然冷卻，且不進(jìn)行任何熱處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5.6所示

103、。</p><p>　　表5.6 斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　綜合以上試驗(yàn)結(jié)果，一般情況下Q 420B鋼焊前可不預(yù)熱，但當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，應(yīng)進(jìn)行焊前100～150℃預(yù)熱，以避免產(chǎn)生冷裂紋。試驗(yàn)用Q 420B 的化學(xué)成分和力學(xué)性能均滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，且抗冷裂性較好，當(dāng)環(huán)境溫度在0℃以上時(shí)可不預(yù)熱進(jìn)行焊接；當(dāng)環(huán)境溫度在0℃以下焊接Q420B時(shí)，建議預(yù)熱100～150℃，焊后

104、均不需采用任何熱處理工藝。</p><p>　　5.8 拉伸性能實(shí)驗(yàn)</p><p>　　對(duì)試樣拉伸性能執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB228—2002《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》；試驗(yàn)機(jī)為RSA250（德國(guó)申克）250kN電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5.7所示。</p><p>　　表5.7 拉伸性能試驗(yàn)結(jié)果</p><p><b>　　6 總 結(jié)&

105、lt;/b></p><p>　　隨著畢業(yè)日子的到來(lái)，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過(guò)十幾周的奮戰(zhàn)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么

106、東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我更加熟悉了從理論到實(shí)踐的跨越。從當(dāng)初的查閱圖書(shū)，到現(xiàn)在現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，這中間有很多值得回味的地方。在前階段的開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述以及外文翻譯中都遇到了困難。第一，自己資料收集和閱讀消化不夠，導(dǎo)致自己無(wú)法順利寫(xiě)出合理的文獻(xiàn)綜述文章

107、。第二，自己外語(yǔ)水平有限，在翻譯外文時(shí)遇到了相當(dāng)?shù)睦щy。經(jīng)過(guò)老師的幫助，這些問(wèn)題基本得以解決。</p><p>　　完成設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)也遇到了太多麻煩。第一，自己以往《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》等專業(yè)課程學(xué)習(xí)較差，因此在設(shè)計(jì)計(jì)算中遇到很多難題，經(jīng)過(guò)自己的努力解決了部分，但仍有部分問(wèn)題未解決，可以說(shuō)給此次畢業(yè)設(shè)計(jì)留下了遺憾。第二，涉及到自己專業(yè)方面的問(wèn)題時(shí)，需要查相當(dāng)多的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，自己收集的資料有限，對(duì)搜集資料的分析理

108、解也不夠透徹，再加上自己也不會(huì)查標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)過(guò)程困難重重，在這里要感謝xx老師的悉心幫助和指導(dǎo)，沒(méi)有你們的幫助我估計(jì)遇到的問(wèn)題很難解決。第三，自己平時(shí)比較貪耍，所用與畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間不夠，在此提出自我批評(píng)，希望自己在以后的工作中能引起重視。</p><p>　　在整個(gè)設(shè)計(jì)中我們懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我們獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了實(shí)踐的能力

109、，使我們充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我們終身受益。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 周緒紅．鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與實(shí)例精選[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008：293—323．</p><p>

110、　　[2] 王松巖．鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007．</p><p>　　[3] 王國(guó)凡．鋼結(jié)構(gòu)焊接制造[M]．第二版．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009．</p><p>　　[4] 方洪淵．焊接結(jié)構(gòu)學(xué)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009．</p><p>　　[5] 汪一俊．鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（下）[M]．第三版．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版

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113、吳剛．淺談工字梁焊接變形的控制[J]．煤炭科技，2003,（2）:27—28．</p><p>　　[13] 巫升儒．建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制措施[J]．引進(jìn)與咨詢,2005,(9):48—50．</p><p>　　[14] 鄭廷銀．鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的研究進(jìn)展與展望[J]．南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，25（5）:</p><p><b>　　101—105．

114、</b></p><p>　　[15] 陳東佐，趙文惠．新版《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的設(shè)計(jì)指標(biāo)和選材要求[J]．太原大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，5（4）:61—65．</p><p>　　[16] 肖亞明．我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J]．合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,6(1):111—116．</p><p>　　[17] 蔡得山．談鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的發(fā)展前景[J]．

115、山西建筑，2008,34（12）:87—88．</p><p>　　[18] 李國(guó)暉．對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝的研究[J]．建材與裝飾，2008:314—315</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本論文是在很多老師及悉心指導(dǎo)以及同學(xué)的熱情幫助下完成的，特此致謝。</p><p>　　感謝我的指導(dǎo)老師

116、***老師在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給我的精心指導(dǎo)，他不僅在大方向上給我正確定位，而且設(shè)計(jì)中遇到的很多細(xì)節(jié)性問(wèn)題給我提出相應(yīng)的解決方法，并且在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間培養(yǎng)了我獨(dú)立分析思考和解決問(wèn)題的能力。</p><p>　　感謝***老師對(duì)我設(shè)計(jì)過(guò)程中焊接工藝的指導(dǎo)，感謝***老師在我的文獻(xiàn)翻譯中給予的幫助，</p><p>　　感謝我的室友，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給我提供的學(xué)習(xí)上的幫助，以及平時(shí)在生活上對(duì)我無(wú)