钢结构-毕业设计论文(仅供参考).
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1工业厂房A4-3柱概述1.1工业厂房A4-3柱的分类和特点1.1.1工业厂房A4-3柱的分类工业厂房柱按截面形式可分为实腹柱和格构柱。
钢柱按受力情况通常可分为轴心受压柱和偏心受压柱。
1.1.2工业厂房A4-3柱的特点轴心受压柱所受的纵向压力与柱的截面形心轴重合。
偏心受压 同时承受轴心压力和弯矩,也称压弯构件。
实腹柱具有整体的截面,最常用的是工形截面;格构柱的截面分为两肢或多肢,各肢间用缀条或缀板联系,当荷载较大、柱身较宽时钢材用量较省。
1.2工业厂房A4-3柱的组成、尺寸、材质柱脚柱身柱头缀条图1 工业厂房柱A4-3工业厂房A4-3柱为两肢格构柱,主要柱脚、柱身、柱头组成,所用材料为低合金高强钢Q345B ,其中柱脚长4m ,柱身长12.28m ,柱头长7.22m ,总长19.9m ,构件重14442.4kg ,焊缝重722.12kg ,总重15164.56kg,板厚为6~40mm,柱肩标高12.68m,柱头标高19.9m,两肢为H型钢,两肢之间用角钢缀条连接,缀条数目为26条,所用材料为Q235B。
1.3柱A4-3技术参数(1)板厚6~40mm,柱肩标高12.68m,柱头标高19.9m(2)图中所有斜缀条内力为-130KN,水平缀条内力为-55KN(3)图中为注明的焊缝高度均为h f=8mm(4)对接工字型钢截面柱、梁翼缘和腹板的拼接,应采用加引弧(其厚度和坡口与母材相同)的对接焊缝,并保证焊透。
翼缘板和腹板的对接焊缝相互错开200m以上,焊缝外观检测和无损检测质量等级应符合二级焊缝标准。
(5)角钢相互连接的填板的距离,对于受压构件为40i,对于受拉构件为80i(i为回转半径)(6)在螺栓的上下接触面如有1/20以上的倾斜度时,应采用斜垫圈垫平。
1.4柱 A4-3制造引用标准(1)JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》(2)GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》(3)GB/T985.1-2008《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊推荐坡口》(4)GB/T985.2-2008《埋弧焊的推荐坡口》(5)GB324-2008《焊缝符号表示方法》(6)GB 10854-89《钢结构焊缝外形尺寸》(7)GB/T5118-1995《低合金钢焊条》(8)GB/T12470-2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》(9)GB/T8110-2008《气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝》(10)GB/T1591-2008《低合金高强度结构钢》(11)GB/T700-2006《碳素钢结构》(12) GBT 10249-2010《电焊机型号编制方法》(13) GB11345-89《超声波探伤标准》2工业厂房A4-3柱焊接性分析2.1工业厂房A4-3柱焊接工艺准备2.1.1接头类型根据设计图纸,本次设计中主要采用对接接头、T型接头和搭接接头,按照JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》、GB/T985.2-2008《埋弧焊的推荐坡口》和GB/T985.1-2008《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊推荐坡口》的要求接头横截面示意图如下所示2.2工业厂房A4-3柱焊接性分析工业厂房A4-3柱的主要材质是低合金钢Q345B,其焊接性受到以下几个方面的影响:(1)化学成分表1 Q345B化学成分(2)力学性能表2 Q345B力学性能(3)碳当量CEV=C+Mn/6 +(Cr+Mo+V)/5 +(Ni+Cu)/15 (1-1)=0.12+1.1/6+(0.15+0.03+0.07)/5+(0.25+0.2)/15=0.39CEV=0.39%<0.4%,所以板厚小于20mm的钢材的淬硬倾向大,焊接性良好,不需要预热。
第一章 建筑设计说明1.1工程概况1.1.1工程名称xx 宾馆 1.1.2结构形式钢结构框架形式,楼板采用组合楼板,围护结构采用ALC 板及其它夹心板。
1.1.3工程地点位于xx 市南区xx 路与xx 路交叉口处,东邻xxx ,北邻xxxx 。
1.1.4建筑规模:建筑面积约5000平方米,土建总投资900万元 1.1.5工程地质条件(1)地形平坦,自然地表标高36.0m 。
(2)根据勘察报告,场区土层按自上而下顺序表述如下:含沙粘土,土层平均厚度0.4m ,可塑,标准地基承载力特征值fak =150kPa ,不宜作为天然地基持力层;残积土,土层平均厚度0.5m ,可塑,标准地基承载力特征值fak =180kPa,不宜作为天然地基持力层;全风化角砾岩,土层平均厚度2.1m,遇水软化,地基承载力特征值fak =220kPa,可作为天然地基持力层;强风化角砾岩,土层平均厚度2.2m,遇水不易软化,地基承载力特征fak=400kPa,良好的地基持力层和下卧层;中风化角砾岩,土层厚度大,遇水不软化,地基承载力特征值fak =1000kPa,良好的地基持力层和下卧层。
(3)拟建场地地下水为基岩裂隙水,勘查期间在勘探深度内各孔均未见地下水。
(4)地基基础方案分析:宜采用天然地基,全风化角砾岩、强风化角砾岩或中风化角砾岩为地基持力层,建议采用-1.0m~-3.0m柱下独立基础。
(5)抗震设防烈度为6度,拟建场地土类型为中硬场地土,场地类别为II类。
(6)最大冻土深0.5m.1.1.6气象条件平均年降雨量:550mm雨量集中期:7月中旬至8月中旬基本雪压:0.20 kN/m2(3)主导风向:夏季为东南风,冬季为西北风。
基本风压:0.60kN/m21.1.7其它技术条件建筑等级:耐久等级为II级,耐火等级II级,采光等级为III级。
1.2使用功能说明本工程拟在xx市xx区建造一幢6层xx宾馆。
本建筑为钢结构框架形式。
钢结构毕业设计范文钢结构是一种具有高强度、轻质、可靠性和经济性的建筑结构,被广泛应用于各种建筑和工程项目中。
钢结构的毕业设计旨在通过结构分析和计算,确定钢结构的精确尺寸和构造,以确保其安全和稳定性。
首先,设计师需要进行结构分析,包括计算结构的荷载和力学行为。
这些荷载可能包括重力荷载、风荷载、地震荷载等。
通过计算这些荷载的作用,设计师可以确定结构的内力和变形,进而确定钢结构的精确尺寸。
其次,设计师需要根据结构的功能和约束条件进行初步设计。
在设计过程中,需要考虑到不同部分的受力情况、支撑方式以及结构的几何形状。
设计师需要合理安排杆件和节点,以满足结构的荷载传递和力学效应。
在进行初步设计后,设计师需要进行钢结构的详细设计。
这包括钢材的选型、节点的设计、焊接和连接的设计等。
钢材的选型需要考虑到材质的强度、延性、可焊性以及耐候性等因素。
节点的设计需要考虑到杆件的连接方式、节点的刚度以及耐久性等因素。
一旦完成了钢结构的设计,接下来就是施工准备和实施。
这包括确定施工顺序、制定安全措施、准备施工材料等。
在施工过程中,需要注意材料的存储和运输、焊接和连接的质量控制、结构的调试和监测等。
最后,设计师需要进行钢结构的验收和评估。
验收包括结构的外观检查、材料的检测、焊接和连接的质量评估等。
评估包括结构的性能测试、结构的安全性和可靠性评价等。
通过验收和评估,设计师可以确保钢结构的合格性。
总之,钢结构的毕业设计需要从结构分析开始,经过初步设计、详细设计、施工实施和验收评估等阶段。
这个过程需要设计师具备扎实的结构力学、材料科学和工程技术等知识,并能够运用这些知识进行创新和实践。
希望这篇文章能够对你的钢结构毕业设计有所启发和帮助。
钢结构毕业论文范文摘要:本篇毕业论文主要探讨了钢结构在建筑领域中的应用。
目前,随着科技的发展和城市化进程的加快,钢结构在建筑领域中的应用越来越广泛。
通过对现有文献和案例的研究,我们发现钢结构具有重量轻、强度高、施工快捷等优点。
在论文的后半部分,我们还详细讨论了钢结构的设计、施工过程和监控技术。
这些都有助于读者更加深入地了解钢结构在建筑中的应用。
关键词:钢结构,建筑,轻型,强度,施工,监控引言:钢结构作为建筑领域中一种重要的结构形式,由于其具有优良的性能和适应性,被广泛应用于各种建筑类型中。
它的应用不仅能够提高建筑的稳定性和安全性,还能够减少建筑物的自重,提高使用空间的灵活性。
随着城市化进程的加快,以及对建筑效能和施工时间的要求日益提高,钢结构的应用前景越来越广阔。
一、钢结构的特点及应用优势钢结构具有重量轻、强度高、施工快捷等特点,因此在建筑领域中有着广泛的应用。
相对于传统的混凝土结构,钢结构更加适合创造大跨度的建筑形式,提供更大的使用空间。
另外,钢结构还能够适应各种气候环境和地理条件,具有较高的抗震性能和耐用性。
二、钢结构的设计原则钢结构设计的关键在于确定结构的荷载和边界条件,合理选取结构材料和构件,并进行合理的构造设计。
另外,设计时还需要考虑结构的抗震性能、防火性能和变形控制等因素。
三、钢结构的施工过程钢结构的施工过程包括了预制、安装和焊接等环节。
在预制过程中,需要制作好各个构件,并进行检查和验收。
在安装过程中,需要确保各构件之间的连接牢固,同时采取安全措施,保证工人的安全。
在焊接过程中,需要严格控制焊接参数,确保焊缝质量达到要求。
四、钢结构的监控技术对于钢结构的监控,主要是对结构的安全性进行评估和监测。
通过使用传感器和监测仪器,可以实时监测结构的受力情况和变形情况。
一旦发现问题,可以及时采取措施进行修复。
结论:钢结构作为一种优良的结构形式,在建筑领域中应用广泛,并且有着明显的优势。
通过合理的设计、施工过程和监控技术,可以确保钢结构的安全性和稳定性。
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标题:钢结构在现代建筑中的应用与发展
摘要:
随着现代建筑技术的不断发展,钢结构作为一种重要的建筑材料,在建筑设计中得到了广泛应用。
本论文通过综合分析相关文献和实践案例,探讨了钢结构的特点、应用领域以及未来的发展趋势。
钢结构具有轻巧、强度高、抗震性能好、可塑性强等优点,适用于各种建筑类型。
本文还分析了钢结构在工业建筑、商业建筑、桥梁和高层建筑等领域的应用情况,并对其未来研究方向进行了展望。
通过对钢结构的研究和应用,可以为建筑行业提供更多创新的解决方案,同时也为环境保护和可持续发展提供支持。
关键词:钢结构;建筑设计;应用领域;发展趋势
1.引言
钢结构作为一种重要的建筑材料,在现代建筑中得到广泛应用。
它具有轻巧、强度高、抗震性能好、可塑性强等特点,适用于各种建筑类型。
钢结构的应用不仅能够提高建筑的结构强度和稳定性,还能够实现灵活性和可持续性设计。
2.钢结构的特点
2.1轻巧
2.2强度高
2.3抗震性能好
2.4可塑性强
3.钢结构的应用领域
3.1工业建筑
3.2商业建筑
3.3桥梁
3.4高层建筑
4.钢结构的发展趋势
4.1结构优化设计
4.2先进制造技术的应用
4.3基于BIM的建筑设计
4.4可持续性设计和节能建筑的发展
5.结论
钢结构在现代建筑中具有广阔的应用前景。
通过继续研究和创新,可以进一步提高钢结构的性能和可靠性,同时也为建筑行业的可持续发展提供支持。
钢结构毕业论文钢结构毕业论文钢结构作为一种重要的建筑结构形式,具有优异的性能和广泛的应用领域。
本文将就钢结构的历史发展、设计原则、施工技术以及未来发展方向进行探讨,旨在为读者提供全面的了解和深入的思考。
一、历史发展钢结构的历史可以追溯到19世纪末,当时工业革命的兴起催生了对更高强度结构的需求。
第一座采用钢结构的建筑物是1889年巴黎的埃菲尔铁塔,这座标志性建筑展示了钢结构的巨大潜力。
随着钢材生产技术的不断改进和工程设计的创新,钢结构在建筑领域得到了广泛应用。
二、设计原则在进行钢结构设计时,需要考虑以下几个原则:1. 强度和稳定性:钢材具有较高的强度和刚性,能够承受较大的荷载。
设计中需要合理选择截面形状和尺寸,以确保结构的强度和稳定性。
2. 经济性:钢结构的设计应尽可能节约材料,减少成本。
通过合理的布置和优化设计,可以减少钢材的使用量,提高工程的经济性。
3. 施工可行性:在设计过程中,需要考虑施工的可行性。
合理的节点设计和施工工艺能够提高施工效率,减少人力和时间成本。
三、施工技术钢结构的施工技术包括以下几个方面:1. 钢材加工:钢结构的加工需要经过切割、焊接、钻孔等工序。
现代化的钢材加工设备和技术能够提高生产效率和质量。
2. 拼装与安装:钢结构的拼装和安装需要精确的测量和精细的操作。
采用现代化的起重设备和施工工艺,能够提高施工效率和安全性。
3. 防腐与维护:钢结构容易受到腐蚀的影响,因此需要进行防腐处理。
定期的维护和检查能够延长钢结构的使用寿命。
四、未来发展方向随着科技的不断进步和社会的发展,钢结构在未来将面临以下几个发展方向:1. 绿色环保:钢结构的生产和施工对环境造成一定的影响。
未来的发展应注重减少能耗和排放,推动钢结构的绿色化发展。
2. 智能化:随着智能技术的快速发展,钢结构也将朝着智能化方向发展。
通过引入传感器、自动化设备和数据分析技术,可以实现钢结构的智能监控和管理。
3. 高性能材料:随着新材料的不断涌现,钢结构也将采用更高性能的材料。
钢结构毕业设计论文摘要:钢结构作为一种重要的建筑结构形式,在现代建筑领域得到了广泛应用。
本文主要研究了钢结构的设计原理、施工工艺以及相关的优缺点,通过实际案例分析探讨了钢结构在建筑中的应用和发展趋势。
通过对钢结构的研究和分析可以发现,钢结构具有高强度、抗震、可塑性好等优点,但也存在着腐蚀、施工难度大等缺点。
因此,钢结构在设计和施工过程中需要加以合理的考虑和应用。
关键词:钢结构、设计原理、施工工艺、优缺点、应用、发展趋势1、引言钢结构是以钢材为主要材料,通过连接构件组成的一种建筑结构形式。
钢结构具有很高的强度、刚度和稳定性,广泛应用于各类建筑中。
本文通过研究钢结构的设计原理和施工工艺,分析了钢结构在建筑中的应用和发展趋势。
2、钢结构的设计原理2.1强度设计原理钢结构的强度设计原理是基于材料的力学性能和结构的受力规律。
根据结构的荷载特点和强度要求,采用适当的钢材和截面形状,通过计算和验算确定各构件的强度和稳定性。
2.2刚度设计原理刚度设计原理是指通过控制结构的刚度,使结构在受力过程中不会产生过大的变形和挠度。
刚度设计主要考虑结构的刚度比例、节点设计和连接设计等因素,以保证结构的稳定和耐久性。
3、钢结构的施工工艺3.1组装式施工工艺组装式施工工艺是指将钢构件在生产厂家进行预制后,通过运输和组装的方式进行建筑施工。
这种施工工艺可以提高施工效率和质量,减少工期和人力投入。
3.2简支梁施工工艺简支梁施工工艺是指将钢梁作为支撑结构,在搭设好临时支架后进行钢梁的安装和连接。
这种施工工艺适用于较长、较大跨度的梁结构,能够确保钢梁的水平度和稳定性。
4、钢结构的优缺点4.1优点钢结构具有高强度、抗震和可塑性好的特点,能够承受较大的荷载和变形。
此外,钢结构的施工周期短,能够提高建筑工程的进度和效率。
4.2缺点钢结构容易受到腐蚀的影响,需要进行防腐处理。
同时,钢结构的施工难度大,需要专业的人员进行施工和监督。
5、钢结构在建筑中的应用和发展趋势钢结构在高层建筑、工业厂房等领域得到了广泛应用。
Xxx大学毕业设计(论文)设计(论文)题目:xx某生产车间结构设计及力学分析姓名 xxx学院(系) xxx专业 xxx班级 xxx指导教师 xxx2018年 06 月 08 日Xxx毕业设计(论文)任务书(由指导教师填写发给学生)学院(直属系): xxx 时间:2018年 12月 20 日说明:一式两份,一份装订入学生毕业设计(论文)内,一份交学院(直属系)。
目录摘要 (IV)Abstract (V)第一章文献综述 (1)1.1 国内外轻钢结构发展概况 (1)1.2 轻钢结构厂房的特点 (2)1.3 轻型门式刚架 (3)第二章建筑方案设计 (5)2.1 设计要求 (5)2.2 柱网布置 (5)2.3 变形缝 (6)2.4 屋面板及墙面板的选择 (6)2.5 厂房的剖面设计 (6)2.5.1轨顶及牛腿标高的确定 (6)2.5.2内外高差的确定 (6)第三章结构设计 (7)3.1 屋面檩条计算 (7)3.1.1荷载标准值 (7)3.1.2内力计算 (7)3.1.3截面选择 (8)3.1.4有效截面计算 (8)3.1.5强度验算 (8)3.1.6挠度验算 (8)3.1.7挠度计算 (9)3.2 墙梁的计算 (9)3.2.1荷载标准值 (9)3.2.2墙梁荷载组合 (10)3.2.3 截面选择 (10)3.2.4 强度验算 (10)3.2.5整体稳定验算 (11)3.2.6风荷载作用下的挠度计算 (11)3.3 抗风柱计算 (11)3.3.1 荷载设计标准值 (12)3.3.2截面选择及内力计算 (12)3.4 吊车梁计算 (13)3.4.1 吊车荷载 (13)3.4.2 内力计算 (13)3.4.3 截面选择 (14)3.4.4 吊车梁截面几何性质计算 (15)3.4.5 强度计算 (16)3.4.6 整体稳定性 (16)3.4.7吊车梁的竖向挠度验算 (17)3.4.8 疲劳验算 (17)3.4.9 局部稳定性验算 (17)3.4.10 支座加劲肋计算验算 (17)3.5 门式钢架计算 (18)3.5.1荷载标准值 (18)3.5.2截面特性 (19)3.5.3钢架内力计算 (19)3.5.4计算结果: (21)3.6 选材优化 (25)3.6.1 总信息 (25)3.6.2 节点坐标 (26)3.6.3 柱关联号 (27)3.6.4 梁关联号 (27)3.6.5 标准截面信息 (27)3.6.6钢架内力图 (28)3.7 刚架截面验算 (29)3.7.1进行构件最大宽厚比验算 (29)3.7.2刚架梁的验算 (29)第四章结构布置图 (32)4.1 钢架布置图 (32)4.2 墙面布置图 (32)4.3 屋面布置图 (32)4.4 节点大样图 (34)4.4.1主钢柱底板大样图 (34)4.4.2柱底预埋大样图 (35)4.4.3牛腿大样图 (35)4.4.4梁柱节点大样图 (36)4.4.5梁梁节点大样图 (37)结论 (38)参考文献 (39)致谢 (40)附录 (41)附录数据 (41)附录Ⅰ中文译文 (50)附录Ⅱ英文原文 (59)厦门某生产车间结构设计及力学分析摘要本论文为厦门某生产车间的结构设计及力学计算,结构体系为轻型钢结构门式刚架,设计工作分为建筑与结构两部分。
毕业论文论文题目:浅谈钢结构专业:建筑工程技术班级:学号:姓名:浅谈钢结构引言老师您好,我是,这次写的论文是浅谈钢结构。
现在建筑行业的发展,对钢结构所建筑的房屋越来越需要,由于钢结构自身的优点突出,目前在国内得到越来越广泛的应用。
随着国内经济的发展和改革开放的深入,国内钢材每年的产量已连续超过100.000.000t,成为世界第一,迅速增长的钢材产量为发展国内钢结构建筑创造了优越的条件。
正文钢结构建筑具有高强轻质、抗震性能好、力学性能优越、施工迅速、工业化程度高、外观优美、可多次利用并且符合国家可持续发展的政策等一系列优点,近几年钢结构建筑在国内发展的很迅速,应用范围不断扩大,但与国外一些发达国家相比,还有一定的差距。
本文结合现实生活,浅谈了一些在建筑施工过程中的一些应用情况,分析了钢结构迅速发展的一些原因。
钢结构是用钢板,型钢和圆钢等通过焊接,铆接,螺栓连接等方式制造的结构。
与其他结构比较,钢结构有如下一些特点:1 强度高,塑性和韧性都比较好;2 耐火性差。
钢结构的使用范围,是根据上述特点而确定的。
当前在大跨度结构,重工业厂房,高层建筑,高耸结构,容器和其他构筑物,移动结构等方面,多采用钢结构。
钢结构单层工业厂房是工业与民用建筑中应用钢结构较多的建筑物,厂房结构是由房盖,屋面板,檩条,天窗屋架或梁,托架,柱,吊车梁(包括制动梁或制动桁架),墙架,各种支撑和基础等构件组合而成的空间刚性骨架,承重作用下在厂房结构上的各种荷载,是整个建筑物的承重骨干。
在单层厂房钢结构中,通常由许多平行等间距放量的横向平面框架作为基本承重结构。
横向平面框架由柱和梁组成。
柱在基础处通常做成固定端横梁与柱的连接可以做成铰接。
但为了增加刚度和节约钢材,通常做成刚接,则构成横向平面刚架包括全部建筑物重量(屋盖,墙,结构自重等)屋面雪荷载和积灰荷载和其他活荷载,吊车竖向荷载和横向水平制动力,横向风荷载,横向地震作用等。
横梁通常是桁架式的(即屋架)轻屋面和跨度小时也可采用实腹式的。
1工业厂房A4-3柱概述1.1工业厂房A4-3柱的分类和特点1.1.1工业厂房A4-3柱的分类工业厂房柱按截面形式可分为实腹柱和格构柱。
钢柱按受力情况通常可分为轴心受压柱和偏心受压柱。
1.1.2工业厂房A4-3柱的特点轴心受压柱所受的纵向压力与柱的截面形心轴重合。
偏心受压 同时承受轴心压力和弯矩,也称压弯构件。
实腹柱具有整体的截面,最常用的是工形截面;格构柱的截面分为两肢或多肢,各肢间用缀条或缀板联系,当荷载较大、柱身较宽时钢材用量较省。
1.2工业厂房A4-3柱的组成、尺寸、材质柱脚柱身柱头缀条图1 工业厂房柱A4-3工业厂房A4-3柱为两肢格构柱,主要柱脚、柱身、柱头组成,所用材料为低合金高强钢Q345B ,其中柱脚长4m ,柱身长12.28m ,柱头长7.22m ,总长19.9m ,构件重14442.4kg ,焊缝重722.12kg ,总重15164.56kg,板厚为6~40mm,柱肩标高12.68m,柱头标高19.9m,两肢为H型钢,两肢之间用角钢缀条连接,缀条数目为26条,所用材料为Q235B。
1.3柱A4-3技术参数(1)板厚6~40mm,柱肩标高12.68m,柱头标高19.9m(2)图中所有斜缀条内力为-130KN,水平缀条内力为-55KN(3)图中为注明的焊缝高度均为h f=8mm(4)对接工字型钢截面柱、梁翼缘和腹板的拼接,应采用加引弧(其厚度和坡口与母材相同)的对接焊缝,并保证焊透。
翼缘板和腹板的对接焊缝相互错开200m以上,焊缝外观检测和无损检测质量等级应符合二级焊缝标准。
(5)角钢相互连接的填板的距离,对于受压构件为40i,对于受拉构件为80i(i为回转半径)(6)在螺栓的上下接触面如有1/20以上的倾斜度时,应采用斜垫圈垫平。
1.4柱 A4-3制造引用标准(1)JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》(2)GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》(3)GB/T985.1-2008《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊推荐坡口》(4)GB/T985.2-2008《埋弧焊的推荐坡口》(5)GB324-2008《焊缝符号表示方法》(6)GB 10854-89《钢结构焊缝外形尺寸》(7)GB/T5118-1995《低合金钢焊条》(8)GB/T12470-2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》(9)GB/T8110-2008《气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝》(10)GB/T1591-2008《低合金高强度结构钢》(11)GB/T700-2006《碳素钢结构》(12) GBT 10249-2010《电焊机型号编制方法》(13) GB11345-89《超声波探伤标准》2工业厂房A4-3柱焊接性分析2.1工业厂房A4-3柱焊接工艺准备2.1.1接头类型根据设计图纸,本次设计中主要采用对接接头、T型接头和搭接接头,按照JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》、GB/T985.2-2008《埋弧焊的推荐坡口》和GB/T985.1-2008《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊推荐坡口》的要求接头横截面示意图如下所示2.2工业厂房A4-3柱焊接性分析工业厂房A4-3柱的主要材质是低合金钢Q345B,其焊接性受到以下几个方面的影响:(1)化学成分表1 Q345B化学成分(2)力学性能表2 Q345B力学性能(3)碳当量CEV=C+Mn/6 +(Cr+Mo+V)/5 +(Ni+Cu)/15 (1-1)=0.12+1.1/6+(0.15+0.03+0.07)/5+(0.25+0.2)/15=0.39CEV=0.39%<0.4%,所以板厚小于20mm的钢材的淬硬倾向大,焊接性良好,不需要预热。
当CEV=0.4%~0.6%时,特别是大于0.5%时,钢材易于淬硬,焊接时必须预热才能防止裂纹。
随着板厚及CEV的增加,预热温度也相应增高,一般可在70~200℃。
(4)由于这类钢中含有一定量的合金因素及微合金化元素,如果焊接工艺不当,也存在焊接热影响区脆化、热应变脆化、氢致裂纹、热裂纹、再热裂纹、层状撕裂等焊接缺陷的危险。
1)焊接热影响区脆化低合金高强钢焊接时,热影响区中被加热到1100℃以上的晶区及加热温度为700~800℃的不完全相变区是焊接接头的两个薄弱区。
焊接热输入过大,粗晶区将因晶粒严重长大或出现魏氏组织等而降低韧性;焊接热输入过小,由于粗晶组织中马氏体比例增大而降低韧性。
某些低合金高强度钢焊接热影响区的不完全相变区,在焊接加热时该区域只有部分富碳组元发生奥氏体转变,在随后的焊接冷却过程中,这部分富碳奥氏体将转变成高碳孪晶马氏体,而且这种高碳马氏体的转变终了温度低于室温,相当一部分奥氏体残留在马氏体岛的周围,形成所谓的M-A组元,M-A组元的形成是该区域的组织脆化的主要原因。
防止不完全相变区组织脆化的是控制焊接冷却速度,避免脆硬的马氏体产生。
2)热应变脆化在自由氮含量较高的C-Mn系低合金钢中,焊接接头熔合区及最高加热温度低于Ac1的亚临界热影响区,常常有热应变脆化现象,它是热和应变同时作用下产生的一种动态应变时效。
一般认为,这种脆化是由于氮、碳原子聚集在位错周围,对位错造成钉扎作用所造成的。
热应变脆化容易出现在最高加热温度范围200~400℃的亚临界热影响区产生。
如有缺口效应,则热应变脆化更为严重,熔合区常常存在缺口性质的缺陷,当缺陷周围受到连续的焊接热应变作用后,由于存在热应变集中和不利组织,热应变脆化倾向就更大,所以热应变脆化也容易发生在熔合区。
3)氢致裂纹焊接氢致裂纹是低合金高强钢焊接时最容易产生,而且是危害最为严重的工艺缺陷,它常常是焊接结构失效破坏的主要原因。
低合金高强度钢焊接时产生的氢致裂纹主要发生在焊接热影响区,有时也出现在焊缝金属根据钢种的类型、焊接区氢含量及应力水平的不同,氢致裂纹可能在焊后200℃以下立即产生,或在焊后一段时间内产生。
大量研究表明,当低合金高强钢焊接热影响区中产生淬硬的M或M+B 混合组织时,对氢致裂纹敏感;而产生B或B+F组织时,对氢致裂纹不敏感。
对一般低合金高强钢,为防止氢致裂纹的产生,焊接热影响区硬度应控制在350HV以下。
热影响区淬硬倾向可以采用碳当量公式加以评定。
对于C-Mn系低合金高强钢,可采用国际焊接学会推荐的公式(1-1),对于微合金化的低碳低合金高强钢适合于采用P cm公式:P cm=w(C)+w(Si)/30+w(Mn+Cu+Cr)/20+w(Ni)/60+w(Mo)/15+w (V)/10+5w(B)。
4)热裂纹敏感性与碳素钢相比,低合金高强钢的w(C)、w(S)较低,且w(Mn)较高,其热裂纹倾向较小。
但如果发生C和S偏析也会在焊缝中出现热裂纹。
采用Mn、Si含量较高的焊接材料,减少焊接热输入,减少母材在焊缝中的熔合比,增大焊缝成形系数,有利于防止焊缝金属的热裂纹。
5)再热裂纹敏感性低合金高强钢焊接接头中的再热裂纹亦称消除应力裂纹,出现在焊后消除应力热处理过程中。
再热裂纹属于沿晶裂纹,一般都出现在热影响区的粗晶区,有时也在焊缝金属中出现。
其产生与杂质元素P、Sn、Sb、As在初生奥氏体晶界的偏聚导致的晶界脆化有关,也与V、Nb等元素的化合物强化晶内有关。
6)层状撕裂倾向大型厚板焊接结构焊接时,如在钢材厚度方向承受较大的拉伸应力,可能沿钢材轧制方向发生阶梯状的层状撕裂。
这种裂纹常出现于要求熔透的角接接头或丁字接头中。
选用抗层状撕裂钢;改善接头形式以减缓钢板Z向的应力应变;在满足产品使用要求的前提下,选用强度级别较低的焊接材料或采用低强焊材预堆边;采用预热及降氢等措施都有利于防止层状撕裂。
2.3预防焊接缺陷的措施焊接缺陷分为:裂纹、气孔、未焊透和未熔合、夹渣、焊瘤、咬边等几种,其中焊接裂纹和气孔危害最大的。
(1)焊接热裂纹的控制1)控制焊缝金属成分其中最关键的是选择合适的焊接材料。
选择低合金钢焊接材料应注意以下几个方面:①对于低合金高强钢,在保证焊接接头强度的前提下,重点考虑焊接材料的抗裂性及焊缝金属的塑韧性。
为此应优先选择低氢及超低氢的焊接材料及塑韧性优良的焊接材料。
②对于两种强度级别不同的结构之间的焊接,应按照强度级别低的母材选择焊接材料。
③选择焊接材料时,应考虑工艺条件的影响。
采用同一焊接材料焊同一钢种时,如果坡口形式不同,则焊缝性能各异。
焊后加工工艺的影响对于焊后经受热卷或热处理的条件,必须考虑焊缝金属经受高温热处理后对其性能的影响。
应保证焊缝热处理后仍具有所要求的强度、塑性和韧性,一般正火处理后的焊缝强度要比焊态时低,对于在焊后要经受正火处理的焊缝,应选用合金分较高的焊接。
焊件焊后要进行消除应力热处理,一般焊缝金属的强度将降低,这时也应选用合金成分较高的焊接材料。
对于焊后经受冷卷或冷冲压的焊件,则要求焊缝具有较高的塑性。
④对厚板、拘束度大及冷裂倾向大的焊接结构应选用超低氢焊接材料,以提高抗裂性能,降低预热温度。
厚板、大拘束度焊件,第一层打底焊缝最容易产生裂纹,此时可选用强度稍低、塑性、韧性良好的低氢或超低氢焊接材料。
⑤对于重要的焊接产品如海上采油平台、压力容器及船舶等,为确保产品使用的安全性,焊缝应具有优良的低温冲击韧度和断裂韧性应选用高韧性焊接材料,如高碱度焊剂、高韧性焊丝、焊条、高纯度的保护气体并采用 Ar+CO2混合气体保护焊等。
⑥为提高生率可选用高效铁粉焊条、重力焊条、高熔敷率的药芯焊丝及高速焊剂等,立角焊时可用立向下焊条,大口径管接头可用高速焊剂,小口径管接头可用底层焊条。
⑦为改善卫生条件在通风不良的产品中焊接时(如船仓、压力容器等),宜采用低尘低毒焊条。
成分控制中还有一个极为重要的问题是限制有害杂质的含量。
对于各种材料,均需严格限制硫、硫含量。
合金化程度越高,限制要越严格。
2)调整焊接工艺①限制过热。
熔池过热易促使热裂,应降低热输入,并采用较小的焊接电流。
②控制成形系数。
焊接电流不同,对成形系数的要求也有所不同。
③减小熔合比。
减小熔合比即减小稀释率,同样也要求降低焊接电流。
④降低拘束度。
⑤其他。
如控制装配间隙、改进装配质量等。
(2)焊接冷裂纹控制1)控制组织硬化一般焊接生产中,母材化学成分是根据结构的使用要求确定的,即Pcm或CE是一定的。
为限制组织硬化程度,唯一方法就是调整焊接条件以获得适宜的焊接热循环。
常用t8/5,或t100等作为判据。
在焊接方法一定时,焊接热输入不能随意变化,以防止过热脆化。
此时,为获得需要的t8/5等,预热是可以采取的重要手段。
2)限制扩散氢含量采用低氢或超低氢焊接材料,并防止再吸潮,有利于防止冷裂裂纹产生。
预热或后热可减少扩散氢。
后热对减小残余应力和改善组织也有一些作用。
最低后热温度Tp与钢材的成分有关。