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影响管桁架焊接变形的几点因素及应对控制

发布时间:2020-12-07 浏览次数:14

钢管结构焊接时会产生内应力,被焊杆件施焊和冷却时,不均匀的温度会影响热应力。金属组织中的金相组织产生的内应力受到结构的约束,产生约束应力。如果在焊接过程中内应力没有得到很好的控制,则将导致焊条的形状和尺寸发生变化。小变形将影响结构的精度并给组装带来困难。过度的变形也会导致裂纹,从而降低结构的承载能力。因此,焊接变形不仅会影响建筑结构的外观,降低适用性,造成经济损失。



焊接材料


焊接母材和焊接材料是影响管桁架焊接变形的主要因素。焊接材料是金属,其独特的热物理性能以及机械性能的变化会在焊接过程中引起焊条变形。材料的热传导系统的系数越大,温度梯度越小,并且在焊接过程中的焊接变形也越小。金属材料具有热膨胀和收缩特性,材料线性膨胀系数的增加将增加焊条的变形。同时,不同的材料具有不同的化学成分并影响机械性能。例如,Q345B结构钢冲击韧性较低,而G20Mn5铸钢在铸造过程中不可避免地会产生缩孔,成分偏析,晶粒粗大等缺陷。这些因素都在一定程度上影响焊接性能。

 


焊接技术


焊接技术对管桁架焊接变形的影响是复杂的。在管桁架结构加工时,焊接胎架的生产,定位和拼装要求以及运输等因素决定了管桁架管件焊接方式,从而影响焊接电流,焊接电压,结构定位,固定方法和焊接的选择顺序。例如,多层焊接对焊接技术参数的影响。研究表明,层的焊缝收缩大,第二和第三层的焊缝收缩迅速减小,第二层收缩量是层的20%,第三层是层的5%左右。焊接层越多,焊接变形的影响越大;断续焊缝比连续焊缝引起的变形小;焊接顺序对材料的残余应力和应力分布影响。通常认为,过度的焊接变形的原因通常是由于没有按照合理的焊接程序进行焊接,或者是在没有焊接子部件的情况下进行整体拼接。

 


结构因素


焊接结构设计也是影响管桁架变形的一个重要方面。通常,结构的约束度增加时,焊接变形相对减小。在焊接过程中,结构构件本身的约束随着结构的复杂性的增加和焊接工作的发展而不断变化。在焊接结构的设计中,使用耳板或加劲板来提高结构构件的稳定性和刚度可以减少焊接变形,但是这种方法增加了组装和焊接的工作量,并增加了焊接变形分析的难度。


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网架结构具有自重轻、刚度大、抗震性能优异、便于工厂化生产、安装便利、能承受地基不均匀沉降等优点;网架结构适应性强,适用于大中小各种跨度的建筑;网架支承灵活,既可以采用四周周边支承与三边支承,也可以采用四点或多点支承,还可以采用周边支承与点支承混合支承。网架结构在我国广泛应用,既可以用于体育馆、剧院、食堂、餐厅等公共建筑,也可用于工业厂房车间屋盖等工业建筑。细数网架结构优点一二三,本文基于钢结构的网架基本形式与选型,给入门初学者提供一些参考和帮助。网架的选型应该结合建筑的平面形状、要求、荷载和跨度的大小、支承情况和经济等因素综合考虑。通常我们按跨度大小划分为:60m跨度以上为大跨度;30m至60m为中跨度;30m以下为小跨度。一、平面桁架体系1.双向正交正放网架结构特点:平面内为几何可变。为增加其空间刚度并有效地传递水平荷载,应沿网架支承周边的上(下)弦平面内设置附加斜杆。周边支承接近正方形平面,受力均匀,杆件内力差别不大。随边长比加大,单向受力特征明显,对于点支承网架,支承附近的杆件及主桁架跨中弦杆内力大,其他部位内力小。适用情况:矩形平面,周边支承,边长比小于1.5,各种跨度均可使用。2.双向正交斜放网架结构特点:由于网架为等高,故角部短桁架刚度较大,并对与它。垂直的长桁架起一定的弹性支承作用,从而减少了桁架中部的弯矩。刚度较两向正交正放网架为大。矩形平面时,受力较均匀。网架四角支座处有向上的拉力。适用情况:矩形平面,周边支承,边长比小于1.5,各种跨度均可使用。3.单向折线形网架结构特点:类似于立体桁架,但不需布置支撑体系。只有沿跨度方向上、下弦杆,呈单向受力状态。为加强其空间刚度,应在其周边增设部分上弦杆件。适用情况:矩形平面,周边支承,边长比大于2。4.三向网架结构特点:基本单元为几何不变。整个网架的空间刚度大于两向网架。能均匀地把力传至支承系统,受力性能较好。杆件数和节点数多,节点构造复杂(多一个节点汇交13根杆件)。适用情况:适用于圆形或多边形平面,周边有规则网格,适合于大跨度工程。二、四角锥体系1.正放四角锥网架结构特点:空间刚度比其他四角锥网架及两向网架为大。受力比较均匀。适用情况:适用于平面形状为矩形的周边支承网架,边长比小于1.5,大跨度工程。2.正放抽空四角锥网架结构特点:空间刚度较正放四角锥网架为小,下弦杆内力增大。适用情况:适用于平面形状为矩形的周边支承网架,边长比大于1.5。3.棋盘形四角锥网架结构特点:空间刚度较正放四角锥网架为小,下弦杆内力增大。当周边布置成满锥时,刚度较好。这种网架受压上弦杆短,受拉下弦杆长,能充分发挥杆件截面的作用,受力合理。适用情况:适用于平面形状为矩形的周边支承网架,边长比大于1.5,中小跨度。4.斜放四角锥网架结构特点:空间刚度较正放四角锥网架为小。适用情况:适用于平面形状为矩形的周边支承网架,边长比大于1.5。5.星形四角锥网架结构特点:其刚度较差,不如正放四角锥网架。其竖杆受压,内力等于上弦节点荷载。适用情况:适用于平面形状为矩形的周边支承网架,边长比小于等于1.5,中小跨度。三、三角锥体系1.三角锥网架结构特点:基本单元为几何不变体系,整体抗扭和抗弯刚度较好,受力比较均匀。适用情况:适用于平面形状为圆形、多边形的周边支承网架,边长比大于1.5,大跨度工程。2.抽空三角锥网架结构特点:下弦杆内力增大且均匀性稍差,刚度较三角锥网架差。适用情况:适用于平面形状为圆形、六边形的周边支承网架,边长比大于1.5。3.蜂窝形三角锥网架结构特点:这种网架受压上弦杆短,受拉下弦杆长,能充分发挥杆件截面的作用,受力合理,刚度较三角锥网架差。适用情况:适用于平面形状为圆形、六边形的周边支承网架,中小跨度。 门式钢架 门式钢架 网架 管桁架 钢结构框架 钢结构框架 网架 网架 钢结构框架 门式钢架