热轧普通工字钢焊接连接方案

目录

一、概况 (2)

二、编制依据 (2)

三、热轧工字钢焊缝对接 (2)

四、热轧工字钢加强钢板选取计算 (5)

五、结果 (10)

一、概况

日常的施工当中，根据施工需求经常会对普通热轧工

字钢截断和接长，需要对常用的热轧工字钢（Ⅰ18#、Ⅰ20#）进行焊缝对接作业，施工中截面对接以后（焊接），需要在腹板位置焊接钢板加强，用来弥补焊接作业质量不

足对截面抵抗矩的削弱。本方案以Ⅰ18#工字钢为例，通

过计算选取两侧合适规格的板材进行焊接加强。

二、编制依据

《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001；

《钢结构设计规范》GB50017-2003；

《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002；

三、热轧工字钢焊缝对接

3.1焊接方法

施工当中最为常见的焊接方法是手工电弧焊，通电后，在焊条与焊件间产生电弧，电弧的高温（可达到3000°C）

将电弧周围的金属变成液态，形成熔池，同时高温也是焊

条金属融化，滴落至熔池中，与焊件的熔融金属结合。冷

却后即形成焊缝。焊条外包的药皮则在焊接过程中产生气体，保护电弧和容化金属，形成熔渣覆盖焊缝，防止空气

中的有害气体与熔化金属接触，改善的焊缝的力学性能。

手工电弧焊优点是操作简便、焊接方便，但是焊缝带

的质量有一定的缺陷，在焊接过程中产生于焊缝金属或附

近热影响区刚才表面或者内部的缺陷。常见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、电弧坑、气孔、夹渣、咬边、为熔合等。焊

缝缺陷的存在势必削弱焊缝的受力面积，在缺陷处引起应

力集中，故对连接的强度、冲击韧性及冷弯性能等均有不

利影响。

3.2焊缝等级确定

《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001规定，焊缝质量等级分为一级、二级和三级；二级焊缝需要做超

声波探伤检测，三级焊缝只要求对全部焊缝做外观检查。

《钢结构设计规范》GB50017-2003规定，①作用力垂

直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T型对接与角接组合

焊缝，受拉时为一级，受压时应为二级；②作用力平行于

焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。考虑到现场悬挑

架局部使用焊接工字钢承受悬挑力，故将其定义为二级焊缝；对于卸料平台后尾部工字钢焊接加长部位仅起到稳固

作用（钢丝绳承受卸料平台主荷载），故而将其定义为三

级焊缝。

3.3焊缝要求：

焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。

检查数量:每批同类构件抽查10%，且不应少于3 件；被抽查构件中，每一类型焊缝按条数抽查5%，且不应少于1 条；每条检查1 处，总抽查数不应少于10 处。

检验方法:观察检查或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检查，当存在疑义时，采用渗透或磁粉探伤检查。

3.4焊条选用：

J422 E4303用于焊接较重要的低碳钢结构和强度等级低的低合金钢结构，如Q235、09MnV、09Mn2等

四、热轧工字钢加强钢板选取计算

4.1 Ⅰ18#截面达到设计强度的弯矩计算由已知资料查出Ⅰ18#工字钢截面特性：

I X=1699cm4

W X=185.4cm3I X/S X=15.95cm d=10.7mm t w=6.5mm

M max W X =

M

185.4×103

=215 N mm2

⁄

M m a x=215×185.4×103=39.86KN·m

I X——对x轴的截面惯性矩

W X——x轴的截面模量

t w——工字钢翼缘板厚度

d——工字钢腹板厚度

M m a x——使截面达到材料设计强度的计算截面弯矩（荷载乘以分项系数）

4.2 按照最不利三级焊缝达到设计强度的弯矩计算

对接焊缝（三级）对截面的轴向受压和受剪力削弱可以忽略不计，主要是削弱了截面弯矩的抵抗力（受拉）。按照焊缝的最大弯曲应力计算当焊缝承受最大的弯曲应力时所受的弯矩M，由于三级焊缝的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为母材强度的85%，即通过对接焊透

焊缝作业后，焊缝截面的焊材的拉强度的85%，根据《钢结构工程施工质量验收规范》可以得出对接焊缝的抗拉、抗剪设计强度：

f t w=0.85f=182.75N mm2

⁄抗剪f v w=125N mm2

⁄

σ=M W

⁄=182.75N mm2

⁄

M=182.75×185.4×103=33.88KN·m

f t w、f v w——对接焊缝的抗拉和抗压设计强度

f ——Q235 钢材抗拉强度设计值（215 Mpa）

4.3 加强钢板截面尺寸的计算

焊缝对截面抵抗矩的削弱在腹板处和翼缘处，因此在腹板两边和翼缘上下面添加加强钢板来弥补焊缝对截面的削弱。架设焊缝长度满足要求，由于焊缝质量不足降低的强度由加强钢板增加的截面尺寸来弥补，从而初步确定加强钢板的截面面积。

以Ⅰ18#工字钢截面焊接加强钢板后承受极限应力的弯矩（轴力、剪力忽略不计），由于截面的弯矩抵抗力主要是有截面的尺寸来提供，考虑加强腹板和翼缘计算，所以初步计算选取在腹板和翼缘处各焊接两片100mm宽3mm 厚的钢板来加强如下图：

截面几何性质的计算：

I X=1699cm4+1

12

×0.3×103×2=1749 cm4

W X=I X

y max =1749

9

=194.33cm3