钢结构-毕业设计论文(仅供参考)

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

=0.39

CEV=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