鋼結(jié)構(gòu)廠房畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘要本論文論述了單層鋼構(gòu)造廠房的焊接構(gòu)造設(shè)計(jì)和焊接工藝的制作，針對(duì)跨度為24米的鋼構(gòu)造廠房，結(jié)合《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《建筑構(gòu)造載荷規(guī)范》等資料首先選擇了構(gòu)造整體用鋼的型號(hào)然后進(jìn)行了鋼構(gòu)造廠房整體平面構(gòu)造的布置，起重機(jī)的型號(hào)選用，根據(jù)沈陽(yáng)地區(qū)的自然狀況對(duì)剛架構(gòu)造進(jìn)行了設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核，選擇了合適的柱腳和牛腿以及剛架柱與梁等節(jié)點(diǎn)，并且選用合適的柱間支撐和屋頂水平支撐等保證強(qiáng)度的維護(hù)體系，參照《GB985.1-》和《焊接手冊(cè)》等資料選擇了絲極埋弧焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的焊接措施進(jìn)行施工，并設(shè)計(jì)了坡口形式和尺寸等參數(shù)的焊接工藝，還論述了鋼構(gòu)造廠房的現(xiàn)場(chǎng)施工工藝流程，和施工注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：鋼構(gòu)造；鋼構(gòu)造廠房；埋弧焊AbstractThispaperdiscussesthestructuraldesignandweldingprocessofweldingofthesinglelayersteelstructureworkshopproduction,forsteelstructureworkshopof24span,firstselectthemodelofstructuralsteelasawholeandtheoveralllayoutoftheplanarstructureofthesteelstructureworkshop,cranemodelselection,combinedwith"SteelDesignManual","constructionstructuralloadnorms"andotherinformation.ThencombinedwiththenatureofShenyang,designandstrengthcheckofsteel-framedstructures,andselecttheappropriatelevelofsupportandroofsupportcolumnensuringthestrengthtomaintainthesystem.Referenceto"GB985.1-"and"WeldingHandbook"andotherinformation,choosethehiddenarcweldingandtheCarbondioxidegasshieldedarcwelding,anddesignthegroovetypeandthesizeandotherWeldingparameters,italsodescribesthesiteofthesteelplantconstructionprocess,andConstructionNotes.Keywords:steelstructure;steelstructureworkshop;submergedarcwelding目錄摘要 IAbstract II1緒論 11.1課題背景和意義 11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)實(shí)狀況 21.3本課題的研究?jī)?nèi)容及方案 32建筑構(gòu)造布置設(shè)計(jì) 42.1建筑平面設(shè)計(jì) 42.1.1廠房平面形式的選擇 42.1.2柱網(wǎng)的選擇 42.1.3屋面維護(hù)體系選擇 52.1.4定位軸線(xiàn)確實(shí)定 52.2建筑剖面設(shè)計(jì) 52.2.1柱頂標(biāo)高確實(shí)定 52.2.2屋脊高度確定 72.2.3剛架構(gòu)造形式確實(shí)定 73剛架內(nèi)力計(jì)算 83.1剛架截面尺寸確實(shí)定 83.2材料的選擇 93.3計(jì)算 103.3.1恒荷載原則值（對(duì)水平投影面） 103.3.2活荷載原則值 103.3.3屋面荷載值 103.3.4風(fēng)荷載原則值 103.3.5恒載作用內(nèi)力計(jì)算 123.3.6活載作用 143.3.7風(fēng)荷載作用 153.3.8起重機(jī)荷載作用 224剛架強(qiáng)度驗(yàn)算 284.1梁柱截面寬厚比驗(yàn)算 284.2梁的驗(yàn)算 284.2.1抗剪驗(yàn)算 284.2.2彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算 294.3柱的驗(yàn)算 294.3.1抗剪驗(yàn)算 294.3.2彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算 294.3.3整體穩(wěn)定性的驗(yàn)算 295牛腿尺寸確定及驗(yàn)算 325.1牛腿尺寸 325.2驗(yàn)算 326焊接工藝 346.1材料焊接性分析 346.2焊接工藝的制定 346.2.1焊接措施的選擇 346.2.2焊接材料的選擇 356.2.3坡口形式及尺寸的選擇 356.2.4焊接參數(shù)的選擇 356.2.5焊接防止變形及矯正措施 366.2.6焊縫檢測(cè) 366.2.7焊縫缺陷的補(bǔ)救 376.3施工流程 376.3.1下料切割 376.3.2鋼構(gòu)造的焊接 376.3.3除銹及涂裝 386.3.4鋼構(gòu)造的安裝 38結(jié)論 40道謝 41參照文獻(xiàn) 42附錄A：英文原文 43附錄B：中文翻譯 51附錄C：焊接工藝卡 571緒論1.1課題背景和意義被喻為“綠色工廠”的鋼構(gòu)造廠房體系具有自重輕、安裝輕易、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環(huán)境污染少等綜合優(yōu)勢(shì)，與鋼筋混凝土構(gòu)造相比，更具有在“高、大、輕”三個(gè)方面發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。近來(lái)在我國(guó)建筑工程領(lǐng)域中已經(jīng)出現(xiàn)了產(chǎn)品構(gòu)造調(diào)整，長(zhǎng)期以來(lái)混凝土和砌體構(gòu)造一統(tǒng)天下的局面正在發(fā)生變化，鋼構(gòu)造廠房以其自身的優(yōu)越性引起業(yè)內(nèi)關(guān)注，已經(jīng)在工程中得到合理的、迅速的應(yīng)用，因此鋼構(gòu)造廠房的發(fā)展前景美好。眾所周知，建筑鋼構(gòu)造是一種復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它包括鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)等13個(gè)重要工藝流程。焊接應(yīng)用技術(shù)對(duì)整個(gè)工藝流程起到?jīng)Q定性的作用。在鋼構(gòu)造行業(yè)的重要工藝流程中，焊接技術(shù)對(duì)整個(gè)流程起到?jīng)Q定性的作用。以熱軋型鋼（角鋼、工字鋼、槽鋼、鋼管等）、鋼板、冷加工成型的薄壁型鋼以及鋼索作為基本元件，通過(guò)焊接、螺栓或鉚釘連接將基本構(gòu)件連成可以承受外載荷的構(gòu)造稱(chēng)為鋼構(gòu)造。目前鋼構(gòu)造已經(jīng)在國(guó)門(mén)經(jīng)濟(jì)各部門(mén)獲得非常廣泛的應(yīng)用。不僅在老式工業(yè)部門(mén)，如工業(yè)與民用建筑業(yè)的建筑構(gòu)造，交通運(yùn)送業(yè)的船舶、車(chē)輛、飛機(jī)、橋梁，電力部門(mén)的高架塔桅，水工建筑中的閘門(mén)、大型管道以及機(jī)械工業(yè)中的工程機(jī)械、重型機(jī)械等方面，并且在近年來(lái)新興的航空業(yè)、海洋工程中都大規(guī)模應(yīng)用了鋼構(gòu)造。鋼構(gòu)造有如此廣泛的應(yīng)用，原因在于它具有如下的特點(diǎn)：a、強(qiáng)度高、重量輕鋼才的強(qiáng)度要比混凝土高諸多倍，因此當(dāng)承受載荷和周?chē)h(huán)境相似時(shí)，用鋼才制成的構(gòu)造自重較輕，所需截面積較小，運(yùn)送和架設(shè)以便。b、塑性和韌性好鋼材具有良好的塑性，一般狀況下，不會(huì)偶爾超載或局部超載導(dǎo)致忽然的斷裂破壞，而是實(shí)既有塑性變形的征兆，可以及時(shí)采用補(bǔ)救的措施。鋼材的良好韌性，對(duì)加載在其上的動(dòng)載荷有很好的適應(yīng)性，為構(gòu)造的安全提供了可靠的保證。c、材質(zhì)均勻鋼材的內(nèi)部組織均勻，各個(gè)方向的物理力學(xué)性能大體相似，很靠近各向同性體，在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，鋼材處在理想的彈性狀態(tài)，與工程力學(xué)所采用的基本假定較符合，故計(jì)算成果精確可靠。d、制造以便鋼構(gòu)造是由多種加工制成的型鋼和鋼板構(gòu)成的，采用焊接、螺栓或鉚接等工藝制成基本構(gòu)件，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)裝配拼接。因此制造簡(jiǎn)樸、施工周期短、效率高，且修配、更換以便。這種工廠制造、工地安裝的施工措施，具有了成批大件生產(chǎn)和成品精度高等長(zhǎng)處，同步為減少造價(jià)、發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益發(fā)明了條件[1]。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)實(shí)狀況鋼構(gòu)造廠房是近十年來(lái)發(fā)展最快的領(lǐng)域，在美國(guó)采用輕型鋼構(gòu)造廠房占非住宅建筑投資的50%以上。這種構(gòu)造工業(yè)化、商品化程度高，施工快，綜合效益高，市場(chǎng)需求量很大，已引起構(gòu)造設(shè)計(jì)人員認(rèn)識(shí)。目前已經(jīng)有多種的低層、多層和高層的設(shè)計(jì)方案和實(shí)例。因其可做到大跨度、大空間，分隔使用靈活，并且施工速度快、抗震有利的特點(diǎn)，必將對(duì)我國(guó)老式的廠房構(gòu)造模式產(chǎn)生較大沖擊。目前還存在著種種不盡人意或有待提高的方面，但鋼構(gòu)造廠房的發(fā)展?jié)摿薮?，前景廣闊。我國(guó)三十年來(lái)的改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，已經(jīng)為鋼構(gòu)造廠房體系的應(yīng)用發(fā)明極為有利的發(fā)展環(huán)境。首先，從發(fā)展鋼構(gòu)造廠房的重要物質(zhì)基礎(chǔ)來(lái)看，自1996年開(kāi)始我國(guó)鋼的總產(chǎn)值就已超過(guò)1億噸，居世界首位。并且伴隨鋼材產(chǎn)量和質(zhì)量持續(xù)提高，其價(jià)格正逐漸下降，鋼構(gòu)造廠房的造價(jià)也對(duì)應(yīng)有較大幅度的減少。與之對(duì)應(yīng)的是，鋼構(gòu)造廠房配套的新型建材也得到了迅速發(fā)展。另一方面，從發(fā)展鋼構(gòu)造廠房的技術(shù)基礎(chǔ)來(lái)看，在一般鋼構(gòu)造廠房、薄壁輕鋼構(gòu)造廠房、高層建筑鋼構(gòu)造廠房、門(mén)式剛架輕型房屋鋼構(gòu)造廠房、網(wǎng)架構(gòu)造、壓型鋼板構(gòu)造、鋼構(gòu)造廠房焊接和高強(qiáng)度螺栓連接、鋼與混凝土組合樓蓋、鋼管混凝土構(gòu)造及鋼骨（型鋼）混凝土構(gòu)造等方面的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收規(guī)范規(guī)程及行業(yè)原則已發(fā)行。有關(guān)鋼構(gòu)造廠房的規(guī)范規(guī)程的不停完善為鋼構(gòu)造廠房體系的應(yīng)用奠定了必要的技術(shù)基礎(chǔ)，為設(shè)計(jì)提供了根據(jù)。第三，從發(fā)展鋼構(gòu)造廠房的人才素質(zhì)來(lái)看，通過(guò)幾年來(lái)的發(fā)展，專(zhuān)業(yè)鋼構(gòu)造廠房設(shè)計(jì)人員已經(jīng)形成一定的規(guī)模，并且他們的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)在實(shí)踐中得到不停提高。而伴隨計(jì)算機(jī)在工程設(shè)計(jì)中的普遍應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外鋼構(gòu)造廠房設(shè)計(jì)軟件發(fā)展迅猛，軟件功能日臻完善，為協(xié)助設(shè)計(jì)人員完畢構(gòu)造分析設(shè)計(jì)，施工圖繪制提供了極大的便利條件。國(guó)外的門(mén)式剛架體系已經(jīng)進(jìn)入了設(shè)計(jì)、分析、出圖程序化（如大型通用化設(shè)計(jì)軟件包LosekeBuildingSystemSoftware）、構(gòu)件加工、安裝施工、經(jīng)營(yíng)管理一體化流程的時(shí)代。同步在建造方面也發(fā)生了變化。業(yè)主不是帶圖紙委托加工，而是向承包約定購(gòu)某種輕型鋼構(gòu)造房屋，承包商在規(guī)定期間內(nèi)按業(yè)重規(guī)定按質(zhì)建成并交付使用。并且諸多企業(yè)均有自己的系列，以商品的形式交付使用。門(mén)式剛架鋼構(gòu)造體系已經(jīng)普及到了各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)。日本工程界目前正就主剛架在地震力作用時(shí)保有水平耐力(即構(gòu)件到達(dá)塑性階段時(shí)的承載力)所需的Ds值的取法(Ds為地震空間構(gòu)造分維，反應(yīng)地震空間構(gòu)造的相似性)，大斷面Z型冷彎薄壁型鋼檁條及墻梁、高強(qiáng)度螺栓在橢圓孔處的受力狀態(tài)等幾種方面進(jìn)行研究?，F(xiàn)今我國(guó)已建成的門(mén)式剛架輕鋼構(gòu)造房屋已達(dá)800多萬(wàn)m2，并且以每年約100萬(wàn)m2的速度增長(zhǎng)。這是個(gè)前所未有的大好機(jī)遇，必將帶動(dòng)建筑業(yè)產(chǎn)品構(gòu)造的調(diào)整，增進(jìn)建筑構(gòu)造向輕型化、系列化發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)門(mén)式剛架構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)研究領(lǐng)域獲得了很好的成績(jī)。研究了門(mén)式剛架工業(yè)廠房最優(yōu)柱距的問(wèn)題，有了詳細(xì)的數(shù)據(jù)。在優(yōu)化算法和敏度分析的研究上也已經(jīng)獲得了明顯的成果。我國(guó)學(xué)者采用漸近滿(mǎn)應(yīng)力法，研究開(kāi)發(fā)了門(mén)式剛架構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件SOA。采用GIG(GeneralInteractiveGradient)一般梯度法，研究了門(mén)式剛架在荷載作用下的優(yōu)化，與老式設(shè)計(jì)措施相比，獲得了很好的效果。采用離散復(fù)合形優(yōu)化措施，根據(jù)《門(mén)式剛架輕型房屋鋼構(gòu)造技術(shù)規(guī)程》(CECS102:98)，建立了門(mén)式剛架輕型構(gòu)造離散變量?jī)?yōu)化的數(shù)學(xué)模型，在3D3S(V3.0)軟件的基礎(chǔ)上編制了門(mén)式剛架的構(gòu)造優(yōu)化程序。使用遺傳算法，對(duì)門(mén)式剛架進(jìn)行了包括離散和持續(xù)變量的截面、形狀混合優(yōu)化的研究，并與PFCAD系統(tǒng)相結(jié)合，形成了一種完整的門(mén)式剛架輕型房屋設(shè)計(jì)與優(yōu)化系統(tǒng)[2]。

1.3本課題的研究?jī)?nèi)容及方案本課題重要研究在沈陽(yáng)地區(qū)跨度為24m的鋼構(gòu)造廠房的焊接構(gòu)造及焊接工藝，從最開(kāi)始對(duì)鋼構(gòu)造廠房的整體的平面布置構(gòu)造和立面布置構(gòu)造的研究，然后對(duì)廠房的某些維護(hù)系統(tǒng)例如檁條、系桿、水平支撐等進(jìn)行了選用和連接方式的選擇，以及節(jié)點(diǎn)的形式選擇，并且對(duì)剛架進(jìn)行的強(qiáng)度校核，最終對(duì)需要焊接連接而成的部位進(jìn)行了焊接工藝確實(shí)定。通過(guò)對(duì)鋼構(gòu)造廠房的特點(diǎn)及布置狀況的學(xué)習(xí)后。查閱《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《建筑荷載規(guī)范》以及《焊接手冊(cè)》等資料，并且在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，對(duì)廠房的詳細(xì)布置進(jìn)行確定然后完畢焊接工藝等內(nèi)容。2建筑構(gòu)造布置設(shè)計(jì)2.1建筑平面設(shè)計(jì)2.1.1廠房平面形式的選擇本設(shè)計(jì)廠房跨度為24m，由文獻(xiàn)[3,413]可懂得門(mén)式剛架跨度一般單跨為9-36m，因此該廠房設(shè)計(jì)為單跨，為形式對(duì)稱(chēng)再設(shè)計(jì)為單跨雙坡的常見(jiàn)形式。有起重機(jī)的廠房高度一般為9-12m，因此定廠房牛腿高度9m（滿(mǎn)足3M模數(shù)）[3]，廠房詳細(xì)高度由起重機(jī)軌頂標(biāo)高及起重機(jī)所需凈空高度深入確定，由高度9-12m確定為單層鋼構(gòu)造廠房。此外考慮到溫度區(qū)段長(zhǎng)度問(wèn)題，由《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2-17（見(jiàn)表2.1）查得采暖和非采暖地區(qū)縱向溫度區(qū)段長(zhǎng)度為220m，橫向溫度區(qū)段長(zhǎng)度為120m，本構(gòu)造橫向24m縱向72m都在以上范圍內(nèi)因此不用加設(shè)溫度伸縮縫[3]。表2.1溫度區(qū)段長(zhǎng)度值（m）構(gòu)造狀況縱向溫度區(qū)段橫向溫度區(qū)段柱頂為剛接柱頂為鉸接采暖和非采暖地區(qū)房屋熱車(chē)間和采暖地區(qū)非采暖房屋露天構(gòu)造220180120120100—150125—2.1.2柱網(wǎng)的選擇由車(chē)間的長(zhǎng)，寬尺寸，柱距的規(guī)定確定柱子的位置，柱在平面中排列所形成的網(wǎng)絡(luò)為柱網(wǎng)。柱網(wǎng)的選擇實(shí)際上是廠房跨度和柱距的選擇。一般狀況下柱距即剛架的最優(yōu)距離為6-9m，超過(guò)9m時(shí)，屋面檁條與墻架體系用鋼量增長(zhǎng)太多，綜合造價(jià)并不經(jīng)濟(jì)，目前我國(guó)應(yīng)用的基本柱距為6m，本構(gòu)造廠房也選擇6m的柱距[6]。2.1.3屋面維護(hù)體系選擇檁條間距選擇最常用的1.5m，并且選擇應(yīng)用最普遍，用鋼量省，制造和安裝以便且跨度不不小于等于6m的冷彎薄壁卷邊槽鋼（C型）檁條。檁條高度確實(shí)定見(jiàn)公式（2.1）（2.1）式中L—檁條跨度為6m。其高度在171.43mm附近，由《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-3選擇檁條截面規(guī)格為：C180*70*20*3.0的檁條[3]。為使屋面構(gòu)成穩(wěn)定的體系，還要在屋面上設(shè)置橫向水平支撐，一般橫向水平支撐間距為30m-40m，本構(gòu)造廠房總廠72m總共12個(gè)開(kāi)間，因此在第一種開(kāi)間、第七個(gè)開(kāi)間和最終一種開(kāi)間上設(shè)置水平支撐，詳細(xì)布置見(jiàn)圖紙。2.1.4定位軸線(xiàn)確實(shí)定單層廠房的定位軸線(xiàn)是確定廠房重要承重構(gòu)件位置的基準(zhǔn)線(xiàn)，同步也是設(shè)備安裝，施工放線(xiàn)的根據(jù)。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)原則》中的規(guī)定，定位軸線(xiàn)的劃分與柱網(wǎng)布置是一致的，一般把廠房定位軸線(xiàn)劃分為橫向和縱向。垂直與廠房長(zhǎng)度方向的稱(chēng)為橫向定位軸線(xiàn)，平行于廠房長(zhǎng)度方向的稱(chēng)為縱向定位軸線(xiàn)。橫向定位軸線(xiàn)與剛架柱的橫向中心線(xiàn)重疊，縱向定位軸線(xiàn)與起重機(jī)軌道中心線(xiàn)向外距離750mm。2.2建筑剖面設(shè)計(jì)2.2.1柱頂標(biāo)高確實(shí)定為滿(mǎn)足3M模數(shù)，牛腿高度已定為9m，吊車(chē)的軌道梁選擇工字型截面的600mm高的工字鋼，這樣吊車(chē)軌頂標(biāo)高即為9600mm，又根據(jù)文獻(xiàn)[3]中的北京起重運(yùn)送機(jī)械研究所1-10t吊鉤LDB型電動(dòng)單梁起重機(jī)技術(shù)規(guī)格中的10t起重機(jī)參數(shù)（見(jiàn)表2.2）中得知起重機(jī)自身梁高875mm，起重機(jī)參數(shù)闡明見(jiàn)圖2.1，并且由《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)手冊(cè)》中得知吊車(chē)頂面至屋頂?shù)陌踩叨燃此鑳艨粘叽缫话闳?50mm-350mm，本構(gòu)造取350mm[3]。這樣廠房的柱頂標(biāo)高可用式（2.2）計(jì)算：（2.2）式中h1—軌頂標(biāo)高；h2—吊車(chē)自身高度；h3—吊車(chē)以上所需安全高度。計(jì)算得H=10825mm，由于要滿(mǎn)足3M模數(shù)，因此取11100mm即11.1m。表2.210t起重機(jī)參數(shù)起重量工作制跨度s（m）起升高度（m）基本尺寸（mm）軌道型號(hào)總重（t）輪壓（KN）10tA3~A522.59/12B3500W3000H1875b12038kg/m8.84Pmax74.95Pmin19.23圖2.1起重機(jī)參數(shù)2.2.2屋脊高度確定剛架的坡度一般為1/8~1/20，在雨水大的地方取較大值，沈陽(yáng)地區(qū)雨水不是諸多，本構(gòu)造選擇1/10的坡度。則屋脊的高度H′由公式（2.3）確定（2.3）L—跨度i—坡度算得屋脊高度為11.4m。2.2.3剛架構(gòu)造形式確實(shí)定門(mén)式剛架框架柱的形式有多種，按截面形式分，有等截面和變截面形式，變截面雖然節(jié)省材料不過(guò)構(gòu)造連接及加工制造不以便，一般當(dāng)跨度較大或者高度很高時(shí)采用，因此本構(gòu)造中采用等截面剛架柱，等截面柱一般合用于無(wú)吊車(chē)或者吊車(chē)起重量Q≤20t時(shí)，本構(gòu)造中起重機(jī)為10t，因此合用。并且等截面剛架柱一般為工字型，本構(gòu)造中選擇焊接型工字鋼作為剛架柱，按構(gòu)件體系分有實(shí)腹式和格鉤式，由于選擇了工字鋼自然是實(shí)腹式剛架柱[3]。門(mén)式剛架的梁選用與柱相似的工字鋼，剛架梁與柱的連接為剛接，柱腳與地面的連接由于廠房?jī)?nèi)設(shè)起重機(jī)，為了穩(wěn)定性的考慮選擇剛接柱腳。此外在上述加設(shè)水平支撐的開(kāi)間還要加設(shè)柱間支撐，在兩端山墻處每端加設(shè)三根抗風(fēng)柱，抗風(fēng)柱間距6m對(duì)稱(chēng)分布，根據(jù)《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-2[3]選擇QJZ12-6.0-1即為H300*150*4.5*8.0的一般高頻焊接H型鋼，門(mén)式剛架詳細(xì)見(jiàn)圖紙。3剛架內(nèi)力計(jì)算3.1剛架截面尺寸確實(shí)定在鋼構(gòu)造廠房中，廠房梁柱的截面高度的計(jì)算公式可按公式（3.1）計(jì)算[6]：（3.1）式中h—柱截面高度；L—廠房跨度。暫取截面高度為600mm。然后由《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的焊接工字型鋼的截面特性表17-6選出一種截面[3]，其尺寸及截面特性見(jiàn)表3.1，尺寸闡明見(jiàn)圖3.1。表3.1所選焊接工字鋼的截面尺寸及特性尺寸（mm）截面面積A（cm2）每米重量（Kg/m）截面特性x-x軸y-y軸h（）（）（）（）（）（）（）600560*120300*20187.2147.0118522395125.1622109008600.56.94圖3.1工字鋼截面尺寸參數(shù)3.2材料的選擇鋼構(gòu)造所用鋼材重要有兩個(gè)種類(lèi)，即碳素構(gòu)造鋼和低合金高強(qiáng)度構(gòu)造鋼。在本設(shè)計(jì)中選用碳素構(gòu)造鋼作為構(gòu)造構(gòu)件的重要用鋼。鋼材強(qiáng)度重要由其中碳元素含量的多少來(lái)決定，對(duì)建筑構(gòu)造用鋼而言，在滿(mǎn)足強(qiáng)度的前提下，還要具有一定的塑性和韌性，伴隨含碳量的增長(zhǎng)，碳素鋼的強(qiáng)度也在提高，而塑性和韌性卻在減少。在由Q195到Q275的所有碳素構(gòu)造鋼的牌號(hào)中，且綜合考慮構(gòu)造和構(gòu)件的重要性，荷載性質(zhì)，連接措施，工作條件等方面，Q235鋼是較理想的鋼號(hào)。尚有吊車(chē)梁用鋼也選用焊接鋼板構(gòu)成的工字形鋼。其他的小柱，檁條，墻架，小梁，板材均可直接由熱軋型鋼，冷彎薄壁型鋼和熱軋鋼板表中選用，這樣可以減少制作工作量，提高工業(yè)化水平，加緊施工速度，進(jìn)而減少工程造價(jià)。此外設(shè)計(jì)資料中給出廠房所處環(huán)境在沈陽(yáng)，沈陽(yáng)冬季室外溫度多數(shù)處在-12.9~-2℃之間，對(duì)于剛架和吊車(chē)梁承受重要載荷的部件由于計(jì)算溫度處在0℃和-20℃之間，根據(jù)《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)手冊(cè)》應(yīng)選用品有0℃沖擊性能和合格C級(jí)鋼，即為Q235C。有關(guān)其材料的成分和焊接性能在焊接工藝中會(huì)深入論述，表3.2和表3.3中分別表述了Q235鋼材的力學(xué)性能和鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表3.2鋼材力學(xué)性能原則代號(hào)鋼材牌號(hào)厚度一般機(jī)械性能V形沖擊試驗(yàn)屈服點(diǎn)fy（N/mm2）抗拉強(qiáng)度f(wàn)u（N/mm2）伸長(zhǎng)率δ（%）質(zhì)量等級(jí)溫度（℃）沖擊功（縱向）J不不不小于GB/T700-1988Q235≤16235375~500262524BCD200-2027表3.3鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）鋼材抗拉、抗彎和抗壓f抗剪fv牌號(hào)Q235厚度或直徑≤162151253.3計(jì)算3.3.1恒荷載原則值（對(duì)水平投影面）壓型鋼板（二層含80㎜厚的保溫層）0.30KN/m2檁條（包括拉條）0.05KN/m2剛架斜梁自重 0.15KN/m20.50KN/m23.3.2活荷載原則值屋面活荷載：按不上人屋面考慮，取為0.50KN/m2。雪荷載：基本雪壓0.30KN/m2。取屋面活荷載與雪荷載中的較大值0.50KN/m2，不考慮積灰荷載。3.3.3屋面荷載值首先恒載的設(shè)計(jì)值是原則值乘以分項(xiàng)系數(shù)1.2，活載的設(shè)計(jì)值應(yīng)為原則值乘以分項(xiàng)系數(shù)1.4。恒載原則值0.50×6=3.0KN/m設(shè)計(jì)值3.0×1.2=3.6KN/m活載原則值0.5×6=3.0KN/m設(shè)計(jì)值3.0×1.4=4.2KN/m3.3.4風(fēng)荷載原則值根據(jù)《建筑構(gòu)造載荷規(guī)范》（GB50009-）中規(guī)定風(fēng)荷載原則值Wk可按公式（3.2）計(jì)算[4]：（3.2）式中—高度z處的風(fēng)振系數(shù)；—風(fēng)載荷體形系數(shù)；—風(fēng)壓高度變化系數(shù)；—沈陽(yáng)地區(qū)基本風(fēng)壓。地面粗糙度類(lèi)別為B類(lèi)其中查得為0.4，為1.0，為1.0，取值闡明見(jiàn)圖3.2[4]：圖3.2風(fēng)荷載體形系數(shù)（左來(lái)風(fēng)）那么風(fēng)荷載的的詳細(xì)原則值計(jì)算見(jiàn)式（3.3）：（3.3）式中B—?jiǎng)偧荛g距。向風(fēng)面的風(fēng)荷載柱上橫梁上被風(fēng)面的風(fēng)荷載住上橫梁上3.3.5恒載作用內(nèi)力計(jì)算首先確定幾種基本參數(shù)s、f、h，其詳細(xì)意義見(jiàn)圖3.3[1]，其值可通過(guò)簡(jiǎn)樸的幾何計(jì)算確定s=12.06m，f=1.20m，H即為柱頂標(biāo)高由以上計(jì)算為11.10m。圖3.3剛架尺寸基本參數(shù)闡明根據(jù)文獻(xiàn)[1]提供的雙坡門(mén)式剛接剛架計(jì)算公式k=h/s=11.10/12.06=0.92帶入數(shù)據(jù)算得N=637.69KN恒載作用下的計(jì)算公式如下支反力（3.4）剪力（3.5）彎矩（3.6）彎矩（3.7）彎矩（3.8）式中l(wèi)—廠房的跨度由以上公式帶入詳細(xì)數(shù)據(jù)可以算出VA=VE=43.2KN，H=HA=-HE=20.57KN，MA=ME=80.5KN·m，MB=MD=-136.16KN·m，MC=98.41KN·m由此作出恒載作用下的彎矩圖見(jiàn)圖3.4：圖3.4恒載彎矩圖3.3.6活載作用活載作用時(shí)各個(gè)力及彎矩的計(jì)算公式和恒載作用下的公式同樣，此時(shí)活載為4.20KN/m，帶入詳細(xì)公式后計(jì)算得出此時(shí)的VA=VE=50.40KN，H=HA=-HE=23.52KN，MA=ME=92.5KN·m，MB=MD=-155.67KN·m，MC=120.32KN·m，此時(shí)活載作用下的彎矩圖可以參照?qǐng)D3.4其形式完全同樣。3.3.7風(fēng)荷載作用左半跨吸力此時(shí)的風(fēng)荷載作用值為-2.016KN/m，各個(gè)支反力、剪力及彎矩的計(jì)算公式如下：支反力（3.9）支反力（3.10）剪力（3.11）彎矩（3.12）彎矩（3.13）彎矩（3.13）彎矩（3.14）彎矩（3.15）由以上公式帶入詳細(xì)數(shù)據(jù)后，計(jì)算得出VA=-18.56KN，VE=-5.63KN，H=HA=-HE=-5.76KN，MA=-17.52KN·m，ME=-27.55KN·m，MB=43.13KN·m，MD=43.13KN·m，MC=37.20KN·m，此時(shí)的彎矩圖見(jiàn)圖3.5：圖3.5左半跨吸力彎矩圖右半跨吸力考慮右半跨的時(shí)候，此時(shí)的風(fēng)荷載作用值由以上論述可知為-1.68KN/m，各個(gè)支反力、剪力及彎矩計(jì)算公式與左半跨吸力用的公式相似，帶入詳細(xì)數(shù)值可以算出VA=-15.36KN，VE=-4.69KN，H=HA=-HE=-4.80KN，MA=-14.62KN·m，ME=-22.96KN·m，MB=35.94KN·m，MD=35.94KN·m，MC=30.90KN·m，此時(shí)的彎矩圖見(jiàn)圖3.6：圖3.6右半跨吸力圖3、左柱身迎風(fēng)當(dāng)左柱身迎風(fēng)時(shí)，風(fēng)荷載值為2.69KN/m，此時(shí)各個(gè)支反力、剪力及彎矩計(jì)算公式如下：支反力（3.16）剪力（3.17）剪力（3.18）彎矩（3.19）彎矩（3.20）彎矩（3.21）彎矩（3.22）彎矩（3.23）由以上公式，帶入詳細(xì)數(shù)值得V=-VA=VE=1.50KN，HA=-23.4KN，HE=-5.16KN，MA=-76.13KN·m，ME=36.89KN·m，MB=18.5KN·m，MD=91.22KN·m，MC=-5.64KN·m，此時(shí)的彎矩圖見(jiàn)圖3.7：圖3.7左柱身迎風(fēng)時(shí)的彎矩圖4、右柱身被風(fēng)當(dāng)計(jì)算右柱身被風(fēng)時(shí)，由以上被風(fēng)面的風(fēng)荷載計(jì)算懂得柱上的風(fēng)荷載此時(shí)為-1.68KN/m，計(jì)算右柱身被風(fēng)時(shí)的計(jì)算公式同左柱身迎風(fēng)的計(jì)算公式，這里就不再反復(fù)，帶入此時(shí)的風(fēng)荷載-1.68KN/m可以計(jì)算得出：V=-VA=VE=-0.94KN，HA=14.46KN，HE=3.23KN，MA=-47.57KN·m，ME=-23.05KN·m，MB=104.7KN·m，MD=36.08KN·m，MC=-73.27KN·m，此時(shí)的彎矩圖見(jiàn)圖3.8：圖3.8右柱身被風(fēng)時(shí)彎矩圖5、左屋面高度吸力考慮左面來(lái)風(fēng)對(duì)左屋面的作用，此時(shí)作用的屋面上的風(fēng)荷載值為-2.02KN/m，此時(shí)各個(gè)支反力、剪力及彎矩計(jì)算公式如下：支反力（3.24）剪力（3.25）剪力（3.26）彎矩（3.27）彎矩（3.28）彎矩（3.29）彎矩（3.30）彎矩（3.31）由以上公式，帶入詳細(xì)數(shù)值得V=-VA=VE=-0.43KN，HA=1.24KN，HE=1.07KN，MA=8.24KN·m，ME=-7.99KN·m，MB=-4.82KN·m，MD=-19.23KN·m，MC=-25.67KN·m，此時(shí)的彎矩圖見(jiàn)圖3.9：圖3.9左屋面迎風(fēng)時(shí)彎矩圖6、右屋面高度吸力此時(shí)的狀況，風(fēng)荷載值為-1.68KN/m，計(jì)算公式和左屋面迎風(fēng)時(shí)相似，帶入詳細(xì)數(shù)值計(jì)算可得出：V=-VA=VE=-0.37KN，HA=1.03KN，HE=0.89KN，MA=6.92KN·m，ME=-6.70KN·m，MB=-3.92KN·m，MD=-16.06KN·m，MC=-21.62KN·m，此時(shí)的彎矩圖見(jiàn)圖3.10：圖3.10右屋面被風(fēng)時(shí)彎矩圖7、多種風(fēng)荷載組合將以上六種風(fēng)荷載狀況彎矩圖組合后得到左來(lái)風(fēng)時(shí)的整體風(fēng)作用彎矩圖，如圖3.11：圖3.11左來(lái)風(fēng)風(fēng)作用組合內(nèi)力彎矩圖當(dāng)風(fēng)從右邊來(lái)時(shí)的風(fēng)作用彎矩圖和左邊來(lái)風(fēng)時(shí)的彎矩圖對(duì)稱(chēng)3.3.8起重機(jī)荷載作用1、起重機(jī)各輪對(duì)應(yīng)的支反力影響線(xiàn)圖3.12起重機(jī)各輪支反力影響線(xiàn)2、某些載荷值的計(jì)算（1）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可用公式(3.32)和公式(3.31)計(jì)算出作用于柱上的吊車(chē)垂直荷載：最大荷載（3.32）最小荷載（3.33）式中—分項(xiàng)系數(shù)1.4；—起重機(jī)輪壓最大值；—起重機(jī)輪壓最小值；—各輪支反力影響線(xiàn)中y軸個(gè)數(shù)值。計(jì)算得到Dmax和Dmin分別為298KN和76.46KN。（2）作用在每個(gè)輪子上吊車(chē)水平制動(dòng)力設(shè)計(jì)值此值可用公式(3.34)計(jì)算：（3.34）式中—?jiǎng)幽Σ料禂?shù)；—起重量；—起重機(jī)小車(chē)重量。由于起重量為10t因此取0,12，由起重機(jī)資料查得為4t，帶入計(jì)算得出T為5.88KN。（3）作用在牛腿上的吊車(chē)最大水平荷載見(jiàn)式（3.35）（3.35）帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得出此值為16.70KN（4）作用在左側(cè)柱牛腿處的最大集中力（3.36）式中—起重機(jī)自身梁與軌道重量計(jì)算得出為388.23KN，在牛腿處產(chǎn)生的最大彎矩Mmax為388.23KN×0.75m=290KNm（0.75m為吊車(chē)軌道中心距柱體中心距離）。對(duì)應(yīng)的在右側(cè)柱出現(xiàn)最小集中力：同理=166.70KN，Mmin=125KNm3、Tmax作用內(nèi)力計(jì)算計(jì)算所需系數(shù)計(jì)算得=0.87，=2.20，=0.11，K=0.90，=4.96，=1.29，=7.24，=4.90，=5.03此時(shí)計(jì)算剪力及彎矩的公式如下：剪力（3.37）剪力（3.38）彎矩（3.39）彎矩（3.40）彎矩（3.41）支反力（3.42）彎矩（3.43）彎矩（3.44）式中：—最大集中力Tmax處的作用彎矩；F—Tmax。帶入詳細(xì)數(shù)值計(jì)算可得出：VA=-VE=3.04KN，HA=-9.60KN，HE=7.10KN，MA=-54.3KN·m，ME=25.9KN·m，MB=25.9KN·m，MD=-22.05KN·m，MC=20.90KN·m，=33.73KM·m。4、Dmax作用在左側(cè)柱時(shí)內(nèi)力此時(shí)剪力、彎矩等計(jì)算公式如下：剪力（3.45）彎矩（3.46）彎矩（3.47）彎矩（3.48）支反力（3.49）彎矩（3.50）帶入詳細(xì)數(shù)值計(jì)算可得出：VA=380KN，VE=8.23KN，HA=HE=19KN，MA=23.20KN·m，ME=130.50KN·m，MB=114.14KN·m，MD=-65.85KN·m，MC=-6.39KN·m。把此步的計(jì)算成果加下腳標(biāo)“4”以便在下一步計(jì)算以便辨別。5、Dmin作用在左側(cè)柱時(shí)內(nèi)力剪力、彎矩等計(jì)算公式如下：剪力（3.51）彎矩（3.52）彎矩（3.53）彎矩（3.54）彎矩（3.55）支反力（3.56）支反力（3.57）彎矩（3.58）帶入詳細(xì)數(shù)值計(jì)算可得出：VA=3.82KN，VE=163.42KN，HA=HE=8.19KN，MA=56.25KN·m，ME=9.98KN·m，MB=49.08KN·m，MD=-28.32KN·m，MC=0.46KN·m。由以上計(jì)算以及內(nèi)力組合成果可知柱截面A處和梁截面B處為危險(xiǎn)截面，所對(duì)應(yīng)的柱截面內(nèi)力值為彎矩M=337.50KNm，支反力N=220.50KN，剪力V=76.02KN，梁截面內(nèi)力值為彎矩M=236.93KNm，支反力N=81.98KN，剪力V=81.03KN。4剛架強(qiáng)度驗(yàn)算4.1梁柱截面寬厚比驗(yàn)算工字鋼截面應(yīng)滿(mǎn)足的寬厚比關(guān)系見(jiàn)公式（4.1）~（4.2）[3]：（4.1）（4.2）式中b1—工字型截面受壓翼緣外審寬度；fy—鋼材屈服點(diǎn)。計(jì)算=7.2，=46.67，都在規(guī)定范圍內(nèi)。4.2梁的驗(yàn)算4.2.1抗剪驗(yàn)算腹板受剪的高度比計(jì)算公式見(jiàn)式（4.3）：（4.3）式中a—橫向加勁肋間距。根據(jù)文獻(xiàn)[3]中闡明，本構(gòu)造不設(shè)橫向加勁肋，h0/a取0，計(jì)算得=0.49，由于其值不不小于0.8，因此截面的剪力設(shè)計(jì)值計(jì)算公為：（4.4）式中fv—鋼材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。算得Vu=840KN由上述計(jì)算的梁截面剪力值V=81.03kN<Vu，符合規(guī)定。4.2.2彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算梁兩翼緣所承擔(dān)的彎矩設(shè)計(jì)值Mf由公式（4.5）計(jì)算[3]：（4.4）式中Af1，h1—較大翼緣的截面積及其形心至梁中和軸距離；Af2，h2—較小翼緣的截面積及其形心至梁中和軸距離；A—梁截面面積；f—鋼材抗彎、抗壓、抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。計(jì)算得Mf=715.68KNm>M=236.93KNm，取M=Mf，V=81.03KN<0.5Vu=411KN，取V=Vu，驗(yàn)算公式見(jiàn)式（4.5）：（4.5）此值為0≤1，符合規(guī)定。4.3柱的驗(yàn)算4.3.1抗剪驗(yàn)算由公式（4.3）計(jì)算=0.49，公式（4.4）計(jì)算Vu=840KN，由于柱截面最大剪力為76.02KN因此抗剪強(qiáng)度合格。4.3.2彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算由于V=76.02KN<0.5Vu=411KN，由公式（4.4）算得Mf=732.72KNm>M=337.50KNm，取M=Mf，此時(shí)的驗(yàn)算公式同式（4.5），此值計(jì)算為0，滿(mǎn)足規(guī)定。4.3.3整體穩(wěn)定性的驗(yàn)算1、剛架平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算剛架柱高11.1m，梁長(zhǎng)為24.12m，梁柱的線(xiàn)剛度比為K2/K1，其中K2，K1計(jì)算公式見(jiàn)式（4.6）~（4.7）：（4.6）（4.7）式中K1—柱的線(xiàn)剛度；K2—梁的線(xiàn)剛度；IC1—柱的大頭的截面慣性矩；Ib0—梁最小截面慣性矩；—橫梁換算長(zhǎng)度系數(shù)，等截面時(shí)此值為1；H—柱高；S—半跨橫梁長(zhǎng)度。計(jì)算時(shí)，由于梁柱截面相似且同樣為等截面，因此K2/K1=H/2S=0.46，由于柱為等截面根據(jù)《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)手冊(cè)》表25-2選擇柱的長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)取1.03[3]，剛架柱的計(jì)算長(zhǎng)度為L(zhǎng)x==11.47m，。根據(jù)《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)手冊(cè)》知本構(gòu)件截面分類(lèi)屬于b類(lèi)截面，由文獻(xiàn)[3]中表14-3查得Q235的b類(lèi)截面受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)=0.882，此時(shí)的校核公式見(jiàn)式（4.8）：（4.8）式中：A—柱截面面積；—彎矩作用平面內(nèi)，等效彎矩系數(shù)，取1.0；—?dú)W拉臨界應(yīng)力；Wx—柱截面的x軸截面模量。的計(jì)算公式見(jiàn)式（4.9）：（4.9）式中E—彈性模量。查得Q235的彈性模量為206000N/mm2，帶入詳細(xì)數(shù)值計(jì)算可得式（4.8）中的值為97.78N/mm2<f=215N/mm2，滿(mǎn)足規(guī)定。2、剛架平面外整體穩(wěn)定性驗(yàn)算考慮屋面壓型鋼板與檁條緊密連接，檁條可作為橫梁平面外的支撐點(diǎn)，但為了安全起見(jiàn)計(jì)算長(zhǎng)度按兩個(gè)偶撐間距考慮，即ly＝3000㎜。此時(shí)驗(yàn)算公式見(jiàn)式（4.10）：（4.10）式中：—受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；—等效彎矩系數(shù)，其計(jì)算公式見(jiàn)式（4.11）；—均勻彎曲楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，對(duì)于雙軸對(duì)稱(chēng)的工字鋼截面按公式（4.12）計(jì)算。（4.11）（4.12）式中：；；。對(duì)于等截面構(gòu)件來(lái)說(shuō)=0，因此計(jì)算得=1，=1，=43.80，深入算得=6.05，根據(jù)手冊(cè)可知當(dāng)>0.6時(shí)，應(yīng)按式（4.13）計(jì)算出替代。（4.13）算得=1.02，最終把因此值代入公式（4.10）算得此值為95.20N/mm2<f=215N/mm2，符合規(guī)定。5牛腿尺寸確定及驗(yàn)算5.1牛腿尺寸由于起重機(jī)的跨度選擇22.5m，廠房跨度為24m，可知牛腿受力集中點(diǎn)距柱外緣為450mm，由以上計(jì)算得牛腿處的最大豎向集中力為388.23KN，取集中力作用點(diǎn)外側(cè)長(zhǎng)度為300mm，牛腿截面選擇和柱同樣的Q235工字鋼截面焊在柱側(cè)面上，詳細(xì)尺寸及肋板位置見(jiàn)圖5.1：圖5.1牛腿尺寸5.2驗(yàn)算牛腿所受剪力即為牛腿處最大豎向作用力388.23KN，距離柱外緣e=450mm，因此彎矩M=174.70KNm，牛腿根部?jī)艚孛鏋锳=187.2cm2，形心軸以上面積對(duì)形心軸的面積矩為S=2210cm3。下翼緣外邊緣的正應(yīng)力計(jì)算公式見(jiàn)式（5.1）：（5.1）算得=44.22N/mm2<f=215N/mm2，符合規(guī)定。截面形心處的剪應(yīng)力為：（5.2）計(jì)算=61.76N/mm2<fv=125N/mm2，滿(mǎn)足規(guī)定。截面腹板下端抵御矩為：（5.3）下翼緣對(duì)形心軸的面積矩為S1=，腹板下端正應(yīng)力：（5.4）算得=41.27N/mm2腹板下端剪應(yīng)力為：（5.5）算得=47.50N/mm2，那么腹板下端折算應(yīng)力為：=92.04N/mm2<1.1f=236.5N/mm2，滿(mǎn)足規(guī)定。6焊接工藝6.1材料焊接性分析本構(gòu)造選擇材料為Q235C，其材料的化學(xué)成分見(jiàn)表6.1[3]：表6.1Q235C的化學(xué)成分（%）CSPSiMn≤0.18≤0.04≤0.04≤0.300.35~0.08由上表可知，材料屬含碳量較低的材料，其Mn和Si的含量也較少，一般焊接時(shí)不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重硬化組織和淬火組織，焊接時(shí)一般不需要預(yù)熱、控制層間溫度和后熱，也不需要采用一定的焊后熱處理來(lái)改善焊后組織，也就是說(shuō)該材料的焊接性良好，是輕易焊接的鋼種之一，大部分的焊接措施都適合用來(lái)焊接該材料，這樣在焊接過(guò)程中冷卻速度就成了影響接頭組織的重要原因，根據(jù)實(shí)際狀況定詳細(xì)與否采用一定的措施來(lái)減少冷卻速度來(lái)防止焊接裂紋的出現(xiàn)。6.2焊接工藝的制定6.2.1焊接措施的選擇適合Q2235材料的焊接措施一般為埋弧焊，焊條電弧焊，氣體保護(hù)焊，本構(gòu)造中的柱與梁是較長(zhǎng)的焊接工字鋼，幾何形式對(duì)稱(chēng)且簡(jiǎn)樸，因此選擇焊接電流大，電弧的熔透能力和焊絲的熔敷速度高的絲極埋弧焊，且選用自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行施焊，這樣的焊接措施生產(chǎn)效率高并且焊接環(huán)境很好。對(duì)于本構(gòu)造中的梁、柱、牛腿處工字鋼以外的部分由于尺寸較小以及位置難于進(jìn)行自動(dòng)焊，因此選擇手工焊，那么考慮到焊條電弧焊所用的焊條在使用前要進(jìn)行烘干，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，每焊完一根焊條還要重新起弧，這樣使得焊接接頭不平緩應(yīng)力集中較大，焊后還要敲掉焊渣深入費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且其焊接速度沒(méi)有氣保焊的較快，這樣由由于氣保焊中的CO2氣體來(lái)源廣、成本低，因此確定選擇為純CO2的氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接。6.2.2焊接材料的選擇由參照文獻(xiàn)[8]中表6-40中的Q235埋弧焊常用材料選定焊絲為H08A，焊劑為HJ431，再由參照文獻(xiàn)[8]中表6-48中選得CO2氣體保護(hù)焊焊絲牌號(hào)為ER49-1也就是H08Mn2SiA。6.2.3坡口形式及尺寸的選擇1、柱與梁工字鋼坡口形式及尺寸埋弧焊坡口形式由參看文獻(xiàn)[9]表2-5選擇序號(hào)28，I形坡口，埋弧焊采用平角焊形式，其焊腳尺寸由下表6.2確定：表6.2焊腳尺寸與板厚關(guān)系板厚（mm）≥2~33~66~99~1212~1616~23Kmin(mm)234568表中：Kmin—最小焊腳尺寸。由于工字鋼腹板厚度12mm，因此選擇Kmin為6mm，K取7mm。2、牛腿處坡口形式及尺寸的選擇此處用CO2氣體保護(hù)焊，工字鋼的翼板厚度20mm，由參看文獻(xiàn)[9]表2-3選序號(hào)25的帶鈍邊雙單邊V形坡口，焊腳尺寸由表6-2選擇8mm，腹板處板厚為12mm，采用帶鈍邊單邊V型坡口（序號(hào)23），為防止應(yīng)力集中較大，施焊的轉(zhuǎn)角處規(guī)定持續(xù)施焊，并且一定保證平滑過(guò)度。3、剩余部分坡口形式及尺寸的選擇柱腳處采用剛接柱腳將柱焊在下端板上，柱與梁及梁的拼接時(shí)也是將工字鋼焊接在端板上，此時(shí)的坡口形式及尺寸與牛腿處相似，肋板為保證焊接時(shí)能焊透20mm厚的板選擇帶鈍邊的K形坡口，焊腳尺寸為8mm，20mm如下的采用的帶鈍邊單邊V型坡口焊腳尺寸為6mm。6.2.4焊接參數(shù)的選擇1、埋弧焊參數(shù)自動(dòng)埋弧焊時(shí)一般使用直徑為3~6mm的焊絲，這里選擇焊絲直徑為4mm，焊接時(shí)采用平角焊，由參照文獻(xiàn)[7]表4-32查得參數(shù)見(jiàn)表6.3：表6.3埋弧焊焊接參數(shù)焊腳尺寸/mm焊絲直徑/mm焊接電流/A焊接電壓/V焊接速度/cm·min-1電流種類(lèi)7467532~3583交流2、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接參數(shù)二氧化碳?xì)獗：傅暮附訁?shù)由參照文獻(xiàn)[7]表7-13選定，根據(jù)詳細(xì)坡口形式及板厚來(lái)選擇，各處焊接的焊絲統(tǒng)一選用直徑為1.6mm，參數(shù)見(jiàn)表6.4：表6.4二氧化碳?xì)獗：负附訁?shù)板厚/mm坡口形式焊絲直徑/mm焊接電流/A焊接電壓/V氣體流量/L·min-1電流種類(lèi)10~100K1.6200~45023~4315~25直流反接由于表中所給板厚范圍較大，因此參數(shù)范圍也較大，在本構(gòu)造焊接中，板厚在10~20mm，在詳細(xì)選擇時(shí)，參照此表中的值取下限為實(shí)際用參數(shù)，詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)焊接工藝卡。6.2.5焊接防止變形及矯正措施本構(gòu)造中重要考慮的梁與柱的工字鋼焊接變形，為防止焊接變形在組隊(duì)翼板與腹板的時(shí)候一定要放平，采用對(duì)稱(chēng)的施焊措施，本構(gòu)造中采用兩個(gè)焊槍在腹板兩面同步并且沿著一種方向焊接，并且為了焊縫成型良好，要用起弧板和收弧板，起弧板和收弧板用完后不能用錘子敲掉，一定要鋸掉。對(duì)于焊接后變形的，用機(jī)械法進(jìn)行矯正。6.2.6焊縫檢測(cè)鋼構(gòu)造無(wú)損探傷包括超聲檢測(cè)、射線(xiàn)檢測(cè)、磁粉檢測(cè)等等，超聲檢測(cè)是目前最常用的措施，超聲波的波長(zhǎng)很短、穿透力強(qiáng)，傳播過(guò)程中碰到不一樣介質(zhì)的分界面會(huì)發(fā)生反射、折射、繞射和波形轉(zhuǎn)換。超聲波具有良好的方向性，可以定向發(fā)射，能在被檢材料中發(fā)現(xiàn)缺陷。超聲波探傷能探測(cè)到的最小缺陷尺寸約為波長(zhǎng)的二分之一。超聲波探傷又可分為反射法和穿透法。穿透法的敏捷度不如反射法，因而在實(shí)際探傷中一般采用反射法來(lái)進(jìn)行鋼材缺陷探傷和焊縫探傷，即根據(jù)缺陷反射回波聲壓的高下來(lái)評(píng)價(jià)缺陷的大小。6.2.7焊縫缺陷的補(bǔ)救焊縫缺陷重要包括氣孔、裂紋、夾渣以及焊接接頭有鋒利突起沒(méi)有圓滑過(guò)渡導(dǎo)致較大的應(yīng)力集中，當(dāng)目測(cè)出或檢測(cè)出焊縫缺陷時(shí)，焊工不得私自處理，要找技術(shù)人員查明原因后再進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)時(shí)用砂輪片打磨掉缺陷處，然后用手工二氧化碳?xì)獗：钢匦潞附樱缘竭_(dá)修補(bǔ)的目的。6.3施工流程焊接型鋼生產(chǎn)線(xiàn)由CNC火焰切割機(jī)、H型鋼組立機(jī)、龍門(mén)式自動(dòng)埋弧焊機(jī)及H型鋼翼緣板及一塊腹板焊接而成，鋼板經(jīng)直條火焰切割下料后，對(duì)焊接處要進(jìn)行除銹除油，保證坡口處20mm左右見(jiàn)金屬光澤，通過(guò)H型鋼組立機(jī)將翼緣板、腹板組合成型并點(diǎn)焊，點(diǎn)焊采用CO2氣保焊，焊點(diǎn)應(yīng)雙面交替施焊，單側(cè)焊點(diǎn)距離為500mm左右，然后進(jìn)入龍門(mén)式埋弧自動(dòng)焊機(jī)焊接成型，焊接完畢后再通過(guò)H型鋼翼緣矯正機(jī)對(duì)焊接后的鋼翼緣的變形進(jìn)行矯正，從而完畢整個(gè)加工過(guò)程。6.3.1下料切割按圖紙的幾何尺寸，以1：1的比例在樣臺(tái)上放出實(shí)樣，根據(jù)實(shí)樣的形狀和尺寸制成樣板，作為下料、彎制、制孔等加工的根據(jù)，運(yùn)用樣板或計(jì)算出的下料尺寸，直接在板料或型鋼表面上畫(huà)出零部件形狀的加工界線(xiàn)，對(duì)于孔和肋板采用等離子切割進(jìn)行下料，誤差在±1.5mm，切割前應(yīng)將鋼板表面切割區(qū)的鐵屑、鐵銹、油污等清除潔凈。切割后斷口上不得有裂紋和不小于1.0mm的缺棱，并應(yīng)清除邊緣上的熔瘤和飛濺物等，孔的尺寸偏差若超過(guò)設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定的容許偏差范圍時(shí)，不得采用鋼板堵塞，可采用與母材材質(zhì)相匹配的焊條補(bǔ)焊后重新制孔。6.3.2鋼構(gòu)造的焊接準(zhǔn)備好所需施焊的工具、調(diào)整好焊接電流。在空曠地區(qū)施焊時(shí)，應(yīng)采用擋風(fēng)擋雨措施，焊工應(yīng)通過(guò)考試并獲得合格證后方可上崗，如停焊超過(guò)六個(gè)月以上，應(yīng)重新考核。施焊前焊工應(yīng)復(fù)查組裝質(zhì)量和焊縫區(qū)的處理狀況，如不符合規(guī)定，應(yīng)修整合格后方可施焊。在組裝剛架整體之前先把梁的拼接、柱腳處、牛腿處以及各個(gè)肋板在地面完畢焊接。焊縫出現(xiàn)裂紋時(shí)，焊工不得私自處理，應(yīng)由焊接技術(shù)負(fù)責(zé)人查清原因，提出修補(bǔ)措施后方可處理。嚴(yán)禁在焊縫區(qū)以外的母材上打火引弧。對(duì)接接頭，T形接頭，角接接頭，十字接頭等對(duì)接焊縫和對(duì)接及角接組合焊縫，應(yīng)在焊件兩端設(shè)置起弧和收弧板，其材質(zhì)和坡口成型式應(yīng)與焊件相似。焊接完畢用氣割切除并修磨平整，嚴(yán)禁用錘擊落。對(duì)稱(chēng)布置的焊縫應(yīng)由成對(duì)焊工同步焊接，焊后用錘擊法進(jìn)行變形矯正。6.3.3除銹及涂裝焊接完畢，并且通過(guò)超聲探傷檢查合格后要進(jìn)行噴砂除銹處理，經(jīng)處理的磨擦面，不得有飛邊、毛刺或污損。在除銹后，采用二道防銹底漆，一道防火涂料，二道面對(duì)構(gòu)件進(jìn)行噴涂，防止構(gòu)件腐蝕。應(yīng)做到噴涂均勻，無(wú)明顯起皺、流掛，附著良好。圖紙中有現(xiàn)場(chǎng)焊接標(biāo)識(shí)的地方留出來(lái)暫不噴涂。6.3.4鋼構(gòu)造的安裝安裝次序：鋼柱——鋼梁——垂直、水平支撐系統(tǒng)——吊車(chē)梁——檁條——拉條——屋面板。1、柱的安裝鋼柱安裝時(shí)，先將基礎(chǔ)清理潔凈，并調(diào)整基礎(chǔ)標(biāo)高，然后進(jìn)行安裝。柱子安裝層次包括：基礎(chǔ)放線(xiàn)、綁扎、吊裝、校正、固定等，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件選擇兩臺(tái)25噸汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝。吊裝時(shí)，要將安裝的樣子按位置、方向放到吊裝（超重半徑）位置。柱子起吊前，應(yīng)從柱底向上500~1000mm處，劃一水平線(xiàn)，以便安裝固定前后作復(fù)查平面基準(zhǔn)用。根據(jù)柱子的種類(lèi)和高度確定綁扎點(diǎn)。并應(yīng)在柱底上部用麻繩綁好，作為牽制溜繩的調(diào)整方向。吊裝前的準(zhǔn)備工作就緒后，首先進(jìn)行試吊，吊起一端高度為100～200mm時(shí)應(yīng)停吊，檢查索具牢固和吊車(chē)穩(wěn)定，當(dāng)位于安裝基礎(chǔ)時(shí)，可指揮吊車(chē)緩慢下降，當(dāng)柱底距離基礎(chǔ)位置40~100mm時(shí)，調(diào)整柱底與基礎(chǔ)兩基準(zhǔn)線(xiàn)到達(dá)精確位置，指揮吊車(chē)下降就位，并擰緊所有基礎(chǔ)螺栓螺母，臨時(shí)將柱子加固，到達(dá)安全方可摘除吊鉤。2、梁的安裝鋼梁起吊時(shí)離地50cm時(shí)暫停，檢查無(wú)誤后再繼續(xù)起吊。安裝第一榀鋼梁時(shí)，在松開(kāi)吊鉤前，進(jìn)行初步校正，對(duì)準(zhǔn)鋼梁基座中心線(xiàn)與定位軸線(xiàn)就位，并調(diào)整鋼梁垂直度并檢查鋼梁側(cè)向彎曲，將鋼梁臨時(shí)固定。第二榀鋼梁同樣吊裝就位好后，不要松鉤，用杉槁臨時(shí)與第一榀鋼梁固定，跟著安裝支撐系統(tǒng)及部分檁條，最終校正固定，務(wù)使第一榀與第二榀鋼梁形成一種具有空間剛度穩(wěn)定的整體。從第三榀開(kāi)始，在鋼梁脊點(diǎn)及上弦中點(diǎn)裝上檁條即將鋼梁固定，同步將鋼梁校恰好。3、余下部分安裝屋架安裝完后，安裝剩余所有檁條以及系桿和水平支撐，安裝屋面板，檁條和水平支撐的安裝構(gòu)造詳細(xì)見(jiàn)圖紙，屋架的安裝從廠房中間開(kāi)始，由兩只施工隊(duì)同步向兩面進(jìn)行安裝，已到達(dá)省時(shí)高效。結(jié)論1、由沈陽(yáng)地區(qū)實(shí)際狀況及廠房的跨度等狀況，確定采用截面高度600mm的Q235C工字鋼作為梁與柱的材料，檁條為C型鋼的實(shí)腹檁條，系桿為121*4.0mm的圓鋼管，水平支撐用直徑20mm的圓鋼材料均為Q235B2、剛架坡度1：10，采用柱間距為6m的常用構(gòu)造，廠房?jī)?nèi)的起重機(jī)跨度22.5m，廠房跨度為24m，長(zhǎng)度為72m，不用考慮設(shè)置溫度伸縮縫，牛腿高度9m，牛腿采用與柱同樣的工字鋼焊接與柱上，柱腳為剛性柱腳，檁條間距1.5m，檁條跨度6m。3、Q235材料焊接性很好，不需焊前熱處理和焊后熱處理，焊后用石棉網(wǎng)蓋住焊縫使其緩慢冷卻。4、工字鋼翼板與腹板的焊接采用自動(dòng)埋弧焊，焊絲為H08A直徑4mm，焊劑為HJ431。5、除工字鋼以外的需要焊接處均采用手工CO2氣體保護(hù)焊，焊絲為H08Mn2SiA直徑1.6mm。6、用建筑構(gòu)造常用的超聲波探傷對(duì)重要焊縫進(jìn)行100%的無(wú)損檢查，非承重構(gòu)造處的焊縫進(jìn)行20%的無(wú)損檢查。道謝剛看到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的時(shí)候，還對(duì)鋼構(gòu)造廠房的知識(shí)知之甚少，對(duì)整個(gè)課設(shè)的流程及所需要查閱的資料沒(méi)有任何頭緒，無(wú)從下手。趙老師隨即在網(wǎng)上傳給我大量有關(guān)鋼構(gòu)造以及鋼構(gòu)造廠房的資料，并且特意借給我一本《鋼構(gòu)造課程設(shè)計(jì)解析與實(shí)例》，給與我對(duì)鋼構(gòu)造廠房的學(xué)習(xí)很大的協(xié)助，在我學(xué)習(xí)完鋼構(gòu)造廠房的整體布局以及對(duì)鋼構(gòu)造廠房整體有大體認(rèn)識(shí)后，又在趙老師的指導(dǎo)下開(kāi)始計(jì)算等工作，一直到最終畫(huà)完裝配圖都是在趙老師的耐心指導(dǎo)下完畢的，給我指出了設(shè)計(jì)過(guò)程中的種種問(wèn)題，也解答了種種問(wèn)題，同步也感謝我身邊的同學(xué)們，我們互相借閱設(shè)計(jì)有關(guān)資料，互相請(qǐng)教問(wèn)題，指出問(wèn)題。最終還要感謝大學(xué)四年的時(shí)間里我碰到的所有的老師們和身邊的同學(xué)朋友們，是你們共同給了我一種完整的四年大學(xué)生活。參照文獻(xiàn)[1]弓曉蕓.輕鋼構(gòu)造建筑的應(yīng)用及發(fā)展.工業(yè)建筑出版社，[2]李一凡，劉福勝,孫勇.門(mén)式剛架輕型構(gòu)造房屋的發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況，鋼構(gòu)造，，第2期第21卷[3]《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)手冊(cè)》編輯委員會(huì)．《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)手冊(cè)》．第三版．中國(guó)建筑工業(yè)出版社，[4]中華人民共和國(guó)建設(shè)部．《建筑構(gòu)造荷載規(guī)范》．版．江蘇人民出版社，[5]中華人民共和國(guó)建設(shè)部．《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范》．版．中國(guó)計(jì)劃出版社，[6]唐興榮．《鋼構(gòu)造課程設(shè)計(jì)解析與實(shí)例》．版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[7]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)：第一卷第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[8]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)：第二卷第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[9]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)：第三卷第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[10]王國(guó)凡主編，鋼構(gòu)造焊接制造，化學(xué)工業(yè)出版社，[11]戴為志高良主編，鋼構(gòu)造焊接技術(shù)培訓(xùn)教程，化學(xué)工業(yè)出版社，附錄A：英文原文附錄B：中文翻譯低合金鋼焊縫的硬化裂紋 關(guān)鍵詞:低碳鋼、焊接、熱裂紋、合金效應(yīng),凝固模式簡(jiǎn)介硬化裂紋在低碳高強(qiáng)鋼的焊接中一直是一種問(wèn)題，由于這樣的問(wèn)題這些裂紋會(huì)導(dǎo)致忽然性的斷裂，忽然失效。這些裂紋在焊接過(guò)程中也可以在整個(gè)焊縫導(dǎo)致氫至裂紋。大多數(shù)人認(rèn)為，熱裂紋的產(chǎn)生是由于在凝固末期低熔點(diǎn)共晶成分的熔化導(dǎo)致的雜質(zhì)和合金元素的分離，這些又深入導(dǎo)致當(dāng)焊縫在手表面拉應(yīng)力的作用是發(fā)生開(kāi)裂，因此需要結(jié)合熱裂紋的冶金和機(jī)械性能的綜合條件。波及的力學(xué)條件等原因包括限制焊接接頭、焊縫金屬的體積和形狀因子熔融焊縫成形,而冶金條件包括合成物和導(dǎo)致元素偏析的條件,如融滴中的熱傳導(dǎo)方向和晶粒取向。硬化裂紋的問(wèn)題在高強(qiáng)鋼和低合金鋼中已經(jīng)被觀測(cè)和研究很數(shù)年了，目前重要?dú)w咎于雜質(zhì)（尤其是S），盡管像C和Ni這樣的合金元素有非同尋常的奉獻(xiàn)。伴隨煉鋼行業(yè)的發(fā)展，S在鋼中的含量大大被減少，構(gòu)造鋼中的經(jīng)典S含量也在百萬(wàn)分之幾十左右。同步這也減少了可焊鋼中的C含量和焊縫金屬中的C含量，這樣的話(huà)，就可以提高材料的韌性。伴隨焊接行業(yè)的機(jī)械化發(fā)展，越來(lái)越需要更高的焊接速度，能到達(dá)更高的生產(chǎn)效率。焊縫的凝固裂紋過(guò)去在高能量輸入的焊接過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)，這也開(kāi)始在構(gòu)造鋼的電弧焊過(guò)程中顯示出來(lái)。在這些雜質(zhì)含量低的被焊件中的裂紋出現(xiàn)被歸咎為C何Ni的分離。很有趣的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)是大多數(shù)的出目前低碳鋼和低合金鋼中的裂紋會(huì)在C或合金含量增長(zhǎng)的時(shí)候消失。在工業(yè)管材的焊接中發(fā)現(xiàn)，裂紋出目前C含量在0.06—0.1%的鋼中較多，在其他C含量較多或較少的鋼種出現(xiàn)較少。焊接裂紋也和焊縫中心在熔池凝固時(shí)形成的晶界有關(guān)。裂紋還歸咎于附加收縮應(yīng)力有關(guān)，重要發(fā)生在凝固去前沿。這正和人們認(rèn)為的伴隨合金的含量增長(zhǎng)開(kāi)裂傾向增長(zhǎng)的觀點(diǎn)形成的對(duì)比。裂紋在實(shí)際鋼材焊縫中的行為是很復(fù)雜的，它受到不一樣原因的影響：凝固方式，還原劑例如Ti和Si，雜質(zhì)的存在，焊接速度，晶粒取向。在埋弧焊中，熱裂紋唄發(fā)現(xiàn)和焊劑的本質(zhì)，氧的含量以及焊接參數(shù)。在鎢極氬弧和氣保焊中，較低的氧減少了裂紋傾向，然而其他的元素像CNiSP變的更重要。在管道焊接中用到的纖維型焊條電弧焊中氧含量低于埋弧焊中的。人們普遍認(rèn)為合用于不銹鋼的凝固裂紋模式對(duì)其他的鋼也合用，在低合金鋼中普遍認(rèn)為SP的減少對(duì)單相凝固是有益的。Hirabayashi發(fā)現(xiàn)合金,通過(guò)peritectic反應(yīng)區(qū),尤其是與Ni.3.5%,或C0.16%,比單相合金顯示出更高的開(kāi)裂傾向。因此在低碳鋼焊縫中有更高的開(kāi)裂傾向。近來(lái),凝固裂紋模型等低C鋼焊縫使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。他們的模型預(yù)測(cè)高開(kāi)裂范圍為0。15%C,并指出了05%C是輕易受到影響。沒(méi)有解釋對(duì)應(yīng)于在較低的裂紋敏感性高構(gòu)成制度。上述觀點(diǎn)表明，高裂紋傾向是在低碳鋼活含C量在低于0.1%的鋼中觀測(cè)到的，而沒(méi)有得到充足的機(jī)制調(diào)查。本研究的重要目的是調(diào)查意外高的機(jī)制低C構(gòu)造鋼的凝固開(kāi)裂傾向焊縫金屬使用varestraint測(cè)試。為了揭示成分的影響，純鐵模型合金中獲得多種比例的C，鎳和B和在這項(xiàng)研究中使用。在AISI1018鋼和304不銹鋼進(jìn)行了測(cè)試與模型合金比較。一種工作的第二個(gè)目的是得出一種構(gòu)成之間的定量關(guān)系和打擊使用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。在工作的過(guò)程中，人們發(fā)既有必要評(píng)估相對(duì)合適性的縱向和transvar的，焊接凝固裂紋的的測(cè)試estraint模式。試驗(yàn)過(guò)程材料在這項(xiàng)研究中所用的材料構(gòu)成如表1所示。三組模型高純度合金，鐵，鐵，鎳和鐵硼系列。這些合金熔化，并在Ar氣氛中投為64毫米直徑的棒。加工成.7毫米varestraint試樣。有幾種通過(guò)控制制備的Fe-C-Ni合金焊接添加高純度鎳箔Fe-C合金板，在目前的60-70一種，這是焊接隨即重熔在較高的電流測(cè)試。這些修改后的焊縫成分如表2所示，其中還包括一種熱的Fe-C-鎳（＃9857）元寶的形式。隨即熱裂試驗(yàn)進(jìn)行到這些修改后的焊縫金屬中來(lái)。對(duì)化工標(biāo)本進(jìn)行了分析，通過(guò)光學(xué)發(fā)射光譜為錠標(biāo)本投料和實(shí)際焊縫修改了焊縫金屬。由于焊縫沉積autogenously，焊縫金屬成分的假設(shè)是賤金屬不變。此外模型合金，采用AISI/SAE的1018與構(gòu)造鋼和304不銹鋼，F(xiàn)凝固模式（8，F(xiàn)N）和相似的某些鎳進(jìn)行比較。凝固開(kāi)裂試驗(yàn)?zāi)塘鸭y敏感性測(cè)試使用根據(jù)美國(guó)焊接學(xué)會(huì)可調(diào)應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試B4.0M:。測(cè)試進(jìn)行了4％的應(yīng)變水平。焊接級(jí)氬被用來(lái)作為保護(hù)氣體。此外，尾隨盾被用來(lái)最大程度地減少焊接熔池的氧化。其他測(cè)試條件如表3所示。電極制備大大影響了流體在熔池的流動(dòng)。現(xiàn)磨電極體現(xiàn)出與電極的軸線(xiàn)平行的磨痕生產(chǎn)最穩(wěn)定的幾何圖形的焊縫形態(tài)。用更少比完美的尖端準(zhǔn)備，焊縫展出焊縫寬度的變化，地下孔隙率和深孔間斷。增強(qiáng)的熔池中流體的敏感性的電極條件也許是由于沒(méi)有表面活性在可觀的濃度元素，如被焊金屬中的S或O。由于某些材料展示出非常低的裂紋敏感性，這就非常有必要采用estraint測(cè)試。對(duì)于這個(gè)測(cè)試，焊接方向變化是在90U應(yīng)變軸和運(yùn)行相似的材料標(biāo)簽同步重視穩(wěn)定熱。成果與討論凝固裂紋應(yīng)歸咎于CNiB等元素。合金鋼被焊材料模型的縱向varestraint測(cè)試成果在圖1-3所示。C對(duì)4％應(yīng)變凝固裂紋的總長(zhǎng)度（TCL）的影響如圖1。在對(duì)純鐵的試驗(yàn)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂紋。此外，在C含量低于0.05%時(shí)候，裂紋傾向也是很低的。當(dāng)C含量在0.1%是凝固裂紋出現(xiàn)了很明顯的峰值（4mm），在含C量增長(zhǎng)到0.23%之前裂紋又會(huì)減小到一種較小的值（2mm）。當(dāng)Ni的含量低于1%的時(shí)候隨其含量增長(zhǎng)沒(méi)有發(fā)既有開(kāi)裂傾向，當(dāng)Ni含量超過(guò)1%時(shí)，裂紋傾向會(huì)像表2所示那樣單調(diào)上升。最大的Y方向4.3mm的裂紋出目前所焊接的金屬Ni含量在5%的時(shí)候。硼對(duì)鐵的凝固影響如表3所示。在兩種材料的研究發(fā)現(xiàn)硼含量較多的（0.0144%）比含量較少的（0.0103%）開(kāi)裂傾向大。很明顯，極小量的硼都會(huì)是裂紋傾向增長(zhǎng)。從上述成果可以看出C和B對(duì)裂紋傾向有很大的影響，并且是非線(xiàn)性的，它們的影響不能通過(guò)線(xiàn)性的或者成比列的關(guān)系來(lái)進(jìn)行描述。C對(duì)凝固裂紋的影響比B和Ni愈加從綜復(fù)雜。合金焊接件模型包括C和Ni兩種元素，用來(lái)研究這些元素對(duì)裂紋的交互性的影響。為了驗(yàn)證最大裂縫距離作為衡量脆性溫度范圍的BTR，transvarestraint對(duì)不一樣C含量的合金進(jìn)行了測(cè)試。一種比較的最大裂紋長(zhǎng)度（韌帶）焊縫中心線(xiàn)從的transvarestraint測(cè)試和MCD從縱向測(cè)試如圖4。這是顯而易見(jiàn)的MCD的之間有親密的對(duì)應(yīng)關(guān)系和MCL，雖然MCD大多數(shù)狀況下是一直低于韌性帶的。調(diào)查了C和Ni對(duì)凝固裂紋的影響后，一系列的改良的焊縫是通過(guò)向含C量為0.1%的鋼中加入2-5%的Ni，來(lái)實(shí)現(xiàn)的，裂紋的數(shù)據(jù)在圖表5中所示。圖5，來(lái)自D/DZC/C相領(lǐng)域的界線(xiàn)Fe-Ni合金相圖也顯示。使用NI等價(jià)的，數(shù)據(jù)的Fe-C，F(xiàn)e-Ni合金和Fe-C鎳合金已被證明在相似的數(shù)字。在鐵鎳合金，開(kāi)裂與Ni含量的增長(zhǎng)在單相鐵素體不銹鋼凝固模式，并顯示一種高峰在包晶域Y5％鎳。在Fe-C合金顯示在開(kāi)裂和y0.05％，0.1％的兩個(gè)高峰鐵素體重要模式，在這之后的開(kāi)裂減少進(jìn)入包晶模式和顯著從那時(shí)起增長(zhǎng)奧氏體模式凝固。除了鎳鐵0.1C合金的變化通過(guò)鐵素體不銹鋼凝固模式包晶奧氏體，減少開(kāi)裂。然而，開(kāi)裂是沒(méi)有顯著減少，直到模式變?yōu)橥耆珚W氏體（.6.2Nieq）。偏析和凝固裂紋：凝固的作用模式鞏固第一的凝固模式，即與否C或D從液體，是由合金的內(nèi)容為C，鎳和錳等元素。凝固開(kāi)裂傾向?qū)⒎至鞯挠绊戇@些元素，此外，雜質(zhì)，如S，P。在不銹鋼中，25的凝固模式一般簡(jiǎn)稱(chēng)為F，假如鐵氧體（四）鞏固第一從液體或奧氏體（三）鞏固第一。包晶凝固的地方，從液態(tài)鐵素體形成第一，由奧氏體另一方面，這被稱(chēng)為作為足協(xié)模式。鎳當(dāng)量的概念是非常有用的在審議的凝固模式鐵-鎳-C系統(tǒng)。一項(xiàng)有關(guān)Fe-Ni相圖和Fe-C相圖的研究發(fā)現(xiàn)這兩種元素對(duì)奧氏體和鐵素體有相似的影響。在Fe-C合金中C低于0.1%和Fe-Ni合金中Ni低于3.4%時(shí)能發(fā)生單相的凝固。當(dāng)C在0.1%到0.53%和Ni在3.4%到6.2%時(shí)開(kāi)始有包晶反應(yīng)發(fā)生從D相和液態(tài)金屬中析出C。當(dāng)C和Ni分別超過(guò)0.53%和6.2%時(shí)會(huì)發(fā)生單相C的凝固。雖然一種恒定值檢查鎳相稱(chēng)于已找到合適的對(duì)于某些類(lèi)別的變量等效鎳鋼，這是很有必要的，由于對(duì)Ni/C比值對(duì)應(yīng)在Fe-C和Fe-Ni合金系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)變化從y37.7。這大概是為何已找到合適的不銹鋼，在WRC-92的0.1％，27公式，而構(gòu)造鋼中C是一般范圍在0.15-0.25之間的22％，系數(shù)和28日已used.7-9，12??鎳的概念相稱(chēng)于沒(méi)有通過(guò)嚴(yán)格的審查之前，尤其是與鋼方面。然而，如前所述，查看了廣泛的變化后，發(fā)目前鋼的C含量（0.1-0.4％）和C非線(xiàn)性相位的影響穩(wěn)定，鎳當(dāng)量為C常數(shù)因子公式似乎并不合用。此外，相比于鉻和鎳不銹鋼鋼C是目前在0.02-0.15％的范圍有限，其凝固模式的影響不明顯。Fe–C,Fe–Ni和Fe–C–Ni合金模型的研究成果已經(jīng)根據(jù)某些Ni當(dāng)量提出并且列在了圖表6里。使用一種三次函數(shù)來(lái)描述C在包晶反應(yīng)中不變點(diǎn)的變異系數(shù)。在C含量低于0.09%時(shí)，比較圖表5和6，可以發(fā)現(xiàn)Fe-C合金的凝固可以對(duì)的的在表6中預(yù)測(cè)出來(lái)。為了很好的解釋凝固裂紋研究成果，很有必要考慮凝固模型對(duì)分離和凝固裂紋的影響。重要的分派系數(shù)波及的元素表4所示，它可以從F模式，低的分派系數(shù)的C，S和P會(huì)導(dǎo)致由于他們的高裂解隔離。然而，為了良好的規(guī)定非常低的機(jī)械性能和清潔處理，S和P水平在商業(yè)實(shí)踐中是常用的。因此,在高強(qiáng)度鋼焊縫中碳和鎳是導(dǎo)致開(kāi)裂的重要原因;這兩種元素在F模型中S、P的影響要比A中小諸多。較高的合金導(dǎo)致一種模式固化、C、尤其是鎳segrega-提出的奉獻(xiàn)而減少S、P和B,甚至當(dāng)他們出目前非常少許即可。因此,溶質(zhì)元素的偏析其變化與凝固模式可以解釋的Fe-Ni合金裂紋的變化和不一樣程度的變化在Fe-Ni-C合金。然而,裂縫的峰值超低C的范圍及鄰近地區(qū)的0.1%C是沒(méi)故意義的。同步,對(duì)于等效合金含量,0.23%和0.3%C合金鐵也Fe-5Ni合金具有更開(kāi)裂比Fe-C-Ni合金。力學(xué)性能對(duì)凝固裂紋的影響考慮到焊接凝固和鑄造時(shí)的凝固的特點(diǎn)相似性，有必要理解在鑄造低碳鋼時(shí)的經(jīng)驗(yàn)，研究指出凝固裂紋很也許和低碳鋼的全連鑄件的收縮應(yīng)力和機(jī)械性能有關(guān)，據(jù)此松宮等使用凝固的熔融水坑模擬彎曲試驗(yàn)來(lái)引起開(kāi)裂做過(guò)試驗(yàn)。在此開(kāi)裂的臨界應(yīng)變工作表明0.1％C是最低值，這表明在此裂紋敏感性較高。這些成果，連同本構(gòu)上述數(shù)據(jù)模型，韓元等表明，0.08-0.12％C處的成分其實(shí)是少電阻TANT比，0.08％C處的開(kāi)裂或.0.14％C.計(jì)算C的含量范圍為以及固態(tài)收縮的程度，由于剛果（金）作為凝固的功能變化的改造范圍。改造收縮是由于晶格畸變所導(dǎo)致的高達(dá)0.1％C的失蹤。對(duì)于凝固范圍2550uC，在收縮的高峰期發(fā)生在范圍0.1-0.15％，而凝固范圍的100uC范圍轉(zhuǎn)移到0.05-0.09％C。根據(jù)Kim等人近來(lái)的計(jì)算，C的含量范圍固態(tài)收縮發(fā)生下降，增長(zhǎng)溶質(zhì)內(nèi)容，S在這種狀況下，從0.013-0.078％也會(huì)發(fā)生類(lèi)似的狀況。這些研究與固態(tài)收縮的高峰期在連鑄中心線(xiàn)開(kāi)裂。平衡凝固范圍，D-C轉(zhuǎn)化，TION溫度所用的Fe-C合金和BTR這項(xiàng)研究是在表5所示。對(duì)于C含量高達(dá)0.03％，以及固態(tài)轉(zhuǎn)換發(fā)生下面的BTR，這表明，固態(tài)收縮不利于在此開(kāi)裂溫度范圍。然而，0.1％C合金，AR4溫度足夠高的BTR延伸超過(guò)100uC低于這個(gè)溫度。因此，固態(tài)收縮可累積靠近全鋼載重子午線(xiàn)年終，從而提高開(kāi)裂。然而，開(kāi)裂鐵碳合金似乎是一種復(fù)雜的材料功能行為原因，如流動(dòng)的依賴(lài)，除了收縮斷裂性能。除了改造收縮以外，焊接速度以及焊接熱輸入可以在宏觀上對(duì)凝固裂紋有明顯的影響，這些會(huì)在此后進(jìn)行詳細(xì)的討論。焊接工藝參數(shù)對(duì)凝固裂紋的影響晶界中心線(xiàn)被認(rèn)為是增進(jìn)熱裂紋傾向的一種原因，裂紋一般會(huì)在焊縫的中心線(xiàn)處形成，這是由于焊接中心處的晶界中心線(xiàn)的形成。這種狀況發(fā)生在高的熱量輸入和高的焊接速度時(shí)，這時(shí)固態(tài)的增長(zhǎng)受到限制，熔池凝固后沿存在大量的熱。焊接速度是有關(guān)晶體增長(zhǎng)率關(guān)系vc5Vcosh，其中VC是晶體的生長(zhǎng)速度，V的焊接速度和H角之間的正常增長(zhǎng)的正面和焊接方向。近來(lái)的數(shù)值和試驗(yàn)Hunziker等al.35精神的工作已經(jīng)表明，熱輸入的影響比焊接速度的影響要到某些。不過(guò),它必須是提到焊接過(guò)程波及金屬沉積、焊接速度和電流是耦合的為了維護(hù)的熔化速度的速度增長(zhǎng)時(shí)的消費(fèi)品。研究指出凝固裂紋在較高的焊接速度時(shí)更輕易發(fā)生。焊接速度和熱輸入在電弧焊和氣保焊中都影響晶界中心線(xiàn)的形成，較高的焊接速度促使裂紋產(chǎn)生。在由Yurioka調(diào)查組調(diào)查的那些諸如商業(yè)焊縫金屬，像P和S雜質(zhì)沿C和Ni焊縫中心線(xiàn)分隔也許減少BTR充足的固體狀態(tài)轉(zhuǎn)換發(fā)生。BTR程度的減少取決于合金添加的數(shù)量。這種機(jī)制將解釋為何在Yurioka等工作中，合金開(kāi)裂，由于發(fā)生收縮效應(yīng)，和低碳鋼中Ni的添加。概要純鐵中分別加入C、Ni和同步加入C和Ni以及加入B等元素的合金模型中的凝固裂紋行為被進(jìn)行了大量的研究。與不銹鋼相比鋼，鐵素體不銹鋼凝固模式不利于鋼焊縫金屬中的雜質(zhì)低的水平，在Ni當(dāng)量不小于4的Fe–Ni,Fe–B和Fe–C–Ni合金中的凝固裂紋在個(gè)元素分離開(kāi)的狀況下是可以進(jìn)行解釋的。Fe—C合金的研究展示出了裂紋的復(fù)雜性，在超低碳鋼中例如C含量在0.03%到0.05%，此時(shí)裂紋出現(xiàn)較少。含碳量在0.09%到0.11%的鋼中的凝固裂紋的出現(xiàn)可以通過(guò)增長(zhǎng)收縮壓力的措施來(lái)清除，由于這樣會(huì)使其脆性溫度范圍變化。經(jīng)驗(yàn)指出持續(xù)澆注成型的低碳鋼件很合用于焊接。在超低碳鋼中的某一種含碳量范圍的鋼輕易出現(xiàn)裂紋的原因還不清晰。這是與平時(shí)相比協(xié)會(huì)和偏析問(wèn)題低熔點(diǎn)共晶的形成，尤其是在不銹鋼和鎳合金中在比較商業(yè)AISI1018鋼和完全奧氏體304不銹鋼，合金調(diào)查展出的模型開(kāi)裂的傾向要低得多。然而，裂紋的敏感性隨晶界的中心線(xiàn)出現(xiàn)而增長(zhǎng)，尤其是鐵素體鋼的凝固模型。結(jié)論對(duì)具有C、Ni、B元素的合金鋼的凝固裂紋的研究成果表述如下：1、在碳含量不不小于0.3的鋼的模型中體現(xiàn)出了凝固裂紋的復(fù)雜性，但卻不能單一的通過(guò)元素偏析來(lái)解釋?zhuān)欢贔e—Ni和Fe—B的合金中的裂紋性是和溶質(zhì)偏析有一定關(guān)系的。2、在Fe—C合金中的裂紋，會(huì)在兩個(gè)C含量范圍內(nèi)出現(xiàn)較多，一種是C在0.03-0.05%中，另一種是C含量在靠近去0.1%的范圍。較高范圍產(chǎn)生的裂紋與在凝固過(guò)程中的脆性溫度的轉(zhuǎn)變所導(dǎo)致的收縮應(yīng)變有關(guān)。較低范圍產(chǎn)生的裂紋卻不能歸咎于溶質(zhì)偏析也不能歸咎于固態(tài)的收縮機(jī)制。3、Ni元素的添加會(huì)減少或消除凝固裂紋的原因是。低合金鋼在焊接時(shí)由于的Ni的添加會(huì)產(chǎn)生奧氏體并且鐵素體和液體會(huì)發(fā)生包晶反應(yīng)。Fe–0.1C–Ni合金體現(xiàn)出很好的高溫機(jī)械性能，并且有很好的抗裂性。一種C相稱(chēng)于Ni的可變?cè)虮话l(fā)現(xiàn)可以更好地代表Fe-C和的Fe-C-Ni合金的相位關(guān)系。4、對(duì)被焊金屬凝固裂紋的趨勢(shì)的評(píng)估Transvarestraint測(cè)試比varestraint縱向測(cè)試更有效。附錄C：焊接工藝卡焊接工藝規(guī)范制造單位名稱(chēng)：編號(hào)：焊接工藝評(píng)估匯報(bào)編號(hào)：產(chǎn)品零部件名稱(chēng)：工字鋼腹板與翼板的焊接所按原則名稱(chēng)及編號(hào)：焊接措施：埋弧焊自動(dòng)化等級(jí)：自動(dòng)接頭坡口形狀及尺寸焊件母材母材類(lèi)別號(hào)、組別號(hào)及鋼號(hào)類(lèi)別號(hào)組別號(hào)與類(lèi)別號(hào)組別號(hào)相焊鋼號(hào)Q235C與鋼號(hào)Q235C相焊焊件壁厚合用范圍管件直徑合用范圍焊接材料鎢極牌號(hào)及規(guī)格焊條牌號(hào)及規(guī)格實(shí)心焊絲牌號(hào)及規(guī)格H08AΦ4mm焊劑牌號(hào)HJ431藥芯焊絲牌號(hào)及規(guī)格焊帶牌號(hào)及規(guī)格其他保護(hù)氣體保護(hù)氣體種類(lèi)及配比保護(hù)氣體流量背面成形氣體種類(lèi)及配比拖罩保護(hù)氣體種類(lèi)及配比焊前準(zhǔn)備坡口加工措施及規(guī)定坡口及接縫兩側(cè)清理措施及規(guī)定用砂輪片打磨坡口周?chē)?0mm處，規(guī)定見(jiàn)金屬光澤焊材清理、烘干措施及規(guī)定焊接襯墊材料牌號(hào)及規(guī)格其他