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钢管直接相贯节点焊接缺陷及其对承载力的影响研究

任森智  
【摘要】:随着焊接结构新形式的大量涌现和广泛使用,由于人们不了解焊接结构特点 以及忽视焊接缺陷的存在,造成了一些焊接事故的发生。对于具有直接相贯节点 的空间钢管桁架这一新颖的结构形式,了解其相贯线焊缝中易出现的缺陷类型和 性质,掌握这些缺陷对节点极限承载力的影响程度,为合理验收和安全使用这些 结构是具有重要意义的。 本文以贺龙体育场空问钢管桁架屋盖工程为背景,选取了与实际工程相接近 的8个K型直接相贯节点,严格按照《建筑钢结构焊接技术规程》中对相贯线焊 缝的要求构造焊缝,并通过不同实体来模拟背景工程中检测到的气孔、夹渣、焊 瘤、咬边以及裂缝等典型表面或内部缺陷,加到ANSYS模型节点中,通过ANSYS 程序对其8个无缺陷K型直接相贯节点和600多个带缺陷K型直接相贯节点进行 计算分析,采用320个结果数据得到不同类型和大小的缺陷作用在不同焊缝和同 一焊缝不同位置的节点的极限承载力影响曲线。根据影响曲线得知:不管缺陷作 用在焊缝表面还是焊缝内部,半径或长度为2mm及其以下的球型、线型缺陷,包 括1mm及其以下的裂缝缺陷均对节点极限承载力无影响,而随着各缺陷的增大, 均将降低节点的极限承载力;具有尖锐边界的气孔、夹渣和裂缝在其长度大于 10mm时,其对节点极限承载力降低一半以上,影响巨大;节点破坏时在焊缝处变 形较大的节点对焊接缺陷更敏感;与焊缝等宽的焊瘤将大大降低节点极限承载力, 最大降幅超过50%。 本文认为:严格按焊接规程构造的相贯线焊缝不会降低节点的极限承载力, 但焊缝是影响节点极限承载力的关键部位之一;各类缺陷均具有一定的容限;对 焊接缺陷的现行评定标准有偏严之嫌,应制订和完善专门针对建筑钢结构的评定 验收标准;应加强对焊缝缺陷检测新方法和新设备的研究。


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