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1、,焊接培训教材,钢 结 构 焊 接,张明录,1,目录,钢结构的焊接,钢柱的焊接,钢屋架的焊接,钢梁的焊接,2,钢结构：由型钢连接而成的结构物，例如:钢梁、钢柱、钢屋架、钢塔架、钢脚手架等。钢结构图：用来表示钢结构的图样。型钢：型钢是由钢厂按照标准规格轧制而成的钢材，其断面形状和尺寸是定型的，例如:角钢、工字钢、槽钢等。,一.钢结构的焊接,概述,3,一.钢结构的焊接,概述,型钢的代号及标注,4,常用钢结构连接方法有三种： 焊接 铆接 螺栓连接,一.钢结构的焊接,钢结构中型钢的连接方法,5,焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的
2、结合而形成永久性连接的工艺过程。在钢结构图中，必须把焊缝的位置、形式、尺寸、焊缝代号标注清楚。,一.钢结构的焊接,1.焊接,6,用铆钉将两块或两块以上的钢板连接在一起,一.钢结构的焊接,2.铆接,7,铆接分类：工厂连接、现场连接铆钉类型：,一.钢结构的焊接,2.铆接,8,焊接和铆接都是不可拆卸的连接，螺栓连接是可拆卸的连接方法。,一.钢结构的焊接,3.螺栓连接,9,梁的结构：在工作状态承受弯曲的杆件叫做梁。 钢梁常用于大、中跨度桥梁中钢梁钢板梁 钢桁梁 栓焊梁工厂焊接、工地（现场）螺栓连接,二.钢梁的焊接,1.概述,10,根据梁的断面形状的不同，主要有工字梁、箱形梁和下承式栓焊梁三大类。工字梁
3、 断面形状见图9-1，最简单的工字梁由三块板组成，见图9-1a)，焊接四条角焊缝，结构简单，焊接工作量小，应用最广泛；图9-1b)是为了增加翼缘厚度而采用双层翼缘板的工字梁,二.钢梁的焊接,2.梁的形状,11,图9-1c)是为了提高承载能力，增加型钢梁的腹板高度，并且使焊缝避开受力复杂的位置，将腹板接宽的工字梁；当梁的上部有较大的载荷，并需要纵向加劲提高上部的稳定性时，可采用图9-1d)所示的工字梁；在电站锅炉钢结构中，有些大板梁的高度很高，为了便于制造和吊装，将两个工形梁叠放并栓接在一起，称为叠形梁，如图9-1 e) 所示。,12,二.钢梁的焊接,2.梁的形状,图9-1 焊接工字梁断面形状,
4、13,二.钢梁的焊接,2.梁的形状,箱形梁 断面形状为封闭形，整体结构刚性大，可以承受较大外力。箱形梁 断面形状见图9-2。图9-2 a)和图9-2 b)是由型钢和钢板组合焊接成的箱形梁，它结构简单，焊接量小，受型钢轧制的限制，它们截面尺寸较小；如果设计大截面尺寸的箱形梁就需要采用钢板组合焊接，,14,二.钢梁的焊接,2.梁的形状,如图9-2 c) 是口字形箱形梁；图9-2 d) 是井字形箱形梁；为了提高箱形梁的整体刚度，需要在盖板和腹板上焊接纵向加筋肋，如图9-2 e)所示；在公路桥钢砼结合梁上，一般采用开口箱形梁，如图9-2 f)所示，箱形梁与混凝土桥面间采用剪力钉连接。,15,二.钢梁的
5、焊接,2.梁的形状,目前在公路桥钢箱梁设计上，一般采用正交异性板箱形结构，在箱形梁顶板、底板、腹板和隔板上设置U形加筋、板式加筋或球扁钢进行补强加筋，如图9-2 g)所示。,16,二.钢梁的焊接,2.梁的形状,图9-2 焊接箱形梁断面形状,17,二.钢梁的焊接,2.梁的形状,根据梁的截面形状变化，又可分为两大类： 等截面梁 变截面梁,18,二.钢梁的焊接,3.梁的分类,等截面梁 结构简单，制造方便，如图9-3 a)所示。变截面梁 主要是根据梁长度方向上的受力大小不同，通过改变盖板的厚度、腹板的宽度或腹板的外形来达到梁截面尺寸的变化，图9-3 b)是双层翼板梁，图9-3 c)是不等厚翼板对接梁，
6、图9-3 d)是鱼腹形梁，图9-3 e)是等高空腹梁，图9-3 f)是不等高空腹梁。,19,二.钢梁的焊接,3.梁的分类,图9-3 焊接梁的外形,20,二.钢梁的焊接,3.梁的分类,梁与梁的对接包括上、下盖板的对接和梁腹板的对接，一般盖板对接坡口向上，平位施焊；腹板对接焊缝立位施焊，腹板厚度较薄时，开单面坡口，如果腹板厚度较厚，开双面坡口。随着陶质衬垫的开发和推广使用，通常采用陶质衬垫单面焊双面成形工艺，避免对接焊缝背面气刨清根。,21,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,图9-5在焊接下盖板对接焊缝时，受到腹板的遮挡，正对腹板处焊接操作和焊缝清理受到障碍。为了保证下盖板对接焊缝与腹板正对段的焊接质
7、量，腹板端部应开适当的过焊孔，如图9-5详图A所示。,22,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,图9-5 梁对接焊缝坡口,23,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,梁与梁对接焊缝 一般位于梁受弯矩较小处，避免对接焊缝分布在梁跨度中间区域。另外，在同一对接口处，盖板对接焊缝与腹板对接焊缝可以错开布置，避免对接焊缝位于同一截面上，见图9-6，当盖板、腹板对接焊缝焊接完成后，再焊接主角焊缝。,24,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,图9-6 梁对接焊缝的布置,25,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,在梁与梁对接的盖板、腹板焊接顺序上，应首先焊接下盖板、腹板、上盖板对接焊缝的根部焊道23道，然后交替焊接三条对接焊缝的填充
8、焊道，避免盖板、腹板对接焊缝一一单独施焊，否则会产生很大的应力集中和焊接变形。,26,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,在焊接盖板与腹板较近处焊缝时，由于焊接操作和焊缝清理空间受到障碍，应当做到操作细心，采用专用小型磨光机认真清理，以保证焊接质量。,27,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,梁与梁的T形连接工形梁与工形梁的T形连接包括横梁盖板与主梁盖板的对接，以及横梁腹板与主梁腹板的角接，如图9-7 a)所示；工形梁与工形梁的T形连接，一般在主梁的两侧都有连接，如果只在主梁的一侧连接，则需要在主梁的另一侧增加加筋板结构，以增加梁的刚度。,28,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,梁与梁的T形连接箱形梁的T形连
9、接包括横梁盖板、腹板与主梁盖板间角焊缝，如图9-7 b)所示。箱形梁与箱形梁的T形连接，在正对横梁处主梁内侧设置横向加筋隔板。,29,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,图9-7 梁与梁的T形连接,30,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,下承式简支栓焊梁,31,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,节点构造图,32,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,33,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,节点构造图,支座节点图,34,二.钢梁的焊接,4.梁的对接,工形梁的组装工形梁的组装方法分为： 卧式组装 立式组装,二.钢梁的焊接,5.工形梁的组装和焊接,35,图9-8 工形梁卧式组装示意图,二.钢梁的焊接,5.工形梁的组装和焊接,
10、36,图9-9 工形梁立式组装示意图,二.钢梁的焊接,5.工形梁的组装和焊接,37,工形梁首先焊接四条主角焊缝，一般采用埋弧自动焊，船位焊接，为了保证梁上拱度，首先焊接下盖板侧角焊缝，然后焊接上盖板侧角焊缝。,二.钢梁的焊接,5.工形梁的组装和焊接,工形梁的焊接,38,对工形盖板焊接变形修整后，组装腹板上加筋肋，采用CO2气体保护焊焊接加筋肋角焊缝，应从梁长度方向的中间向两端对称焊接，有顶紧要求的加筋板应从顶紧端向另一端焊接。,二.钢梁的焊接,5.工形梁的组装和焊接,工形梁的焊接,39,箱形梁的组装箱形梁的组装方法如图9-10所示，首先将一侧盖板置于平台上，然后组对隔板，接着组装两侧腹板形成槽
11、形，焊接隔板三面角焊缝，最后在槽形上组装另一盖板，形成箱形。,40,二.钢梁的焊接,6.箱形梁的组装和焊接,41,二.钢梁的焊接,6.箱形梁的组装和焊接,图9-10 箱形梁的组装方法,箱形梁的焊接箱形件组成槽形后，采用CO2气体保护焊焊接隔板三面角焊缝，应对称焊接，扣盖组成箱形后，焊接箱形四条主角焊缝。主角焊缝一般采用埋弧自动焊，为了防止箱形件扭曲变形，四条主角焊缝应同向焊接，同一腹板侧两条主角焊缝对称焊接。如果坡口较深，焊接量大，应首先焊接四条主角焊缝的坡口根部焊道，增加箱形的整体刚度，然后再对称焊接填充焊道.,42,二.钢梁的焊接,6.箱形梁的组装和焊接,在工作状态承受压力的杆件叫做柱。,
12、三.钢柱的焊接,1.概述,43,根据断面形状的不同（图9-12），柱分为： 工字柱、梅花形柱、 箱形柱、圆形柱等。,三.钢柱的焊接,2.柱的分类,44,图9-12 柱的断面形状,45,三.钢柱的焊接,2.柱的分类,实腹柱和格构柱，采用型钢或钢板组成。实腹形见图9-13，型钢实腹柱焊接量小，加工简单，但受到型钢尺寸的限制。钢板实腹柱适应性强，可根据要求制作各种大小尺寸的柱，但焊接量大，制造比较复杂。,46,三.钢柱的焊接,2.柱的分类,根据结构形状的不同柱分为：,图9-13 实腹柱,47,三.钢柱的焊接,2.柱的分类,格构柱见图9-14，一般采用型钢拼焊而成，格构柱构造简单，质量轻，省材料，风的
13、阻力小，但焊缝短，不利于自动化焊接。,48,三.钢柱的焊接,2.柱的分类,图9-14 格构柱,49,三.钢柱的焊接,2.柱的分类,柱头主要与被支撑梁相连接，或焊接端部封头板，见图9-18。,图9-18 柱头结构,50,三.钢柱的焊接,3.柱头结构,柱脚主要承受外力和整个柱的质量。柱脚需要具有较大的刚度，一般在柱脚处采用加筋板补强，柱脚结构见图9-19，柱脚通过螺栓或焊接与基础相连。,图9-19 柱脚结构,51,三.钢柱的焊接,3.柱脚结构,工形实腹柱和箱形实腹柱的焊接要求与工形梁和箱形梁的焊接要求相近。一般主角焊缝采用埋弧自动焊，加筋板或隔板采用CO2气体保护焊。对于要求隔板四面全焊的箱形柱，
14、最后采用电渣焊焊接隔板与盖板间角焊缝。,52,三.钢柱的焊接,4.实腹柱的焊接,格构柱的焊接一般较简单，焊缝长度较短，组装定位后，主要采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊方法焊接，尽可能对称施焊。,53,三.钢柱的焊接,4.格构柱的焊接,钢屋架钢屋架结构图 屋架简图、屋架详图（包括节点图）、杆件详图、连接板详图。,54,三.钢屋架的焊接,1.概述,55,三.钢屋架的焊接,2.屋脊节点图,屋架简图又称屋架示意图、屋架杆件几何尺寸简图。比例：1:100、1:200单线条表示，杆件长度直接注在单线条旁边。,56,三.钢屋架的焊接,3.屋架简图,57,三.钢屋架的焊接,3.屋架简图,58,四.焊接缺陷产生
15、原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形的原因,焊接变形主要有弯曲变形和扭曲变形。弯曲变形 原因是焊缝分布不在构件截面的中性轴上或不对称，焊接后产生纵向收缩或横向收缩，而产生弯曲变形。,图13-1 箱形杆件的弯曲变形。,59,扭曲变形 原因是焊接顺序和焊接方向不当，由于焊接热量分布不均，焊缝沿杆件长度方向产生的收缩变形不一致，就会产生扭曲变形。,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形的原因,图13-2 工形杆件的扭曲变形。,a）确定合理的焊缝尺寸和坡口形式,焊缝尺寸直接关系到焊接工作量和焊接变形量的大小，焊缝尺寸大，不但焊接量增加，而且焊接变形也大。,60,四.焊接缺陷产生原因及防止措施
16、,1.梁、柱焊接变形防治措施,1）设计措施,b）如果设计者对焊缝不够了解，对焊缝信心不足，片面地认为只有增大焊缝尺寸才能够保证构件安全，不合理地增大焊缝尺寸，同时也增大了构件的焊接变形。因此在保证结构承载能力的条件下，应尽可能减小焊缝尺寸。,61,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,1）设计措施,c）设计焊接结构时，常采用加筋板来提高结构的稳定性和刚度，如有的结构件，为了减轻钢板的重量，采用厚度较薄的钢板，而通过增加加筋及板的数量来提高结构刚度，这样加筋板增加太多，并且很密集，会造成很大的焊接变形，增加组装和修整的工作量，反而不如适当增加钢板厚度，减少加筋板更经济。,6
17、2,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,1）设计措施,d）合理安排焊缝位置在进行结构设计时，焊缝尽可能对称于中轴线，这样可使焊缝产生的焊接变形相互抵消。另外焊缝尽量靠近中性轴分布，焊缝距离中性轴越近，产生的焊接变形越小。,63,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,1）设计措施,a）采用合理的组装和焊接顺序对减小焊接变形具有重要意义，同一个焊接构件，如果采用不同的组装和焊接顺序，焊后产生的焊接变形不一样。,64,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,2）工艺措施,b）图13-3是由两根槽钢、盖板和若干隔板组成，槽钢与盖板间焊接
18、角焊缝1，隔板与盖板间焊接角焊缝2，隔板与槽钢间焊接角焊缝3，这个构件可采用三种不同的组装焊接。,65,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,2）工艺措施,图13-3 带盖板的双槽钢箱形梁,66,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,c)先把隔板与槽钢装配在一起，然后焊接角焊缝3，再将盖板与槽钢加隔板装配起来，焊接焊缝1，最后焊接焊缝2，焊缝均在中性轴以下，造成杆件上拱。,67,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,2）工艺措施,d）先把槽钢与盖板装配在一起，焊接焊缝1，再装配隔板，焊接焊缝2，最后焊接焊缝3。 焊缝1、2均在中
19、性轴以下，造成上拱焊接变形，而焊缝3绝大部分在中性轴以上，造成下弯变形。,68,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,2）工艺措施,e)先将隔板与盖板组装起来，焊接焊缝2，然后装配两侧槽钢，焊接焊缝1和焊缝3。由于焊缝2距离中性轴很近，产生的焊接变形很小。,69,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,2）工艺措施,工形梁的焊接，为了保证梁上拱，应首先焊接下盖板侧角焊缝，然后焊接上盖板侧角焊缝，见图13-4 a），如果梁的焊脚尺寸较大，需要多道施焊，应首先焊接四条主角焊缝的根部第一焊道，然后再逆序焊接其余焊道，见图13-4 b）。,70,四.焊接缺陷产
20、生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,2）工艺措施,图13-4 工形梁主角焊缝焊接顺序,71,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,如果焊接T形梁，角焊缝焊后会产生很大的弯曲变形，如图13-5 a)为了减小梁的弯曲变形，可以将两个T形梁连接成工形，如图13-5 b)所示，然后进行工形角焊缝的焊接，待工形杆件焊接完成后，再将工形拆成两个T形梁。,72,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,2）工艺措施,图13-5 T形梁的焊接方案,73,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,正确的焊接方向：对于梁、柱主角焊缝，应同向施焊，箱形杆件同一腹板侧两条主角焊缝应对称焊接。箱形隔板、工形杆件上加筋应从梁的中间向两端对称焊接，有顶紧要求的加筋应从顶紧端向另一端焊接。,74,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,2）工艺措施,焊接线能量较小的焊接方法，可以有效地防止焊接变形。如，对于薄板多加筋板的梁和柱结构件，采用CO2气体保护焊代替焊条电弧焊，是减小焊接变形的有效焊接方法，另外还提高了焊接效率，降低焊接成本。,75,四.焊接缺陷产生原因及防止措施,1.梁、柱焊接变形防治措施,2）工艺措施,谢谢,76,
