Сращивание стальных конструкций включает сращивание в цехе и на месте. Методы сращивания включают сварку и болтовое соединение. Мы должны осуществлять сращивание стальных конструкций на основе обеспечения прочности компонентов.

1. Сращивание стальных конструкций для получения равномерного поперечного сечения

Сращивание стальных конструкций на заводе

Несущие элементы с натяжением: прямая стыковая сварка (рис. a) или сращивание пластин плюс филейная сварка (рис. b) можно использовать. При прямой стыковой сварке качество шва должно соответствовать стандартам качества класса I или II; в противном случае необходимо использовать сращивание пластин и сварку встык.

Компоненты, работающие под давлением: прямая стыковая сварка (рис. a) или сращивание пластин плюс филейная сварка (рис. b) можно использовать.

При использовании соединительных пластин и сварных швов фланцы и полотна деталей должны иметь свои собственные соединительные пластины и сварные швы, чтобы сделать передачу усилия как можно более прямой и равномерной и избежать чрезмерной концентрации напряжений. При определении ширины пластины для сращивания полотна необходимо оставить достаточно места для работы сварочного прута при сварке продольного шва.

Сращивание стальных конструкций на месте

Несущие нагрузку компоненты: в сращиваемые пластины можно добавить высокопрочные болты (рис. c) или торцевые пластины для добавления высокопрочных болтов (рис. d).

Компоненты, передающие давление: Сварка (фото e, f) или верхняя и нижняя контактные поверхности могут быть сплющены и непосредственно передавать усилие прижима (фото g, h). При сварке верхняя часть детали должна быть предварительно скошена на заводе. Нижняя часть (или две верхние и нижние части) имеет позиционирующие детали (швеллерная или угловая сталь) для обеспечения правильного положения при сварке. Если верхняя и нижняя контактные поверхности строганы плоско и точены, их следует дополнить небольшим количеством сварных швов и болтов, если они непосредственно несут давление и передают усилие, чтобы их нельзя было сдвинуть. Сращивание компонентов растяжения и сжатия должно рассчитываться по принципу равной прочности; то есть, материалы и соединители для сращивания могут передавать максимальное внутреннее усилие разрушенного участка.

2. Сращивание стальных балок

В связи с различными условиями строительства сращивание балок подразделяется на сращивание на заводе и сращивание на месте.

Сращивание стальных конструкций на заводе

1) Лучше всего расположить фланцы и полотна в шахматном порядке, чтобы избежать концентрации сварных швов.
2) Стыковые сварные швы фланцев и полотнищ обычно выполняются встык.
3) Проверка и расчеты не требуются для сварных швов, которые соответствуют уровням контроля качества сварных швов классов I и II.
4) Проверка и расчеты требуются для сварных швов, которые соответствуют уровню контроля качества сварки класса III. При недостаточной прочности сварного шва можно использовать косые швы. Если θ удовлетворяет tgθ≤1,5, проверка и расчет не требуются.

Сращивание стальных конструкций на месте

1) Для сращивания на месте, как правило, фланец и полотно должны быть разъединены на одном участке, чтобы облегчить транспортировку сегментов (рис. a). Чтобы фланцевая пластина имела определенное пространство для расширения и сжатия в процессе сварки для снижения остаточного напряжения при сварке, длина около 500 мм может быть зарезервирована на заводе без сварки.

2) Как показано на рис. b, правильное разнесение мест сращивания фланцев и полотна может предотвратить концентрацию сварных швов на одном участке, но это нелегко транспортировать.

3) Для клепаных балок и больших сварных балок, которые являются более важными или подвержены динамическим нагрузкам, для соединения на месте часто используются высокопрочные болты.

3. Соединение первичных и вторичных балок

Вторичная балка свободно поддерживается

1). Перекрытие

Конструкция: Опорные ребра жесткости должны быть расположены в соответствующих местах главной балки, чтобы избежать чрезмерного местного давления на полотно главной балки.

Особенности: Простая структура, удобная установка вторичных балок, но системы главных и вторичных балок занимают большое чистое пространство.

Расчет: Как правило, расчет не требуется, а болты используются только для крепления.

2). Боковое соединение

Структура: Вторичная балка соединена со стороной главной балки и может быть напрямую соединена с ребром жесткости главной балки (рис. a, b) или короткоугольной стали (рис. c).

Особенности:

Рисунок а: Он соединен с ребрами жесткости болтами, конструкция проста, а установка удобна, но одна сторона верхнего фланца и нижний фланец вторичной балки должны быть отрезаны;

Рисунок b: Сварные швы на площадке соединяют ее. В настоящее время болты используются только для временного крепления, но сварка швов на концах полотна вторичной балки неудобна;

Рисунок c, d: Чтобы использовать короткоугольный стальной уголок для соединения главной и второстепенной балок для болтового соединения или монтажных сварных швов, необходимо частично срезать верхний фланец.

Расчет:

Рисунок a, b: Сварные швы или болты, необходимые для соединения, должны быть рассчитаны в соответствии с силой реакции вторичной балки. Учитывая, что соединение не является идеальным, сила реакции вторичной балки должна быть увеличена на 20~30%.

Рисунок c: При расчете болта ① короткоугольную сталь можно рассматривать как одно тело с вторичной балкой. Поэтому болт ① должен воспринимать совместное действие силы реакции опорной балки R и момента M=Re. Напротив, затвор ② несет только роль R. И наоборот. Короткоугольная сталь также может рассматриваться как неотъемлемая часть главной балки. Тогда болт ① воспринимает только силу реакции R, а болт ② должен воспринимать совместное действие силы реакции R и момента M=Re от опоры вторичной балки.

Рисунок d: Метод расчета аналогичен рисунку c. Сварной шов ① и шов ② также принимают на себя совместную роль R или R и M=Re, соответственно.

Вторичный луч является непрерывным

Свободно поддерживаемая балка перекрывается, за исключением того, что вторичная балка проходит непрерывно и не ломается на первичной балке. При необходимости сращивания вторичной балки положение сращивания может быть установлено при небольшом изгибающем моменте. Используйте болты или сварку для крепления между первичной и вторичной балками.

1). Перекрытие

Свободно поддерживаемая балка перекрывается, за исключением того, что вторичная балка проходит непрерывно и не ломается на первичной балке. При необходимости сращивания вторичной балки положение сращивания может быть установлено при небольшом изгибающем моменте. Используйте болты или сварку для крепления между первичной и вторичной балками.

2). Боковое соединение:

Конструкция: Для обеспечения непрерывности двухпролетной вторичной балки на первичной балке необходимо предусмотреть соединительные пластины на верхнем и нижнем фланцах.

Рисунок а: Соединенное высокопрочными болтами, полотно вторичной балки соединяется с ребром жесткости первичной балки, а соединительная пластина нижнего фланца делится на две части, которые привариваются к обеим сторонам полотна первичной балки.

Рисунок b: Установка на стройплощадке, сварное соединение, вторичная балка опирается на опору главной балки, верхний фланец вторичной балки снабжен соединительной пластиной, а опорная пластина заменяет соединительную пластину нижнего фланца.

Расчет:

Сила реакции опоры передается от опоры к главной балке, а верхний и нижний фланцы воспринимают отрицательный изгибающий момент на конце. Соединение, крышка и верхняя плита передают горизонтальную силу M разложения, F=M/h (h вторичная высота балки ) F используется для расчета размера секции и соединения болтов сварного шва. Во избежание накладной сварки соединительная накладка узкая, чем верхний фланец, а тяговая пластина шире, чем нижний фланец.

4. Соединение балки и колонны

При соединении узлов следует придерживаться следующих основных принципов:
Безопасный и надежный. Анализ силы должен быть максимально приближен к реальным условиям работы. Следует принимать расчетные схемы, соответствующие или близкие к фактическому состоянию соединения компонентов; соединение должно иметь четкий маршрут передачи усилия и надежную гарантию структуры.

Его легко изготовить, транспортировать и установить. Сократите тип соединений; оставьте место для регулировки размера сращивания; постарайтесь облегчить операции во время строительства, например, избегайте сварки сварных швов на высоте, установки и монтажа опор и т.д.

Экономика является разумной. Наиболее экономичный метод определяется после тщательного рассмотрения материалов, производства, конструкции и т.д., и его не следует понимать как экономию стали.

Соединение балки с колонной можно разделить на три типа: гибкое соединение (шарнирное соединение), жесткое соединение и полужесткое соединение в соответствии с различной жесткостью вращения.

Гибкое соединение балок и колонн

Соединение между осевыми сжатыми колоннами и балками, как правило, шарнирное.

1). Балка опирается на верхнюю часть колонны

Рисунок a: Сила опорной реакции балки непосредственно передается на фланец колонны. Оставляйте зазор между соседними балками, чтобы было место для регулировки во время установки. Структура проста, а конструкция удобна. Однако, когда силы реакции двух соседних балок не равны, это вызовет эксцентрическое сжатие колонны, а когда сила реакции, передаваемая одной балкой, велика, это также может вызвать местное смятие фланца колонны.

Рисунок b: Даже если силы реакции двух соседних балок не равны, колонна все равно сжимается вблизи оси. Нижняя часть фланцевого ребра жесткости должна быть плоской и плотно прилегать к верхней плите колонны; полотно колонны является основной несущей частью, и его толщина не должна быть слишком тонкой; под верхней плитой колонны должны быть предусмотрены ребра жесткости, причем ребра жесткости должны иметь достаточную длину, чтобы соответствовать требованию длины сварного шва и требованию равномерного распределения напряжения.

Балка опирается на боковую часть колонны

Рисунок а: Когда сила реакции балки мала, балка может быть установлена непосредственно на карниз колонны без опорных ребер жесткости и соединена обычными болтами; конструкция относительно проста, а строительство удобно.

Рисунок b: Используется, когда сила реакции балки велика. Сила реакции балки передается на опору с помощью концевого ребра жесткости; опора изготавливается из толстого стального листа (его толщина должна быть больше толщины ребра жесткости) или жесткой угловой стали, которая соединяется со стороной колонны сварным швом.

Рисунок c: Используется, когда сила реакции двух соседних балок сильно различается. Сила реакции балки передается через полотно колонны так, что колонна все еще близка к состоянию осевой силы.

Жесткое соединение балок и колонн

Стальные балки и колонны, как правило, имеют жесткое соединение.

Должны быть соблюдены следующие требования:

Обеспечивают надежную передачу изгибающего момента и поперечной силы сечения балки на колонну; обеспечивают жесткость соединений, чтобы соединение не создавало очевидных относительных углов; конструкция проста и удобна для строительства;

Рис. a, b: Изгибающий момент и поперечная сила непосредственно передаются на колонну через сварочный шов. Можно считать, что изгибающий момент конца балки передается на колонну через сварочный шов фланцевого соединения, а поперечная сила передается на колонну через сварочный шов полотна.

Для сварки фланцевого соединительного шва в положении плоской сварки необходимо приварить подкладную пластину со стороны колонны, при этом на конце полотна балки заранее резервируются вырезы. Верхняя выемка обеспечивает положение подкладной пластины, а нижняя выемка отвечает требованиям сварки.

Рисунок c, d: Изгибающий момент на конце балки и поперечная сила передаются на колонну через высокопрочные болты и сварные швы. Поскольку сила может передаваться на колонну через соединительную пластину и угловую сталь, она относится к косвенной передаче силы.

Балка может быть снабжена поперечными ребрами жесткости, как показано на рис. b и d, или не снабжена, как показано на рис. a и c, в пределах диапазона, в котором балка соединена с колонной. В последнем случае необходимо проверить прочность и устойчивость полотна колонны и фланца.