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鋼結(jié)構(gòu)防疲勞設(shè)計(jì)要點(diǎn)和構(gòu)造要求

發(fā)布時(shí)間:2024-05-06
1. 直接承受動(dòng)力荷載重復(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接,當(dāng)應(yīng)力變化的循環(huán)次數(shù)n等于或大于5×10^4次時(shí),應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算。
2. 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接的疲勞計(jì)算,不適用于下列條件:
(1)構(gòu)件表面溫度高于150℃;
(2)處于海水腐蝕環(huán)境;
(3)焊后經(jīng)熱處理消除殘余應(yīng)力;
(4)構(gòu)件處于低周-高應(yīng)變疲勞狀態(tài)。
3. 疲勞計(jì)算應(yīng)采用基于名義應(yīng)力的容許應(yīng)力幅法,名義應(yīng)力應(yīng)按彈性狀態(tài)計(jì)算,容許應(yīng)力幅應(yīng)按構(gòu)件和連接類別、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)以及計(jì)算部位的板件厚度確定。對(duì)非焊接的構(gòu)件和連接,其應(yīng)力循環(huán)中不出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位可不計(jì)算疲勞強(qiáng)度。
4. 在低溫下工作或制作安裝的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行防脆斷設(shè)計(jì)。
5. 需計(jì)算疲勞構(gòu)件所用鋼材應(yīng)具有沖擊韌性的合格保證,鋼材質(zhì)量等級(jí)的選用應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
6.在結(jié)構(gòu)使用壽命期間,當(dāng)常幅疲勞或變幅疲勞的最大正應(yīng)力幅和剪應(yīng)力幅符合規(guī)范要求時(shí),則疲勞強(qiáng)度滿足要求,否者應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算。
7. 直接承受動(dòng)力荷載重復(fù)作用的高強(qiáng)度螺栓連接,其疲勞計(jì)算應(yīng)符合下列原則:
(1)抗剪摩擦型連接可不進(jìn)行疲勞驗(yàn)算,但其連接處開(kāi)孔主體金屬應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算;
(2)栓焊并用連接應(yīng)力應(yīng)按全部剪力由焊縫承擔(dān)的原則,對(duì)焊縫進(jìn)行疲勞計(jì)算。
8. 直接承受動(dòng)力重復(fù)作用并需進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的焊接連接應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)嚴(yán)禁使用塞焊、槽焊、電渣焊和氣電立焊連接;
(2)焊接連接中,當(dāng)拉應(yīng)力與焊縫軸線垂直時(shí),嚴(yán)禁采用部分焊透對(duì)接焊縫、背面不清根的無(wú)襯墊焊縫;
(3)不同厚度板材或管材對(duì)接時(shí),均應(yīng)加工成斜坡過(guò)渡;接口的錯(cuò)邊量小于較薄板件厚度時(shí),宜將焊縫焊成斜坡?tīng)?,或?qū)⑤^厚板的一面(或兩面)及管材的外壁(或內(nèi)壁)在焊前加工成斜坡,其坡度最大允許值為1:4。
9. 需要驗(yàn)算疲勞的吊車(chē)梁、吊車(chē)桁架及類似結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)焊接吊車(chē)梁的翼緣板宜用一層鋼板,當(dāng)采用兩層鋼板時(shí),外層鋼板宜沿梁通長(zhǎng)設(shè)置,并應(yīng)在設(shè)計(jì)和施工中采用措施使上翼緣兩層鋼板緊密接觸。
(2)支承夾鉗或剛性料耙硬鉤起重機(jī)以及類似起重機(jī)的結(jié)構(gòu),不宜采用吊車(chē)桁架和制動(dòng)桁架。
(3)焊接吊車(chē)桁架應(yīng)符合下列規(guī)定:
1)在桁架節(jié)點(diǎn)處,腹桿與弦桿之間的間隙a不宜小于50mm,節(jié)點(diǎn)板的兩側(cè)邊宜做成半徑r不小于60mm的圓弧;節(jié)點(diǎn)板邊緣與腹桿軸線的夾角θ不應(yīng)小于30°;節(jié)點(diǎn)板與角鋼弦桿的連接焊縫,起落弧點(diǎn)應(yīng)至少縮進(jìn)5mm;節(jié)點(diǎn)板與h形截面弦桿的t形對(duì)接與角接組合焊縫應(yīng)予焊透,圓弧處不得有起落弧缺陷,其中重級(jí)工作制吊車(chē)桁架的圓弧處應(yīng)予打磨,使之與弦桿平緩過(guò)渡;
2)桿件的填板當(dāng)用焊縫連接時(shí),焊縫起落弧點(diǎn)應(yīng)縮進(jìn)至少5mm,重級(jí)工作制吊車(chē)桁架桿件的填板應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓連接。
(4)吊車(chē)梁翼緣板或腹板的焊接拼接應(yīng)采用加引弧板和引出板的焊透對(duì)接焊縫,引弧板和引出板割去處應(yīng)予打磨平整。焊接吊車(chē)梁和焊接吊車(chē)桁架的工地整段拼接應(yīng)采用焊接或高強(qiáng)度螺栓的摩擦型連接。
(5)在焊接吊車(chē)梁或吊車(chē)桁架中,焊透的t形連接對(duì)接與角接組合焊縫焊趾距腹板的距離宜采用腹板厚度的一半和10mm中的較小值。
(6)吊車(chē)梁橫向加勁肋寬度不宜小于90mm。在支座處的橫向加勁肋應(yīng)在腹板兩側(cè)成對(duì)設(shè)置,并與梁上下翼緣刨平頂緊。中間橫向加勁肋的上端應(yīng)與梁上翼緣刨平頂緊,在重級(jí)工作制吊車(chē)梁中,中間橫向加勁肋亦應(yīng)在腹板兩側(cè)成對(duì)布置,而中、輕級(jí)工作制吊車(chē)梁則可單側(cè)設(shè)置或兩側(cè)錯(cuò)開(kāi)設(shè)置。在焊接吊車(chē)梁中,橫向加勁肋(含短加勁肋)不得與受拉翼緣相焊,但可與受壓翼緣焊接。端部支承加勁肋可與梁上下翼緣相焊,中間橫向加勁肋的下端宜在距受拉下翼緣50mm~100mm處斷開(kāi),其與腹板的連接焊縫不宜在肋下端起落弧。當(dāng)?shù)踯?chē)梁受拉翼緣(或吊車(chē)桁架下弦)與支撐連接時(shí),不宜采用焊接。
(7)直接鋪設(shè)軌道的吊車(chē)桁架上弦,其構(gòu)造要求應(yīng)與連續(xù)吊車(chē)梁相同。
(8)重級(jí)工作制吊車(chē)梁中,上翼緣與柱或制動(dòng)桁架傳遞水平力的連接宜采用高強(qiáng)度螺栓的摩擦型連接,而上翼緣與制動(dòng)梁的連接可采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接或焊縫連接。吊車(chē)梁端部與柱的連接構(gòu)造應(yīng)設(shè)法減少由于吊車(chē)梁彎曲變形而在連接處產(chǎn)生的附加應(yīng)力。
(9)當(dāng)?shù)踯?chē)桁架和重級(jí)工作制吊車(chē)梁跨度等于或大于12m,或輕、中級(jí)工作制吊車(chē)梁跨度等于或大于18m時(shí),宜設(shè)置輔助桁架和下翼緣(下弦)水平支撐系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)置垂直支撐時(shí),其位置不宜在吊車(chē)梁或吊車(chē)桁架豎向撓度較大處。對(duì)吊車(chē)桁架,應(yīng)采取構(gòu)造措施,以防止其上弦因軌道偏心而扭轉(zhuǎn)。
(10)重級(jí)工作制吊車(chē)梁的受拉翼緣板(或吊車(chē)桁架的受拉弦桿)邊緣,宜為軋制邊或自動(dòng)氣割邊,當(dāng)用手工氣割或剪切機(jī)切割時(shí),應(yīng)沿全長(zhǎng)刨邊。
(11)吊車(chē)梁的受拉翼緣(或吊車(chē)桁架的受拉弦桿)上不得焊接懸掛設(shè)備的零件,并不宜在該處打火或焊接夾具。
(12)起重機(jī)鋼軌的連接構(gòu)造應(yīng)保證車(chē)輪平穩(wěn)通過(guò)。當(dāng)采用焊接長(zhǎng)軌且用壓板與吊車(chē)梁連接時(shí),壓板與鋼軌間應(yīng)留有水平空隙(約1mm)。
(13)起重量q≥1000kn(包括吊具重量)的重級(jí)工作制(a6~a8級(jí))吊車(chē)梁,不宜采用變截面。簡(jiǎn)支變截面吊車(chē)梁不宜采用圓弧式突變支座,宜采用直角式突變支座。重級(jí)工作制(a6~a8級(jí))簡(jiǎn)支變截面吊車(chē)梁應(yīng)采用直角式突變支座,支座截面高度h2不宜小于原截面高度的2/3,支座加勁板距變截面處距離a不宜大于0.5h2,下翼緣連接長(zhǎng)度b不宜小于1.5a。
10. 鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防脆斷設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)鋼結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造和加工工藝的選擇應(yīng)減少結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中和焊接約束應(yīng)力,焊接構(gòu)件宜采用較薄的板件組成;
(2)應(yīng)避免現(xiàn)場(chǎng)低溫焊接;
(3)減少焊縫的數(shù)量和降低焊縫尺寸,同時(shí)避免焊縫過(guò)分集中或多條焊縫交匯。
11. 在工作溫度等于或低于—30℃的地區(qū),焊接構(gòu)件宜采用實(shí)腹式構(gòu)件,避免采用手工焊接的格構(gòu)式構(gòu)件。
12. 在工作溫度等于或低于—20℃的地區(qū),焊接連接的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)在桁架節(jié)點(diǎn)板上,腹桿與弦桿相鄰焊縫焊趾間凈距不宜小于2.5t,t為節(jié)點(diǎn)板厚度;
(2)節(jié)點(diǎn)板與構(gòu)件主材的焊接連接處(圖16.3.2-1)宜做成半徑r不小于60mm的圓弧并予以打磨,使之平緩過(guò)渡;
(3)在構(gòu)件拼接連接部位,應(yīng)使拼接件自由段的長(zhǎng)度不小于5t,t為拼接件厚度。
13. 在工作溫度等于或低于—20℃的地區(qū),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)承重構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的連接宜采用螺栓連接,施工臨時(shí)安裝連接應(yīng)避免采用焊縫連接;
(2)受拉構(gòu)件的鋼材邊緣宜為軋制邊或自動(dòng)氣割邊,對(duì)厚度大于10mm的鋼材采用手工氣割或剪切邊時(shí),應(yīng)沿全長(zhǎng)刨邊;
(3)板件制孔應(yīng)采用鉆成孔或先沖后擴(kuò)鉆孔;
(4)受拉構(gòu)件或受彎構(gòu)件的拉應(yīng)力區(qū)不宜使用角焊縫;
(5)對(duì)接焊縫的質(zhì)量等級(jí)不得低于二級(jí)。
14. 對(duì)于特別重要或特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接節(jié)點(diǎn),可采用斷裂力學(xué)和損傷力學(xué)的方法對(duì)其進(jìn)行抗脆斷驗(yàn)算。
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