5.1.6焊接残余应力和残余变形

任务6焊接残余应力和残余变形《建筑钢结构施工》地址：邢台市信都区钢铁北路552号邮政编码：054035任务5.1焊接连接构造设计学习单元5建筑钢结构连接构造与施工详图设计01焊接残余应力和残余变形02焊接残余应力和残余变形对钢结构影响03消除和减小焊接残余应力和残余变形措施焊接残余应力和残余变形1钢结构的焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程。高温处钢材的膨胀和收缩要受到两侧温度较低、胀缩较小的钢材的限制，从而使焊件内部产生残存应力并引起变形，此即通称的焊接残余应力和残余变形。焊接残余应力和残余变形对钢结构的影响2

常温下对于具有较好塑性的钢材，在静荷载作用下，焊接残余应力是不会影响结构强度的，但却会降低它的刚度，影响构件的稳定承载能力，降低疲劳强度。焊接残余应力的影响焊接残余应力和残余变形对钢结构的影响2

焊接残余变形使结构构件不能保持正确的设计尺寸和位置，影响结构正常工作。严重时还可使各个构件无法安装就位。焊接残余变形的影响消除和减小焊缝残余应力和残余变形的措施3焊接的位置要合理，焊缝的布置应尽可能对称于构件重心，以减小焊接变形。焊缝尺寸要适当，在容许范围内，可以采用较小的焊脚尺寸，并加大焊缝长度，使需要的焊缝总面积不变，以免因焊脚尺寸过大而引起过大的焊接残余应力。焊缝过厚还可能引起施焊时烧穿、过热等现象。设计方面消除和减小焊缝残余应力和残余变形的措施3焊缝不宜过分集中，以防止焊接变形因受到严重约束而产生过大的焊接应力，甚至产生裂缝。消除和减小焊缝残余应力和残余变形的措施3应尽量避免三相焊缝相交。因为在相交处往往形成三向拉应力场，使材料变脆。为防止三相焊缝相交，应使次要焊缝中断而主要焊缝连续通过，如图所示，梁的加劲肋切去一角，让翼缘与腹板的连接焊缝穿过，避免与加劲肋连接焊缝相交。消除和减小焊缝残余应力和残余变形的措施3对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度或厚度不等时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成不大于1/4的坡度以减少连接处的应力集中。当拉力垂直于受力板面时，要考虑板材有分层破坏的可能。垂直于板面传递拉力是不合理的。消除和减小焊缝残余应力和残余变形的措施3要考虑施焊时，焊条是否易于到达。要注意施焊方便和可能，以保证焊缝质量。例如采用手工焊时，应保证焊接作业所要求的最小空间和适宜的焊条角度，尽量避免仰焊。消除和减小焊缝残余应力和残余变形的措施3采用合理的施焊次序。制作加工方面消除和减小焊缝残余应力和残余变形的措施3施焊前给构件以一个和焊接变形相反的预变形，使构件焊接后产生的焊接残余变形与预变形相互抵消，以减小最终的总变形。消除和减小焊缝残余应力和残余变形的措施3对已经产生焊接残余变形的结构，可局部加热后用机械的方法进行矫正。对于焊接残余应力，可采用退火法或锤击法等措施来消除或减小。退火法是构件焊成后再加热到600-650℃，然后慢慢冷却，从而消除或减小焊接残余应力；而锤击法是焊接后，用铁锤轻击焊缝，可减小焊缝中部的约束，从而可减小厚度方向的焊接残余应力。条件允许时，可在施焊前将构件预热再行焊接，这样可减少焊缝不均匀收缩和冷却速度，是减小和消除焊接残