鋼結(jié)構(gòu)變形的矯正

1、鋼結(jié)構(gòu)變形的矯正鋼結(jié)構(gòu)變形的矯正81鋼結(jié)構(gòu)變形的基本概念為什么有的船首尾會(huì)上翹中部會(huì)下垂(稱中垂變形)有的船首尾會(huì)下垂中部會(huì)上拱(稱中拱變形)在同一艘船上為什么更換一塊甲板，會(huì)比更換一塊同樣大小的船底板造成的總體變形要大其實(shí)鋼結(jié)構(gòu)箱形構(gòu)件、工字鋼梁與船十分相似。假如在一根工字鋼“中和軸”處對(duì)稱堆焊，并不會(huì)引起上翹變形(圖8la)。假如在工字鋼翼面板上堆焊，就會(huì)引起上翹變形。堆焊量愈大，變形愈大(圖816)。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)來說，橫截面上都有一

2、根與某一基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的中和軸(重心軸)。其特點(diǎn)是：中和軸以上各個(gè)零件的截面積分別乘以截面積形心到中和軸距離的總和，等于中和軸以下各個(gè)零件截面積分別乘以截面積形心到中和軸距離的總和。假如在工字鋼下面焊一根扁鋼，那么這個(gè)組合件的中和軸就要向下偏移，見圖81c。焊接變形是圍繞型鋼中和軸進(jìn)行的。在上翼板上焊接，工字鋼會(huì)產(chǎn)生中垂變形(圖81(b))；若在下翼板上焊接，會(huì)產(chǎn)生中拱變形；若焊縫對(duì)稱于中和軸焊接，從理論上講，不會(huì)產(chǎn)生總體變形。82焊接變形

3、原理鋼結(jié)構(gòu)施工中，造成結(jié)構(gòu)變形的主要原因是焊接。焊接是在高溫狀態(tài)下進(jìn)行，焊接時(shí)熔池溫度高達(dá)17闐℃，構(gòu)件受熱是局部的、不均勻的，焊縫區(qū)域受熱后要膨脹，但是焊縫四周的金屬又處于冷的狀態(tài)，阻止受熱金屬的膨脹，使受熱金屬(焊縫金屬)產(chǎn)生了壓縮應(yīng)力。同時(shí)，金屬在高溫時(shí)，其屈服點(diǎn)很低(當(dāng)溫度為700℃％時(shí)，其屈服點(diǎn)僅為原來的10％左右)，當(dāng)熱金屬內(nèi)的壓縮應(yīng)力超過屈服點(diǎn)as后，焊縫內(nèi)的熱金屬就會(huì)造成塑性壓縮變形，此種塑性壓縮變形是不可逆的。隨著加熱

4、金屬的冷卻，壓縮應(yīng)力隨之減小、消失；進(jìn)一步冷卻，加熱區(qū)段開始增長(zhǎng)反方向的應(yīng)力(拉伸應(yīng)力)。但由于周圍冷金屬的阻止，使得熱金屬(焊縫)不能得到充分的收縮，因而又使其內(nèi)部呈現(xiàn)拉伸應(yīng)力，造成結(jié)構(gòu)變形。從上述分析可以看出，焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生，是由于焊縫區(qū)域受熱不均勻和焊縫周圍金屬的約束所致，而熱膨脹過程中出現(xiàn)的塑性壓縮變形，便是冷卻中產(chǎn)生殘余變形的根源。在鋼板上面沿縱向堆焊一條焊縫，此焊縫長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為b。我們把堆上去的焊縫看作是加在鋼板上的熱

5、能，將焊縫的投影面積看作是一分離的板條bxI。板條受熱后，假定四周沒有冷金屬的約束，板條勢(shì)必膨脹，膨脹長(zhǎng)度厶i，膨脹寬度厶6。但是實(shí)際上板條bxL與鋼板不是分離的，四周會(huì)受到冷金屬的約束而無法膨脹，所以板條是縮短了長(zhǎng)度△L、寬度△b。板條的縮短是由于產(chǎn)生壓縮應(yīng)力a0所致，且a0as因而板條產(chǎn)生塑性變形(縮短)。當(dāng)焊接完畢溫度降低時(shí)，ao亦下降，板條要收縮，但是由于四周冷金屬的阻止，使得板條無法得到充分的縮短，因而產(chǎn)生了殘余應(yīng)力(拉應(yīng)力)

6、。板條內(nèi)的拉應(yīng)力使四周的冷金屬造成壓縮，四周的板受到壓縮后，在平面內(nèi)將出現(xiàn)波形。對(duì)于厚度在8mm以下的板，因?yàn)樗呐R界應(yīng)力比屈服點(diǎn)低得多，因此當(dāng)焊縫收縮時(shí)，焊縫內(nèi)呈現(xiàn)的殘余拉應(yīng)力ao(即四周冷金屬所受到的壓應(yīng)力)會(huì)超過臨界應(yīng)力，因而板易喪失③在單個(gè)零件上，先鉆成或沖成較小的孔徑，然后在裝配好的構(gòu)件上再擴(kuò)鉆至設(shè)計(jì)孔徑的孔。(5)螺栓的制圖符號(hào)在鋼結(jié)構(gòu)施工圖上需將螺栓及螺孔的施工要求，用圖形表示，以免引起混淆(圖91)。詳細(xì)表示方法參見《建

7、筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)》(GBl0587)。(6)螺栓的有效面積(表91)2)構(gòu)造要求螺栓的間距也不宜過大。尤其是受壓板件，當(dāng)栓距過大時(shí)，容易發(fā)生凸曲現(xiàn)象。板和剛性構(gòu)件(如槽鋼、角鋼等)連接時(shí)，栓距過大不易緊密接觸，潮氣易于侵入縫隙而銹蝕。按規(guī)范規(guī)定，栓孔中心最大間距受壓時(shí)為12do或18tmin。(tmin。為外層較薄板件的厚度)，受拉時(shí)為16do或24tmin，中心至構(gòu)件邊緣最大距離為4do或18txin。3)施工要求螺栓應(yīng)有足夠距離，以便

8、于轉(zhuǎn)動(dòng)扳手，擰緊螺母。912普通螺栓連接的構(gòu)造要求(1)螺栓的直徑在同一結(jié)構(gòu)連接中，無論是臨時(shí)安裝螺栓還是永久螺栓，為了便于制造，宜用同一種直徑的螺栓孔d。螺栓直徑d的選擇根據(jù)連接件的尺寸和受力大小而定，可參照表91螺栓的有效面積，按螺栓結(jié)構(gòu)形式和受力大小進(jìn)行計(jì)算。常用的標(biāo)準(zhǔn)螺栓直徑是M16、M18、M20、M22、M24。(2)螺栓的排列及間距螺栓的排列及間距可分為并列排列與錯(cuò)位排列兩種，如圖92所示。其排列原則如下：1)受力要求螺栓