影響鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性因素分析及對(duì)策

摘 要：鋼板焊接牛腿作為短懸臂結(jié)構(gòu)在建設(shè)工程中得到廣泛應(yīng)用，常以傳力構(gòu)件用于工業(yè)與民用建筑連接節(jié)點(diǎn)，起著承受和傳遞集中荷載的重要作用。分析并認(rèn)識(shí)影響鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性因素，將有助于指導(dǎo)鋼板焊接牛腿設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)實(shí)踐工作。

關(guān)鍵詞：鋼板；焊接；牛腿；穩(wěn)定性

鋼板焊接牛腿是以節(jié)點(diǎn)形式連接其它結(jié)構(gòu)的短懸臂構(gòu)件，端部截面以“工”形或“∏”形居多，與其它構(gòu)件通常采用手工焊接連接，廣泛用于工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)、改造鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土與鋼組合結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域，主要作用是承受和傳遞豎向集中荷載產(chǎn)生的彎矩和剪力，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、承載合理等優(yōu)點(diǎn)。通過分析影響鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性因素，認(rèn)識(shí)鋼板焊接牛腿設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)容易忽視的薄弱環(huán)節(jié)并提出相應(yīng)對(duì)策，以防范鋼板焊接牛腿脫落發(fā)生質(zhì)量事故（圖一）。

圖一 鋼板焊接牛腿脫落事故圖例

1 鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性分析

1.1 穩(wěn)定性概念

穩(wěn)定是外部荷載與結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵抗力間的平衡狀態(tài)，如果使結(jié)構(gòu)偏離平衡位置的外界擾動(dòng)荷載除去后結(jié)構(gòu)能恢復(fù)平衡位置，則結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的；如果外界擾動(dòng)荷載除去后結(jié)構(gòu)不能恢復(fù)到平衡位置，且偏離平衡位置越來越遠(yuǎn)，則結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的；若外界擾動(dòng)荷載除去后結(jié)構(gòu)不能恢復(fù)到平衡位置，但是仍能停留在新的平衡狀態(tài)，則是臨界狀態(tài)。所以，鋼板焊接牛腿穩(wěn)定的實(shí)質(zhì)是結(jié)構(gòu)變形，對(duì)設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)實(shí)踐工作的要求是預(yù)防結(jié)構(gòu)變形。

1.2 穩(wěn)定性分析

1.2.1 設(shè)計(jì)因素

鋼板焊接牛腿承受壓彎荷載，依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。影響鋼牛腿穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)因素一是設(shè)計(jì)方案，即反映鋼板焊接牛腿的截面形式、鋼材等級(jí)、焊接材料、焊接方式和焊縫質(zhì)量等級(jí)；二是設(shè)計(jì)輸入計(jì)算軟件的荷載參數(shù)不準(zhǔn)確或遺漏導(dǎo)致最大豎向或彎矩荷載值與實(shí)際不符；三是反映焊縫幾何特性的截面慣性矩、截面抵抗矩、截面面積矩計(jì)算不準(zhǔn)確，影響焊縫正應(yīng)力、剪應(yīng)力和折算應(yīng)力計(jì)算準(zhǔn)確性。

1.2.2 節(jié)點(diǎn)詳圖深化設(shè)計(jì)因素

鋼板焊接牛腿作為鋼結(jié)構(gòu)重要節(jié)點(diǎn)，深化設(shè)計(jì)是其加工前不可或缺的工作。影響深化設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素一是忽視深化設(shè)計(jì)資質(zhì)或深化設(shè)計(jì)詳圖未經(jīng)原設(shè)計(jì)單位認(rèn)可，使深化設(shè)計(jì)質(zhì)量得不到保證；二是沒有領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，在深化設(shè)計(jì)過程降低原設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)局部或整體質(zhì)量等級(jí)，如將原設(shè)計(jì)高等級(jí)材質(zhì)改為低等級(jí)，熔透焊接改為貼角焊接等；三是未經(jīng)圖紙會(huì)審進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，使深化設(shè)計(jì)工作沒有充分發(fā)揮解決原設(shè)計(jì)問題的作用，影響深化設(shè)計(jì)質(zhì)量；四是深化設(shè)計(jì)繪制詳圖不規(guī)范，影響工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量。

1.2.3 焊接工藝評(píng)定因素

現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》雖然對(duì)焊接工藝評(píng)定有強(qiáng)制性要求，但大多數(shù)施工單位對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評(píng)定的重要性認(rèn)識(shí)不夠。一方面不是施工單位自身出于對(duì)工程質(zhì)量主動(dòng)控制并負(fù)責(zé)的態(tài)度自覺進(jìn)行工藝試驗(yàn)或工藝評(píng)定，對(duì)怎樣執(zhí)行焊接工藝評(píng)定與實(shí)際工藝質(zhì)量更接近存在認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)；另一方面大多數(shù)焊接工藝評(píng)定僅針對(duì)試件制定指導(dǎo)書，不能完全代表構(gòu)件需要焊接熱輸入、預(yù)熱、后熱、矯正等實(shí)際控制內(nèi)容，忽視承受動(dòng)力荷載鋼構(gòu)件焊縫可能脆性撕裂破壞隱患；第三是焊接工藝評(píng)定合格適用范圍的誤區(qū)，如將低級(jí)別或不同材質(zhì)評(píng)定合格的，或?qū)⒉煌附臃椒?、接頭形式、施焊位置評(píng)定合格的互相適用。

1.2.4 焊縫質(zhì)量檢測(cè)因素

影響焊縫質(zhì)量檢測(cè)判定的因素一是所選無損檢測(cè)方法與被檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)類型、材質(zhì)、加工方法、使用條件不適合影響質(zhì)量檢測(cè)判定準(zhǔn)確性；二是不能全面覆蓋或代表相應(yīng)焊縫質(zhì)量等級(jí)檢測(cè)，如將承受集中壓力、剪力或彎矩動(dòng)力荷載作用的焊縫，或設(shè)計(jì)要求熔透并與母材等強(qiáng)焊接的焊縫，或設(shè)計(jì)不要求焊透的T形接頭采用角焊縫或部分焊透對(duì)接與角接組合焊縫，低于二級(jí)焊縫檢測(cè)、漏測(cè)或外觀質(zhì)量低于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的檢查；三是檢測(cè)從業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)不足，影響體積狀（氣孔、加渣）或平面狀（裂紋、未熔合、根部未焊透）焊縫缺陷判定準(zhǔn)確性。

2 鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性對(duì)策

2.1 設(shè)計(jì)穩(wěn)定性對(duì)策

在設(shè)計(jì)方案、荷載復(fù)核和截面計(jì)算準(zhǔn)確無誤的前提下，重視鋼板焊接牛腿整體和局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。軸心受拉構(gòu)件一般不用驗(yàn)算整體和局部穩(wěn)定，對(duì)類似鋼板焊接牛腿容易喪失穩(wěn)定的軸心受壓構(gòu)件或壓彎構(gòu)件，局部穩(wěn)定驗(yàn)算一要控制翼緣板自由外伸長(zhǎng)度與翼緣厚度之比，二要控制腹板凈高度與腹板厚度之比。對(duì)傳遞彎矩或不傳遞彎矩的節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)件要分別賦與足夠的剛度和柔度，使鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造和構(gòu)件穩(wěn)定性相互一致，保證設(shè)計(jì)方案具有可靠的穩(wěn)定性。

2.2 節(jié)點(diǎn)詳圖深化設(shè)計(jì)對(duì)策

一是設(shè)計(jì)或施工單位對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件細(xì)化、補(bǔ)充、量化以指導(dǎo)工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝的深化設(shè)計(jì)必須具有相應(yīng)的設(shè)計(jì)資質(zhì)；二是深化設(shè)計(jì)人員具備崗位資質(zhì)和良好的職業(yè)操守，準(zhǔn)確把握構(gòu)件外形尺寸和節(jié)點(diǎn)焊接工藝，加強(qiáng)圖紙會(huì)審減少筆誤造成加工、運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量問題；三是深化設(shè)計(jì)總說明包括設(shè)計(jì)依據(jù)、制作安裝說明、構(gòu)件材質(zhì)、除銹等級(jí)、焊縫主要參數(shù)、防腐蝕等內(nèi)容；四是具有完整、規(guī)范和審定的深化設(shè)計(jì)詳圖。

2.3 焊接工藝評(píng)定對(duì)策

對(duì)影響鋼結(jié)構(gòu)安全和重要使用功能的焊接節(jié)點(diǎn)，一要專門制定適用于指導(dǎo)實(shí)際焊接工藝的專業(yè)理論指導(dǎo)書，增加對(duì)實(shí)際裝配焊接工藝的評(píng)定內(nèi)容，保證實(shí)際焊接評(píng)定主體與工藝試驗(yàn)評(píng)定有機(jī)結(jié)合；二是重視鋼板高強(qiáng)材質(zhì)、厚大形狀、承受動(dòng)力荷載、操作人員不熟練的工藝評(píng)定適用范圍；三是要對(duì)焊接試件進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，根據(jù)接頭特點(diǎn)確定焊接冷卻時(shí)間和拘束程度，選擇性進(jìn)行接頭脆性及韌性試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出可靠的焊接工藝參數(shù)并校驗(yàn)工藝參數(shù)的正確性，必要時(shí)對(duì)焊縫及熱影響區(qū)進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)量；四是完善包括焊接母材、焊接材料、坡口形狀、焊接間隙、焊接電流、環(huán)境溫度、焊接速度、焊后熱處理、同類型焊縫部位、焊接接頭形式等重要工藝參數(shù)的記錄，建立焊接材料質(zhì)量證明書、焊接工藝評(píng)定報(bào)告、合格焊工執(zhí)行相關(guān)工藝試驗(yàn)評(píng)定與實(shí)際裝配焊接一一對(duì)應(yīng)的追溯性檔案。

2.4 焊縫質(zhì)量檢測(cè)對(duì)策

保證焊縫質(zhì)量檢測(cè)判定的準(zhǔn)確性，一是要正確選擇無損探傷檢驗(yàn)方式，對(duì)設(shè)計(jì)熔透焊縫應(yīng)選擇超聲波探傷，當(dāng)缺陷超出超聲波探傷標(biāo)準(zhǔn)要選擇X射線源透照檢測(cè)，對(duì)焊縫表面缺陷或要求滲透探傷的分別選擇磁粉探傷和檢測(cè)靈敏度較高的熒光滲透檢測(cè)；二是檢測(cè)內(nèi)容必須包括內(nèi)部缺陷、外觀表面缺陷及焊縫尺寸等反映焊縫質(zhì)量等級(jí)的主要因素，對(duì)某些承受動(dòng)力荷載的三級(jí)角焊縫雖不進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測(cè)，但其外觀質(zhì)量等級(jí)要按照二級(jí)焊縫檢查；三是鑒于超聲波檢測(cè)焊縫內(nèi)部缺陷定性較難，主要依靠檢測(cè)儀器性能和檢測(cè)人員的技術(shù)水平予以估判，要求檢測(cè)從業(yè)人員必須具備辨別各類缺陷的豐富經(jīng)驗(yàn)；四是建立焊接質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告、超聲波、射線探傷記錄等追溯性檔案，報(bào)告或記錄反映檢測(cè)結(jié)果要與實(shí)際焊縫一一對(duì)應(yīng)。

3 結(jié)語

通過對(duì)影響鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性因素分析，提出規(guī)范設(shè)計(jì)方案、節(jié)點(diǎn)詳圖深化設(shè)計(jì)、焊縫工藝評(píng)定和焊縫質(zhì)量檢測(cè)的對(duì)策，以求提升參與鋼板焊接牛腿設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)人員重視各環(huán)節(jié)質(zhì)量管理意識(shí)，杜絕鋼板焊接牛腿失穩(wěn)脫落引發(fā)質(zhì)量安全事故。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈祖炎，陳揚(yáng)驥，陳以一.鋼結(jié)構(gòu)基本原理[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

[2] 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范編制組.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，GB50017-2003.中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

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[5] 王鐵軍，馬振峰.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評(píng)定的現(xiàn)狀與探索[J].建筑與預(yù)算，2008（2）.

[6] 侯兆欣.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫無損探傷檢驗(yàn)若干問題[J].施工技術(shù)， 2006（9）.

作者簡(jiǎn)介：劉鵬飛（1970- ），男，甘肅靜寧人，昆明理工大學(xué)工業(yè)與民用建筑學(xué)士，國(guó)家注冊(cè)一級(jí)建造師、監(jiān)理工程師，從事有色金屬工業(yè)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督工作。

摘 要：鋼板焊接牛腿作為短懸臂結(jié)構(gòu)在建設(shè)工程中得到廣泛應(yīng)用，常以傳力構(gòu)件用于工業(yè)與民用建筑連接節(jié)點(diǎn)，起著承受和傳遞集中荷載的重要作用。分析并認(rèn)識(shí)影響鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性因素，將有助于指導(dǎo)鋼板焊接牛腿設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)實(shí)踐工作。

關(guān)鍵詞：鋼板；焊接；牛腿；穩(wěn)定性

鋼板焊接牛腿是以節(jié)點(diǎn)形式連接其它結(jié)構(gòu)的短懸臂構(gòu)件，端部截面以“工”形或“∏”形居多，與其它構(gòu)件通常采用手工焊接連接，廣泛用于工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)、改造鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土與鋼組合結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域，主要作用是承受和傳遞豎向集中荷載產(chǎn)生的彎矩和剪力，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、承載合理等優(yōu)點(diǎn)。通過分析影響鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性因素，認(rèn)識(shí)鋼板焊接牛腿設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)容易忽視的薄弱環(huán)節(jié)并提出相應(yīng)對(duì)策，以防范鋼板焊接牛腿脫落發(fā)生質(zhì)量事故（圖一）。

圖一 鋼板焊接牛腿脫落事故圖例

1 鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性分析

1.1 穩(wěn)定性概念

穩(wěn)定是外部荷載與結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵抗力間的平衡狀態(tài)，如果使結(jié)構(gòu)偏離平衡位置的外界擾動(dòng)荷載除去后結(jié)構(gòu)能恢復(fù)平衡位置，則結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的；如果外界擾動(dòng)荷載除去后結(jié)構(gòu)不能恢復(fù)到平衡位置，且偏離平衡位置越來越遠(yuǎn)，則結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的；若外界擾動(dòng)荷載除去后結(jié)構(gòu)不能恢復(fù)到平衡位置，但是仍能停留在新的平衡狀態(tài)，則是臨界狀態(tài)。所以，鋼板焊接牛腿穩(wěn)定的實(shí)質(zhì)是結(jié)構(gòu)變形，對(duì)設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)實(shí)踐工作的要求是預(yù)防結(jié)構(gòu)變形。

1.2 穩(wěn)定性分析

1.2.1 設(shè)計(jì)因素

鋼板焊接牛腿承受壓彎荷載，依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。影響鋼牛腿穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)因素一是設(shè)計(jì)方案，即反映鋼板焊接牛腿的截面形式、鋼材等級(jí)、焊接材料、焊接方式和焊縫質(zhì)量等級(jí)；二是設(shè)計(jì)輸入計(jì)算軟件的荷載參數(shù)不準(zhǔn)確或遺漏導(dǎo)致最大豎向或彎矩荷載值與實(shí)際不符；三是反映焊縫幾何特性的截面慣性矩、截面抵抗矩、截面面積矩計(jì)算不準(zhǔn)確，影響焊縫正應(yīng)力、剪應(yīng)力和折算應(yīng)力計(jì)算準(zhǔn)確性。

1.2.2 節(jié)點(diǎn)詳圖深化設(shè)計(jì)因素

鋼板焊接牛腿作為鋼結(jié)構(gòu)重要節(jié)點(diǎn)，深化設(shè)計(jì)是其加工前不可或缺的工作。影響深化設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素一是忽視深化設(shè)計(jì)資質(zhì)或深化設(shè)計(jì)詳圖未經(jīng)原設(shè)計(jì)單位認(rèn)可，使深化設(shè)計(jì)質(zhì)量得不到保證；二是沒有領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，在深化設(shè)計(jì)過程降低原設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)局部或整體質(zhì)量等級(jí)，如將原設(shè)計(jì)高等級(jí)材質(zhì)改為低等級(jí)，熔透焊接改為貼角焊接等；三是未經(jīng)圖紙會(huì)審進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，使深化設(shè)計(jì)工作沒有充分發(fā)揮解決原設(shè)計(jì)問題的作用，影響深化設(shè)計(jì)質(zhì)量；四是深化設(shè)計(jì)繪制詳圖不規(guī)范，影響工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量。

1.2.3 焊接工藝評(píng)定因素

現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》雖然對(duì)焊接工藝評(píng)定有強(qiáng)制性要求，但大多數(shù)施工單位對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評(píng)定的重要性認(rèn)識(shí)不夠。一方面不是施工單位自身出于對(duì)工程質(zhì)量主動(dòng)控制并負(fù)責(zé)的態(tài)度自覺進(jìn)行工藝試驗(yàn)或工藝評(píng)定，對(duì)怎樣執(zhí)行焊接工藝評(píng)定與實(shí)際工藝質(zhì)量更接近存在認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)；另一方面大多數(shù)焊接工藝評(píng)定僅針對(duì)試件制定指導(dǎo)書，不能完全代表構(gòu)件需要焊接熱輸入、預(yù)熱、后熱、矯正等實(shí)際控制內(nèi)容，忽視承受動(dòng)力荷載鋼構(gòu)件焊縫可能脆性撕裂破壞隱患；第三是焊接工藝評(píng)定合格適用范圍的誤區(qū)，如將低級(jí)別或不同材質(zhì)評(píng)定合格的，或?qū)⒉煌附臃椒?、接頭形式、施焊位置評(píng)定合格的互相適用。

1.2.4 焊縫質(zhì)量檢測(cè)因素

影響焊縫質(zhì)量檢測(cè)判定的因素一是所選無損檢測(cè)方法與被檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)類型、材質(zhì)、加工方法、使用條件不適合影響質(zhì)量檢測(cè)判定準(zhǔn)確性；二是不能全面覆蓋或代表相應(yīng)焊縫質(zhì)量等級(jí)檢測(cè)，如將承受集中壓力、剪力或彎矩動(dòng)力荷載作用的焊縫，或設(shè)計(jì)要求熔透并與母材等強(qiáng)焊接的焊縫，或設(shè)計(jì)不要求焊透的T形接頭采用角焊縫或部分焊透對(duì)接與角接組合焊縫，低于二級(jí)焊縫檢測(cè)、漏測(cè)或外觀質(zhì)量低于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的檢查；三是檢測(cè)從業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)不足，影響體積狀（氣孔、加渣）或平面狀（裂紋、未熔合、根部未焊透）焊縫缺陷判定準(zhǔn)確性。

2 鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性對(duì)策

2.1 設(shè)計(jì)穩(wěn)定性對(duì)策

在設(shè)計(jì)方案、荷載復(fù)核和截面計(jì)算準(zhǔn)確無誤的前提下，重視鋼板焊接牛腿整體和局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。軸心受拉構(gòu)件一般不用驗(yàn)算整體和局部穩(wěn)定，對(duì)類似鋼板焊接牛腿容易喪失穩(wěn)定的軸心受壓構(gòu)件或壓彎構(gòu)件，局部穩(wěn)定驗(yàn)算一要控制翼緣板自由外伸長(zhǎng)度與翼緣厚度之比，二要控制腹板凈高度與腹板厚度之比。對(duì)傳遞彎矩或不傳遞彎矩的節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)件要分別賦與足夠的剛度和柔度，使鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造和構(gòu)件穩(wěn)定性相互一致，保證設(shè)計(jì)方案具有可靠的穩(wěn)定性。

2.2 節(jié)點(diǎn)詳圖深化設(shè)計(jì)對(duì)策

一是設(shè)計(jì)或施工單位對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件細(xì)化、補(bǔ)充、量化以指導(dǎo)工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝的深化設(shè)計(jì)必須具有相應(yīng)的設(shè)計(jì)資質(zhì)；二是深化設(shè)計(jì)人員具備崗位資質(zhì)和良好的職業(yè)操守，準(zhǔn)確把握構(gòu)件外形尺寸和節(jié)點(diǎn)焊接工藝，加強(qiáng)圖紙會(huì)審減少筆誤造成加工、運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量問題；三是深化設(shè)計(jì)總說明包括設(shè)計(jì)依據(jù)、制作安裝說明、構(gòu)件材質(zhì)、除銹等級(jí)、焊縫主要參數(shù)、防腐蝕等內(nèi)容；四是具有完整、規(guī)范和審定的深化設(shè)計(jì)詳圖。

2.3 焊接工藝評(píng)定對(duì)策

對(duì)影響鋼結(jié)構(gòu)安全和重要使用功能的焊接節(jié)點(diǎn)，一要專門制定適用于指導(dǎo)實(shí)際焊接工藝的專業(yè)理論指導(dǎo)書，增加對(duì)實(shí)際裝配焊接工藝的評(píng)定內(nèi)容，保證實(shí)際焊接評(píng)定主體與工藝試驗(yàn)評(píng)定有機(jī)結(jié)合；二是重視鋼板高強(qiáng)材質(zhì)、厚大形狀、承受動(dòng)力荷載、操作人員不熟練的工藝評(píng)定適用范圍；三是要對(duì)焊接試件進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，根據(jù)接頭特點(diǎn)確定焊接冷卻時(shí)間和拘束程度，選擇性進(jìn)行接頭脆性及韌性試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出可靠的焊接工藝參數(shù)并校驗(yàn)工藝參數(shù)的正確性，必要時(shí)對(duì)焊縫及熱影響區(qū)進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)量；四是完善包括焊接母材、焊接材料、坡口形狀、焊接間隙、焊接電流、環(huán)境溫度、焊接速度、焊后熱處理、同類型焊縫部位、焊接接頭形式等重要工藝參數(shù)的記錄，建立焊接材料質(zhì)量證明書、焊接工藝評(píng)定報(bào)告、合格焊工執(zhí)行相關(guān)工藝試驗(yàn)評(píng)定與實(shí)際裝配焊接一一對(duì)應(yīng)的追溯性檔案。

2.4 焊縫質(zhì)量檢測(cè)對(duì)策

保證焊縫質(zhì)量檢測(cè)判定的準(zhǔn)確性，一是要正確選擇無損探傷檢驗(yàn)方式，對(duì)設(shè)計(jì)熔透焊縫應(yīng)選擇超聲波探傷，當(dāng)缺陷超出超聲波探傷標(biāo)準(zhǔn)要選擇X射線源透照檢測(cè)，對(duì)焊縫表面缺陷或要求滲透探傷的分別選擇磁粉探傷和檢測(cè)靈敏度較高的熒光滲透檢測(cè)；二是檢測(cè)內(nèi)容必須包括內(nèi)部缺陷、外觀表面缺陷及焊縫尺寸等反映焊縫質(zhì)量等級(jí)的主要因素，對(duì)某些承受動(dòng)力荷載的三級(jí)角焊縫雖不進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測(cè)，但其外觀質(zhì)量等級(jí)要按照二級(jí)焊縫檢查；三是鑒于超聲波檢測(cè)焊縫內(nèi)部缺陷定性較難，主要依靠檢測(cè)儀器性能和檢測(cè)人員的技術(shù)水平予以估判，要求檢測(cè)從業(yè)人員必須具備辨別各類缺陷的豐富經(jīng)驗(yàn)；四是建立焊接質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告、超聲波、射線探傷記錄等追溯性檔案，報(bào)告或記錄反映檢測(cè)結(jié)果要與實(shí)際焊縫一一對(duì)應(yīng)。

3 結(jié)語

通過對(duì)影響鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性因素分析，提出規(guī)范設(shè)計(jì)方案、節(jié)點(diǎn)詳圖深化設(shè)計(jì)、焊縫工藝評(píng)定和焊縫質(zhì)量檢測(cè)的對(duì)策，以求提升參與鋼板焊接牛腿設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)人員重視各環(huán)節(jié)質(zhì)量管理意識(shí)，杜絕鋼板焊接牛腿失穩(wěn)脫落引發(fā)質(zhì)量安全事故。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈祖炎，陳揚(yáng)驥，陳以一.鋼結(jié)構(gòu)基本原理[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

[2] 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范編制組.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，GB50017-2003.中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

[3] 劉景鳳，周文瑛等.鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范，GB50661-2011.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

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[5] 王鐵軍，馬振峰.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評(píng)定的現(xiàn)狀與探索[J].建筑與預(yù)算，2008（2）.

[6] 侯兆欣.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫無損探傷檢驗(yàn)若干問題[J].施工技術(shù)， 2006（9）.

作者簡(jiǎn)介：劉鵬飛（1970- ），男，甘肅靜寧人，昆明理工大學(xué)工業(yè)與民用建筑學(xué)士，國(guó)家注冊(cè)一級(jí)建造師、監(jiān)理工程師，從事有色金屬工業(yè)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督工作。

摘 要：鋼板焊接牛腿作為短懸臂結(jié)構(gòu)在建設(shè)工程中得到廣泛應(yīng)用，常以傳力構(gòu)件用于工業(yè)與民用建筑連接節(jié)點(diǎn)，起著承受和傳遞集中荷載的重要作用。分析并認(rèn)識(shí)影響鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性因素，將有助于指導(dǎo)鋼板焊接牛腿設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)實(shí)踐工作。

關(guān)鍵詞：鋼板；焊接；牛腿；穩(wěn)定性

鋼板焊接牛腿是以節(jié)點(diǎn)形式連接其它結(jié)構(gòu)的短懸臂構(gòu)件，端部截面以“工”形或“∏”形居多，與其它構(gòu)件通常采用手工焊接連接，廣泛用于工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)、改造鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土與鋼組合結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域，主要作用是承受和傳遞豎向集中荷載產(chǎn)生的彎矩和剪力，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、承載合理等優(yōu)點(diǎn)。通過分析影響鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性因素，認(rèn)識(shí)鋼板焊接牛腿設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)容易忽視的薄弱環(huán)節(jié)并提出相應(yīng)對(duì)策，以防范鋼板焊接牛腿脫落發(fā)生質(zhì)量事故（圖一）。

圖一 鋼板焊接牛腿脫落事故圖例

1 鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性分析

1.1 穩(wěn)定性概念

穩(wěn)定是外部荷載與結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵抗力間的平衡狀態(tài)，如果使結(jié)構(gòu)偏離平衡位置的外界擾動(dòng)荷載除去后結(jié)構(gòu)能恢復(fù)平衡位置，則結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的；如果外界擾動(dòng)荷載除去后結(jié)構(gòu)不能恢復(fù)到平衡位置，且偏離平衡位置越來越遠(yuǎn)，則結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的；若外界擾動(dòng)荷載除去后結(jié)構(gòu)不能恢復(fù)到平衡位置，但是仍能停留在新的平衡狀態(tài)，則是臨界狀態(tài)。所以，鋼板焊接牛腿穩(wěn)定的實(shí)質(zhì)是結(jié)構(gòu)變形，對(duì)設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)實(shí)踐工作的要求是預(yù)防結(jié)構(gòu)變形。

1.2 穩(wěn)定性分析

1.2.1 設(shè)計(jì)因素

鋼板焊接牛腿承受壓彎荷載，依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。影響鋼牛腿穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)因素一是設(shè)計(jì)方案，即反映鋼板焊接牛腿的截面形式、鋼材等級(jí)、焊接材料、焊接方式和焊縫質(zhì)量等級(jí)；二是設(shè)計(jì)輸入計(jì)算軟件的荷載參數(shù)不準(zhǔn)確或遺漏導(dǎo)致最大豎向或彎矩荷載值與實(shí)際不符；三是反映焊縫幾何特性的截面慣性矩、截面抵抗矩、截面面積矩計(jì)算不準(zhǔn)確，影響焊縫正應(yīng)力、剪應(yīng)力和折算應(yīng)力計(jì)算準(zhǔn)確性。

1.2.2 節(jié)點(diǎn)詳圖深化設(shè)計(jì)因素

鋼板焊接牛腿作為鋼結(jié)構(gòu)重要節(jié)點(diǎn)，深化設(shè)計(jì)是其加工前不可或缺的工作。影響深化設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素一是忽視深化設(shè)計(jì)資質(zhì)或深化設(shè)計(jì)詳圖未經(jīng)原設(shè)計(jì)單位認(rèn)可，使深化設(shè)計(jì)質(zhì)量得不到保證；二是沒有領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，在深化設(shè)計(jì)過程降低原設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)局部或整體質(zhì)量等級(jí)，如將原設(shè)計(jì)高等級(jí)材質(zhì)改為低等級(jí)，熔透焊接改為貼角焊接等；三是未經(jīng)圖紙會(huì)審進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，使深化設(shè)計(jì)工作沒有充分發(fā)揮解決原設(shè)計(jì)問題的作用，影響深化設(shè)計(jì)質(zhì)量；四是深化設(shè)計(jì)繪制詳圖不規(guī)范，影響工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量。

1.2.3 焊接工藝評(píng)定因素

現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》雖然對(duì)焊接工藝評(píng)定有強(qiáng)制性要求，但大多數(shù)施工單位對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評(píng)定的重要性認(rèn)識(shí)不夠。一方面不是施工單位自身出于對(duì)工程質(zhì)量主動(dòng)控制并負(fù)責(zé)的態(tài)度自覺進(jìn)行工藝試驗(yàn)或工藝評(píng)定，對(duì)怎樣執(zhí)行焊接工藝評(píng)定與實(shí)際工藝質(zhì)量更接近存在認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)；另一方面大多數(shù)焊接工藝評(píng)定僅針對(duì)試件制定指導(dǎo)書，不能完全代表構(gòu)件需要焊接熱輸入、預(yù)熱、后熱、矯正等實(shí)際控制內(nèi)容，忽視承受動(dòng)力荷載鋼構(gòu)件焊縫可能脆性撕裂破壞隱患；第三是焊接工藝評(píng)定合格適用范圍的誤區(qū)，如將低級(jí)別或不同材質(zhì)評(píng)定合格的，或?qū)⒉煌附臃椒ā⒔宇^形式、施焊位置評(píng)定合格的互相適用。

1.2.4 焊縫質(zhì)量檢測(cè)因素

影響焊縫質(zhì)量檢測(cè)判定的因素一是所選無損檢測(cè)方法與被檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)類型、材質(zhì)、加工方法、使用條件不適合影響質(zhì)量檢測(cè)判定準(zhǔn)確性；二是不能全面覆蓋或代表相應(yīng)焊縫質(zhì)量等級(jí)檢測(cè)，如將承受集中壓力、剪力或彎矩動(dòng)力荷載作用的焊縫，或設(shè)計(jì)要求熔透并與母材等強(qiáng)焊接的焊縫，或設(shè)計(jì)不要求焊透的T形接頭采用角焊縫或部分焊透對(duì)接與角接組合焊縫，低于二級(jí)焊縫檢測(cè)、漏測(cè)或外觀質(zhì)量低于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的檢查；三是檢測(cè)從業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)不足，影響體積狀（氣孔、加渣）或平面狀（裂紋、未熔合、根部未焊透）焊縫缺陷判定準(zhǔn)確性。

2 鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性對(duì)策

2.1 設(shè)計(jì)穩(wěn)定性對(duì)策

在設(shè)計(jì)方案、荷載復(fù)核和截面計(jì)算準(zhǔn)確無誤的前提下，重視鋼板焊接牛腿整體和局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。軸心受拉構(gòu)件一般不用驗(yàn)算整體和局部穩(wěn)定，對(duì)類似鋼板焊接牛腿容易喪失穩(wěn)定的軸心受壓構(gòu)件或壓彎構(gòu)件，局部穩(wěn)定驗(yàn)算一要控制翼緣板自由外伸長(zhǎng)度與翼緣厚度之比，二要控制腹板凈高度與腹板厚度之比。對(duì)傳遞彎矩或不傳遞彎矩的節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)件要分別賦與足夠的剛度和柔度，使鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造和構(gòu)件穩(wěn)定性相互一致，保證設(shè)計(jì)方案具有可靠的穩(wěn)定性。

2.2 節(jié)點(diǎn)詳圖深化設(shè)計(jì)對(duì)策

一是設(shè)計(jì)或施工單位對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件細(xì)化、補(bǔ)充、量化以指導(dǎo)工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝的深化設(shè)計(jì)必須具有相應(yīng)的設(shè)計(jì)資質(zhì)；二是深化設(shè)計(jì)人員具備崗位資質(zhì)和良好的職業(yè)操守，準(zhǔn)確把握構(gòu)件外形尺寸和節(jié)點(diǎn)焊接工藝，加強(qiáng)圖紙會(huì)審減少筆誤造成加工、運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量問題；三是深化設(shè)計(jì)總說明包括設(shè)計(jì)依據(jù)、制作安裝說明、構(gòu)件材質(zhì)、除銹等級(jí)、焊縫主要參數(shù)、防腐蝕等內(nèi)容；四是具有完整、規(guī)范和審定的深化設(shè)計(jì)詳圖。

2.3 焊接工藝評(píng)定對(duì)策

對(duì)影響鋼結(jié)構(gòu)安全和重要使用功能的焊接節(jié)點(diǎn)，一要專門制定適用于指導(dǎo)實(shí)際焊接工藝的專業(yè)理論指導(dǎo)書，增加對(duì)實(shí)際裝配焊接工藝的評(píng)定內(nèi)容，保證實(shí)際焊接評(píng)定主體與工藝試驗(yàn)評(píng)定有機(jī)結(jié)合；二是重視鋼板高強(qiáng)材質(zhì)、厚大形狀、承受動(dòng)力荷載、操作人員不熟練的工藝評(píng)定適用范圍；三是要對(duì)焊接試件進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，根據(jù)接頭特點(diǎn)確定焊接冷卻時(shí)間和拘束程度，選擇性進(jìn)行接頭脆性及韌性試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出可靠的焊接工藝參數(shù)并校驗(yàn)工藝參數(shù)的正確性，必要時(shí)對(duì)焊縫及熱影響區(qū)進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)量；四是完善包括焊接母材、焊接材料、坡口形狀、焊接間隙、焊接電流、環(huán)境溫度、焊接速度、焊后熱處理、同類型焊縫部位、焊接接頭形式等重要工藝參數(shù)的記錄，建立焊接材料質(zhì)量證明書、焊接工藝評(píng)定報(bào)告、合格焊工執(zhí)行相關(guān)工藝試驗(yàn)評(píng)定與實(shí)際裝配焊接一一對(duì)應(yīng)的追溯性檔案。

2.4 焊縫質(zhì)量檢測(cè)對(duì)策

保證焊縫質(zhì)量檢測(cè)判定的準(zhǔn)確性，一是要正確選擇無損探傷檢驗(yàn)方式，對(duì)設(shè)計(jì)熔透焊縫應(yīng)選擇超聲波探傷，當(dāng)缺陷超出超聲波探傷標(biāo)準(zhǔn)要選擇X射線源透照檢測(cè)，對(duì)焊縫表面缺陷或要求滲透探傷的分別選擇磁粉探傷和檢測(cè)靈敏度較高的熒光滲透檢測(cè)；二是檢測(cè)內(nèi)容必須包括內(nèi)部缺陷、外觀表面缺陷及焊縫尺寸等反映焊縫質(zhì)量等級(jí)的主要因素，對(duì)某些承受動(dòng)力荷載的三級(jí)角焊縫雖不進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測(cè)，但其外觀質(zhì)量等級(jí)要按照二級(jí)焊縫檢查；三是鑒于超聲波檢測(cè)焊縫內(nèi)部缺陷定性較難，主要依靠檢測(cè)儀器性能和檢測(cè)人員的技術(shù)水平予以估判，要求檢測(cè)從業(yè)人員必須具備辨別各類缺陷的豐富經(jīng)驗(yàn)；四是建立焊接質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告、超聲波、射線探傷記錄等追溯性檔案，報(bào)告或記錄反映檢測(cè)結(jié)果要與實(shí)際焊縫一一對(duì)應(yīng)。

3 結(jié)語

通過對(duì)影響鋼板焊接牛腿穩(wěn)定性因素分析，提出規(guī)范設(shè)計(jì)方案、節(jié)點(diǎn)詳圖深化設(shè)計(jì)、焊縫工藝評(píng)定和焊縫質(zhì)量檢測(cè)的對(duì)策，以求提升參與鋼板焊接牛腿設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)人員重視各環(huán)節(jié)質(zhì)量管理意識(shí)，杜絕鋼板焊接牛腿失穩(wěn)脫落引發(fā)質(zhì)量安全事故。

參考文獻(xiàn)

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[6] 侯兆欣.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫無損探傷檢驗(yàn)若干問題[J].施工技術(shù)， 2006（9）.

作者簡(jiǎn)介：劉鵬飛（1970- ），男，甘肅靜寧人，昆明理工大學(xué)工業(yè)與民用建筑學(xué)士，國(guó)家注冊(cè)一級(jí)建造師、監(jiān)理工程師，從事有色金屬工業(yè)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督工作。