图纸钢结构设计说明中的焊接要求及成本分析

在钢结构设计说明书中，或许是出于抗震结构或规范要求的考虑，往往要求柱翼缘与底板的焊接应为全焊透，且质量等级定为一级或二级。这样不仅耗电量大，还要求24小时后做超声波探伤，使制造成本至少增加一倍。例如：

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》第10.1.3条规定，框架构件翼缘与端板或柱底板连接时，当翼缘厚度大于12mm时，应采用全熔透对接焊缝（图1）；其他情况，应采用等强度角焊缝（图3）。

《高层民用建筑钢结构技术规范》第8.1.4条规定，当梁、柱采用刚接连接时，梁翼缘与柱的连接、框架柱的拼接、外露柱脚的柱身与底板的连接以及悬臂桁架等重要受拉构件的拼接，均应采用一级全焊透焊缝，其他全焊透焊缝为二级。

《多层、高层民用建筑钢结构节点详图施工图》P34-注2：柱底端应磨平并紧固，此时柱翼缘与底座板可采用半熔透坡口对接焊缝连接。

《多层、高层民用建筑钢结构节点构造详图》P35-注1：抗震结构柱底与基础板宜采用全焊透坡口对接焊连接，非抗震结构柱底宜采用半焊透坡口对接焊连接。

事实上，很多柱底座在任何主要条件下都不会产生拉力，或仅有很小的拉力，通过计算（在地脚螺栓作用下可采用弹性承载力超强设计理念），采用角焊缝连接柱翼缘与底座板更为合理。

【2012一级结构试验】柱底板厚度为16mm，端部要求铣平，焊缝总长度lw=l040mm。在试验室内，柱与底板之间的焊缝采用下列哪种处理方式最合理？

（A）角焊缝连接，焊脚尺寸为8mm

（B）立柱与底板焊接贯穿，焊缝质量要求一级

（C）柱与底板焊接完毕，二次焊缝质量要求

（D）角焊缝连接，焊脚尺寸为12mm 答案]（A）

根据钢材标准12.7.3条规定，焊脚尺寸应满足

根据钢材标准11.3.5条规定，hf≥6mm

T形连接单面角焊缝hf=6+1=7mm

答案应为 A。

【解释】

根据《钢结构标准》第12.7.3条规定，当轴心受压柱或压弯柱端部铣平时，柱身最大压力应直接从铣平端传递，连接焊缝或螺栓应按最大压力与最大剪力的15%中较大值计算抗剪承载力；当压弯柱出现受拉区时，该区域连接仍应按最大拉力计算；从其沉降构造可以看出，计算值很小。

根据钢材标准11.3.5条规定，角焊缝尺寸应符合下列规定：

1 角焊缝的最小计算长度应为其焊脚尺寸的8倍，且不应小于40mm；焊缝的计算长度应为扣除起弧长度和收弧长度后的焊缝长度；

2 间断角焊缝段的最小长度不宜小于最小计算长度；

3 角焊缝的最小焊脚尺寸应按表11.3.5确定,当承受动载荷时,角焊缝的焊脚尺寸不应小于5mm;

4 当焊接构件中较薄板厚度不小于25mm时，宜采用局部设坡口的角焊缝；

5 采用角焊缝连接时，不宜将厚板焊接到较薄的板上。

注：1 采用不预热的非低氢焊接方法焊接时，t 等于焊接接头中较厚部位的厚度，宜采用单道焊；采用预热的非低氢焊接方法或低氢焊接方法焊接时，t 等于焊接接头中较薄部位的厚度；

2 焊缝尺寸hf不要求超过焊缝连接中较薄部位的厚度。

焊缝的最小计算高度应满足焊缝的组织要求。显然，按上述方法计算的焊缝高度不满足组织要求。因此，本题正确答案应为按钢材标准第11.3.5条组织要求计算的结果。

从以上受力计算结果及结构要求计算结果可以看出，柱翼缘与底板的焊接采用角焊缝是合理的，而采用全焊透焊接则稍不经济。