钢结构构件设计与制造中如何避免层状撕裂

本文转载自公众号钢结构成本-Steelstructure

一般对于受拉钢结构构件，垂直于应力方向的截面厚度方向的伸长率与面积收缩率均比平面方向的小得多。

在许多应用中，这种固有的方向性不会造成严重后果。

然而，由于存在层状撕裂的可能性，因此在设计和制造具有强约束节点的结构时，这一点变得非常重要。

这是由于厚度方向的应变过大而导致钢板表面以下产生裂纹的断裂现象，通常与强约束节点下焊缝金属的收缩有关。

撕裂裂纹表现为一系列与表面平行的台阶。

故障可能完全发生在板材或型材的表面之下，或者发生在焊缝的边缘或趾部。

在重型焊接结构中，尤其是厚板连接和重型结构钢型材，仔细选择焊缝结构、焊接金属和焊接工艺可以限制层状撕裂。

若有必要，结构钢还可以采用特殊工艺生产，通常是通过降低硫含量、控制杂质来提高厚度方向的延展性。

确定材料对层状撕裂的敏感性，最广泛接受的方法是对圆形试样进行拉伸试验，并观察垂直于侧面的横截面积的减少。

特定应用所需的面积减少取决于具体结构。

特殊钢的生产规范经常需要与钢铁制造商协调。

（改编自 RI Brockenbrough，《建筑钢结构设计—国际指南》第 12 章，R、Bjorhovde 等人编辑，Elsevier Science Publishers，Ltd.，纽约。）

GB 50017-2017 钢结构设计标准

注意硫含量的要求。

在常见的钢结构工程中，柱底板常采用厚板，那么柱底板沿板厚方向的撕裂拉力是否大？柱底板厚度大于等于40mm，采用《GB 5313-2023厚度方向性能钢板》是否“合适”？

另外需要注意的是，这并不是必须的，因为不代表所有非厚度方向性能的钢板都不能满足规范和设计要求。据材料供应商介绍，部分Q235B/Q355B钢板虽然通过了无损检测，证明可以达到Z15，但往往出于保守的考虑，也会采用具有Z向性能的钢板。

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层状撕裂是由焊接拉应力引起的，而不是结构应力。翼缘板越厚，焊接拉应力越大。因此，焊接拉应力的大小一般受焊接焊缝形式的影响。

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