焊接结构形式各异,繁简程度不一,类型很多。但焊接结构都是由一个或若干个不同的基本构件组成的,如梁、柱、桁架、箱体、容器等。分类的方法有几种,按半成品的制造方法可分为板焊结构、铸焊结构、锻焊结构、冲焊结构等;按结构的用途则可分为车辆结构、船体结构、飞机结构、容器结构等;按材料厚度可分为薄壁结构、厚壁结构;按材料种类可分为钢制结构、铝制结构、钛制结构等;现在国内通用的分类方法是根据焊接结构的工作特性来分类,主要分为以下几种类型:
1.梁及梁系结构
梁是在一个或两个主平面内承受弯矩的构件。这类结构的工作特点是结构件受横向弯曲,当多根梁通过焊接组成梁系结构时,其各梁的受力情况变得比较复杂。如大型水压机的横梁、桥式超重机架中的主梁以及大型栓焊钢桥主桥钢结构中的I形主梁等。
2.柱类结构
柱类结构是轴心受压和偏心受压(带有纵向弯曲)的构件。柱和梁一起组成厂房、高层房屋和工作平台的钢骨架。这类结构的特点是,承受压力或在受压同时又承受纵向弯曲。与梁类结构一样,结构的断面形状大多为I形、箱形或管式圆形断面。
3.桁架结构
桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。这里的桁架指的是桁架梁,是格构化的一种梁式结构。由于大多用于建筑的屋盖结构,因此桁架通常也被称作屋架。其主要结构特点在于各杆件受力均以单向拉、压为主,通过对上下弦杆和腹杆的合理布置,可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡,整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活,应用范围非常广。如用于大中型工业和民用建筑、大跨度的桥式起重机、门式起重机等。
4.板壳结构(又称壳体结构)
这类结构是由钢板焊接而成,钢板的厚度远小于其他两个尺寸。按照几何形状,板又分为薄板和薄壳。薄板是平面的板;薄壳是曲面的板。因为板壳结构是由薄板和薄壳组成的,所以板壳结构又称薄壁结构。板壳结构如储气罐、储液罐等要求密闭的容器,大直径高压输油管、输气管等,以及高炉的炉壳、轮船的船体等。另外还有汽车起重机箱形伸缩臂架、转台、车架、支腿等。挖掘机的动臂、斗杆、铲斗,门式起重机的主梁、刚性支腿、挠性支腿等也都属于板壳结构。
5.杆系结构
这类结构是由若干杆件按照一定的规律组成几何不变结构。其特征是每根杆件的长度远大于宽度和厚度,即截面尺寸较小。常见的塔式起重机的臂架和塔身是杆系结构;高压输电线路塔架、变电构架、广播电视发射塔架也是杆系结构。
6.骨架结构
这类结构的作用因像动物骨骼一样,故而得名。大多数用于起重运输机械,通常受动载荷,故要求它具有较轻的重量和较大的刚度。如北京奥运会主体育场“鸟巢”、船体钢肋、客车棚架、列车和汽车厢体等,均属此类结构。
7.网架结构(又称网格结构)
这类结构是一种高次超静定的空间杆系结构。网架结构空间刚度大、整体性强、稳定性好、安全度高,具有良好的抗振性和较好的建筑造型效果,同时兼有重量轻、材料省、制作安装方便等优点,因此是适用于大、中跨度屋盖体系的一种良好的结构形式。近30年来,网架结构在国内外得到了普遍的推广应用。
8.机器结构
这类结构通常是在交变载荷或多次重复性载荷下工作,它要求有良好的动载性能和刚度。此外,它本身往往还需机械加工以保证尺寸精度和稳定性。主要包括机器的机身、机座、大型机械零件(如齿轮、滚筒、轴)等。大多数采用钢板焊接或铸焊、锻焊联合工艺,可以解决铸锻设备能力不足的问题,同时大大缩短了制造周期。这类结构有机座、机架、机身、机床横梁及齿轮、连杆和轴等。
几种主要结构形式如图1-1~图1-6所示。(www.xing528.com)
图1-1 四桁架式桥式起重机桥架图
1—主桁架 2—辅助桁架 3—上水平桁架 4—下水平桁架 5—钢轨
图1-2 钢板卷焊容器的典型结构
1—筒体 2—封头 3—接管 4—内件
图1-3 塔式起重机
1—臂架 2—塔身
图1-4 广播电视发射塔架
图1-5 汽车起重机
1—臂架 2—转台 3—车架 4—支腿
图1-6 网架
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