组合梁的拼接分工厂拼接和工地拼接两种。当梁的尺寸超过钢材产品的供应规格时,须将钢材接长或拼大,这种拼接常在工厂内进行,称为工厂拼接;当梁的长度受到运输条件或安装条件(如起重能力)的限制时,必须将梁在工厂分段制造,运输至工地后再拼接,称为工地拼接。显然,工地拼接的工艺条件较工厂拼接的工艺条件差,应尽量避免。拼接部位应尽量设置在内力较小处,一般设置在梁跨的l/3或l/4处。

当组合梁在工厂拼接时,宜将翼缘板的拼接与腹板拼接错开(使薄弱点不集中在同一截面)并用对接焊缝拼接。为防止由于焊缝过于密集和交叉,引起应力集中,腹板的拼接焊缝还应与加劲肋之间至少相距10tw,如图4.17所示。对接焊缝施焊时宜加引弧板,其质量采用Ⅰ级或Ⅱ级质量检查,焊缝与主体金属等强。

图4.17　梁的工厂拼接

当焊缝质量采用Ⅲ级质量检查时,须按拼接处的弯矩和剪力,验算腹板受拉边缘处的焊缝折算应力强度:

式中符号意义见式(4.10)。

组合梁的工地拼接应使翼缘和腹板基本在同一截面断开[图4.18(a)],以便于分段运输和安装,有时也将翼缘和腹板略微错开[图4.18(b)],有利于构件受力,但在运输和安装时,应对分段的突出部位特别保护,以免碰损。工地拼接时,梁不便翻身,应将上、下翼缘的拼接处都做成向上的V形剖口,便于俯焊,其施焊顺序应按图4.18(a)所示数字进行。为了使翼缘板和腹板在工地施焊时有较大的自由变形,减小拼接处的焊接残余应力和残余变形,通常在工厂内制造时,每段的翼缘焊缝在靠近拼接处预留500mm左右暂时不焊。

图4.18　梁的工地拼接

即使采取了以上措施来减小焊接的残余应力,但由于每段梁本身的刚度很大,焊缝的收缩仍然受到较大约束,产生较大的焊接残余应力。如果再考虑到现场施工质量难以得到保证,而且在工程实践中也曾发生过由于梁的工地拼接焊缝质量很差而引起整个结构破坏的事故,因此,对于较重要或直接承受动力荷载的大型梁,其工地拼接宜采用高强度螺栓连接,如图4.19所示。

图4.19　梁的高强度螺栓拼接

翼缘或腹板采用高强度螺栓连接时,常有等强设计(连接与主体金属等强)和按拼接处实际作用内力设计两种计算方法,梁的轴力一般较小,拼接设计时可不考虑。

等强设计多用于抗震设计或按塑性设计的梁的拼接,拼接处腹板和翼缘板承受的内力设计值为:弯矩M=Wnf、剪力V=Awnfv,Wn和Awn分别为被拼接构件的净截面抵抗矩和腹板净截面面积。假设弯矩全部由翼缘连接承担,翼缘连接所需螺栓的个数为:(www.daowen.com)

式中　h——梁高;

t1——翼缘厚度。

假设剪力全部由腹板连接承担,腹板连接所需的螺栓个数为:

式中　——一个螺栓的承载力设计值。

翼缘和腹板拼接板的强度按与连接等强进行计算。按实际内力设计拼接板时,假设弯矩按截面刚度向腹板和翼缘板分配:

式中　Iw,If——分别为梁截面腹板和翼缘板对中和轴的惯性矩,翼缘连接所需螺栓的个数为:

假设剪力全部由腹板连接承担,需验算腹板连接螺栓在弯矩和剪力的共同作用下,受力最大的螺栓强度Nv,max≤Nb

v和拼接板的净截面强度。当拼接采用对接焊缝连接时,由于翼缘和腹板连接处不易焊透,有时也采用拼接板拼接(图4.20),其焊缝连接及其拼接板所承受的内力计算,可采用高强度螺栓连接计算中按实际内力设计拼接板的情况进行。

图4.20　梁的对接焊缝拼接