鋼結(jié)構(gòu)講義3ppt課件

1、第 三 章 鋼 結(jié) 構(gòu) 的 連 接一、焊縫概述 1. 焊縫的施焊方位 根據(jù)所持焊條與焊件間的相互位置，施焊方位 分為平焊(俯焊)、立焊、橫焊、仰焊四種， 按照文字所述順序操作漸難，質(zhì)量保證漸難。 2. 焊縫質(zhì)量檢驗 三級： 只需求做外觀檢查，即檢查焊縫尺寸、有無 裂紋、咬肉等景象。 二級： 三級根底上 + 超聲波檢查， 一級： 二級根底上 + X射線檢查， 經(jīng)過幾級檢查的焊縫就稱為幾級質(zhì)量焊縫。 3. 角焊縫的焊腳尺寸與計算長度 hf min1.5 4mm t ：較厚焊件厚 hf max 1.2 t t ：薄焊件厚 貼邊角焊縫還應(yīng)滿足： hf maxt (t6mm) hf maxt (12)m

2、m (t 6mm) 故： hf min hf hf max 角焊縫的計算長度(并非幾何長度) h2wfll40mmh8wminfl貼邊h60wmaxfllllwmaxwwmint 4. 對接焊縫的構(gòu)造 焊縫的起點和終點有缺陷，故施焊時必需設(shè)引弧板，使起弧、落弧在引弧板上發(fā)生。 假設(shè)設(shè)引弧板困難而沒設(shè)，那么計算長度為： (t：薄板厚度) 焊透的對接焊縫 部分焊透的對接焊縫 焊縫有缺陷， 規(guī)范規(guī)定：對接焊縫的抗壓設(shè)計強(qiáng)度與母材一樣。經(jīng)過一、二級質(zhì)量檢驗規(guī)范的焊縫，其抗拉設(shè)計強(qiáng)度與母材的抗拉設(shè)計強(qiáng)度一樣，質(zhì)量屬于三級的焊縫，焊縫的抗拉設(shè)計強(qiáng)度等于母材抗拉設(shè)計強(qiáng)度的0.85倍。2tw ll對接焊縫分二

3、、焊接剩余應(yīng)力和焊接剩余變形 焊件冷卻后產(chǎn)生的變形2 ，稱焊接剩余變形，此時焊件中的應(yīng)力稱焊接剩余應(yīng)力。 焊接剩余應(yīng)力對構(gòu)造的影響 剩余應(yīng)力自相平衡，對靜力強(qiáng)度無影響 降低剛度 降低壓桿的穩(wěn)定承載力 降低疲勞強(qiáng)度 加劇低溫冷脆危險三、 螺栓銜接的概述 粗制螺栓銜接 精制螺栓銜接 高強(qiáng)螺栓摩擦型銜接 高強(qiáng)螺栓承壓型銜接 螺栓的性能一致用螺栓的性能等級表示，如4.6級、8.8級、 10.9級。 小數(shù)點前的數(shù)字表示螺栓資料的最低抗拉強(qiáng)度，小數(shù)點及后面的數(shù)字表示屈強(qiáng)比。 由未經(jīng)加工的圓鋼壓制而成，螺栓粗 糙，螺桿直徑比螺孔小31.5 mm，栓 孔間隙大，受剪時易產(chǎn)生滑移，導(dǎo)致螺 栓群中各個螺栓受力不均

4、，故宜用于受 拉，不宜用于受剪。 普通螺栓銜接高強(qiáng)螺栓銜接螺栓銜接粗制普通螺栓：C級螺栓 傳力機(jī)理靠板件間的摩擦阻力傳力，以 摩擦阻力被抑制為承載力的極限形狀。 孔徑大于螺栓公稱直徑1.52.0mm， 受力好，耐疲勞，用于受動荷載構(gòu)造。 靠摩擦阻力和栓桿共同傳力，以栓桿被 剪斷或板件被擠壓破壞為承載力的極限 形狀。 孔徑大于螺栓公稱直徑1.01.5mm，受 剪變形大，只適用于接受靜載。 承載力較前者高，變形較前者大。 1. 螺栓的陳列和構(gòu)造要求 簡單整齊，銜接板尺寸小， 栓孔對構(gòu)件截面減弱大。 螺栓摩擦型銜接： 螺栓承壓型銜接：并列陳列： 布置松散，銜接板尺寸大， 栓孔對構(gòu)件截面減弱小。 螺栓

5、的陳列要求： a. 受力要求： 端矩2d0 ，否那么順力方向剪壞； 中矩過大，受壓時起拱；中矩過 小，那么截面減弱大。d0：孔徑 b. 構(gòu)造要求： 中距不能過大，否那么銜接件接觸不嚴(yán)密，潮汽易 侵入縫隙，呵斥銹蝕。 c. 施工要求： 中距3d0 ，否那么無轉(zhuǎn)動扳手的空間。 據(jù)a、b、c綜合思索，得出螺栓允許間隔。錯列陳列： 2. 螺栓受剪時的任務(wù)性能包括高強(qiáng)螺栓 抗剪銜接 抗拉銜接 a. 彈性任務(wù)階段 在此階段依托板間的摩擦阻力傳力，摩擦阻力的大小決議于擰緊螺栓時栓桿中初拉力的大小。 彈性任務(wù)階段即01直線段，c 級螺栓初拉力很小，故01段很短，而高強(qiáng)螺栓初拉力很大，故01段很高。螺栓銜接 b

6、. 相對滑移階段 即12段，外力超越了板件間的摩擦力后，板件間產(chǎn)生相對滑移。 c. 彈塑性任務(wù)階段 到2點后，栓桿和孔壁開場接觸，栓桿受剪切，孔壁受擠壓，同時栓桿遭到彎曲和軸向拉伸作用，因此使栓桿產(chǎn)生拉力，增大了板間的摩阻，任務(wù)曲線的坡度又開始上升，達(dá)3點后，隨外力的添加，變形迅速增大，曲線逐漸平緩，最后破壞。 c 級螺栓靠栓桿承剪和孔壁承壓傳力，以栓桿被剪斷或孔壁被擠壓破壞為承載力的極限形狀。即3點。 摩擦型高強(qiáng)螺栓依托板間的摩擦阻力傳力，以摩擦阻力被抑制為承載力的極限形狀。即圖中1點。 承壓型高強(qiáng)螺栓依托板間的摩擦阻力和栓桿共同傳力，以栓桿被剪斷或孔壁被擠壓破壞為承載力的極限形狀。 即3點

7、。摩擦只起到延緩滑移的作用。 螺栓受剪時的破壞方式： 栓桿被剪斷 板件被擠壓破壞 板件被拉斷破壞栓孔減弱截面 板件被沖剪破壞端矩太小呵斥抗剪承載力驗算承壓承載力驗算危險截面驗算構(gòu)造防備計算防備四、角焊縫銜接的根本計算公式 焊縫長度方向和受力方向平行的焊縫為側(cè)面焊縫， 焊縫長度方向和受力方向垂直的焊縫為正面焊縫， 1. 側(cè)面焊縫的受力分析 在計算長度范圍內(nèi)按均布計算。 2. 正面焊縫的受力分析 正面焊縫接受動力荷載時， 正面焊縫接受靜力荷載時，flffwwe)(Nhflffw)h(Nweflff1.22)whe(Nw 3. 普通情況 N 分解為 Nx 和 Nz ， Nz產(chǎn)生f ， Nx產(chǎn)生f ，

8、 正面焊縫接受靜力荷載時， 按 計算。 正面焊縫接受動力荷載時， 按 計算；ffffw22)(1.22ffffw22五、角焊縫銜接的計算 1. 用蓋板的對接銜接接受軸心力作用時 蓋板的截面大小，要滿足 即：A被f被A蓋f蓋 由 A蓋 的大小確定采用一塊或兩塊蓋板。 a. 僅采用側(cè)面焊縫時： 或據(jù)此式求出角焊縫的 為蓋板縫一側(cè)焊縫總計算長度， 一條焊縫計算長度為 ， n：焊縫條數(shù) 蓋板長 10mm：表示兩塊被銜接板之間的縫隙。等強(qiáng)度要求，flffw)whe(Nlwnwwlllwmm10)h22(wfl b. 僅采用正面焊縫時： c. 采用三面圍焊時： 先求出正面焊縫所能接受的力：flffwwe)

9、(Nhflff1.22hwwe)(N受靜載或間接動載直接受動載flfwwe)(1.22Nhflffw)whe(NN然后計算側(cè)面焊縫： 2. 角鋼銜接的角焊縫的計算 a.接受軸心力作用的角鋼采用側(cè)面焊縫銜接 角鋼截面重心到肢尖、肢背 的間隔不等，因此肢背、肢 尖焊縫所承當(dāng)?shù)膬?nèi)力不等。 對肢尖取矩：N1e1+e2Ne2式中：k1 、k2 分別是肢背、肢尖的內(nèi)力分配系數(shù)查表NkNN12121eeeflfww1e11)h(N同理：NkNN22112eeeflfww2e22)h(N b. 接受軸心力作用的角鋼采用三面圍焊縫銜接 先求出正面焊縫充分發(fā) 揮作用所承當(dāng)?shù)膬?nèi)力， 分別對肢背、肢尖取矩，可得： 因

10、此肢背、肢尖焊縫的計算長度分別為：flfwwe3)h(1.22N32NNkN3112NNkN322flfwe1hNw1flfwe2hNw2flfw11)h(Nw1eflfw22)h(Nw2e或 3. 在軸心力、彎矩、剪力作用下T形銜接角焊縫的計算 Nf 、Vf 已學(xué)過 找出角焊縫上的危險點+6h2MWM2wexMlffffffw22)()1.22(VNMfffffw22)()(VNMM作用下：或 危險點 4. 搭接銜接的角焊縫在扭矩和剪力共同作用下的計算 通常將N移到焊縫群的形心處，如此焊縫群受剪力V=N和扭矩T=Ne 。 分析角焊縫在扭矩作用下的應(yīng)力時，采用以下假設(shè)： 被銜接的板件為絕對剛性

11、的，而焊縫那么是彈性的； 焊縫群繞形心旋轉(zhuǎn)，角焊縫群上任一點處的應(yīng)力方 向垂直于該點與形心的連線，且應(yīng)力的大小與該點 距形心的間隔成正比。 A、B點離形心最遠(yuǎn)，那么A、B點由T引起的應(yīng)力最大。+ 式中：0 ：角焊縫群計算截面對形心 的極慣性矩 x 、y ：分別是角焊縫群計算 截面對x、y軸的慣性矩 IITITyxA0ATArrIITIITsinyxAyAAyyxATATAxrrrrIITIITcosyxAxAAxyxATATAyrrrr)(VweVAyhl以A點為例將TA分解為：剪力V在A點引起的應(yīng)力為：A點應(yīng)力應(yīng)滿足：ffw22)()1.22(TAxTAyVAy六、 C 級螺栓的計算 d：螺

12、栓桿公稱直徑 fcb ：螺栓承壓強(qiáng)度設(shè)計值 fvb ：螺栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計值 nv ：螺栓受剪面數(shù)，單剪nv 1，雙剪nv 2 ：在同一受力方向承壓構(gòu)件的較小總厚度， 或 取小值 單個螺栓抗拉承載力設(shè)計值為： ftb ：螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計值 de ：螺栓螺紋處的有效直徑fbv2vbv4dnNfbctdNbc單個螺栓抗剪承載力設(shè)計值：單個螺栓承壓承載力設(shè)計值： 取小值，即N bmint2tt1 t2tffbt2ebtebt4dAN 1. 抗剪螺栓群在軸心力作用下的計算 被銜接板縫一側(cè)所需螺栓數(shù)： N bmin為Nvb 、 Ncb的小值 另外需驗算構(gòu)件凈截面的強(qiáng)度，以防止構(gòu)件在凈截面處被拉斷， An：構(gòu)

13、件的凈截面面積 An=A-nd0t n：危險截面螺栓數(shù) 危險截面11，22 An取A1-1、A2-2小值 bminNNn fnANtdnea1)n(e2A0222212222ea 2. 螺栓群接受扭矩時的計算 分析螺栓群受扭時采用假設(shè)： 被銜接構(gòu)件為絕對剛性體，螺栓為彈性體； 各螺栓繞螺栓群形心旋轉(zhuǎn)，其受力大小與至螺栓群 形心的間隔 r 成正比，力的方向與該螺栓和螺栓群 形心的連線相垂直。 在T作用下，每個螺栓均受剪，周圍四個螺栓受力最大，假定其中一個為1號， 假設(shè) N1Nvb、N1Ncb ，那么螺栓平安 。 將 N1 分解為 N1x、N1y 受力最大螺栓滿足既不承壓破壞又不剪切破壞為平安。

14、yxrrrN221211TTiiiyxyryNN2211111xTiiyxxrxNN2211111yTii3. 螺栓群在扭矩、剪力和軸心力共同作用下的抗剪計算 在V作用下，各螺栓受力相等，向下。 在N作用下，各螺栓受力相等，向右。 在T作用下，四角螺栓受力大小相等， 但方向不同。 思索疊加， 1號螺栓受力最大， 在V作用下，N1yVV/n 在N作用下，N1xNN/n 1號螺栓所受合力應(yīng)滿足：yxyN221T1xTiiyxxN221T1yTii在T作用下，N)NN()NN(Nbmin221T1yV1yT1xN1x 4. 螺栓群在彎矩作用下的計算 M作用下， 上部螺栓受拉，使上部銜接有分別的趨勢，

15、螺栓群的旋轉(zhuǎn)中心下移。 計算時，近似取中和軸即旋轉(zhuǎn)中心位于最下排螺栓處。 各螺栓受力大小與該螺栓距中和軸的間隔成正比所以1號螺栓受力最大。 其中： 假設(shè)存在m列螺栓，那么：NyyNbt211mMiyyyy2n22212 i七、高強(qiáng)螺栓銜接的計算 1. 高強(qiáng)螺栓接受剪力的計算 a. 高強(qiáng)螺栓摩擦型銜接 摩擦型高強(qiáng)螺栓依托板間的摩擦阻力傳力，以摩擦阻力被抑制為承載力的極限形狀。 所以高強(qiáng)螺栓摩擦型銜接接受剪力的設(shè)計準(zhǔn)那么是外力不超越摩擦力。 一個摩擦型高強(qiáng)螺栓銜接的抗剪承載力設(shè)計值為： 式中：0.9 ：抗力分項系數(shù) 1.111的倒數(shù)； nf ：傳力摩擦面數(shù)；單剪nf1；雙剪nf2 P ：高強(qiáng)螺栓預(yù)

16、拉力的設(shè)計值； ：摩擦面的抗滑移系數(shù) Pn0.9NbVf b. 高強(qiáng)螺栓承壓型銜接 高強(qiáng)螺栓承壓型銜接受剪時，極限承載力由栓桿抗剪和孔壁承壓來決議，摩擦力僅起延緩滑移的作用。注： a. 當(dāng)剪切面在螺紋處時，NVb要按有效截面計算。 2. 高強(qiáng)螺栓群的抗剪計算 在軸心力作用下；在扭矩作用下；在扭矩、剪力、軸心力共同作用下的計算，均與普通螺栓銜接的計算方法相同，只是在計算時要用高強(qiáng)螺栓的承載力設(shè)計值。留意：高強(qiáng)螺栓摩擦型銜接凈截面計算與普通螺栓銜接凈 截面計算不同。fbv2vbv4dnNfbctdNbc 取小值，即N bmin即： 由于摩擦作用，在危險的第一排螺栓孔中心前已傳掉50的力，故最外排危

17、險截面螺栓處的內(nèi)力為： NN0.5n1N/n 即： N(10.5n1/n)N 危險截面應(yīng)力 N/An f 式中：n1：危險截面螺栓數(shù) 同時，還需驗算毛截面強(qiáng)度 N/Af 3. 高強(qiáng)螺栓接受拉力時的計算 a. 高強(qiáng)螺栓摩擦型銜接 提問：受外拉力N后，螺栓內(nèi)力為 Pf = P + N ? 當(dāng)加于螺栓銜接的設(shè)計外拉力不超越預(yù)拉力P時，栓桿的拉力根本不添加，即以為栓桿內(nèi)的原預(yù)拉力根本不變。危險截面不對即 Pf P 當(dāng)Nt0.8 P 時，那么無松弛景象。 故規(guī)范從抗剪的角度思索，規(guī)定摩擦型銜接螺栓的抗拉設(shè)計承載力為： 直接接受動力荷載時，摩擦型銜接螺栓的抗拉設(shè)計承載力為： 所以每個接受外拉力作用的摩擦型銜接不破壞的條件為： b. 高強(qiáng)螺栓承壓型銜接 承壓型銜接抗拉承載力設(shè)計值同普通螺栓注：僅在桿軸方向受拉時，可以不施加預(yù)拉力；但只需有 剪力