第3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接

1、北京大學(xué)出版社北京大學(xué)出版社研制單位：中南林業(yè)課件大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 (電子教案)研制單位：中南林業(yè)科技大學(xué) 鋼結(jié)構(gòu)研究所 研研 制制 人：胡習(xí)兵人：胡習(xí)兵 袁智深袁智深鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第第1 1章章 緒論緒論第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)材料鋼結(jié)構(gòu)材料第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接第第4 4章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件第第5 5章章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第6 6章章 拉彎和壓彎構(gòu)件拉彎和壓彎構(gòu)件鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章第第 3 章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一

2、章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主要目標(biāo)：主要目標(biāo)：1掌握鋼結(jié)構(gòu)連接的分類、各種焊縫連接和螺栓連接在多種內(nèi)力掌握鋼結(jié)構(gòu)連接的分類、各種焊縫連接和螺栓連接在多種內(nèi)力作用下的計(jì)算方法；作用下的計(jì)算方法；2 熟悉焊縫連接和螺栓連接的構(gòu)造要求、焊縫質(zhì)量等級(jí)和螺栓連熟悉焊縫連接和螺栓連接的構(gòu)造要求、焊縫質(zhì)量等級(jí)和螺栓連接的破壞形式等；接的破壞形式等；3 了解焊接的常用施工方法、焊接和螺栓連接的工作性能；了解焊接的常用施工方法、焊接和螺栓連接的工作性能；4 理解焊縫連接對(duì)結(jié)構(gòu)的熱影響區(qū)及其控制方法。理解焊縫連接對(duì)結(jié)構(gòu)的熱影響區(qū)及其控制方法。 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連

3、接方法 3.2 焊接方法和焊接連接形式焊接方法和焊接連接形式 3.3 對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算 3.4 角焊縫的構(gòu)造及計(jì)算角焊縫的構(gòu)造及計(jì)算 3.5 焊接應(yīng)力與焊接變形焊接應(yīng)力與焊接變形 3.6 普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算 3.7 高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法 應(yīng)符合安全可靠、傳力明確，構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便和節(jié)約鋼材的原則。對(duì)接焊縫連接對(duì)接焊縫連接優(yōu)點(diǎn)：不

4、削弱截面，方便施工，連接剛度大；優(yōu)點(diǎn)：不削弱截面，方便施工，連接剛度大；缺點(diǎn)：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對(duì)裂紋敏感。缺點(diǎn)：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對(duì)裂紋敏感。 角焊縫連接角焊縫連接3.1.1 焊縫連接焊縫連接圖圖3-1 3-1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法(a)(a)焊縫連接；焊縫連接；(b)(b)鉚釘連接；鉚釘連接；(c)(c)螺栓連接螺栓連接 3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.1.2 螺栓連接螺栓連接 分為：分為： 普通螺栓連接普通螺栓連接 高強(qiáng)度螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接1.普通螺栓連接分為A、B、C

5、三個(gè)等級(jí), A級(jí)和B級(jí)為精制螺栓，C級(jí)為粗制螺栓。 1）A B級(jí)精制螺栓：類孔，孔徑比桿徑大0.3-0.5mm； 性能等級(jí)有5.6級(jí)和8.8級(jí)； 抗剪性能好, 制造安裝費(fèi)工，少用。2) C級(jí)粗制螺栓：類孔，孔徑比桿徑大1.5-2.0mm； 性能等級(jí)有4.6級(jí)和4.8級(jí) ； 抗剪性能差，但傳遞拉力性能好。N3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章1.普通螺栓連接螺栓性能等級(jí)（以4.6級(jí)的C級(jí)螺栓為例）：表示螺栓成品的抗拉強(qiáng)度不小于400N/mm2，屈強(qiáng)比（屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度之比）為0.6。2.高強(qiáng)螺栓連接材料：45號(hào)

6、鋼、40B鋼和20MnTiB等性能等級(jí):8.8級(jí)和10.9級(jí)1）摩擦型連接：只依靠摩擦阻力傳力，并以剪力不超過(guò)接觸面摩擦力作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；螺桿與螺孔之差1.52.0mm，變形小，承載力低，耐疲勞、抗動(dòng)力荷載性能好。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章2）承壓型連接：允許接觸面滑移，以連接達(dá)到破壞的極限承載力作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； 承載力高，但抗剪變形大，所以一般僅用于承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中的連接。(a)(a)大六角頭螺栓；大六角頭螺栓； (b)(b)剪扭螺栓；剪扭螺栓；圖圖3-2 3-2 高強(qiáng)度螺栓高強(qiáng)度螺

7、栓3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 2 章 優(yōu)點(diǎn)：連接剛度大，傳力可靠；優(yōu)點(diǎn)：連接剛度大，傳力可靠； 3.1.3 鉚釘連接鉚釘連接缺點(diǎn)：對(duì)施工技術(shù)要求很高，勞動(dòng)缺點(diǎn)：對(duì)施工技術(shù)要求很高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工條件差，強(qiáng)度大，施工條件差， 施工速度慢。施工速度慢。鉚釘?shù)牟牧贤ǔ２捎脤Ｓ娩撱T釘?shù)牟牧贤ǔ２捎脤Ｓ娩揃L2和和BL3號(hào)鋼制成，鉚號(hào)鋼制成，鉚釘連接的制造有熱鉚和冷鉚兩種方法。釘連接的制造有熱鉚和冷鉚兩種方法。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原

8、理第 3 章3.2 焊接方法和焊接連接形式焊接方法和焊接連接形式3.2.1 3.2.1 常用焊接方法常用焊接方法 焊接方法很多，但在鋼結(jié)構(gòu)中通常采用電弧焊。電弧焊有手工電弧焊、埋弧焊（埋弧自動(dòng)或半自動(dòng)焊）、氣體保護(hù)焊以及電阻焊等。圖圖3-3 手工電弧焊手工電弧焊圖圖3-4 埋弧自動(dòng)電弧焊埋弧自動(dòng)電弧焊12V3456 7891011 焊件；形坡口； 墊板； 焊劑； 焊劑斗； 焊絲；送絲輪； 導(dǎo)電器； 電纜；焊絲盤；焊劑回收器；3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章 焊機(jī)焊機(jī)導(dǎo)線導(dǎo)線熔池熔池焊條焊條焊鉗焊鉗保護(hù)氣體保

9、護(hù)氣體焊件焊件電弧電弧1.1.手工電弧焊手工電弧焊A、焊條的選擇：、焊條的選擇： 焊條應(yīng)與焊件焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)。鋼材相適應(yīng)。原理：利用電弧產(chǎn)生熱量原理：利用電弧產(chǎn)生熱量 熔化焊條和母材形熔化焊條和母材形 成焊縫。成焊縫。 3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章工藝：打火引弧-電弧周圍的金屬液化(熔池)焊條熔化滴入熔池結(jié)和冷卻即形成焊縫。焊材：焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)，采用等強(qiáng)度的原則： 對(duì)Q235鋼采用E43型焊條（E4300E4328）； 對(duì)Q345鋼采用E50型焊條（E5001E5048）； 對(duì)Q390鋼

10、和Q420鋼采用E55型焊條（E5500E5518）。焊條型號(hào)：字母“E”表示焊條，前兩位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強(qiáng)度，第三、四位數(shù)字表示適用焊接位置、電流種類等。優(yōu)點(diǎn)：方便，特別在高空和野外作業(yè)，小型焊接；優(yōu)點(diǎn)：方便，特別在高空和野外作業(yè)，小型焊接；缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。率低。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章2.2.埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)）埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)）、焊絲轉(zhuǎn)盤焊絲轉(zhuǎn)盤送絲器送絲器焊劑漏斗焊劑漏斗焊劑焊劑熔渣熔渣焊件焊

11、件埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章A A、焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強(qiáng)度。、焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強(qiáng)度。 B B、優(yōu)、缺點(diǎn)：、優(yōu)、缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊接質(zhì)量好。接質(zhì)量好。 缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，施工位置受限等。缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，施工位置受限等。 送送絲絲器器機(jī)機(jī)器器3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.3.氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊優(yōu)、缺點(diǎn)：

12、優(yōu)、缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，焊接質(zhì)量好。優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，焊接質(zhì)量好。 缺點(diǎn)：施工條件受限制等。缺點(diǎn)：施工條件受限制等。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.2.2 3.2.2 焊縫連接形式及焊縫形式焊縫連接形式及焊縫形式按被連接鋼材的相互位置按被連接鋼材的相互位置可分為對(duì)接、搭接、T形連接和角部連接四種。（2）角焊縫）角焊縫T型對(duì)接焊縫型對(duì)接焊縫（1）對(duì)接焊縫）對(duì)接焊縫正對(duì)接焊縫正對(duì)接焊縫斜對(duì)接斜對(duì)接焊縫焊縫3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼

13、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章焊縫位置焊縫位置3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.2.3 3.2.3 焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢測(cè)焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢測(cè)3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.2.3 3.2.3 焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢測(cè)焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢測(cè)外觀檢查：外觀檢查：檢查外觀缺陷和幾何尺寸；檢查外觀缺陷和幾何尺寸

14、；內(nèi)部無(wú)損檢驗(yàn)：內(nèi)部無(wú)損檢驗(yàn)：檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷。檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷。 內(nèi)部檢驗(yàn)主要采用內(nèi)部檢驗(yàn)主要采用超聲波，有時(shí)還用磁超聲波，有時(shí)還用磁粉檢驗(yàn)熒光檢驗(yàn)等輔粉檢驗(yàn)熒光檢驗(yàn)等輔助檢驗(yàn)方法。還可以助檢驗(yàn)方法。還可以采用采用X X射線或射線或射線射線透照或拍片。透照或拍片。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章 焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。級(jí)和三級(jí)。 三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)； 一、二級(jí)焊縫

15、除外觀檢查外，尚要求一定數(shù)一、二級(jí)焊縫除外觀檢查外，尚要求一定數(shù)量的超聲波檢驗(yàn)并符合相應(yīng)級(jí)別的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。量的超聲波檢驗(yàn)并符合相應(yīng)級(jí)別的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章（1）需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件，需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件，凡是對(duì)接焊縫均應(yīng)焊透。其中垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p或T形對(duì)接與角接組合焊縫受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)；作用力平行于焊縫長(zhǎng)度方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級(jí)。（2）不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件，不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件，凡要求與母材等強(qiáng)的對(duì)接焊縫應(yīng)焊透。母材等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊縫應(yīng)不低于

16、二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。（3）重級(jí)工作制和起重量Q500KN的中級(jí)工作制吊車梁的腹板與腹板與上翼緣板之間上翼緣板之間，以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的T形接頭形接頭均要求焊透，質(zhì)量等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)。（4）不要求焊透的T形接頭采用的角焊縫或部分焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，以及搭接連接采用的角焊縫，一般僅要求外觀質(zhì)量檢查，具體規(guī)定如下：三級(jí)檢驗(yàn)；承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞和Q 500kN的中級(jí)吊車梁，二級(jí)。3. 焊縫質(zhì)量等級(jí)的規(guī)定3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章4.4.焊縫代號(hào)焊縫代號(hào)焊縫代號(hào)由引出線、圖形符號(hào)和輔

17、助符號(hào)三部分組成，引出線由橫線和帶箭頭的斜線組成。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.3 對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.3.1 3.3.1 對(duì)接焊縫的構(gòu)造對(duì)接焊縫的構(gòu)造1 1、對(duì)接焊縫的坡口形式、對(duì)接焊縫的坡口形式: : 對(duì)接焊縫的焊件常做坡口，坡口形式與對(duì)接焊縫的焊件常做坡口，坡口形式與板厚和施板厚和施工條件工條件有關(guān)。有關(guān)。 t-t-焊件厚度焊件厚度(1)(1)當(dāng)當(dāng):t6mm(:t6mm(手工焊手工焊),t10mm(),t20mm(3)t20mm時(shí)，宜采用時(shí)，宜采用U形、形、K形、形、X形

18、坡口。形坡口。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章C=0.52mm（a）C=23mm（b）C=23mm（C）p p（d）C=34mmp pC=34mmp p（e）C=34mmp p（f）3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章2 2、V V形、形、U U形坡口焊縫單面施焊，但背面需進(jìn)行補(bǔ)焊；形坡口焊縫單面施焊，但背面需進(jìn)行補(bǔ)焊；3 3、對(duì)接焊縫的起、滅弧點(diǎn)易出現(xiàn)缺陷，故一般用引弧對(duì)接焊縫的起、滅弧點(diǎn)易出現(xiàn)缺陷，故一般用引弧板引出，焊

19、完后將其切去；不能做引弧板時(shí)，每條焊板引出，焊完后將其切去；不能做引弧板時(shí)，每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度等于實(shí)際長(zhǎng)度減去縫的計(jì)算長(zhǎng)度等于實(shí)際長(zhǎng)度減去2t12t1，t1t1較薄焊件較薄焊件厚度；厚度；4 4、當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于、當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于 4mm 4mm時(shí)，應(yīng)做坡時(shí)，應(yīng)做坡度不大于度不大于1:2.5(1:2.5(靜載靜載) ) 或或1:4(1:4(動(dòng)載動(dòng)載) )的斜角，以平緩過(guò)度，的斜角，以平緩過(guò)度， 減小應(yīng)力集中。減小應(yīng)力集中。1:2.51:2.5引弧引弧板板3.3.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)

20、設(shè)計(jì)原理第 3 章3.3.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算 對(duì)接焊縫分為：對(duì)接焊縫分為：焊透焊透和和部分焊透（自學(xué)）部分焊透（自學(xué)）兩種；兩種； 動(dòng)荷載作用下部分焊透的對(duì)接焊縫不宜用做動(dòng)荷載作用下部分焊透的對(duì)接焊縫不宜用做垂直受垂直受力方向力方向的連接焊縫；的連接焊縫； 對(duì)于靜載作用下的一級(jí)和二級(jí)對(duì)接焊縫其強(qiáng)度可視對(duì)于靜載作用下的一級(jí)和二級(jí)對(duì)接焊縫其強(qiáng)度可視為與母材相同，不與計(jì)算。三級(jí)焊縫需進(jìn)行計(jì)算；為與母材相同，不與計(jì)算。三級(jí)焊縫需進(jìn)行計(jì)算； 對(duì)接焊縫可視作焊件的一部分，故其計(jì)算方法與構(gòu)對(duì)接焊縫可視作焊件的一部分，故其計(jì)算方法與構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算相同。件強(qiáng)度計(jì)算相同。NNt3.3.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)

21、算（3-1） 主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章1.1.軸心受力的對(duì)接焊縫軸心受力的對(duì)接焊縫垂直于軸心拉力或軸心壓力的對(duì)接焊縫（圖3-12），其強(qiáng)度可按下式計(jì)算： 圖圖3-12（a） 對(duì)接焊縫受軸心力對(duì)接焊縫受軸心力Nwltwwtcff、 為軸心拉力或壓力； 為焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，當(dāng)未采用引弧板和引出板施焊時(shí)，取實(shí)際長(zhǎng)度減去2t； 為在對(duì)接接頭中連接件的較小厚度，在T形接頭中為腹板厚度；分別為對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 wwtcwNffl t或3.3.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一

22、章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.3.2 3.3.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算sin32wtwNfl t（）cos33wvwNfl t（）3 12btan1.5如果用直縫不能滿足強(qiáng)度要求時(shí)，可采用如圖（ ）所示的斜對(duì)接焊縫。計(jì)算證明，三級(jí)檢驗(yàn)的對(duì)接焊縫與作用力間的夾角 滿足時(shí)，斜焊縫的強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度，可不再進(jìn)行驗(yàn)算。軸心受拉斜焊縫可按下列公式計(jì)算：/sin/sin2wwwllblbt為焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，加引弧板時(shí)不加引弧板時(shí)，圖圖3-12（b） 對(duì)接焊縫受軸心力對(duì)接焊縫受軸心力3.3.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)

23、計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章 2. 2.承受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫承受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫圖3-13（a）所示鋼板對(duì)接接頭受到彎矩和剪力的共同作用，由于焊縫截面是矩形，正應(yīng)力與剪應(yīng)力圖形分別為三角形與拋物線形，其最大值應(yīng)分別滿足下列強(qiáng)度條件：max2max6335234wtwwwwvwwMMfWl tVSVfI tl t（）（）圖圖3-13 對(duì)接焊縫受彎矩和剪力聯(lián)合作用對(duì)接焊縫受彎矩和剪力聯(lián)合作用 3.3.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章圖3-13（b）所示工字型截面梁的對(duì)接接頭，除應(yīng)分

24、別驗(yàn)算最大正應(yīng)力和最大剪應(yīng)力外，對(duì)于同時(shí)受較大正應(yīng)力和較大剪應(yīng)力的焊縫，例如腹板與翼緣的交接點(diǎn)，還應(yīng)按下式驗(yàn)算折算應(yīng)力：221131.136wtf（）:wwwWSI上式中為焊縫截面模量；為焊縫截面面積矩；為焊縫截面慣性矩。11:1.1式中、為驗(yàn)算點(diǎn)處的焊縫正應(yīng)力和剪應(yīng)力；為考慮到最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)，而將強(qiáng)度設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高的系數(shù)。3.3.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.3.承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫max22111322331.1wwvwww

25、tVSVfI tl tf當(dāng)軸心力與彎矩、剪力共同作用時(shí)：）焊縫的最大正應(yīng)力應(yīng)為軸心力和彎矩引起的應(yīng)力之和；）剪應(yīng)力按式驗(yàn)算，）折算應(yīng)力仍按式驗(yàn)算。除考慮焊縫長(zhǎng)度是否減小，焊縫強(qiáng)度是否折減外，對(duì)接焊縫的計(jì)算方法與母材的強(qiáng)度計(jì)算完全相同。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.4 角焊縫的構(gòu)造及計(jì)算角焊縫的構(gòu)造及計(jì)算.1角焊縫的構(gòu)造角焊縫的構(gòu)造1.1.角焊縫的形式和強(qiáng)度角焊縫的形式和強(qiáng)度角焊縫按其與作用力的關(guān)系可分為：焊縫長(zhǎng)度方向與作用力垂直的正面角焊縫；焊縫長(zhǎng)度方向與作用力平行的側(cè)面角焊縫以及斜焊

26、縫。按其截面形式可分為直角角焊縫（圖3-15）和斜角角焊縫（圖3-16）。圖圖3-15 直角角焊縫截面直角角焊縫截面3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章圖圖3-16 斜角角焊縫截面斜角角焊縫截面2.2.角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的構(gòu)造要求 1）最大焊腳尺寸1,max1,:661121./23f maxffmaxttmmhtthmtmhtmm 式中較薄焊件厚度。對(duì)于板件邊緣的角焊縫：當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；對(duì)圓孔或槽孔內(nèi)的角焊縫，焊腳尺寸尚不宜大于圓孔直徑或槽孔短徑的3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助

27、上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章2） 最小焊腳尺寸圖圖3-17 最大焊腳尺寸最大焊腳尺寸2.2.角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的構(gòu)造要求 1）最大焊腳尺寸1.5mmfhtt焊腳尺寸不宜太小，以保證焊縫的最小承載能力，并防止焊縫因冷卻過(guò)快而產(chǎn)生裂紋。規(guī)范規(guī)定：角焊縫的焊腳尺寸不得小于， 為較厚焊件厚度（單位為）3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章1mmT1mm4mm3 3 17c 12) 自動(dòng)焊熔深大，最小角焊縫尺寸可減?。?對(duì) 形連接的單面角焊縫，應(yīng)增加。 當(dāng)焊件厚度等于或小于時(shí)，則最小焊

28、腳尺寸應(yīng)與焊件厚度相同。） 不等焊腳尺寸的構(gòu)造要求 角焊縫的兩焊腳尺寸一般為相等。如圖（ ） ，當(dāng)焊件 的厚度相差較大且等焊腳尺寸不能符合以上兩點(diǎn)要求時(shí)，可 采用不等焊腳尺寸，與較薄焊件接觸的焊腳邊應(yīng)符合 ）的要 求；與較厚焊件接觸的焊腳邊應(yīng)符合460fh的要求。）側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長(zhǎng)度 側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不宜大于，當(dāng)大于上述數(shù)值時(shí)，其 超過(guò)部分在計(jì)算中不予考慮。 若應(yīng)力沿側(cè)面角焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度可不受上述限制。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章5） 角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度f(wàn)hfh 和40 mm，考慮

29、到焊縫兩端的缺陷，其實(shí)際焊接長(zhǎng)度應(yīng)較前述數(shù)值還要大2（單位為mm）。6） 搭接連接的構(gòu)造要求當(dāng)板件端部?jī)H有兩條側(cè)面角焊縫連接時(shí)（圖3-18），試驗(yàn)結(jié)果表明，連接的承載力與wlb/有關(guān): 11112161219012wlbbt tmmmm tmm（ ）為避免應(yīng)力傳遞過(guò)分彎折導(dǎo)致應(yīng)力不均：（ ）為避免焊縫橫向收縮引起的板件拱曲太大：（）或（） 不滿足此條件時(shí)，應(yīng)加塞焊或采用三面圍焊！ 側(cè)面角焊縫或正面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度均不得小于8 3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章在搭接連接中（圖3-19）,為了減少收縮應(yīng)力以及因

30、偏心在鋼板與連接中產(chǎn)生的次應(yīng)力，要求搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚度的5倍，也不得小于25 mm。圖圖3-18 焊縫長(zhǎng)度及兩側(cè)焊縫間距焊縫長(zhǎng)度及兩側(cè)焊縫間距 圖圖3-19 搭接連接搭接連接bwlt1t23.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.4.2 3.4.2 直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式圖圖3-20 角焊縫的截面角焊縫的截面12efhhhhhde焊縫厚度；焊腳有效厚度（喉部位置）；焊腳尺寸；熔深；凸度；焊趾；焊根hfhehh1h2deh fh fh e有效截有效截面面450.7 ()f

31、heh：均取焊縫喉部為有效截面（假定破壞截面計(jì)算截面有效焊縫高度）：焊縫高度3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章圖圖3-21 角焊縫有效截面上的應(yīng)力角焊縫有效截面上的應(yīng)力NyNx= fh he el lw w45O45Oh hf f3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章222/37 -3)3- 3( wwwffwffffff我國(guó)規(guī)范中角焊縫的計(jì)算式：（）式中：為規(guī)范規(guī)定的角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。由于是由角焊縫的 抗剪條件確定的， 所以相

32、當(dāng)于角焊縫的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。NNyNxf= fh he el lw w45O45Oh hf f3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章由圖3-22（b）知，對(duì)直角角焊縫：2/f/ /39xfewNh l（）則得直角角焊縫在各種應(yīng)力綜合作用下的計(jì)算式為：fwfff332422/xfN沿焊縫長(zhǎng)度方向的分力在焊縫有效截面上引起平行于焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力：3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章式（3-10）（3-12）即為角焊縫的基本計(jì)算公式

33、。22(3 10)3 1.2220,(3 11)0(3 12)wffffwfffeffffwwffe wNfh lNfh lf或： 式中為正面角焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù)，。對(duì)正面角焊縫，此時(shí)得：對(duì)側(cè)面角焊縫，此時(shí)，得：221.0fwffffff對(duì)于直接結(jié)構(gòu)中的焊縫，由于正面角焊縫的剛度大，韌性差，應(yīng)將其強(qiáng)度降低使用，取，相當(dāng)于按和的合應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，即承受動(dòng)力荷載。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.4.3 3.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計(jì)算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計(jì)算1.1.承受軸心力作用時(shí)角焊

34、縫連接計(jì)算承受軸心力作用時(shí)角焊縫連接計(jì)算1）用蓋板的對(duì)接連接承受軸心力時(shí)圖3-23的連接中，當(dāng)只有側(cè)面角焊縫時(shí)，按式（3-12）計(jì)算；當(dāng)采用三面圍焊時(shí)，對(duì)矩形拼接板，可先按式（3-11 ）計(jì)算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力：3-13wffe wNfh l（）圖圖3-23 受軸心力的蓋板連接受軸心力的蓋板連接側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度：3-14wffe wNNfh l（）3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章圖圖3-24 斜向軸心力作用斜向軸心力作用2) 承受斜向軸心力的角焊縫連接計(jì)算22324Nsincossin3-15cos3 1

35、5xyfe wfe wwffffNNNNNh lNh lf如圖所示受斜向軸心力的角焊縫連接，可利用力學(xué)原理，將 分解為垂直于焊縫和平行于焊縫的分力，并計(jì)算應(yīng)力：（）將式（）代入，驗(yàn)算角焊縫的強(qiáng)度。3）承受軸心力的角鋼角焊縫計(jì)算角鋼腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫一般采用兩面?zhèn)群?，也可采用三面圍焊，特殊情況也允許采用L形圍焊(圖3-25)。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章圖圖3-25 桁架腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接桁架腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接3320.7(316)wfffNh bf33325b ,Tb2fhN對(duì)于三面圍焊圖（ ） ，

36、由角焊縫構(gòu)造要求先假定正面角焊縫的焊腳尺寸求出正面角焊縫所分擔(dān)的軸心力。當(dāng)腹桿為雙角鋼組成的 形截面，且肢寬為 時(shí)，應(yīng)計(jì)入條正面角焊縫的作用：33113322()(3 17)22(3 18)22N beNNNk NbNeNNNk Nb3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章22L32 5c31 80fhN 求得各條焊縫所受的內(nèi)力后，再按構(gòu)造要求（角焊縫的尺寸限 制）假定肢背和肢尖焊縫的焊腳尺寸，即可求出焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度。考慮到每條焊縫兩端的起滅弧缺陷，實(shí)際焊縫長(zhǎng)度應(yīng)將計(jì)算長(zhǎng)度 加，對(duì)于采用繞腳焊的側(cè)面角焊縫，等于計(jì)算

37、長(zhǎng)度。 當(dāng)桿件受力很小時(shí)，可采用形圍焊圖。由于只有正面角 焊縫和角鋼肢背上的側(cè)面角焊縫，令式實(shí)際長(zhǎng)度（）中的， 得：2.2.復(fù)雜受力時(shí)角焊縫連接計(jì)算復(fù)雜受力時(shí)角焊縫連接計(jì)算當(dāng)焊縫非軸心受力時(shí)，可以將外力的作用為軸力、彎矩、扭矩、剪力等簡(jiǎn)單受力情況，分別求出時(shí)的焊縫應(yīng)力，然后利用，對(duì)焊縫中受力分解單獨(dú)受力疊最大的點(diǎn)加原理進(jìn)行驗(yàn)算。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3-262NAee wNNAh l，在焊縫有效截面上產(chǎn)生垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的均勻應(yīng)力，屬于正面角焊縫受力性質(zhì)，則：在軸心力作（用下）1）承受軸力、彎矩

38、、剪力聯(lián)合作用時(shí)角焊縫的計(jì)算226weeMAlhMWM（3-27）2262weweflhMlhNweeVAlhVAV2（3-28）在剪力作用下3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章則焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式為：fwffff22當(dāng)連接直接承受動(dòng)力荷載作用時(shí)，取=1.0f 對(duì)于工字形梁（或牛腳）與鋼材翼緣的角焊縫連接（圖3-27），計(jì)算時(shí)通常假設(shè)腹板焊縫承受全部剪力，而彎矩則由全部焊縫承受。圖圖3-27 工字形梁（或牛腳）的角焊縫的連接工字形梁（或牛腳）的角焊縫的連接3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助

39、上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章 為了焊縫分布較合理，宜在每個(gè)翼緣的上下兩側(cè)均勻布置焊縫，彎曲應(yīng)力沿梁高度呈三角形分布，最大應(yīng)力發(fā)生在翼緣焊縫的最外纖維處的應(yīng)力滿足角焊縫的強(qiáng)度條件，即：13-292wfffwM hfI（）腹板焊縫承受兩種應(yīng)力的聯(lián)合作用，設(shè)計(jì)控制點(diǎn)為翼緣焊縫與腹板焊縫的交點(diǎn)處A，此處的彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力分別按下式計(jì)算：222222fwfewhMIVhl3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章則腹板焊縫在A點(diǎn)的強(qiáng)度驗(yàn)算式為：2222fwffdf工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣角焊

40、縫的連接的另一種計(jì)算方法是，假設(shè)腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，則：翼緣焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式為：wffwefflhH11腹板焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式為：wfwefflhV2223.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章2) 在扭矩、剪力和軸心力聯(lián)合作用時(shí)角焊縫的計(jì)算扭矩T產(chǎn)生的應(yīng)力：焊縫為彈性體，板為剛性體，繞形心 o 旋轉(zhuǎn)剪力V產(chǎn)生的A點(diǎn)應(yīng)力軸力N產(chǎn)生A點(diǎn)的應(yīng)力圖圖3-29 受扭、受剪、受軸心力作用的角焊縫應(yīng)力受扭、受剪、受軸心力作用的角焊縫應(yīng)力 3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章

41、下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章在扭矩作用下，A點(diǎn)由扭矩引起的切應(yīng)力最大。扭矩T在A點(diǎn)引起的切應(yīng)力為：yxpAIITrITr （3-30）式中為焊縫有效截面的極慣性矩。pIpyTAITr （側(cè)面角焊縫受力性質(zhì)）pxTAITr（正面角焊縫受力性質(zhì)）3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章由剪力V引起的剪應(yīng)力：weVAlhV由軸心力N引起的應(yīng)力：weNAlhN則：TNfAATVfAAA點(diǎn)的合應(yīng)力應(yīng)滿足的強(qiáng)度條件為：22(33 1)fwffff當(dāng)連接直接承受動(dòng)態(tài)荷載時(shí)，取 1.03.1.1 焊縫連接焊縫

42、連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.4.4 斜角角焊縫的計(jì)算 斜角角焊縫一般用于腹板傾斜的T形接頭（圖3-30），計(jì)算時(shí)采用與直角角焊縫相同的計(jì)算公式，斜角角焊縫不論其有效截面上的應(yīng)力情況如何，均不考慮焊縫的方向，一律取0 . 1f圖圖3-30 斜角角焊縫的有效厚度斜角角焊縫的有效厚度3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.5 焊接應(yīng)力與焊接變形焊接應(yīng)力與焊接變形3.5.1 3.5.1 焊接應(yīng)力的分類和產(chǎn)生的原因焊接應(yīng)力的分類和產(chǎn)生的原因焊接應(yīng)力(

43、welding stresses)有沿焊縫長(zhǎng)度方向的縱向焊接應(yīng)力、垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的橫向焊接應(yīng)力和沿厚度方向的焊接應(yīng)力。1.縱向焊接應(yīng)力圖圖3-31 施焊時(shí)焊縫及附近的溫度場(chǎng)和縱向焊接殘余應(yīng)力施焊時(shí)焊縫及附近的溫度場(chǎng)和縱向焊接殘余應(yīng)力3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章圖圖3-32 縱向焊接應(yīng)力縱向焊接應(yīng)力（a）焊接）焊接H型鋼，翼緣為軋制或剪切邊；型鋼，翼緣為軋制或剪切邊；（b）焊接）焊接H型鋼，翼緣為焰切邊；（型鋼，翼緣為焰切邊；（c）焊接方管）焊接方管2. 橫向焊接應(yīng)力 橫向收縮引起的橫向應(yīng)力與施焊方向

44、和先后順序有關(guān)。焊縫冷卻時(shí)間不同，產(chǎn)生的應(yīng)力分布也不同(見圖3-33ce）。 3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章圖圖3-33 橫向焊接應(yīng)力橫向焊接應(yīng)力3.厚度方向的焊接應(yīng)力圖圖3-34 厚板中的焊接殘余應(yīng)力厚板中的焊接殘余應(yīng)力3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.5.2 3.5.2 焊接應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響焊接應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響1. 對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響2.對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響3.對(duì)低溫工作的影響4.對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響3.5.3

45、 3.5.3 焊接變形焊接變形圖圖3-36 焊接變形焊接變形（a）縱向收縮和橫向收縮；（）縱向收縮和橫向收縮；（b）彎曲變形；）彎曲變形；（c）角變形；（）角變形；（d）波浪變形；（）波浪變形；（e）扭曲變形）扭曲變形焊接變形是焊接構(gòu)件經(jīng)局部加熱冷卻后產(chǎn)生的不可恢復(fù)變形3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.5.4 3.5.4 減小焊接應(yīng)力和焊接變形的措施減小焊接應(yīng)力和焊接變形的措施1.設(shè)計(jì)上的措施圖圖3-37 減小焊接應(yīng)力和焊接變形影響的設(shè)計(jì)措施減小焊接應(yīng)力和焊接變形影響的設(shè)計(jì)措施（a）推薦；（）推薦；（b）

46、不推薦；（）不推薦；（c）推薦；（）推薦；（d）不推薦；）不推薦；（e）推薦；（）推薦；（f）不推薦；（）不推薦；（g）、（）、（j）推薦；（）推薦；（h）、（）、（i)不推薦不推薦2. 工藝上的措施3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章圖圖3-38 合理的施焊次序合理的施焊次序（a)分段退焊；（分段退焊；（b）沿厚度分層焊；（）沿厚度分層焊；（c）對(duì)角跳焊；（）對(duì)角跳焊；（d)鋼板分塊焊接鋼板分塊焊接圖圖3-39 焊接前反變形焊接前反變形3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一

47、章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.6 普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算簡(jiǎn)單、統(tǒng)一、整齊而緊湊3.6.1 3.6.1 螺栓的排列和其他構(gòu)造要求螺栓的排列和其他構(gòu)造要求1.螺栓的排列比較簡(jiǎn)單整齊，所用連接板尺寸小，但并列排放的螺栓孔對(duì)構(gòu)件截面的削弱較錯(cuò)列方式大?？梢詼p小螺栓孔對(duì)截面的削弱，但螺栓孔排列不如并列緊湊，連接板尺并列錯(cuò)列寸較大。B B 錯(cuò)列錯(cuò)列A A 并列并列中距中距中距中距邊距邊距邊距邊距端距端距3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章受力要求螺距過(guò)?。轰摪寮魤?。 螺距過(guò)大：

48、受壓時(shí)鋼板張開。構(gòu)造要求螺距過(guò)大：連接不緊密，潮氣侵入 腐蝕。施工要求螺距過(guò)?。菏┕r(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)扳手困難。螺栓螺栓間距間距布置布置要求要求螺栓最大和最小容許間距3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章2.螺栓連接的構(gòu)造要求1234C5）當(dāng)桿件在節(jié)點(diǎn)上或拼接接頭的一端時(shí)，永久性的螺栓（或鉚釘）數(shù)不宜 少于兩個(gè)。對(duì)組合構(gòu)件的綴條，其端部連接可采用一個(gè)螺栓（或鉚釘）。）高強(qiáng)度螺栓孔應(yīng)采用鉆孔。）在高強(qiáng)度螺栓連接范圍內(nèi)，構(gòu)件截面處理方法應(yīng)在施工圖中注明。） 級(jí)普通螺栓宜用于沿其桿軸受拉方向連接，在下列情況下可用于受剪連接： 承受

49、靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中的次要連接； 承受靜力荷載的可拆卸結(jié)構(gòu)的連）對(duì)直接678承受動(dòng)力荷載的普通螺栓受拉連接應(yīng)采用防松動(dòng)措施。）當(dāng)型鋼構(gòu)件拼接采用高強(qiáng)度螺栓連接時(shí)，其拼接件宜采用鋼板。）沉頭和半沉頭鉚釘不得用于沿其桿軸方向受拉的連接。）受拉連接中的端板（法蘭板），應(yīng)適當(dāng)增強(qiáng)其剛度，以減少 撬力對(duì)抗拉承載力的不利影響。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.6.2 3.6.2 普通螺栓的受剪連接普通螺栓的受剪連接 普通螺栓連接按受力情況可分為三類：承受剪力；承受拉力；承受拉力和剪力的共同作用。下面先介紹

50、螺栓受剪時(shí)的工作性能與計(jì)算方法。1.1.受剪連接的工作性能受剪連接的工作性能 以圖3-42（a）示的螺栓連接試件做抗剪實(shí)驗(yàn)，可得出試件上a、b 兩點(diǎn)之間的相對(duì)位移與作用力N的關(guān)系曲線圖3-42(b)。該曲線給出了試件由零載一直加載至連接破壞的全過(guò)程，經(jīng)歷了以下四個(gè)階段： 1）摩擦傳力的彈性階段； 2）滑移階段；3) 栓件傳力的彈性階段； 4）彈塑性階段。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章受剪螺栓連接達(dá)到極限承載力時(shí)，可能的破壞形式有： 圖圖3-43 抗剪螺栓連接的破壞形式抗剪螺栓連接的破壞形式圖圖3-42 單

51、個(gè)螺栓抗剪試驗(yàn)結(jié)果單個(gè)螺栓抗剪試驗(yàn)結(jié)果 3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章破壞形式破壞形式（1 1）螺栓桿被剪壞）螺栓桿被剪壞 栓桿較細(xì)而板件較厚時(shí)栓桿較細(xì)而板件較厚時(shí)（2 2）孔壁的擠壓破壞）孔壁的擠壓破壞 栓桿較粗而板件較薄時(shí)栓桿較粗而板件較薄時(shí)（3 3）板件被拉斷）板件被拉斷 截面削弱過(guò)多時(shí)截面削弱過(guò)多時(shí) 以上破壞形式予以計(jì)算解決。以上破壞形式予以計(jì)算解決。N/2NN/2NNNN3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章（4

52、4 ）板件端部被剪壞）板件端部被剪壞( (拉豁拉豁) ) 端矩過(guò)小時(shí)；端矩不應(yīng)小于端矩過(guò)小時(shí)；端矩不應(yīng)小于2d2dO ONN（5 5）栓桿彎曲破壞）栓桿彎曲破壞 螺栓桿過(guò)長(zhǎng)；栓桿長(zhǎng)度不應(yīng)大于螺栓桿過(guò)長(zhǎng)；栓桿長(zhǎng)度不應(yīng)大于5d5d這這兩兩種種破破壞壞構(gòu)構(gòu)造造解解決決N/2NN/23.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章2.2.單個(gè)普通螺栓的受剪計(jì)算單個(gè)普通螺栓的受剪計(jì)算普通螺栓的受剪承載力主要有栓桿受剪栓桿受剪和孔壁承壓孔壁承壓兩種破壞模式控制，因此應(yīng)分別計(jì)算，取其小值進(jìn)行設(shè)計(jì)。假定螺栓受剪面上的剪應(yīng)力均勻分布，擠壓力

53、沿栓桿直徑平面（實(shí)際上是相應(yīng)于是栓桿直徑平面的孔壁部分）均勻分布。受剪承載力設(shè)計(jì)值：23324bbvvvdNnf（）d承壓承載力設(shè)計(jì)值： 333bbccNdtf（）3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章剪切面數(shù)目剪切面數(shù)目nvNN1 vn單單剪剪：NN/2N/22 vn雙雙剪剪：4 vn四四剪剪：N/2N/3N/3N/3N/23.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.3.普通螺栓群軸心受剪連接計(jì)算普通螺栓群軸心受剪連接計(jì)算1) 普通

54、螺栓群軸心受剪min334bNnN（） 為單個(gè)螺栓受剪承載 力設(shè)計(jì)值與承壓承載 力設(shè)計(jì)值的較小值。式中bNminN/2Nl l1 1N/2平均值平均值螺栓的內(nèi)力分布螺栓的內(nèi)力分布試驗(yàn)證明，螺栓群的抗剪連接承受軸心力時(shí)，螺栓群在長(zhǎng)度方向上的各螺栓受力并不均勻（圖3-44），表現(xiàn)為兩端螺栓受力大，而中間螺栓受力小。當(dāng)連接長(zhǎng)度l115d0(d0為螺孔直徑）時(shí)，可認(rèn)為軸心力由每個(gè)螺栓平均分擔(dān)，即螺栓數(shù)n為：3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章1min101.11500.715(335)(blNNldn當(dāng) 時(shí)，連接工作進(jìn)

55、入彈塑性階段后，各螺栓所受內(nèi)力也不易均勻，端部螺栓首先達(dá)到極限強(qiáng)度而破壞，隨后由外向里一次破壞。對(duì)普通螺栓構(gòu)成的長(zhǎng)連接，所需抗剪螺栓數(shù)為：式中:為承載力設(shè)計(jì)值折減系數(shù))。2) 普通螺栓群偏心受剪345FTFe圖所示為螺栓群承受偏心剪力的情形，可將偏心力 等效為軸心力和扭矩。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章圖圖3-45 螺栓群偏心受剪螺栓群偏心受剪 TxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1FF作用下每個(gè)螺栓受力作用下每個(gè)螺栓受力：)373 (1 nFNFT作用下連接按彈性設(shè)計(jì)，其假定為作用下連接按彈性設(shè)計(jì)，

56、其假定為： （1 1）連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性；連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性； （2 2） 連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動(dòng)，各螺栓剪力連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動(dòng)，各螺栓剪力與其至形心距離呈線形關(guān)系，方向與與其至形心距離呈線形關(guān)系，方向與r ri垂直。垂直。F3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章111221212222211121111222()FTTiTiTTiTiTTiiiTiiiFNnNrNrNrTNNNrrrNNrrrrTrrTTF erT rNrxy ， 每 個(gè) 螺 栓 平 均 受 力 為 ： 在 軸 心 力

57、作 用 下在 扭 矩作 用 下 ， 通 常 采 用 彈 性 分 析 :可 得 ：最 大 剪 力 ：11112211111221221111min1121123-363-37()3-3833-38TxTiiTyTiibTxTyFiyTyNNrxyxTxNNrxyNNNNNyxTyFNyn將分解為水平分力和垂直分力： （） （）由此可得到受力最大螺栓所承受的合力的計(jì)算式：（）當(dāng)螺栓布置在一個(gè)狹長(zhǎng)帶，例如時(shí)，（）可簡(jiǎn)化為：2min3-39bN（）3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.6.3 3.6.3 普通螺栓的受

58、拉連接普通螺栓的受拉連接1.普通螺栓受拉的工作環(huán)境圖圖3-46 受拉螺栓的撬力受拉螺栓的撬力 圖圖3-47 T形連接中螺栓受拉形連接中螺栓受拉34206%撬力抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)由于翼緣的彎曲，使螺栓受到的附加作用，如圖所示。規(guī)范將螺栓的來(lái)考慮撬力的影響?？赏ㄟ^(guò)來(lái)加強(qiáng)連接件的剛度，減小螺值降低設(shè)置加栓中的勁肋附加力。3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章3.普通螺栓群受拉1) 螺栓群軸心受拉2.單個(gè)普通螺栓的抗拉承載力243-40 0.813 3224 bbbtettbetnmeenmdeNAffAffdddddpddp

59、單個(gè)螺栓的受拉承載力的設(shè)計(jì)值為：（）式中螺栓有效截面積；（螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值） 螺紋處的有效直徑， 為扣去螺紋后的凈直徑，為全直徑與凈直徑的平均直徑， 為螺紋的螺距。3-41btNnN假定各個(gè)螺栓平均受拉，則連接所需的螺栓數(shù)為：（）3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章圖圖3-48 普通螺栓群彎矩受拉普通螺栓群彎矩受拉2) 螺栓群承受彎矩（圖3-48）M作用下螺栓群連接按彈性設(shè)計(jì)，其假定為：1）連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性；2）螺栓群的中和軸位于最下排螺栓的形心處，各螺栓所受拉力與其至中和軸的距離成正比。M刨平頂

60、緊刨平頂緊承托承托(板板)M1 2 3 4受壓區(qū)受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和中和軸軸3.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章112233112221123113112222111212111211( )( )( ):( )( )( ):( ):342iininnnnnnnniiiiNyNyNyNyaMN yN yN ybaNNyyNNyyNNyycM yNyMycbMNyyyyNyydiNy由力學(xué)及假定可得：由式得；將式代入式得螺栓的拉力（）因此，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足下式即可：bt343N（）3.1.1 焊縫連