第3章鋼結(jié)構(gòu)連接

1、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法一、一、焊縫連接焊縫連接 對(duì)接焊縫連接對(duì)接焊縫連接優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不削弱截面，方便施工，易于自動(dòng)化操不削弱截面，方便施工，易于自動(dòng)化操作，連接剛度大；作，連接剛度大；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對(duì)裂紋敏感，材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對(duì)裂紋敏感，低溫冷脆。低溫冷脆。 角焊縫連接角焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法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。 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)氣體保護(hù)氣體焊件焊件電弧電弧

2、Q390Q390、Q420Q420鋼選擇鋼選擇E55E55型焊條型焊條(E5500-5518)(E5500-5518)Q345Q345鋼選擇鋼選擇E50E50型焊條型焊條(E5000-5048)(E5000-5048)B B、焊條的表示方法：、焊條的表示方法：E焊條焊條( (Electrode) )第第1 1、2 2位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強(qiáng)度位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強(qiáng)度（kgf/mm2) )第第3 3、4 4適用焊接位置、電流及藥皮的類型。適用焊接位置、電流及藥皮的類型。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)

3、大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。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。 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；Q235Q235鋼選擇鋼選擇E43E43型焊條（型焊條（E4300-E4328)E4300-E4328)C C、優(yōu)、缺點(diǎn)、優(yōu)、缺點(diǎn)、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件埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊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，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。

4、焊接質(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。 機(jī)機(jī)器器優(yōu)、缺點(diǎn)：優(yōu)、缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，焊接質(zhì)優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，焊接質(zhì)量好。量好。 缺點(diǎn)：施工條件受限制等。缺點(diǎn)：施工條件受限制等。三、螺栓連接三、螺栓連接 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：連接剛度大，塑性和韌性好，連接剛度大，塑性和韌性好，傳力可靠，適于直接承受動(dòng)力荷載；傳力可靠，適于直接承受動(dòng)力荷載； 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)度螺栓連接二、鉚釘連接二、鉚釘連接N缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：用鋼量多，對(duì)施工技術(shù)用鋼量多，對(duì)施工技術(shù)要求很高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工要求很高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工條件差，條件差， 施工

5、速度慢。施工速度慢。1.1.焊接連接形式焊接連接形式搭接搭接平接平接T型連接型連接角部連接角部連接（1）對(duì)接焊縫）對(duì)接焊縫對(duì)接正焊縫對(duì)接正焊縫（2）角焊縫）角焊縫T型對(duì)接焊縫型對(duì)接焊縫對(duì)接斜焊縫對(duì)接斜焊縫l用料經(jīng)濟(jì)，傳力平穩(wěn)，動(dòng)用料經(jīng)濟(jì)，傳力平穩(wěn)，動(dòng) 力性能好力性能好l較厚的板需開剖口，費(fèi)工較厚的板需開剖口，費(fèi)工l施工簡(jiǎn)便施工簡(jiǎn)便l傳力不均，應(yīng)力集中嚴(yán)重，傳力不均，應(yīng)力集中嚴(yán)重，搭接時(shí)費(fèi)料搭接時(shí)費(fèi)料焊縫位置焊縫位置1.1.焊縫缺陷焊縫缺陷外觀檢查：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；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)主要采用超聲內(nèi)部檢驗(yàn)主要

6、采用超聲 波，有時(shí)還用磁粉檢驗(yàn)波，有時(shí)還用磁粉檢驗(yàn) 熒光檢驗(yàn)等輔助檢驗(yàn)方熒光檢驗(yàn)等輔助檢驗(yàn)方法。還可以采用法。還可以采用X X射線或射線或射線透照或拍片。射線透照或拍片。鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定：規(guī)定： 焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)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)。和三級(jí)。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003GB50017-2003）中，對(duì)焊）中，對(duì)焊縫質(zhì)量等級(jí)的選用有如下規(guī)定：縫質(zhì)量等級(jí)的選用有如下規(guī)定： (1) (1) 需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p

7、受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。的橫向?qū)雍缚p受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。 (2) (2) 在不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡要求與母材在不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊縫應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊縫應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。 （）重級(jí)工作制和起重量（）重級(jí)工作制和起重量 的中級(jí)工作的中級(jí)工作制吊車梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿制吊車梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的形接頭焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，與節(jié)點(diǎn)板之間的形接頭焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，不應(yīng)低于二級(jí)。不應(yīng)低于二級(jí)。 （）角焊縫質(zhì)量等級(jí)一般為三級(jí)，直接承受動(dòng)力

8、（）角焊縫質(zhì)量等級(jí)一般為三級(jí)，直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞和起重量的中級(jí)工荷載且需要驗(yàn)算疲勞和起重量的中級(jí)工作制吊車梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。作制吊車梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。1 1、對(duì)接焊縫的坡口形式、對(duì)接焊縫的坡口形式: :3.3 對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算 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，坡口形式與板厚和板厚和施工條件施工條件有關(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形坡口。形坡口。c鈍邊鈍邊p=2-3mm100 CC=

9、0.52mm（a）C=23mm（b）C=23mm（C）p p（d）C=34mmp pC=34mmp p（e）C=34mmp p（f）1:2.51:2.5NNt1、軸心力作用下的對(duì)接焊縫計(jì)算軸心力作用下的對(duì)接焊縫計(jì)算)283( wcwtwfftlN或 式中：式中： N軸心拉力或壓力；軸心拉力或壓力； t板件較小厚度；板件較小厚度；T形連接中為腹板厚度；形連接中為腹板厚度； f ft tw w、f fc cw w 對(duì)接焊縫的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。對(duì)接焊縫的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。NNl lw wtA 當(dāng)不滿足上式時(shí)，可采用斜對(duì)當(dāng)不滿足上式時(shí)，可采用斜對(duì)接焊縫連接如圖接焊縫連接如圖B。wvwwcwtw

10、ftlNfftlN cossin或另另: :當(dāng)當(dāng)tan1.5tan1.5時(shí)時(shí), ,不用驗(yàn)算不用驗(yàn)算! !NNtBNsinsinNcoscosl lw wlw：焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，有引弧板有引弧板lw= l ，無(wú)引，無(wú)引弧板弧板l-2t。l lw wtAMV)293(62max wtwwftlMWM )303(23max wVwwwftlVtIVS 因焊縫截面為矩形，因焊縫截面為矩形，M、V共同作用下應(yīng)力圖為：共同作用下應(yīng)力圖為：故其強(qiáng)度計(jì)算公式為：故其強(qiáng)度計(jì)算公式為：式中：式中：W Ww w焊縫截面模量；焊縫截面模量； S Sw w-焊縫截面面積矩；焊縫截面面積矩； I Iw w-

11、焊縫截面慣性矩。焊縫截面慣性矩。（1）板件間對(duì)接連接）板件間對(duì)接連接MV1焊縫截面焊縫截面A A、對(duì)于焊縫的、對(duì)于焊縫的maxmax和和maxmax應(yīng)滿足式應(yīng)滿足式3-29和和3-30要求；要求；max11maxB B、對(duì)于翼緣與腹板交接點(diǎn)焊縫、對(duì)于翼緣與腹板交接點(diǎn)焊縫（1點(diǎn)）點(diǎn)），其折算應(yīng)，其折算應(yīng) 力尚應(yīng)滿足下式要求：力尚應(yīng)滿足下式要求：)313(1 . 132121 wtf 1.11.1考慮最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)的強(qiáng)度增大系數(shù)?？紤]最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)的強(qiáng)度增大系數(shù)。 100010-25016 q =150kN/mmax1max12.4m 8m10002501610q2.4mR=6

12、00kN100010 250162221212439 .1733e=150106V=150kN1219010200y2y1焊縫有效截面焊縫有效截面T形牛腿對(duì)接焊縫連接形牛腿對(duì)接焊縫連接hehfhf普通式普通式hehf1.5hf平坡式平坡式1 1、角焊縫的形式、角焊縫的形式: :3.4 角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算直角角焊縫、斜角角焊縫直角角焊縫、斜角角焊縫（1）直角角焊縫hehfhf凹面式凹面式用于直接承用于直接承受動(dòng)載的側(cè)受動(dòng)載的側(cè)縫?？p。用于直接承用于直接承受動(dòng)載的端受動(dòng)載的端縫?？p。按he=0.7hf斜角角焊縫按he=0.7hf(a)hfhfhfhfa）銳角角焊縫；b）鈍角角焊縫

13、(b)按he=hf coshfhfhfhf2按he=hf cos2（2）斜角角焊縫對(duì)于對(duì)于135135o o或或606mmt6mm時(shí)，時(shí)，h hf,maxf,maxt-(1t-(12)mm2)mm；hf ft t1 1t)(5 . 12min,計(jì)計(jì)算算數(shù)數(shù)值值只只進(jìn)進(jìn)不不舍舍！thf fwhl60 注注： 1 1、當(dāng)實(shí)際長(zhǎng)度大于以上值時(shí)，計(jì)算時(shí)不與考慮；、當(dāng)實(shí)際長(zhǎng)度大于以上值時(shí)，計(jì)算時(shí)不與考慮； 2 2、當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)，不受上式限制。、當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)，不受上式限制。mmhlfw408且不得小于且不得小于 blw B、為了避免焊縫橫向收、為了避免焊縫橫向收 縮時(shí)引起板件的拱曲

14、縮時(shí)引起板件的拱曲 太大，規(guī)范規(guī)定：太大，規(guī)范規(guī)定：）（或）（mmtmmmmttb122001216111t1t2bwlC. 當(dāng)角焊縫的端部位于構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)作當(dāng)角焊縫的端部位于構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)作2h2hf f的的繞繞 角焊角焊，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。bwl2hf f2551且且t t1t2hfhehh1h2dehelw wh-h-焊縫厚度、焊縫厚度、h h1 1熔深熔深h h2 2凸度、凸度、dd焊趾、焊趾、ee焊根焊根)13()(3222 wuf3 3、由于我國(guó)規(guī)范給定的角焊由于我國(guó)規(guī)范給定的角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，是根據(jù)抗剪條縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，是根據(jù)抗剪條件確定的故上式又

15、可表達(dá)為：件確定的故上式又可表達(dá)為：式中：式中：wuf-焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度)23(3)( 3222 wfwuffhelw w)43( wexflhN ) 33( weyflhN NNyNx2f ff= fh he el lw w45O45Oh hf fwfffff3232222 將將3333、3434式，代入式，代入3232式得：式得：得 1.22整理上式，并令 23f )53(22 wfffff 式式3535即為，規(guī)范給定的角焊縫強(qiáng)度計(jì)算通用公式即為，規(guī)范給定的角焊縫強(qiáng)度計(jì)算通用公式f f正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)；正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)； 靜載時(shí)取靜載時(shí)取1.221.22，動(dòng)

16、載時(shí)取，動(dòng)載時(shí)取1.01.0。)63( wffewffhlN 對(duì)于正面角焊縫，對(duì)于正面角焊縫，f f=0=0，由，由3535式得：式得：對(duì)于側(cè)面角焊縫，對(duì)于側(cè)面角焊縫，f f=0=0，由，由3535式得：式得：)73( wfewffhlN 以上各式中：以上各式中： h he e=0.7h=0.7hf f； l lw w角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，考慮起滅弧缺陷時(shí)，每條焊縫取其角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，考慮起滅弧缺陷時(shí)，每條焊縫取其 實(shí)際長(zhǎng)度減去實(shí)際長(zhǎng)度減去2h2hf f。ewwffhlfN 四、各種受力狀態(tài)下的直角角焊縫連接計(jì)算四、各種受力狀態(tài)下的直角角焊縫連接計(jì)算wfwefflhN 1 1、軸心力作用下、軸心力作

17、用下(1)(1)軸心力作用下的蓋板對(duì)接連接軸心力作用下的蓋板對(duì)接連接: :A A、僅采用側(cè)面角焊縫連接：僅采用側(cè)面角焊縫連接：C C、采用三面圍焊連接：采用三面圍焊連接：wfewffhlNN NNl lw wl lw wB B、僅采用正面角焊縫連接：僅采用正面角焊縫連接：wffewffhlND D、采用四面菱形圍焊連接：、采用四面菱形圍焊連接：E E、采用塞焊連接：、采用塞焊連接：NNwffdnN24(2)(2)角鋼角焊縫連接角鋼角焊縫連接)113()103(221121 eNeNNNN由力及力矩平衡得由力及力矩平衡得: :故故: :)133()123(2211212121 NkeeeNNNk

18、eeeNN肢肢尖尖焊焊縫縫內(nèi)內(nèi)力力分分配配系系數(shù)數(shù)肢肢背背焊焊縫縫內(nèi)內(nèi)力力分分配配系系數(shù)數(shù) 2211212121keeekkeeekNe1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w2)153()143(22221111wfewfwfewffhlNfhlN對(duì)于校核問(wèn)題對(duì)于校核問(wèn)題: :對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題: :)173()163(222111 wfewwfewfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w2B B、采用三面圍焊、采用三面圍焊)213(2)203(2322311 NNkNNNkN由力及力矩平衡得由力及力矩平衡得: :)183(333 wffewfhlN )

19、193(33 wffefbhN 余下的問(wèn)題同情況余下的問(wèn)題同情況A，即，即: :Ne1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w2)153()143(22221111wfewfwfewffhlNfhlN對(duì)于校核問(wèn)題對(duì)于校核問(wèn)題: :對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題: :)173()163(222111 wfewwfewfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w2)233()223(23123 NNNNkNC C、采用、采用L L形圍焊形圍焊代入式代入式3-203-20，3-213-21得得: :對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題: :02 N)243(333111wwffewf

20、ewlfNhfhNlNe1e2bN1xxN3l lw1w1maxt122 2、N、M、V共同作用下共同作用下(1)(1)彎矩作用下角焊縫強(qiáng)度計(jì)算彎矩作用下角焊縫強(qiáng)度計(jì)算wffwewfflhMWM262wl2wlMM Mh he eh he et t(2(2) )偏心軸力作用下角焊縫強(qiáng)度計(jì)算偏心軸力作用下角焊縫強(qiáng)度計(jì)算2,6weewMANAAflhMhlNewVAAfhlV, wfVAfMANAAffAff222,2,FeNV2wl2wlMANxNxM MNyNyh he eh he et t( (3) ) V、M共同作用下焊縫強(qiáng)度計(jì)算共同作用下焊縫強(qiáng)度計(jì)算h1fAfAfBfBf fwffwfA

21、fhIM 21對(duì)于對(duì)于A點(diǎn)：點(diǎn)：式中：式中：I Iw w全部焊縫有效截面對(duì)中和軸的慣性矩；全部焊縫有效截面對(duì)中和軸的慣性矩； h h1 1兩翼緣焊縫最外側(cè)間的距離。兩翼緣焊縫最外側(cè)間的距離。xxh h2BBAh1MeFVM對(duì)于對(duì)于B點(diǎn)：點(diǎn)：wfweffBwfBflhVhIM2,2,22wffBffBf 22 強(qiáng)度驗(yàn)算公式：強(qiáng)度驗(yàn)算公式：式中：式中：l lw,2w,2腹板焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度；腹板焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度； h he,2e,2腹板焊縫截面有效高度。腹板焊縫截面有效高度。h1f1f1f2f2f fxxh h2BBAh1MVMmaxt12376812l l1l l2xxyyAA0Tr故：該連接的設(shè)計(jì)

22、控制點(diǎn)為故：該連接的設(shè)計(jì)控制點(diǎn)為A A點(diǎn)和點(diǎn)和AA點(diǎn)點(diǎn)( (1) ) T作用下焊縫強(qiáng)度計(jì)算作用下焊縫強(qiáng)度計(jì)算xxyyrrxryAT TAxAxT TAyAyTATA0VyVyh he exxyyrrxryAT TAxAxT TAyAyTATA0VyVyh he e)253( yxTAIIrTJrTT作用下作用下A點(diǎn)應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)力: :將其沿將其沿x x軸和軸和y y軸分解軸分解: :JrTrrJrTJrTrrJrTxxTTAyyyTTAxcossine2x0l l1l l2xxyyAA0TrwfTAxfTAyf22剪力剪力V作用下作用下,A,A點(diǎn)應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)力: :weVAylhV軸力軸力N作用下作用

23、下,A,A點(diǎn)應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)力: :weNAxlhN扭矩扭矩T作用下作用下,A,A點(diǎn)應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)力: :JrTJrTxTAyyTAxe2x0l l1l l2xxyyAA0TVrNxxyyrrxryAT TAxAxT TAyAyTATA0VyVyh he eANAVA A點(diǎn)垂直于焊縫長(zhǎng)度方點(diǎn)垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為向的應(yīng)力為: :TAyVAyfA A點(diǎn)平行于焊縫長(zhǎng)度方點(diǎn)平行于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為向的應(yīng)力為: :強(qiáng)度驗(yàn)算公式：強(qiáng)度驗(yàn)算公式：wfffff 22 wfNAxTAxfVAyTAyf22即：NAxTAxf222222/160/3 .14773.9622. 13 .3629.99mmNfmmNwfTA

24、xfVAyTAy1 12 2h hf1f1h hf1f1h hf2f2h hf2f2h he2e2h he1e1b b1 1b b2 2圖圖A1 12 2h hf1f1h hf1f1h hf2f2h hf2f2h he2e2h he1e1b b圖圖B1 1、由于斜角角焊縫的研究不夠充分，為簡(jiǎn)化計(jì)算，、由于斜角角焊縫的研究不夠充分，為簡(jiǎn)化計(jì)算， 規(guī)范規(guī)定：對(duì)于兩焊腳邊夾角規(guī)范規(guī)定：對(duì)于兩焊腳邊夾角60o135o的的 斜斜T T形連接，其斜角角焊縫采用與直角角焊縫相形連接，其斜角角焊縫采用與直角角焊縫相 同的計(jì)算公式，且統(tǒng)一取同的計(jì)算公式，且統(tǒng)一取f=1.0。 2cossin21iifieibbb

25、hh 、或或式中：式中：1.5mmb1.5mmb、b b1和和b b25mm5mm說(shuō)明：說(shuō)明：A. bA. b1和和b b21.5mm1.5mm時(shí)時(shí), , 可取可取b b1、b b2=0=0B. bB. b1和和b b2 5mm 5mm時(shí)時(shí), , 應(yīng)如圖應(yīng)如圖“B”B”方式處方式處 理，且使理，且使b5mmb5mm。1 12 2h hf1f1h hf1f1h hf2f2h hf2f2h he2e2h he1e1b b1 1b b2 2圖圖A1 12 2h hf1f1h hf1f1h hf2f2h hf2f2h he2e2h he1e1b b圖圖B 焊接過(guò)程是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過(guò)程，焊件上焊

26、接過(guò)程是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過(guò)程，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，焊縫處可達(dá)產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，焊縫處可達(dá)16001600o oC C，而鄰近區(qū)域，而鄰近區(qū)域溫度驟降。高溫鋼材膨脹大，但受到兩側(cè)溫度低、膨脹溫度驟降。高溫鋼材膨脹大，但受到兩側(cè)溫度低、膨脹小的鋼材限制，產(chǎn)生小的鋼材限制，產(chǎn)生熱態(tài)塑性壓縮熱態(tài)塑性壓縮，焊縫冷卻時(shí)被，焊縫冷卻時(shí)被塑性塑性壓縮壓縮的焊縫區(qū)趨向收縮，但受到兩側(cè)鋼材的限制而產(chǎn)生的焊縫區(qū)趨向收縮，但受到兩側(cè)鋼材的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力拉應(yīng)力。對(duì)于低碳鋼和低合金鋼，該拉應(yīng)力可以使鋼材。對(duì)于低碳鋼和低合金鋼，該拉應(yīng)力可以使鋼材達(dá)到達(dá)到屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度。焊接殘余應(yīng)力是。焊接殘余應(yīng)力是無(wú)荷載

27、的內(nèi)應(yīng)力無(wú)荷載的內(nèi)應(yīng)力，故在，故在焊件內(nèi)自相平衡，這必然在焊縫稍遠(yuǎn)區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力。焊件內(nèi)自相平衡，這必然在焊縫稍遠(yuǎn)區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力。+-500500o oC C800800o oC C300300o oC C300300o oC C500500o oC C800800o oC C施施焊焊方方向向8cm64202468cm-+(a)焊縫縱向收縮焊縫縱向收縮 時(shí)的變形趨勢(shì)時(shí)的變形趨勢(shì)-+-(b)焊縫縱向收縮焊縫縱向收縮 時(shí)的橫向應(yīng)力時(shí)的橫向應(yīng)力xy+-+施施焊焊方方向向(c)焊縫橫向收縮焊縫橫向收縮 時(shí)的橫向應(yīng)力時(shí)的橫向應(yīng)力xy-+(d)焊縫橫向焊縫橫向殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力yx不同施焊方向下不同施焊方向下,

28、焊縫橫向收縮時(shí)產(chǎn)生的橫向焊縫橫向收縮時(shí)產(chǎn)生的橫向殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力:-+施施焊焊方方向向(e)-+-施施焊焊方方向向( f )xyyx+-321x xy yz z+f f+-b bf fy y+-b bf fy yNyNy因焊接殘余應(yīng)力自相平衡，故：因焊接殘余應(yīng)力自相平衡，故： yytyftBftbBNN 當(dāng)板件全截面達(dá)到當(dāng)板件全截面達(dá)到fy，即，即N=Ny時(shí)：時(shí)：結(jié)論：結(jié)論：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的靜力對(duì)結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度沒(méi)有影響。強(qiáng)度沒(méi)有影響。+-f fy yf fb bB Bt tftbBNftbNcyt)(A、當(dāng)焊接殘余應(yīng)力存在時(shí)，因截面的、當(dāng)焊接殘余應(yīng)力存在時(shí)，因截面的bt部分拉應(yīng)

29、部分拉應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到力已經(jīng)達(dá)到fy ，故該部分剛度為零，故該部分剛度為零（屈服）（屈服），這時(shí)，這時(shí)在在N作用下應(yīng)變?cè)隽繛椋鹤饔孟聭?yīng)變?cè)隽繛椋?EtbBN 1 f f+-b bf fy yNN+-f fy yf fNNb bB Bt t結(jié)論：結(jié)論： 焊接殘余應(yīng)力的存在增大了結(jié)構(gòu)的變形，即降低焊接殘余應(yīng)力的存在增大了結(jié)構(gòu)的變形，即降低了結(jié)構(gòu)的剛度。了結(jié)構(gòu)的剛度。EtBN 2 3 3、對(duì)于軸心受壓構(gòu)件，對(duì)于軸心受壓構(gòu)件，焊接殘余應(yīng)力使其撓曲剛度減焊接殘余應(yīng)力使其撓曲剛度減小，降低壓桿的穩(wěn)定承載力小，降低壓桿的穩(wěn)定承載力（詳見第四章詳見第四章）。）。 EtbBN 1 5 5、對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響、對(duì)疲勞強(qiáng)

30、度的影響 36 螺栓連接的構(gòu)造1.1.普通螺栓普通螺栓C級(jí)級(jí)-粗制螺栓，性能等級(jí)為粗制螺栓，性能等級(jí)為4.6或或4.8級(jí)；級(jí)；4表示表示f fu u400N/mm400N/mm2 2, , 0.6或或0.8表示表示f fy y/f/fu u=0.6=0.6或或0.80.8；類孔，孔徑類孔，孔徑(d(do o)-)-栓桿直徑栓桿直徑(d) (d) 1 11.5mm1.5mm。A、B級(jí)級(jí)-精制螺栓，性能等級(jí)為精制螺栓，性能等級(jí)為5.6或或8.8級(jí)級(jí); ;5或或8表示表示f fu u500500或或800N/mm800N/mm2 2, , 0.6或或0.8表示表示f fy y/f/fu u=0.6=

31、0.6或或0.80.8；類孔，孔徑類孔，孔徑(d(do o)-)-栓桿直徑栓桿直徑(d)(d)mm0.5mm。按其加工的精細(xì)程度和強(qiáng)度分為按其加工的精細(xì)程度和強(qiáng)度分為: :A、B、C三個(gè)級(jí)別三個(gè)級(jí)別。由由4545號(hào)、號(hào)、40B40B和和20MnTiB20MnTiB鋼加工而成，并經(jīng)過(guò)熱處理鋼加工而成，并經(jīng)過(guò)熱處理45號(hào)8.8級(jí)； 40B和20MnTiB10.9級(jí) （a a）大六角頭螺栓）大六角頭螺栓 （b b）扭剪型螺栓）扭剪型螺栓二、螺栓的排列二、螺栓的排列1.1.并列并列簡(jiǎn)單、整齊、緊湊所用連接板尺寸小，但構(gòu)簡(jiǎn)單、整齊、緊湊所用連接板尺寸小，但構(gòu) 件截面削弱大；件截面削弱大

32、；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2.2.錯(cuò)列錯(cuò)列排列不緊湊，所用連接板尺寸大，但構(gòu)件截排列不緊湊，所用連接板尺寸大，但構(gòu)件截 面削弱??；面削弱??； 一、螺栓連接的受力形式一、螺栓連接的受力形式FNFA 只受剪力只受剪力B 只受拉力只受拉力C 剪力和拉力剪力和拉力共同作用共同作用NO1234NNabNN/2N/2NO1234NabN/2N/2NO1234abNN/2N/2NuN/2NN/2NNNNNN這這兩兩種種破破壞壞構(gòu)構(gòu)造造解解決決N/2NN/2nv剪切面數(shù)目剪切面數(shù)目； d螺栓桿直徑；螺栓桿直徑；fvb、fcb螺栓抗剪和承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；螺栓抗剪和承

33、壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；tt連接接頭一側(cè)承壓構(gòu)件總厚度的較小值。連接接頭一側(cè)承壓構(gòu)件總厚度的較小值。 )343(minmin bcbvbNNN，單栓抗剪承載力：?jiǎn)嗡辜舫休d力：)323(42 bvvbvfdnN 抗剪承載力：抗剪承載力：)333(bcbc ftdN承壓承載力：承壓承載力：dbVNNmin驗(yàn)算：NN1 vn單單剪剪：NN/2N/22 vn雙雙剪剪：4 vn四四剪剪：N/2N/3N/3N/3N/2N/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)證明試驗(yàn)證明, ,栓群在軸栓群在軸力作用下各個(gè)螺栓的內(nèi)力力作用下各個(gè)螺栓的內(nèi)力沿栓群長(zhǎng)度方向不均勻，沿栓群長(zhǎng)度方向不均勻，兩端

34、大兩端大, ,中間小。中間小。 當(dāng)當(dāng)l l1 115d15d0 0(d(d0 0為孔徑為孔徑) )時(shí)，時(shí)，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后，內(nèi)力重新分布，各個(gè)螺栓內(nèi)內(nèi)力重新分布，各個(gè)螺栓內(nèi)力趨于相同，故設(shè)計(jì)時(shí)假定力趨于相同，故設(shè)計(jì)時(shí)假定N有各螺栓均擔(dān)。有各螺栓均擔(dān)。bNNnmin 所以，連接所需螺栓數(shù)為：所以，連接所需螺栓數(shù)為：)353(1501 . 1601501010 dldld 時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng)ECCS試驗(yàn)曲線試驗(yàn)曲線8.88.8級(jí)級(jí) M22M22我國(guó)規(guī)范1.00.750.50.25010 20 30 40 50 60 70 80l l1 1/d/d0 0平均值平均值長(zhǎng)連接螺

35、栓的內(nèi)力分布長(zhǎng)連接螺栓的內(nèi)力分布7 .06001 時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng)dl)363(min bNNn 故，連接所需栓數(shù)：故，連接所需栓數(shù)：NNbt tt t1 1b1A A、螺栓采用并列排列時(shí)、螺栓采用并列排列時(shí): :主板的危險(xiǎn)截面為主板的危險(xiǎn)截面為1-1截面截面: :1122 主主板板厚厚度度。主主板板寬寬度度；危危險(xiǎn)險(xiǎn)截截面面上上的的螺螺栓栓數(shù)數(shù)；螺螺栓栓孔孔直直徑徑；鋼鋼材材強(qiáng)強(qiáng)度度設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值 tbmdftdmbAfANnn001 ,1 ,; 拼拼接接板板厚厚度度。危危險(xiǎn)險(xiǎn)截截面面上上的的螺螺栓栓數(shù)數(shù)；拼拼接接板板寬寬度度；螺螺栓栓孔孔直直徑徑；鋼鋼材材強(qiáng)強(qiáng)度度設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值 1101012,2,

36、;5 . 0tmbdftdmbAfANnn B B、螺栓采用錯(cuò)列排列時(shí)、螺栓采用錯(cuò)列排列時(shí): :主板的危險(xiǎn)截面為主板的危險(xiǎn)截面為1-1和和1-1截面截面: : 主主板板厚厚度度。主主板板寬寬度度；危危險(xiǎn)險(xiǎn)截截面面上上的的螺螺栓栓數(shù)數(shù)；螺螺栓栓孔孔直直徑徑；鋼鋼材材強(qiáng)強(qiáng)度度設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值；式式中中：截截面面：對(duì)對(duì)于于截截面面：對(duì)對(duì)于于 tbmdftdmccmcAtdmbAfANnnn00222140;1211;11 NNt tt t1 1bc2c3c4c11111拼接板的危險(xiǎn)截面為拼接板的危險(xiǎn)截面為2-2和和2-2截面截面: : 拼拼接接板板厚厚度度。拼拼接接板板寬寬度度；危危險(xiǎn)險(xiǎn)截截面面上上的的

37、螺螺栓栓數(shù)數(shù)；螺螺栓栓孔孔直直徑徑；鋼鋼材材強(qiáng)強(qiáng)度度設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值；式式中中：截截面面：對(duì)對(duì)于于截截面面：對(duì)對(duì)于于 1101022214101;1222;225 . 0tbmdftdmccmcAtdmbAfANnnn NNbt tt t1 1b1c2c3c4c12222TxyN1Tr11TTxyN1Tr11)383(2211 nnTTTrNrNrNT)393(332211 nnTTTTrNrNrNrN由假定由假定(2)(2)得得由式由式3-393-39得得: :)403(1131132112 nTnTTTTTrrNNrrNNrrNN；由力的平衡條件得：由力的平衡條件得：TxyN1Tr11將式將式

38、3-40代入式代入式3-38得得: : )413(12112222111 niiTnTrrNrrrrNT)423(112211211 niniiiniiTyxrTrrTN 另外另外, ,當(dāng)螺栓布置比較狹長(zhǎng)當(dāng)螺栓布置比較狹長(zhǎng)( (如如y y1 13x3x1 1) )時(shí)時(shí), ,可進(jìn)行如下簡(jiǎn)化計(jì)算：可進(jìn)行如下簡(jiǎn)化計(jì)算：令令:x:xi i=0=0，則，則niiniiTxTyyTryyrTNN1211112111bTNNmin1驗(yàn)算：FeFTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F)373(1 nFNFTxyN1TN1TxN1Tyr11)423(112211211niniiiniiTyxrTrrTN

39、將將N1T1T沿坐標(biāo)軸分解得沿坐標(biāo)軸分解得: :)443()433(11221111122111122111112211 niniiininiiiTyniniiininiiiTxyxxTrxyxrTNyxyTryyxrTN )453(min21121 bFTyTxNNNN 另外另外, ,當(dāng)螺栓布置比較狹長(zhǎng)當(dāng)螺栓布置比較狹長(zhǎng)( (如如y y1 13x3x1 1) )時(shí)時(shí), ,可進(jìn)行可進(jìn)行如下簡(jiǎn)化計(jì)算：如下簡(jiǎn)化計(jì)算：令令:x:xi i=0=0，則，則N1Ty1Ty=0=0)463(121111211 niiniiTxyyTryyrTN)473(min2121 bFTxNNN（一）普通螺栓抗拉連接的

40、工作性能（一）普通螺栓抗拉連接的工作性能 抗拉螺栓連接在外力作用下，抗拉螺栓連接在外力作用下，連接板件接觸面有連接板件接觸面有脫開趨勢(shì)脫開趨勢(shì)，螺栓桿受桿軸方向拉力作用，以，螺栓桿受桿軸方向拉力作用，以栓桿被拉栓桿被拉斷為其破壞形式。斷為其破壞形式。（二）（二）單單個(gè)普通螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值個(gè)普通螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值 4834 btebtebtfdfAN 式中：式中：A Ae e-螺栓的有效截面面積；螺栓的有效截面面積； d de e-螺栓的有效直徑；螺栓的有效直徑； f ft tb b-螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。dedndmd)493()(32413 螺螺距距ttdde

41、)503(22 QNNt 一般假定每個(gè)螺栓均勻受力，因此，連接所需一般假定每個(gè)螺栓均勻受力，因此，連接所需的螺栓數(shù)為：的螺栓數(shù)為：)513( btNNnNM刨平頂緊刨平頂緊承托承托(板板)M1 2 3 4受壓區(qū)受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸中和軸)533(2211 nnyNyNyNM由力學(xué)及假定可得：由力學(xué)及假定可得：)523(332211 nnyNyNyNyNM刨平頂緊刨平頂緊承托承托(板板)M1 2 3 4受壓區(qū)受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸中和軸)543(1131132112 nnyyNNyyNNyyNN； )553(12112222111 niinyyNyyyyNM

42、)563(1211 niiyyMN因此，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足下式，即可：因此，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足下式，即可：)573(1 btNN刨平頂緊刨平頂緊承托承托(板板)Fe1 2 3 4FbtniitNyyFenFN121max,0121min,niityyFenFNNt,max中和軸中和軸N1Fy1y2N2MN3MNt,min1 2 3 4FbtniitNyyeFN 121max,N2MN3MN4MNt,max中和軸中和軸y1y2y31 2 3 4FbVVNNbttNN011VeM=VeV因此：因此：nVNV 2 2、由試驗(yàn)可知，兼受剪力和拉力、由試驗(yàn)可知，兼受剪力和拉力 的螺桿，其承載力無(wú)量綱關(guān)系的螺桿，

43、其承載力無(wú)量綱關(guān)系 曲線近似為一曲線近似為一“四分之一圓四分之一圓”。1 1、普通螺栓在拉力和剪力的共同、普通螺栓在拉力和剪力的共同 作用下，可能出現(xiàn)兩種破壞形作用下，可能出現(xiàn)兩種破壞形 式：式：螺桿受剪兼受拉破壞、孔螺桿受剪兼受拉破壞、孔 壁的擠壓破壞；壁的擠壓破壞；3 3、計(jì)算時(shí)，假定剪力由螺栓群均、計(jì)算時(shí)，假定剪力由螺栓群均 勻承擔(dān)，勻承擔(dān)，拉力由受力情況確定。拉力由受力情況確定。)593(122 bttbvvNNNN)603( bcvNNbVVNNbttNN011a ab b)613( wfewffhlV式中：式中： 考慮剪力對(duì)角焊縫偏心影響的增大系數(shù)，考慮剪力對(duì)角焊縫偏心影響的增大系

44、數(shù)， 一般取一般取=1.25=1.251.351.35； 其余符號(hào)同前。其余符號(hào)同前。M刨平頂緊刨平頂緊承托承托(板板)V連接角焊縫連接角焊縫)623(2 . 19 . 09 . 09 . 0 uefAPA Ae e螺紋處有效截面積；螺紋處有效截面積；f fu u螺栓熱處理后的最抵抗拉強(qiáng)度；螺栓熱處理后的最抵抗拉強(qiáng)度；8.88.8級(jí)，取級(jí)，取f fu u =830N/mm =830N/mm2 2， 10.910.9級(jí)，取級(jí)，取f fu u =1040N/mm =1040N/mm2 2規(guī)范給出了不同鋼材在不同接觸面的處理方法下的規(guī)范給出了不同鋼材在不同接觸面的處理方法下的抗滑移系數(shù)抗滑移系數(shù),如

45、下表如下表高強(qiáng)度螺栓NO12341234普通螺栓abNN/2N/2NO12341234高強(qiáng)度螺高強(qiáng)度螺栓栓普通螺栓普通螺栓abNN/2N/2)633(9 . 0 PnNfbv 式中：式中：0.90.9抗力分項(xiàng)系數(shù)抗力分項(xiàng)系數(shù)R R的倒的倒 數(shù)數(shù)(R R=1.111);=1.111); n nf f 傳力摩擦面數(shù)目傳力摩擦面數(shù)目; ; - -摩擦面抗滑移系數(shù)摩擦面抗滑移系數(shù); ; P P 預(yù)拉力設(shè)計(jì)值預(yù)拉力設(shè)計(jì)值. .（2 2）、抗剪連接單栓承載力）、抗剪連接單栓承載力NO12341234高強(qiáng)度高強(qiáng)度螺栓螺栓普通螺栓普通螺栓)643(42bvvbvfdnN)653(bcbc ftdN )663(

46、minmin bcbvbNNN，單栓抗剪承載力：?jiǎn)嗡辜舫休d力：抗剪承載力抗剪承載力：承壓承載力承壓承載力：對(duì)于摩擦型連接：對(duì)于摩擦型連接：bvNNn 對(duì)于承壓型連接：對(duì)于承壓型連接：bNNnmin NNNNbt tt t1 1b1A A、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接主板的危險(xiǎn)截面為主板的危險(xiǎn)截面為1-1截面。截面。11 主主板板厚厚度度。主主板板寬寬度度；螺螺栓栓孔孔直直徑徑；鋼鋼材材強(qiáng)強(qiáng)度度設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值其其中中： tbdftdnbAfANnn0011 ,1 ,; 考慮孔前傳力考慮孔前傳力50%得：得： 連連接接一一側(cè)側(cè)的的螺螺栓栓總總數(shù)數(shù)。計(jì)計(jì)算算截截面面上上的的螺螺栓栓數(shù)數(shù)

47、； nnnnNN115 . 011-1截面的內(nèi)力為：截面的內(nèi)力為：fANn連連接接一一側(cè)側(cè)的的螺螺栓栓總總數(shù)數(shù)。計(jì)計(jì)算算截截面面上上的的螺螺栓栓數(shù)數(shù)； nnnnNN225 . 015 . 0NNbt tt t1 1b1拼接板的危險(xiǎn)截面為拼接板的危險(xiǎn)截面為2-2截面截面。22 拼接板厚度。拼接板厚度。拼接板寬度；拼接板寬度；螺栓孔直徑；螺栓孔直徑；鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值其中：其中： 11010212,2,;tbdftdnbAfANnn 考慮孔前傳力考慮孔前傳力50%得：得： 2-2截面的內(nèi)力為：截面的內(nèi)力為：B B、高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的凈截面驗(yàn)算與普通螺栓、高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的凈截面驗(yàn)

48、算與普通螺栓的凈截面驗(yàn)算完全相同。的凈截面驗(yàn)算完全相同。FTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1FnFNF 1)793()783(11221111122111122111112211 niniiininiiiTyniniiininiiiTxyxxTrxyxrTNyxyTryyxrTN )803(21121 bvFTyTxNNNN摩摩擦擦型型連連接接： )813(min21121 bFTyTxNNNN承承壓壓型型連連接接：NPCP+ +P=Pf fC- -C=Cf fNt)683()673( pfbfftfEACCEAPPCNPA Ab b栓桿截面面積；栓桿截面面積；A Ap p板件擠壓面面積；板件擠壓面面積；板疊厚度。板疊厚度。)693(1 bptfAANPP)703(1 bpffAAP