金屬結(jié)構(gòu)的連接

金屬結(jié)構(gòu)的連接第三章5/23/20231物流工程學院WHUT§3—1連接方法及特點§3—2連接的材料§3—3.焊接接頭型式與焊縫型式§3—4.焊縫的靜強度計算§3—5設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)的注意事項§3—6普通螺栓連接§3—7剪力螺栓連接計算§3—8拉力螺栓連§3—9拉剪螺栓連接計算：§3—10高強度螺栓連接設(shè)計計算§3—11銷軸連接5/23/20232物流工程學院WHUT

金屬結(jié)構(gòu)是由型材、鑄鍛件間用一定的連接方式組成的能承載的工程結(jié)構(gòu)，常見的連接方式有以下幾種。5/23/20233物流工程學院WHUT§3—1連接方法及特點一、方法：

焊接：（廣泛應(yīng)用）螺栓連接：（用于常裝拆的結(jié)構(gòu)）分為：普通螺栓和高強度螺栓鉚釘連接：（國外僅用于特重型橋吊主梁）膠合連接：（國內(nèi)未采用）銷軸連接：（用于兩構(gòu)件間的連接）5/23/20234物流工程學院WHUT二、特點：

焊接：制造簡便，省工省料，不削弱構(gòu)件截面易于自動化操作；但易產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變形、焊接缺陷，質(zhì)量不易檢查。螺栓連接：易裝拆，質(zhì)量易檢查，塑性、韌性

好，但費工費料，削弱構(gòu)件截面，動載作用下易松動；高強度螺栓除具有普通螺栓優(yōu)點以外，還具有傳力均勻，5/23/20235物流工程學院WHUT應(yīng)力集中小，疲勞強度高等優(yōu)點，但螺栓制造和連接表面要求較高。鉚接：承動載能力強，低溫下工作較可靠，但不能拆。5/23/20236物流工程學院WHUT§3—2連接的材料一、焊接（與焊接方法有關(guān)），焊接方法達35種之多。1.金屬結(jié)構(gòu)（起重機）常用的方法：

氣焊：氧炔焊（氧，乙炔）用于焊薄板，切割金屬；熱源為氣5/23/20237物流工程學院WHUT電弧焊：應(yīng)用最多熱源：電弧①手工電弧焊；②埋弧自動（半自動）焊；③氣體保護焊電渣焊：熱源：電流通過燃渣產(chǎn)生電阻熱，常用于焊厚板或大截面構(gòu)件。5/23/20238物流工程學院WHUT2.焊接材料：（電弧焊）1）手工電弧焊——焊條（按等強度原則選）焊Q235，常用E43型（老T42型）E4303（一般）

注：“43”為抗拉強度“0”為位置“03”為藥皮及電流（T422）E4315E4316應(yīng)用于重要結(jié)構(gòu)或重級工作制（T427）（T426）5/23/20239物流工程學院WHUT焊16Mn,常用E50型（T50型）E5003（T502）E5015（T507）E5016（T506）焊Q235與16Mn的混合連接：E43型（一般）.E50型（貼角焊，受力較大的焊縫）5/23/202310物流工程學院WHUT2）埋弧自動（半自動）焊：焊絲+焊劑焊Q235：H08，H08A，H08Mn+高硅型焊劑焊16Mn:H08MnA,H10Mn2+低錳型或無錳型焊劑3）氣體保護焊：焊絲+氣體（CO2，氬氣等）5/23/202311物流工程學院WHUT二、螺栓分為：①普通螺栓—Q235-A,Q235-B,35；②高強度螺栓—螺栓：d≤24mm.45,40B,20MnTiBd＞24mm.20MnTiB,35VB螺母：45，15MnVB墊圈：45(平墊圈)5/23/202312物流工程學院WHUT§3—3.焊接接頭型式與焊縫型式對接接頭對接焊縫

5/23/202313物流工程學院WHUT

搭接接頭貼角焊縫

塞焊縫（角）槽形焊縫（角）5/23/202314物流工程學院WHUTT字接頭開剖口焊縫角接接頭開剖口焊縫

5/23/202315物流工程學院WHUT§3—4.焊縫的靜強度計算一、對接焊縫的靜強度計算.1.承受軸力的對接焊縫：

5/23/202316物流工程學院WHUT

σh=N/Af=N/lf·δ≤〔σh〕式中：lf—焊縫計算長度：有引弧板時lf=b無引弧板時lf=b-5×2mm〔σh〕—焊縫許用應(yīng)力，查表3-1（P67）5/23/202317物流工程學院WHUT

2.承受剪力的對接焊縫（純剪）

τ=Q/Af=Q/lf·d≤〔τh〕

式中：lf、δ同前，〔τh〕查表3—15/23/202318物流工程學院WHUT3.N、Q、M共同作用下的對接焊縫例1：5/23/202319物流工程學院WHUT危險點：A、B.A：σh=N/Af+M/Wf≤〔σh〕B:τh=QSf/If·δ≤〔τh〕Sf—計算點到截面邊緣部分的截面面積對中性軸（通過截面型心的軸）的靜矩5/23/202320物流工程學院WHUT例2：5/懂6/隱20撤2321物流工窯程學院縱WHU弟T危險斥點：A，B.A：B:5/鎖6/志20企2322物流黃工程燭學院哪W賢HU械T二、貼止角焊縫報的靜強掛度計算1）側(cè)士焊縫5/6茅/20延2323物流工爽程學院評WHU睡T（1）應(yīng)力帥分布規(guī)隊律：不嘩均勻（除曲線）企，兩頭宋大中傲間超?。?）破壞鐘形式：研剪切破焰壞，破岔壞面為最小否剪切程面（45度工賤作面景）5/虧6/斜20扯2324物流工哀程學院揮WHU鬼T2）端焊厭縫5/誘6/壩20藍2325物流工駛程學院跨WHU帶T（1）應(yīng)功力分攝布規(guī)巴律：完復雜座，應(yīng)謊力集突中在碎根部字（a點）即；（2）破剝壞形悄式：助多樣裙。3)圍焊偏縫（刻三面薪圍焊鋪）：卷塑性萬低于鈴側(cè)焊有，靜由強度皇和北側(cè)焊郵相當愛，疲拜勞強洋度高遼于側(cè)染焊，麻由于妨貼角絮焊縫做差別姐較大際，受等力復攝雜精定確計美算十側(cè)分困某難，創(chuàng)以往育多數(shù)漂國家具采用孩以實旗驗結(jié)遍果為睛主要注依據(jù)吧的計怎劃設(shè)身計算狡法。5/6近/20勺2326物流脈工程攔學院靠W輩HU筐T2.貼角焊暴縫發(fā)計炕算假定繪：除忽尾略焊泡接殘等余應(yīng)部力及耕焊縫銅的增殲高影滾響外津，做池如下停幾點斃假定舌：1）不分曲側(cè)縫和右端縫2）以焊浩接的最濱小截面—4筍5斜面作廈為計算輔截面3）不此論連灣接受勾拉、辮壓、禁剪、坡彎、涂把計扮算應(yīng)膊力均塘視為剪祥應(yīng)力持。5/6嘉/20守2327物流工該程學院訪WHU爐T3.貼角焊冶縫的靜淚強度計擇算1）連宜接受鑰軸向激力的定搭接恢接頭例1.5/瞇6/向20經(jīng)2328物流兩工程候?qū)W院獄W慎HU渣TτN=N/Af=N/澆(∑lf·δf)≤覺〔τh〕δf=焊縫計東算厚度.δf=0.理7hf∑lf—焊縫衣計算擊長度傻之和.5/6艦/20做2329物流工背程學院出WHU讓T例2.τN=N/Af=N睬/(緞∑lf·δf)≤〔τh〕其中δf為周斗長∑lf—連接銷一邊覺焊縫遣的計支算長咐度之面和，嘩按下樂面規(guī)親則取振值5/6飯/20板2330物流工因程學院糊WHU撐T5/閃6/百20由2331物流根工程宣學院千W梁HU徹T注：焊財縫計算史長度的絕規(guī)定：（1）各績條側(cè)護縫或從端縫健的最骨小計把算長著度取醫(yī)為8hf且不小雨于40遮mm（由舅構(gòu)造纏保證勝）.（2）側(cè)焊坊縫的最隆大計算懂長度受靜扔載：帝每條袖側(cè)縫育取lf蜘≤6仇0h躁f受動尖載：情每條滾側(cè)縫繡取lf緞≤4喉0h施f（超出古部分不胃考慮）5/濟6/傭20酷2332物流欣工程俘學院悔W眨HU匯T2）受彎饅矩M的T字接婆頭5/6盲/20覺2333物流工欄程學院扯WHU點T危險僵點：AIfx——對軸x求慣討性矩恢，稱帽為軸東慣性極矩法枕。5/戴6/屬20戴2334物流工勇程學院呀WHU繭T3）承半受M的搭接蝴接頭5/扭6/聲20皂2335物流工芽程學院憶WHU場T計算界假設(shè)逝：（1）構(gòu)暗件為坐絕對廣剛性胃，焊毀縫為池彈性摸；（2）在M作用下粗，構(gòu)件努焊縫計遵算截面曠型心作輩相對轉(zhuǎn)鬼動由上面榮假設(shè)有芹：在一獻點處，τi大小蟻于其偽到O的距離帥成正比緒，方向乓垂直于偵連線當點距O為單位波長度r=1時，截焊縫桑計算殊應(yīng)力廣為：τ1當點距O為單縱位長減度r=辛i時，焊他縫計算剛應(yīng)力為俱：τiτ1/r1=τi/rir1=1τi=τ1·ri5/碑6/裙20晌2336物流務(wù)工程侍學院燦W鞭HU劣TIP（極慣褲矩）所以：τ1=M/IP任一點槳處：τi=τi·ri=ri·M/IPτma撫x=rma條x·M/IP離型輝心最蘇遠的瘡焊縫皂所受佳的剪狀應(yīng)力.強度第計算矛式：τmax=rmax優(yōu)·M/IP≤〔τh〕極慣性喬矩法5/澇6/顆20嗽2337物流工若程學院透WHU圾Tτma凱x=rma鋸x·M喜/(Ix+Iy)≤〔τh〕軸慣性決矩法（劣常用）5/參6/粗20拆2338物流工西程學院墓WHU然T4）復襲雜焊作縫的旗強度仔計算（1）承受N、Q、M的工銀字形弓截面誰接頭糾的貼頑角纏的焊父縫5/6侵/20反2339物流工樓程學院它WHU灘T①將律外力P、N向焊溫縫截通面簡揭化得介：Q=灑P，M=P·e,N暢.②計算奶焊縫草截面爬幾何赤特性沿參數(shù)言：Af此,A忽′f岔,I路f,評Wf層A,次Wf職B③危險竊點：A，B強度計尖算A:B:5/傾6/核20勤2340物流多工程遵學院緞W箏HU播T式中：Af—焊縫總景面積.Af—腹板巾焊縫艦部分銀的面侍積.,WfA,WfB—分別為A，B點的抗考彎截面職模量5/6兔/20振2341物流蒜工程腸學院者W遍HU旦T（2）承受N，Q，M的搭接旦接頭5/6賀/20舍2342物流披工程挽學院生W擋HU辮T①將外于力向形滾心轉(zhuǎn)化么得：N，Q=P，M=P·現(xiàn)e假設(shè)要：在N，Q作用下何，應(yīng)力恒由全部興焊縫均題擔任一點爺處：τN=N/Af(→)τQ=Q/Af(↓)在M作用蔬下，聚離O點最遠旦的點為A，B點.危險胖點：A（見據(jù)右上皇圖分江析）sin犧α=yma賴x/rAcos羽α=x逝max豪/rA5/6飯/20疫2343物流工伏程學院測WHU啟T強度條魯件：其中誰：τMA=rA·M/IP=rA·M/清Ix+Iy5/6悠/20竟2344物流瞎工程賺學院粱W世HU阿T§3—析5設(shè)計焊住接結(jié)構(gòu)珍的注意哪事項根據(jù)資匠料統(tǒng)計免，疲勞予失效占揮金屬結(jié)踩構(gòu)失效惱形式的撞（80勵—9領(lǐng)0）%，尤其像對經(jīng)常背滿載，武頻繁工仇作，承拾受變載邀，動載踏的港口杰裝卸用舍的起重售機，疲蜘勞破壞貿(mào)往往從隔焊接接款頭處開木始產(chǎn)生.一、殼合理深選材遍：塑懸、韌制性好——抗裂心性好意，慎晶用高鈴強度貫鋼材異。板厚箭一般δm董in考≥4顫mmδma迷x≤4扁0mm晃Q累235δma償x≤3幸0mm烘1尖6Mn5/6弄/20餐2345物流秩工程儲學院融W次HU難T二、構(gòu)鉛造設(shè)計仍：合理途布置焊首縫，注堡意細節(jié)技處理.1.焊縫徹不宜監(jiān)太集歌中5/塔6/轟20盾2346物流工版程學院踢WHU蒜T2.避免焊委縫主體袖交叉（款使主焊像縫連續(xù)粗，次焊械縫斷開酸）3.避免廊焊縫鑼布置鄰在易央產(chǎn)生嘴應(yīng)力否集中迫處5/霜6/旋20腎2347物流珍工程爆學院奴W穩(wěn)HU朝T4.不同抱厚（校寬）崗的鋼耕板對懶焊接繼時，吳應(yīng)使米力流拼平滑竭過渡.5/6喚/20孫2348物流甩工程匠學院朱W麥HU多T（滿足掉表3—屈2的不等劫厚板對立接厚度命差時，煉可不開漆斜口）湊對接：δ＞6m耍m掀(手工骨焊)δ＞8m濃m（自合動焊嬸）應(yīng)開宣剖口商，剖茂口形灑式詳傷見機忠械設(shè)股計手恐冊或疤國家桿標準5.不允許礎(chǔ)采用單踐面搭接館端焊縫5/悼6/舞20根2349物流籍工程幕學院擠W記HU浪T6.焊縫布尋置應(yīng)便木于施工煎（詳見P75）7.焊縫賴高度豪（貼感角焊碧縫hm搶in較,h側(cè)ma調(diào)x）,應(yīng)滿劈燕足構(gòu)遞造要求（P7腿0）5/6炊/20刃2350物流仇工程猾學院咽W中HU礦T8.焊縫重受心線應(yīng)逼盡量與血構(gòu)件重鉆心線重梨合焊縫咐的分朵配比拼例見P71，表3—45/6遺/20剪2351物流焰工程憲學院扭W銷HU也T9.承靜貿(mào)載時積，宜鏡優(yōu)先嚷采用掠二面分側(cè)焊承動載典時，宜犬優(yōu)先采鈴用三面決側(cè)焊桁架節(jié)使點5/6斤/20御2352物流工無程學院味WHU搬T§3濟—6普通羨螺栓掏連接一、分掘類：普通螺旬栓：①繼粗制—Ⅱ類孔偵，Φ孔-d栓=1～2m騾m，用于蔑主要鑒受拉雹的連良接5/勁6/愚20偶2353物流工壞程學院貍WHU井T②精制—Ⅰ類孔，Φ孔-d栓=0浮.2～0.血3m靠m,（鉸該孔）沙用于笨同時默承拉勞，剪臭，或郊受剪鳥連接.（鉆兩模、英鉆、鄭沖孔調(diào)、擴戲鉆、膀鉸孔磨）5/講6/梅20碼2354物流撤工程迅學院匠W腔HU禁T二、仆連接暮形式煉：①剪力緊螺栓連皂接②拉演力螺婦栓連固接③拉剪河力螺栓喬連接三、扮螺栓歲布置餃的極博限尺雄寸要才求（P79，表3—5）布置絕方式核及要幅求：讓①并雷列②錯堆列見P28圖3—岔495/6互/20紋2355物流工權(quán)程學院繡WHU權(quán)T§3詠—7剪力螺色栓連接孩計算5/6嘩/20下2356物流恐工程悟?qū)W院沒W符HU叔T一、蚊受軸房誠心力樹作用割下的暗受剪某螺栓漲連接破壞形聾式：栓如桿剪斷偶，孔壁釀或桿身刺壓壞，蝴板端慰剪裂洽，板端生拉裂，幼板拉斷常見天破壞徐形式湖：栓扔桿剪辯斷，踢孔壁勢擠壞辦，板飼拉斷攔。計算各內(nèi)容打：螺忠栓、錢構(gòu)件計算稈方法刮：Ⅰ先計算哀所需螺斗栓數(shù)，鐘后進行墳布置Ⅱ先按霧經(jīng)驗列布置隱，后朋驗算奶按方團法Ⅰ.5/6訓/20愿2357物流工槳程學院歌WHU洪T1.所需螺包栓數(shù)：式中每：—單螺栓晌抗剪許崗用承載爬力峽和孔捧壁抗壓許用承肝載力棕中鹽的較小面值許用剪峽應(yīng)力見筋表3—7—許用壓中應(yīng)力表3—7—擠壓面屢積—同方轉(zhuǎn)向承應(yīng)壓構(gòu)北件的哨較小總厚谷度5/6妹/20翅2358物流仁工程碗學院始W熄HU繞T2.構(gòu)件呈強度流計算就：設(shè)δB＜∑δA（如束取構(gòu)浙件板B計算）:5/僅6/啄20旬2359物流絡(luò)工程輸學院贊W宏HU喘T危險凳截面做：并列布皺置時—為第1列栓孔悼處（Ⅰ—Ⅰ截面企）錯列布僻置時—①第1列栓孔貧處（Ⅰ—盟Ⅰ截面夠）②第1，2列及其繩后面栓煤孔處的談鋸齒形裝截面（Ⅱ—疲Ⅱ）強度驗舒算：σ=N愉/Aj≤〔σ〕Aj—Ⅰ么—Ⅰ截面逮：Aj=A甘-n1dδⅡ—單Ⅱ截面：Aj=A況-(仰n1+n2)dδ+5/6惱/20溪2360物流工興程學院仿WHU掏T二、偏托心力作怒用下的太受剪螺赴栓連接5/蔬6/儉20甜2361物流雨工程溫學院買W校HU殿T外力向急螺栓群仿心o轉(zhuǎn)化假定：①在紐奉過o的P力作乖用下哥，各栓受慣相同剪牢力，RP=渣P/n②在M作用下醉，連接乓板繞群心o旋轉(zhuǎn)糖，各火栓受零剪力概，大小與斜其與o距離橫成正劉比，方向垂鍵直于連給線oi；R1/r1=Ri/款ri=KRi=Kr狐iRma來x=K·rmax5/6然/20議2362物流池工程騙學院鎮(zhèn)W臺HU破T分析：趕危險螺疾栓？Rm歷ax=?危險餅螺栓左：4和6在M作用下急：5/6蛾/20灘2363物流公工程有學院巷W抬HU補T在P作用動下：RP=P/馬n危險封螺栓頃強度資條件背：式中更：—取翁和每中鎖的較小槐者5/6拴/20款2364物流工葬程學院例WHU意T§3—熔8拉力內(nèi)螺栓描連R:杠桿圓反力5/6千/20刺2365物流工碗程學院洋WHU凳T一、軸伸心作用陸下的拉長力螺栓螺栓破嬸壞截面—螺紋延、根搞部?？紤]糠杠桿帽反力秧及應(yīng)明力集似中因趟素的濟影響糧，將味螺栓每許用按應(yīng)力短降低20律%式中：—單栓抗煌拉許用歐承載力.—螺栓迎抗拉狂許用蘿應(yīng)力.—螺栓性材料徒許用忘應(yīng)力d0—螺紋伸內(nèi)徑5/6尊/20慶2366物流撲工程勾學院險W贏HU過T二、右力矩擱作用所下的獎拉力雷螺栓5/莫6/廊20協(xié)2367物流覺工程敵學院暢W狠HU輛T假定呼連接喜法蘭河（板漿）剛規(guī)性足巷夠大絲式，在M作用下趟，連接是板繞受平壓邊排吵螺栓線痰：x′-幻玉x′軸轉(zhuǎn)動脹，各螺鉛栓所受視拉力與第其到x′-裙x依′軸的距潤離成正著比。Pi/yi=Pmax/yma福xPi=Pma奴x·yi/yma傅x螺栓強繩度條件識：5/漸6/孝20坊2368物流工令程學院伶WHU教T三、捐偏心置受拉敲螺栓5/6璃/20軋2369物流布工程清學院過W輔HU隨T當e>ρ時：先計椒算e=M集/N炭ρ保=Ix且/n|yma輸x|再判腥斷：e≤勞ρ或e＞ρ而后計燦算：Pma在x螺栓強芳度條件輔：5/6失/20縣2370物流滴工程處學院趣W過HU衛(wèi)T§3—啦9拉剪螺昂栓連接樂計算：(自學)根據(jù)幸試驗臭結(jié)果銷：在眾拉剪胃聯(lián)合作用屆下，題符合占因形識相關(guān)齊公式咐：5/6卵/20甜2371物流護工程盛學院裁W滅HU浴T若螺擾栓的競計算厭拉力松、剪屢力分均別為Pl士l和Pj減l，則強們度條件購為：（結(jié)論便：當政強竿度滿足淹）5/6炊/20重2372物流工安程學院級WHU陷T§3提—1狼0高強愁度螺稈栓連癢接設(shè)位計計慚算一、如種類躲、特預點及者應(yīng)用1.按形狀框分：①大六魂角頭用扭矩叼扳手5/6遇/20屈2373物流索工程小學院叼W膝HU博T②扭數(shù)剪形張（日螺本首臟例）先用普歐通扳手敗，后用TC型電皮動扳愿手套妙住螺歡母和姜卡頭硬終擰賢，直境至卡目頭擰銹斷。5/6茅/20暈2374物流工累程學院響WHU航T2.按受雅剪螺級栓受僻力性徑能的拔不同以階段異分：餃摩擦白型桶承壓型摩擦您型的墾工作訪原理熊：對仗螺栓氏施加表足夠嫌大的重預緊田力使被連接漁件接觸朝面間產(chǎn)鐵生摩擦回力來傳遞綢力。承載能淚力極限請狀態(tài)：錄被連接介件間的奏摩擦阻曬力剛被梁克服作灘為其定極限邪狀態(tài).5/6馳/20鴉2375物流工隸程學院擋WHU公T特點：帥不松動尊，耐疲股勞。應(yīng)用：容用于直增接承受攝動雜載創(chuàng)的結(jié)構(gòu)從。承壓型泊：承載遭能力極亦限狀態(tài)泳：連接璃面間滑惜移后，異栓桿剪恩斷或距孔壁才擠壓揭壞，惠宜用符于承貪靜載奪或間良接承動載墨的結(jié)構(gòu)倦。5/岡6/昌20綿2376物流工澇程學院析WHU典T二、摩仿擦型高夾強螺栓谷連接的扯強度計吃算1.軸心狠力作倚用下使的剪璃力螺今栓5/6拿/20脾2377物流工箱程學院臭WHU刻TN/n≤宵〔P〕〔P〕舍—但栓抗貪滑許用仿承載力.〔P尸〕=稱0.淋7·疊Zm察·f逆·P劑gZm—傳力蓮摩擦陪面數(shù)躺；f—摩擦死系數(shù)柜（與訪表面蘋處理撒方法偶有關(guān)向），碰查表肆（3-9）Pg獻—預拉力勝（預緊泉力）.查表3-廈80.7鞠—安全系觀數(shù)n=絲式1.閱43的倒數(shù).5/直6/凈20朵2378物流蛙工程榮學院霞W傲HU達T2.偏心扯力作堵用下尸的剪差力螺崗栓計算倘公式項同普確通螺年栓，軌但許湖用承倉載力搬應(yīng)為們高強旺螺栓從的許菊用承肌載力駱。5/缸6/駐20版2379物流棉工程襯學院崖W宅HU勞T3.剪力資和拉盞力作貧用下雪的剪返力螺音栓.5/皆6/撐20亦2380物流查工程繞學院甜W傘HU井T強度濕條件碧：單短栓抗榮滑承沉載力爛：PQ≤〔P夢〕′單栓計抗拉攝承載帝力：PN≤0枕.7始Pg〔P趴〕′轟—拉秀、剪輔作用橋下的叫單栓鑄抗滑滲許用員承載符力〔P躍〕′差=0激.7度Zmf(Pg-1.呈4Pt)Pt—每個螺纏栓所受偉的外拉駝力.Pt酬≤0.由7Pg