鋼結(jié)構(gòu)連接2PPT學(xué)習(xí)教案

1、第1頁(yè)/共96頁(yè)第2頁(yè)/共96頁(yè)(a) 熱裂紋；(b) 冷裂紋；(c) 氣孔；(d) 燒穿；(e) 夾渣第3頁(yè)/共96頁(yè)(f) 根部未焊透；(g) 邊緣未熔合；(h) 層間未熔合；(i) 咬邊；(j) 焊瘤第4頁(yè)/共96頁(yè)焊縫等級(jí)：鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50205）三級(jí)三級(jí)焊縫：外觀檢查二級(jí)焊縫：在外觀檢查的基礎(chǔ)上再做無(wú)損檢驗(yàn)，用超聲波檢驗(yàn)每條焊縫的20長(zhǎng)度，且不小于200mm一級(jí)焊縫：在外觀檢查的基礎(chǔ)上用超聲波檢驗(yàn)每條焊縫全部長(zhǎng)度，以便揭示焊縫內(nèi)部缺陷強(qiáng)度折減： 高空安裝焊縫，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以0.9 第5頁(yè)/共96頁(yè)第6頁(yè)/共96頁(yè)正面角焊縫側(cè)面角焊縫連續(xù)角焊縫斷續(xù)角焊縫第7頁(yè)/共9

2、6頁(yè) 施焊位置 俯焊（平焊）、立焊、橫焊和仰焊第8頁(yè)/共96頁(yè)5 焊縫代號(hào) 作用 表明焊縫型式、尺寸和輔助要求 表示方法 由圖形符號(hào)、輔助符號(hào)和引出線等部分組成第9頁(yè)/共96頁(yè)第10頁(yè)/共96頁(yè)第11頁(yè)/共96頁(yè)3 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 1 構(gòu)造要求 坡口形式 分為I形縫、V形縫、帶鈍邊單邊V形縫、帶鈍邊V形縫（也叫Y形縫）、帶鈍邊U形縫、帶鈍邊雙單邊V形縫和雙Y形縫等（a）I形縫；（b）帶鈍邊單邊V形縫；（c）Y形縫第12頁(yè)/共96頁(yè)（d）帶鈍邊U形縫；（e）帶鈍邊雙單邊V形縫；（f）雙Y形縫；（g）、（h）、（i）加墊板的I形縫、帶鈍邊單邊V形縫和Y形縫 第13頁(yè)/共9

3、6頁(yè)第14頁(yè)/共96頁(yè)第15頁(yè)/共96頁(yè)2 對(duì)接焊縫的計(jì)算 計(jì)算原則 用計(jì)算 焊件的方法。I、II級(jí)等強(qiáng)不計(jì)算，僅計(jì)算III級(jí)焊縫（1）軸心受力的對(duì)接焊縫 N（lwt）fwt或fwc第16頁(yè)/共96頁(yè)（2）受彎、受剪的對(duì)接焊縫計(jì)算 MWw fwt VS（Iwt ） fwV第17頁(yè)/共96頁(yè)wtzsf1 . 132B2B第18頁(yè)/共96頁(yè)3 部分焊透的對(duì)接焊縫 計(jì)算原則：按角焊縫計(jì)算第19頁(yè)/共96頁(yè)4 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 1 構(gòu)造和強(qiáng)度 截面形狀 第20頁(yè)/共96頁(yè) 應(yīng)力分布 側(cè)面角焊縫的應(yīng)力分布第21頁(yè)/共96頁(yè)角焊縫的應(yīng)力位移曲線第22頁(yè)/共96頁(yè) 正面角焊縫的應(yīng)力分布第

4、23頁(yè)/共96頁(yè) 焊腳尺寸 hf 應(yīng)與焊件的厚度相適應(yīng)。 對(duì)手工焊，hf應(yīng)不小于 ，t為較厚焊件的厚度（mm），對(duì)自動(dòng)焊，可減小1mm； hf應(yīng)不大于較薄焊件厚度的1.2倍。 t5.1第24頁(yè)/共96頁(yè) 對(duì)于板件邊緣的焊縫，當(dāng)t 6mm時(shí)， hf t ；當(dāng)t 6mm時(shí)， hf t (12)mm。焊縫長(zhǎng)度焊縫長(zhǎng)度 lw也不應(yīng)太長(zhǎng)或太短，其計(jì)算長(zhǎng)度不宜小于8hf或40mm ，且不宜大于60hf第25頁(yè)/共96頁(yè)2 角焊縫計(jì)算的基本公式wff3)( 32/22fxfxefyfyefzfze, , NAVAVAefxfyfxefye/2+/2 /2/2ANNAA第26頁(yè)/共96頁(yè)fxfy/2/2fyf

5、x/fz/2/2, 則有22w2ffzfyfzfyfz33/2/2/2/2f可得角焊縫計(jì)算的基本公式為222wfxfyfxfyfzf2()3f僅有平行于焊縫長(zhǎng)度方向的軸心力時(shí)wfewf/()Nhlf第27頁(yè)/共96頁(yè)僅有垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的軸心力時(shí)wfewff/()Nhlf受各力綜合作用時(shí)22wffff/f第28頁(yè)/共96頁(yè)3 常用連接方式的角焊縫計(jì)算1、受軸心力作用的拼接板連接僅側(cè)面角焊縫（圖a）wffewNfhl 僅正面角焊縫（圖b）wfffewNfhl 第29頁(yè)/共96頁(yè)三面圍焊時(shí)（圖c） 先計(jì)算計(jì)算正面角焊縫受力N1，剩 余的N N1由側(cè)面角焊縫承擔(dān)。菱形拼接板（圖d） 簡(jiǎn)化計(jì)算不計(jì)正

6、面及斜焊縫的f：wfewNfhl 第30頁(yè)/共96頁(yè)2、受軸心力作用的角鋼連接當(dāng)用側(cè)面角焊縫連接時(shí)（圖a）肢背 N1=e2 N /（e1+e2）=K1 N 肢尖 N2=e1 N /（e1+e2）=K2 N 第31頁(yè)/共96頁(yè)第32頁(yè)/共96頁(yè)三面圍焊時(shí)（圖b）正面角焊縫承擔(dān)的力為 N3 =0.7hflw3f ffw側(cè)面角焊縫承擔(dān)的力為 肢背 N1 =e2 N /（e1+e2）N3 /2=K1 NN3 /2 肢尖 N2 =e1 N /（e1+e2）N3 /2=K2NN3 /2 第33頁(yè)/共96頁(yè)L形焊縫（圖c）正面角焊縫承擔(dān)的力為 N3 =0.7hflw3f ffw側(cè)面角焊縫承擔(dān)的力為 N1 =

7、 N N3第34頁(yè)/共96頁(yè)3、彎矩作用下的焊縫wfffwMfW第35頁(yè)/共96頁(yè)4、扭矩作用下的焊縫焊縫群受扭：焊縫群受扭：假定 被連接構(gòu)件是絕對(duì)剛性的，而螺栓則是彈性的； 被連接板件繞角焊縫有效截面形心o旋轉(zhuǎn)，角焊縫上任一點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與形心o的連線，應(yīng)力的大小與其距離r的大小成正比。 AAxy; T rJIIJAyTAxTrJTAxAyTrJ第36頁(yè)/共96頁(yè)環(huán)焊縫受扭環(huán)焊縫受扭第37頁(yè)/共96頁(yè)5、彎矩、剪力和軸心力共同作用MVNAAAwewew; ; MVNWhlhlMN2V2wAAAff()()f第38頁(yè)/共96頁(yè)6、扭矩、剪力和軸心力共同作用yVNTTxAAAAewew;

8、 ; ; T rVNT rhlhlJJTV2TT2wAAAAff()()f第39頁(yè)/共96頁(yè)7、塞焊計(jì)算第40頁(yè)/共96頁(yè)1 焊接殘余應(yīng)力的分類和產(chǎn)生的原因縱向殘余應(yīng)力5 焊接殘余應(yīng)力和殘余變形焊接殘余應(yīng)力和殘余變形第41頁(yè)/共96頁(yè)橫向殘余應(yīng)力第42頁(yè)/共96頁(yè)厚度方向的殘余應(yīng)力第43頁(yè)/共96頁(yè)約束狀態(tài)下的焊接應(yīng)力第44頁(yè)/共96頁(yè)2 焊接殘余應(yīng)力的影響對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響第45頁(yè)/共96頁(yè)對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響對(duì)壓桿穩(wěn)定的影響第46頁(yè)/共96頁(yè)對(duì)低溫冷脆的影響對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響第47頁(yè)/共96頁(yè)3 焊接殘余變形殘余變形形式第48頁(yè)/共96頁(yè)殘余變形形式第49頁(yè)/共96頁(yè)4 減小焊接殘余應(yīng)力和焊接

9、殘余變形的方法采取合理的施焊次序第50頁(yè)/共96頁(yè)施焊前加相反的預(yù)變形（圖a、b）焊前預(yù)熱，焊后回火（圖c）第51頁(yè)/共96頁(yè)5 合理的焊縫設(shè)計(jì)焊接位置要合理，布置應(yīng)盡量對(duì)稱于截面重心焊縫尺寸要適當(dāng)，采用較小的焊腳尺寸焊縫不宜過(guò)分集中（圖a）應(yīng)盡量避免三向焊縫交叉（圖b）考慮鋼板分層問(wèn)題（圖c）焊條易達(dá)到（圖d）避免仰焊第52頁(yè)/共96頁(yè)第53頁(yè)/共96頁(yè)1 螺栓連接的排列和構(gòu)造要求 排列方式：并列或錯(cuò)列第54頁(yè)/共96頁(yè) 排列要求 受力要求： 鋼板端部剪斷，端距不應(yīng)小于2d0; 受拉時(shí)，栓距和線距不應(yīng)過(guò)??； 受壓時(shí)，沿作用力方向的栓距不宜過(guò)大 構(gòu)造要求 栓距和線距不宜過(guò)大 施工要求 有一定的

10、施工空間第55頁(yè)/共96頁(yè)第56頁(yè)/共96頁(yè) 孔、螺栓圖例 第57頁(yè)/共96頁(yè)2 普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算 傳力方式：抗剪螺栓 抗拉螺栓 同時(shí)抗剪抗拉螺栓計(jì)算方法：螺栓承載力計(jì)算 螺栓群中受力最大螺栓 1 單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值 = 螺栓螺栓1的內(nèi)力的內(nèi)力 （1）單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值 （2）螺栓群內(nèi)力計(jì)算btbCVNNN、b第58頁(yè)/共96頁(yè)1、抗剪螺栓連接、抗剪螺栓連接破壞形式：螺栓桿剪斷；孔壁壓壞；板被拉斷；板端被剪斷；螺栓桿彎曲 第59頁(yè)/共96頁(yè)受力狀態(tài)：彈性時(shí)兩端大而中間小，進(jìn)入塑性階段后，因內(nèi)力重分布使各螺栓受力趨于均勻。 第60頁(yè)/共96頁(yè)為防止“解紐扣”

11、破壞，當(dāng)連接長(zhǎng)度l1 較大時(shí)，應(yīng)將螺栓的承載力乘以折減系數(shù) ：當(dāng) l115d0 時(shí)， =1.0當(dāng) 15d0l160d0 時(shí)， =1.1l1/150d0 當(dāng) l160d0 時(shí)， =0.7第61頁(yè)/共96頁(yè) 一個(gè)抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載力計(jì)算 抗剪抗剪承載力設(shè)計(jì)值： bvvbvfdnN42 承壓承壓承載力設(shè)計(jì)值： bcbcftdN(a) 單剪 (b) 雙剪 (c) 四剪面一個(gè)抗剪螺栓的承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)取上面兩式的較小值較小值。 第62頁(yè)/共96頁(yè)2、抗拉螺栓連接、抗拉螺栓連接破壞形式：螺栓桿拉斷抗拉承載力設(shè)計(jì)值btebtebtfAfdN42為考慮撬力撬力的影響，規(guī)范規(guī)定普通螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftb取同樣鋼

12、號(hào)鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f的0.8倍(即ftb=0.8f ) 第63頁(yè)/共96頁(yè)3、螺栓群的內(nèi)力計(jì)算a.螺栓在軸心力作用下的抗剪計(jì)算螺栓在軸心力作用下的抗剪計(jì)算 軸力通過(guò)螺栓群的形心，內(nèi)力均勻分布 螺栓數(shù)目bmin/nNN 板件凈截面強(qiáng)度 n/NAf 凈截面面積和受力 并列并列（圖a）N1=N； N2 =N(n1/n) N ；N3 = N (n1+n2)/n N 對(duì)被連接板：An=t (bn1d0)對(duì)拼接板： An =2t1 (bn3d0)第64頁(yè)/共96頁(yè)錯(cuò)錯(cuò) 列列（圖b） 除考慮1-1截面破壞外，還要考慮2-2截面的破壞，凈截面面積為 22n4212202(1)Ateneen d第65頁(yè)/共9

13、6頁(yè)b、螺栓群在扭矩作用下的抗剪計(jì)算、螺栓群在扭矩作用下的抗剪計(jì)算基本假定 被連接構(gòu)件是絕對(duì)剛性的，而螺栓則是彈性的； 各螺栓繞螺栓群形心o旋轉(zhuǎn)，其受力大小與其至螺栓群形心o的距離r成正比，力的方向與其至螺栓群形心的連線相垂直。第66頁(yè)/共96頁(yè)TTT1122nnTN rN rN r 平衡條件： 根據(jù)螺栓受力大小與其至形心o的距離r成正比條件 TTT12n12nNNNrrr 則 TTn22221112n111()iiNNTrrrrrr 或 T111222iiiTrTrNrxyT11x22iiTyNxyT11y22iiTxNxybvTNN1驗(yàn)算 第67頁(yè)/共96頁(yè)c、螺栓群在扭矩、剪力和軸心力作

14、用下的抗剪計(jì)算、螺栓群在扭矩、剪力和軸心力作用下的抗剪計(jì)算第68頁(yè)/共96頁(yè)在剪力V和軸力N作用下，螺栓均勻受力： V1y/NVnN1x/NNn則螺栓1受的最大剪力N1應(yīng)滿足： NT2VT2b11x1x1y1ymin()()NNNNNN在扭矩T作用下，螺栓1 受力為 第69頁(yè)/共96頁(yè)d、螺栓群在軸心力作用下的抗拉計(jì)算、螺栓群在軸心力作用下的抗拉計(jì)算 軸力通過(guò)螺栓群的形心，內(nèi)力均勻分布bt/nNNe、螺栓群在彎矩作用下的抗拉計(jì)算、螺栓群在彎矩作用下的抗拉計(jì)算假定：中和軸在 指向的第一排螺栓處 Mb11t2iMyNNmy則 M2iym指所有螺栓對(duì)中和軸之距平方和。 第70頁(yè)/共96頁(yè)f、螺栓群同

15、時(shí)受剪力和拉力的計(jì)算、螺栓群同時(shí)受剪力和拉力的計(jì)算支托僅起安裝作用： 螺栓群受力為M=Ve和剪力V，則M2t11/()iNNMymy第71頁(yè)/共96頁(yè)v/NVn螺栓不發(fā)生拉剪破壞： 22vtbbvt()()1NNNN板不發(fā)生承壓破壞： bvcNN支托承受剪力： 螺栓群只承受彎矩M=Ve作用，則M2bt11t/()iNNMymyN支托和柱翼緣的角焊縫驗(yàn)算： wfewf()V hlf為考慮剪力V偏心對(duì)角焊縫的影響，取1.251.35第72頁(yè)/共96頁(yè)1 高強(qiáng)度螺栓連接的性能 級(jí)別：10.9級(jí)和8.8級(jí) （小數(shù)點(diǎn)前為螺栓熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度，小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字是屈強(qiáng)比） 栓孔：鉆成孔 按受力特征分類：

16、摩擦型連接、承壓型連接 影響承載力的因素： 栓桿預(yù)拉力、連接表面抗滑移系數(shù)和鋼材種類7 高強(qiáng)度螺栓連接的性能和計(jì)算高強(qiáng)度螺栓連接的性能和計(jì)算第73頁(yè)/共96頁(yè)1、高強(qiáng)螺栓連接的預(yù)拉力、高強(qiáng)螺栓連接的預(yù)拉力施加方法：施加方法：扭矩法、轉(zhuǎn)角法和扭剪法預(yù) 拉 力 設(shè) 計(jì) 值 ：預(yù) 拉 力 設(shè) 計(jì) 值 ：高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值按材料強(qiáng)度和螺栓有效截面積確定，取值時(shí)考慮：螺栓材料抗力的變異性，引入折減系數(shù)0.9；施加預(yù)應(yīng)力時(shí)為補(bǔ)償預(yù)拉力損失超張拉5%10%，引入折減系數(shù)0.9；在扭緊螺栓時(shí)，扭矩使螺栓產(chǎn)生的剪力將降低螺栓的抗拉承載力，引入折減系數(shù)1/1.2；鋼材由于以抗拉強(qiáng)度為準(zhǔn)，引入附加安全系數(shù)0.9

17、。ueue/1.20.608PfAf A第74頁(yè)/共96頁(yè)2、高強(qiáng)螺栓連接摩擦面抗滑移系數(shù)、高強(qiáng)螺栓連接摩擦面抗滑移系數(shù) 對(duì)于承壓型連接，只要求清除油污及浮銹；對(duì)于摩擦型連接，要求見(jiàn)下表：3、高強(qiáng)螺栓的排列、高強(qiáng)螺栓的排列 要求同普通螺栓，同樣要考慮連接長(zhǎng)度對(duì)承載力的不利影響。第75頁(yè)/共96頁(yè)第76頁(yè)/共96頁(yè)2 高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值1、高強(qiáng)螺栓摩擦型連接、高強(qiáng)螺栓摩擦型連接bvRfNnPR為抗力分項(xiàng)系數(shù)R的倒數(shù)，一般取0.9，最小板厚t6mm的冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)取0.8 2、高強(qiáng)螺栓承壓型連接、高強(qiáng)螺栓承壓型連接 破壞狀態(tài)同普通螺栓，極限承載力由桿身抗剪和孔壁承壓決

18、定，摩擦力只起延緩滑動(dòng)作用，計(jì)算方法和普通螺栓相同。第77頁(yè)/共96頁(yè)3 高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計(jì)算1、軸心力作用時(shí)（內(nèi)力均勻分布）、軸心力作用時(shí)（內(nèi)力均勻分布） 螺栓數(shù)： 構(gòu)件凈截面強(qiáng)度： 對(duì)于承壓型連接，驗(yàn)算與普通螺栓相同對(duì)于承壓型連接，驗(yàn)算與普通螺栓相同；對(duì)于摩擦型連接，要考慮孔前傳力的影響（占螺栓傳力的50%）bmin/nNN10.5(1)nNNn 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的孔前傳力第78頁(yè)/共96頁(yè)2、扭矩作用時(shí)，及扭矩、剪力和軸心力共同時(shí)、扭矩作用時(shí)，及扭矩、剪力和軸心力共同時(shí) 螺栓群受扭矩T、剪力V和軸心力N共同作用的高強(qiáng)度螺栓連接的抗剪計(jì)算與普通螺栓相同，只是用高強(qiáng)度螺栓的承載力設(shè)計(jì)值

19、。第79頁(yè)/共96頁(yè)4 高強(qiáng)度螺栓的抗拉計(jì)算1、高強(qiáng)度螺栓的抗拉連接性能、高強(qiáng)度螺栓的抗拉連接性能第80頁(yè)/共96頁(yè)當(dāng)Nt=0.8P時(shí)，Pf=1.07P?？烧J(rèn)為螺栓中的預(yù)拉力基本不變。第81頁(yè)/共96頁(yè)撬力的影響：撬力的影響：限制抗拉承載力在0.8P以內(nèi)第82頁(yè)/共96頁(yè)2、高強(qiáng)度螺栓的抗拉連接計(jì)算、高強(qiáng)度螺栓的抗拉連接計(jì)算 抗拉承載力bt0.8NP 軸心拉力的螺栓數(shù)：bt/0.8nNNNP 彎矩作用時(shí)：第83頁(yè)/共96頁(yè)承載力極限狀態(tài)：板不被拉開(kāi)時(shí)，中和軸在螺栓群形心處；板可被拉開(kāi)時(shí)，與普通螺栓一樣，中和軸在M指向的 第一排螺栓處M211/()0.8iNMymyP第84頁(yè)/共96頁(yè)5 同時(shí)承

20、受剪力和拉力的高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算1、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接由于外拉力的作用，板件間的擠壓力降低；每個(gè)螺栓的抗剪承載力也隨之減少；抗滑移系數(shù)隨板件間的擠壓力的減小而降低。 vtbbvt1NNNN2、高強(qiáng)度螺栓承壓型連接、高強(qiáng)度螺栓承壓型連接22vtbbvt()()1NNNNbvc/1.2NN且 當(dāng)剪切面在螺紋處時(shí)，取 b2bvev/ 4Ndf第85頁(yè)/共96頁(yè) 疊放板材的彎曲變形8 焊接梁翼緣焊縫的計(jì)算焊接梁翼緣焊縫的計(jì)算第86頁(yè)/共96頁(yè) 無(wú)局部壓應(yīng)力時(shí)的梁翼緣焊縫受力11x w/()VSI tH1w1x ww1x1/()/TtVSI ttVSI 第87頁(yè)/共96頁(yè)wfhe1fxf/(21)/(1.4)ThVSh Ifwf1fx/(1.4)hVSfI焊縫受力： 焊腳尺寸： 雙層翼緣板時(shí)的焊縫受力第88頁(yè)/共96頁(yè) 有局部壓應(yīng)力時(shí)的梁翼緣焊縫受力vcwww zz11FFTttt ll vfef z211.4TFhh l22wffff/f則 221fwff zx11.4FVShflI焊腳尺寸為： 第89頁(yè)/共96頁(yè) 功能： 將柱子內(nèi)力可靠地傳給基礎(chǔ)； 和基礎(chǔ)有牢固連接； 盡可能符合計(jì)算簡(jiǎn)圖。 連接方式： 鉸接：支承式 剛接：支承式(外露式) 埋入式(插入式)