第84講第十六章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、第十二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計(jì)計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有焊縫連接、釧釘連接、普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接。焊接是鋼結(jié)構(gòu)的最主要連接方法。同一連接部位中不得采用普通螺栓或承壓型高強(qiáng)度螺栓與焊接共用的連接：在改、擴(kuò)建工程中作為加固 補(bǔ)強(qiáng)措施，可采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓與焊接承受同一作用力的栓焊并用連接。一、焊縫連接焊接方法有電弧焊、氣焊、電渣壓力焊、電阻焊等。焊接的形式有平接、搭接、T形連接、角接四種。焊縫形式主要有對(duì)接焊縫和角焊縫。鋼結(jié)構(gòu)焊接連接構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：1. 盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸；2. 焊縫的布置宜對(duì)稱(chēng)丁-構(gòu)件截面的形心軸：3. 節(jié)點(diǎn)區(qū)留有足夠空間，便于焊接操作和焊后檢測(cè)；4. 應(yīng)避免焊縫

2、密集和雙向、三向相交：5. 焊縫位置宜避開(kāi)最大應(yīng)力區(qū)；6. 焊縫連接宜選擇等強(qiáng)配比：當(dāng)不同強(qiáng)度的鋼材連接時(shí)，可采用與低強(qiáng)度鋼材相匹配的焊接材料。焊縫的質(zhì)量等級(jí)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重耍性、荷載特性、焊縫形式、工作環(huán)境以及應(yīng)力狀態(tài)等情況，按下列原 則選用：1. 受動(dòng)荷載11需要進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(qiáng)連接的焊縫應(yīng)焊透，其質(zhì)量等級(jí)應(yīng)符合下 列規(guī)定：（1）作用力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的橫向?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)不應(yīng)低于二級(jí)；（2）作用力平行丁焊縫長(zhǎng)度方向的縱向?qū)雍缚p不應(yīng)低于二級(jí)；（3）重級(jí)工作制（A6A8）和起重量Q50t的中級(jí)工作制（A4、A5）吊車(chē)梁的腹板與

3、上翼緣之間以及 吊車(chē)桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的T形連接部位焊縫應(yīng)焊透，焊縫形式宜為對(duì)接與角接的組合焊縫，其質(zhì) 量等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)。2. 在工作溫度等于或低于-20°C的地區(qū)，構(gòu)件對(duì)接焊縫的質(zhì)量不得低于二級(jí)。3. 不需要疲勞驗(yàn)算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(qiáng)的對(duì)接焊縫宜焊透，其質(zhì)量等級(jí)受拉時(shí)不應(yīng)低丁二級(jí)， 受壓時(shí)不宜低于二級(jí)。4. 部分焊透的對(duì)接焊縫、采用角焊縫或部分焊透的對(duì)接與角接組合焊縫的T形連接部位，以及搭接連接 角焊縫，其質(zhì)量等級(jí)應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）直接承受動(dòng)荷載11需要疲勞驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)和吊車(chē)起重量等于或大于50t的中級(jí)工作制吊車(chē)（2）梁以及梁柱、牛腿等重耍節(jié)點(diǎn)不應(yīng)低丁二級(jí)；（3）其

4、他結(jié)構(gòu)可為三級(jí)。（一）對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫通常有五種截面形式：不剖口的矩形，剖口的V形、X形、U形和K形。對(duì)接焊縫的優(yōu)點(diǎn)是：用料經(jīng)濟(jì)、傳力均勻，沒(méi)有顯著的應(yīng)力集中，對(duì)丁承受動(dòng)力荷載作用的結(jié)構(gòu)采用對(duì) 接焊縫最為有利。1 強(qiáng)度計(jì)算（1）在對(duì)接接頭和T形接頭中，垂直于軸心拉力或圧力的對(duì)接焊縫，其強(qiáng)度按下式計(jì)算：a = （17-219）式中：N軸心拉力或軸心壓力（N）；人一一焊縫長(zhǎng)度（mm）：九一一對(duì)接焊縫的計(jì)算厚度（mm）,在對(duì)接連接節(jié)點(diǎn)中取連接件的較小厚度，在T形連接節(jié)點(diǎn)中取腹板 的厚度； f：、f：一一對(duì)接焊縫的抗拉、抗圧強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm'）°（2）在對(duì)接接頭和T形接頭中，承受

5、彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫，其正應(yīng)力和剪應(yīng)力應(yīng)按式（17-220） 和式（17-221）分別進(jìn)行計(jì)算。° =< 賞（17-220）式中：wf一一焊縫的截面模量；(17-221)式中：sf一一焊縫截面面積矩;If一一焊縫截面慣性矩； t一一對(duì)接焊縫的計(jì)算厚度（mm）,在對(duì)接連接節(jié)點(diǎn)中取連接件的較小厚度，在T形連接節(jié)點(diǎn)中取腹板的厚度：A一一為對(duì)接焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。在同時(shí)受有較大正應(yīng)力和剪應(yīng)力處(例如梁腹板橫向?qū)雍缚p的端部)，按式(17-222)計(jì)算折算應(yīng)力:V(r;+3r2 <l.l/w (17-222)(3)當(dāng)承受軸心力作用的板件用斜焊縫對(duì)接，焊縫與作用力間的夾角0符

6、合tan 01. 5時(shí)，其強(qiáng)度可不 計(jì)算。2.構(gòu)造要求(1) 對(duì)接焊縫的坡口形式，宜根據(jù)板厚和施工條件按有關(guān)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范GB50661的耍 求選用。(2) 不同厚度和寬度的材料對(duì)接時(shí)，應(yīng)作平緩過(guò)渡，連接處坡度值不宜大丁T： 2.5 (圖-1和圖-2)。EEf八圖-1不同寬度或厚度鋼板的拼接(a)不同寬度對(duì)接(b)不同厚度對(duì)接圖-2不同寬度或厚度鑄鋼件的拼接(3) 承受動(dòng)荷載需經(jīng)疲勞驗(yàn)算的連接，當(dāng)拉應(yīng)力與焊縫軸線垂直時(shí)，嚴(yán)禁釆用部分焊透對(duì)接焊縫° 部分熔透的對(duì)接焊縫(圖-3)和T形對(duì)接與角接組合焊縫(圖-3c)的計(jì)算厚度九(mm)宜按下列規(guī)定 取值，其中s為坡口深度，即根

7、部至焊縫表面(不考慮余高)的最短距離(mm); c為V形、單邊V形或 K形坡口角度：V形坡口(圖-3 (a)：當(dāng)時(shí)，九R：當(dāng)°<60。時(shí)，人=°75$：?jiǎn)芜匳形和K形坡口(圖-3 (b) , (c)：當(dāng) = 45°±5°時(shí)，心-3；U 形和 J 形坡口(圖-3 (d) , (e)：當(dāng)a = 45°±5。時(shí)，h嚴(yán)。(b)<d） U形坡口圖-3部分熔透的對(duì)接焊縫和其與角接焊縫的組合焊縫截面（二）角焊縫1 強(qiáng)度計(jì)算（1）在通過(guò)焊縫形心的拉力、壓力或剪力作用下：正面角焊縫（作用力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向） q 卡".

8、廠（17-223）側(cè)面角焊縫（作用力平行于焊縫長(zhǎng)度方向）"二 V （17-224）（2）在各種力綜合作用下，5和卩共同作用處：閉 +W（17-225）式中：S一按焊縫有效截面（認(rèn)）計(jì)算，垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力（N/mm：）;r,一一按焊縫有效截面計(jì)算，沿焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力（N/mm5）；飩一一直角角焊縫的計(jì)算厚度（mm）,九=0.7彳：九為焊腳尺寸：人一一角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度（mm）,對(duì)每條焊縫取其實(shí)際長(zhǎng)度減去2九；一一角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm）；A一一正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)：對(duì)承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，A =1.22：對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，A =i.o。

9、2.構(gòu)造要求承受動(dòng)荷載時(shí)，塞焊、槽焊、角焊、對(duì)接連接應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）承受動(dòng)荷載不需要進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的構(gòu)件，采用塞焊、槽焊時(shí)，孔或槽的邊緣到構(gòu)件邊緣在垂直于應(yīng) 力方向上的間距不應(yīng)小于此構(gòu)件厚度的5倍，J1不應(yīng)小丁孔或槽寬度的2倍：構(gòu)件端部搭接連接的縱向 角焊縫長(zhǎng)度不應(yīng)小丁兩側(cè)焊縫間的垂直間距a, 11在無(wú)塞焊、槽焊等其他措施時(shí)，間距a不應(yīng)大丁較薄承受動(dòng)載不需進(jìn)行疲勞驗(yàn)算時(shí)構(gòu)件端部縱向角焊縫長(zhǎng)度及間距要求曠不應(yīng)大于16e （中間有塞焊焊縫或槽焊焊縫時(shí)除外）（2）不得采用焊腳尺寸小于5mm的角焊縫；（3）嚴(yán)禁采用斷續(xù)斷續(xù)角焊縫：（4）對(duì)接與角接組合焊縫和T形連接的全焊透坡口焊縫應(yīng)釆用角焊縫加強(qiáng)，

10、加強(qiáng)焊腳尺寸不應(yīng)大于連 接部位較薄件厚度的1/2,但最大值不得超過(guò)10mm；角焊縫的尺寸應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)為其焊腳尺寸仏的8倍，II不應(yīng)小丁 40mm：焊縫計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)為扣除引弧、 收弧長(zhǎng)度后的焊縫長(zhǎng)度：（2）斷續(xù)角焊縫焊段的最小長(zhǎng)度不應(yīng)小丁最小計(jì)算長(zhǎng)度：（3）角焊縫最小焊腳尺寸宜按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)表11.3.5取值，承受動(dòng)荷載時(shí)角焊縫焊腳尺寸不宜 小 J' 5mm；（4）被焊構(gòu)件中較薄板厚度不小T 25mm時(shí)，宜釆用開(kāi)局部坡口的角焊縫：（5）采用角焊縫焊接連接，不宜將厚板焊接到較薄板上。搭接連接角焊縫的尺寸及布置應(yīng)符合下列規(guī)定:（1）傳遞軸向力的部件，其搭接連接

11、最小搭接長(zhǎng)度應(yīng)為較薄件厚度的5倍，11不應(yīng)小f 25mm （見(jiàn)下圖）, 并應(yīng)施焊縱向或橫向雙角焊縫。 p.4>5/El>25mm,人，搭接連接雙角焊縫的要求和t沖較小者；h廠焊腳尺寸，按設(shè)計(jì)要求（2）只采用縱向角焊縫連接型鋼桿件端部時(shí)，型鋼桿件的寬度不應(yīng)大T 200mm,當(dāng)寬度大于200mm時(shí), 應(yīng)加橫向角焊縫或中間塞焊；型鋼桿件每一側(cè)縱向角焊縫的長(zhǎng)度不應(yīng)小于型鋼桿件的寬度（見(jiàn)下圖）。縱向角焊縫最小長(zhǎng)度（3）型鋼桿件搭接連接采用圍焊時(shí)，在轉(zhuǎn)角處應(yīng)連續(xù)施焊。桿件端部搭接角焊縫作繞焊時(shí)，繞焊長(zhǎng)度 不應(yīng)小于焊腳尺寸的2倍，并應(yīng)連續(xù)施焊。（4）搭接焊縫沿母材棱邊的最大焊腳尺寸，當(dāng)板厚不大于6mm時(shí)，應(yīng)為母材厚度，當(dāng)板厚大于6mm時(shí), 應(yīng)為母材厚度減去（見(jiàn)下圖）。（a） 2材即底小干大干6nun 時(shí)搭接焊縫沿母材棱邊的最大焊腳尺寸（5）用搭接焊縫傳遞荷載的套管連接可只焊一