最后.鋼結構的連接-1

1、第第3章章 鋼結構的連接鋼結構的連接 Connections 3.1鋼結構的連接鋼結構的連接 3.2 對接焊縫的構造和計算對接焊縫的構造和計算 3.3角焊縫的構造與計算角焊縫的構造與計算 3.4焊接殘余應力和焊接變形焊接殘余應力和焊接變形 3.5普通螺栓連接的構造和計算普通螺栓連接的構造和計算 3.6高強度螺栓連接的構造與計算高強度螺栓連接的構造與計算 3.7輕鋼結構緊固件連接的構造和計算輕鋼結構緊固件連接的構造和計算板件板件 構件構件連接的重要性連接的重要性連接的重要性連接的重要性構件構件 結構結構還有：工程造價工程造價， 結構安全結構安全。3.1 鋼結構的連接鋼結構的連接 Connecti

2、ons鋼結構的連接方法：鋼結構的連接方法： 焊接連接螺栓連接鉚釘連接鋼結構的連接鋼結構的連接原則原則： 安全可靠、傳力明確、構造簡單、制造方便、安全可靠、傳力明確、構造簡單、制造方便、節(jié)約鋼材。節(jié)約鋼材。焊縫連接焊縫連接 welded connections 畫畫1；鉚釘連接鉚釘連接 riveted connections ; 螺栓連接螺栓連接 bolted connections畫畫2。3.1.1 焊縫連接焊縫連接 Welded Connections1、焊接連接的特點、焊接連接的特點對幾何形體適應性強，構造簡單；對幾何形體適應性強，構造簡單；用料經(jīng)濟用料經(jīng)濟 ，不削弱截面；，不削弱截面；

3、連接的密封性好，剛度大，連接的密封性好，剛度大，易于自動化，工效高，制作加工方便。易于自動化，工效高，制作加工方便。焊縫熱影響區(qū)材質變脆；焊縫熱影響區(qū)材質變脆；產(chǎn)生殘余應力和變形產(chǎn)生殘余應力和變形 ；降低穩(wěn)定承載力；降低穩(wěn)定承載力； 焊接結構對裂紋敏感，低溫冷脆焊接結構對裂紋敏感，低溫冷脆 嚴重。嚴重。2、鋼結構常用焊接方法、鋼結構常用焊接方法3.1.1 焊縫連接焊縫連接 Welded Connections方法：方法：手工電弧焊手工電弧焊、 埋弧焊埋弧焊（自動或半自動）（自動或半自動） 氣體保護焊氣體保護焊。焊接：將被焊金屬局部加熱呈液體狀態(tài)時分子結合過程焊接：將被焊金屬局部加熱呈液體狀態(tài)時

4、分子結合過程3. 焊縫連接形式焊縫連接形式 及焊縫形式及焊縫形式 焊縫連接形式焊縫連接形式 Types of welded joints3.1.1 焊縫連接 Welded Connections 按被連接鋼材的相互位置可分為：按被連接鋼材的相互位置可分為： 對接連接對接連接Butt Joint 、 搭接連接搭接連接Lap Joint 、 T形連接形連接 Tee Joint和和 角部連接角部連接Corner Joint四種。四種。3.1.1 焊縫連接 Welded Connections對接焊縫對接焊縫（ 坡口焊縫）坡口焊縫）butt welds：完全焊透的對接焊縫：完全焊透的對接焊縫： 焊縫金

5、屬充滿整個連接截面并與母材熔合為一體。 部分焊透的對接焊縫：部分焊透的對接焊縫： 焊縫金屬未充滿整個連接截面，存在未施焊的一段。角焊縫角焊縫（貼角焊縫）（貼角焊縫）fillet welds： 焊縫金屬直接填充在被連接板件形成的直角或斜角區(qū)域內。焊縫形式：指焊縫本身的截面形式焊縫形式：指焊縫本身的截面形式 。最常用的有兩種：對接焊縫最常用的有兩種：對接焊縫、角焊縫角焊縫。3. 焊縫連接形式焊縫連接形式 及焊縫形式及焊縫形式 焊縫形式焊縫形式3.1.1 焊縫連接 Welded Connections 焊縫形式焊縫形式按受力方向分為按受力方向分為 ：對接焊縫：對接焊縫：正對接焊縫正對接焊縫、斜對接焊

6、縫斜對接焊縫。角焊縫：角焊縫： 正面角焊縫正面角焊縫、側面角焊縫側面角焊縫、斜焊縫斜焊縫。按焊縫沿長度方向布置分：按焊縫沿長度方向布置分：連續(xù)角焊縫連續(xù)角焊縫、斷續(xù)角焊縫。斷續(xù)角焊縫。3.1.1 焊縫連接 Welded Connections按施焊位置分：按施焊位置分：平焊平焊 Flat（俯焊）、（俯焊）、橫焊橫焊Horizontal、 立焊立焊Vertical、仰焊仰焊Overhead。 斷續(xù) 焊縫形式焊縫形式3.1.1 焊縫連接焊縫連接 Welded Connections4. 焊縫缺陷及焊縫質量檢驗焊縫缺陷及焊縫質量檢驗 焊縫缺陷：焊縫缺陷：裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未裂

7、紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未溶合、未焊透。焊縫尺寸不符合要求、焊縫成形不良。溶合、未焊透。焊縫尺寸不符合要求、焊縫成形不良。3.1.1 焊縫連接焊縫連接 Welded Connections鋼結構工程施工及驗收規(guī)范焊縫質量分三級鋼結構工程施工及驗收規(guī)范焊縫質量分三級: 一級焊縫一級焊縫需外觀檢查、超聲波探傷合格。需外觀檢查、超聲波探傷合格。X射線探傷補充；射線探傷補充；二級焊縫二級焊縫需外觀檢查、超聲波探傷合格。需外觀檢查、超聲波探傷合格。 X射線探傷補充；射線探傷補充； 三級焊縫三級焊縫需外觀檢查合格。需外觀檢查合格。與母材等強的對接焊縫與母材等強的對接焊縫 二級二級 直接承受

8、動荷載的焊縫直接承受動荷載的焊縫 二級二級 一般焊縫一般焊縫 三級三級 外觀檢查外觀檢查外觀缺陷、幾何尺寸。外觀缺陷、幾何尺寸。 超聲波探傷檢驗超聲波探傷檢驗、X X射線檢驗射線檢驗內部缺陷。內部缺陷。4. 焊縫缺陷及焊縫質量檢驗焊縫缺陷及焊縫質量檢驗焊縫質量檢驗方法分：焊縫質量檢驗方法分：3.1.2鉚釘連接鉚釘連接 Riveted Connections 鉚釘連接的施工鉚釘連接的施工打鉚打鉚類孔：按設計孔徑鉆成的孔。質量好，強度高類孔：按設計孔徑鉆成的孔。質量好，強度高類孔：單個零件上一次沖成、不用鉆模鉆孔。類孔：單個零件上一次沖成、不用鉆模鉆孔。制孔制孔2. 鉚釘連接的優(yōu)缺點鉚釘連接的優(yōu)缺

9、點缺缺 點點 ： 構造復雜，費鋼費工構造復雜，費鋼費工 。熱鉚：溫度熱鉚：溫度9001000鉚合。降溫時鉚釘受拉，鉚合。降溫時鉚釘受拉， 連接板件受壓，連接緊密；連接板件受壓，連接緊密； 冷鉚：常溫下鉚合。冷鉚：常溫下鉚合。 優(yōu)優(yōu) 點點 ： 傳力可靠，韌性和塑性好，質量易于檢查，抗傳力可靠，韌性和塑性好，質量易于檢查，抗 動力荷載好動力荷載好 。3.1.3 螺栓連接螺栓連接 Bolted Connections1.普通螺栓連接普通螺栓連接普通螺栓連接普通螺栓連接 高強度螺栓連接高強度螺栓連接螺栓連接螺栓連接優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：優(yōu)優(yōu) 點點 ：C級螺栓制作簡單，裝卸便利；級螺栓制作簡單，裝卸便利； A

10、、B級螺栓工作性能好級螺栓工作性能好 。分類：分類： A級 5.6級、8.8級；d24mm，lmin(10d, 150mm)； B級 5.6級、8.8級；d24mm，lmin(10d, 150mm)； C級 4.6級、4.8級；受拉、受剪(次要連接)、安裝。 缺缺 點點 ：C級螺栓精度低，受剪性能差；級螺栓精度低，受剪性能差； A、B級螺栓精度高，加工和安裝難度大級螺栓精度高，加工和安裝難度大 ，價高。，價高。摩擦型連接：摩擦型連接：螺栓預拉力螺栓預拉力 摩擦力摩擦力 傳遞外力；傳遞外力； 適用于承受動荷載的結構。適用于承受動荷載的結構。承壓型連接：承壓型連接：允許滑移允許滑移 螺栓桿與孔壁承

11、壓傳力。螺栓桿與孔壁承壓傳力。 不得用于承受動荷載的結構。不得用于承受動荷載的結構。2. 2.高強度螺栓連接高強度螺栓連接 優(yōu)優(yōu) 點點 ：加工方便，對結構削弱少，可拆換，能承受動：加工方便，對結構削弱少，可拆換，能承受動 力荷載，耐疲勞，塑性、韌性好。力荷載，耐疲勞，塑性、韌性好。3.1.3 螺栓連接螺栓連接 Bolted Connections 等級：等級：8.8級、級、10.9級。級。缺缺 點點：摩擦面處理，安裝工藝略為復雜，造價略高：摩擦面處理，安裝工藝略為復雜，造價略高 。優(yōu)缺點優(yōu)缺點3.1.4 焊縫代號、螺栓圖例焊縫代號、螺栓圖例焊縫符號表示法規(guī)定：焊縫符號表示法規(guī)定： 焊縫代號由焊

12、縫代號由引出線引出線、圖形符號圖形符號、輔助符號輔助符號三部分組成。三部分組成。1、焊縫代號焊縫代號螺栓與孔眼圖例：3.1.4 焊縫代號、螺栓圖例焊縫代號、螺栓圖例2、螺栓圖例螺栓圖例3.2對接焊縫的構造與計算對接焊縫的構造與計算3.2.1對接焊縫的構造對接焊縫的構造坡口形式：坡口形式： a）直邊縫：適合板厚直邊縫：適合板厚t 10mm； b）單邊單邊V形：適合板厚形：適合板厚t 1020mm c）雙邊雙邊V形：適合板厚形：適合板厚t 1020mm d）U形：適合板厚形：適合板厚t 20mm e）K形：適合板厚形：適合板厚t 20mm f）X形：適合板厚形：適合板厚t 20mm 幾點說明：幾點

13、說明：2. 對接焊縫的構造處理對接焊縫的構造處理 （1）起落弧處易有焊接缺陷，所以應采用引弧板應采用引弧板。對承受靜荷載的結構，設置引弧板有困難時可不設，計算焊縫長度時取焊縫實際長度減去實際長度減去2t（t 為較薄焊件厚度）。 1. 1. 對接焊縫的優(yōu)缺點對接焊縫的優(yōu)缺點 優(yōu)點優(yōu)點：用料經(jīng)濟、傳力均勻、無明顯的應力集中，：用料經(jīng)濟、傳力均勻、無明顯的應力集中， 利于承受動力荷載。利于承受動力荷載。 缺點缺點：需加工坡口，焊件長度要精確。：需加工坡口，焊件長度要精確。2. 對接焊縫的構造處理對接焊縫的構造處理 （2）變厚度板對接變厚度板對接，在板的一面或兩面切成坡度不大于，在板的一面或兩面切成坡

14、度不大于1:2.5的斜的斜面（驗算疲勞時為面（驗算疲勞時為1：4），避免應力集中。），避免應力集中。 （3）變寬度板對接變寬度板對接，在板的一側或兩側切成坡度不大于，在板的一側或兩側切成坡度不大于1:2.5的斜的斜邊（驗算疲勞時為邊（驗算疲勞時為1：4），）， 避免應力集中。避免應力集中。 幾點說明：幾點說明：3. 3. 對接焊縫的強度對接焊縫的強度 有引弧板的對接焊縫在受壓受壓與受剪受剪時與母材等強，但焊縫的抗拉強度焊縫質量等級質量等級有關。 4. 對接焊縫的破壞形式對接焊縫的破壞形式正常破壞 不正常破壞3.2.2 完全焊透的完全焊透的對接焊縫的計算對接焊縫的計算wcwtwfftlN 或wl

15、無引弧板，每條焊縫實際長度2 t； 有引弧板，焊縫實際長度。1. 1.軸心受力的對接焊縫軸心受力的對接焊縫 正對接焊縫正對接焊縫：wcwtff 、一、二級焊縫：與母材等強； 三級焊縫：抗壓與母材等強，抗拉為母材強度85%。對接焊縫的應力分布對接焊縫的應力分布 焊件的應力分布焊件的應力分布焊縫中最大應力（或折算應力）焊縫中最大應力（或折算應力） 焊縫的強度設計值。焊縫的強度設計值。 )(sinwcwtwfftlNwvwftlNcos當 tg 1.5，即 56.3時，可不驗算焊縫強度。 1. 1.軸心受力的對接焊縫軸心受力的對接焊縫 斜對接焊縫斜對接焊縫：正對接焊縫強度不滿足正對接焊縫強度不滿足

16、母材強度不能充分利用母材強度不能充分利用加長焊縫，加長焊縫，加引弧板和二級質量檢驗加引弧板和二級質量檢驗措施措施復習：截面(組合截面)幾何性質： 形心 y 、靜矩 Sw、慣性矩 Iw 和截面模量(抗彎系數(shù))Ww。wtf1.1321212. 承受彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫承受彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫wtwfWMmaxwvwwftIVSmax腹板與翼緣的交接點，還應按下式驗算折算腹板與翼緣的交接點，還應按下式驗算折算應力應力：局部應力，強度提高系數(shù)wtf1.1321213. 承受軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫承受軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫wtwfANWMmaxwvwwftIVSm

17、ax腹板與翼緣的交接點，還應按下式驗算腹板與翼緣的交接點，還應按下式驗算折算應力折算應力：局部應力，強度提高系數(shù)3.3.1角焊縫的構造角焊縫的構造1、角焊縫的形式和強度、角焊縫的形式和強度按與作用力的關系可分為按與作用力的關系可分為 ：正面角焊縫正面角焊縫、焊縫長度方向焊縫長度方向作用力。作用力。側面角焊縫側面角焊縫、焊縫長度方向焊縫長度方向作用力作用力斜焊縫斜焊縫焊縫長度方向焊縫長度方向作用力作用力3.3角焊縫的構造與計算角焊縫的構造與計算按其截面形式可分為：按其截面形式可分為： 斜角角焊縫斜角角焊縫兩焊腳邊夾角兩焊腳邊夾角大于大于或或小于小于90的焊縫。的焊縫。he 有效厚度有效厚度 喉部

18、尺寸喉部尺寸 hf 焊腳尺寸焊腳尺寸O 焊根焊根3.3.1角焊縫的構造角焊縫的構造1、角焊縫的形式和強度、角焊縫的形式和強度直角角焊縫直角角焊縫兩焊腳邊夾角為兩焊腳邊夾角為90的焊縫。的焊縫。o直角角焊縫截面形式直角角焊縫截面形式普通焊縫普通焊縫 平坡焊縫平坡焊縫（坦式）（坦式）深熔焊縫深熔焊縫（凹面式）（凹面式）3.3.1角焊縫的構造角焊縫的構造1、角焊縫的形式和強度、角焊縫的形式和強度 一般采用(a),但(a)應力集中較嚴重, 在承受動荷載時采用(b)、(c)。 60135135斜角角焊縫截面形式斜角角焊縫截面形式(90)焊縫的工作性能焊縫的工作性能 ：受力特點：受力較復雜，受拉、受彎為主

19、、受剪為次。受力特點：受力較復雜，受拉、受彎為主、受剪為次。截面應力：正應力、剪應力，分布不均，截面應力：正應力、剪應力，分布不均，焊根焊根形成高形成高 峰應力；峰應力；沿焊縫長度的分布較均勻。沿焊縫長度的分布較均勻。強度高強度高(抗拉抗剪抗拉抗剪)，剛度大，剛度大(抗拉抗剪抗拉抗剪)，塑性差。，塑性差。正面角焊縫正面角焊縫：焊縫長度方向與作用力垂直。 側面角焊縫側面角焊縫：焊縫長度方向與作用力平行。：焊縫長度方向與作用力平行。 受力特點：受剪為主，受彎為次；受力特點：受剪為主，受彎為次； 計算忽略彎矩。計算忽略彎矩。應力分布：剪應力沿焊縫長度方向分布不均，應力分布：剪應力沿焊縫長度方向分布不

20、均， 兩端大兩端大, 中間小。中間小。性能：塑性較好，彈性模量低，性能：塑性較好，彈性模量低， 強度較低。強度較低。焊縫的工作性能焊縫的工作性能 ： 受力性能、強度介于正面角焊縫與側面角焊縫之間受力性能、強度介于正面角焊縫與側面角焊縫之間 。 角焊縫的角焊縫的破壞形式破壞形式： 一般發(fā)生在一般發(fā)生在45的喉部截面。的喉部截面。焊縫的工作性能焊縫的工作性能 ： 斜焊縫斜焊縫：焊縫長度方向與作用力成角度。：焊縫長度方向與作用力成角度。3.3.1角焊縫的構造角焊縫的構造2、角焊縫的構造要求、角焊縫的構造要求3.3角焊縫的構造與計算角焊縫的構造與計算最大焊腳尺寸最大焊腳尺寸maxffhh最小焊腳尺寸最

21、小焊腳尺寸 maxmin.thf51避免焊件出現(xiàn)避免焊件出現(xiàn)過燒過燒現(xiàn)象現(xiàn)象減少焊接應力與變形減少焊接應力與變形minffhh 保證焊縫最小承載力保證焊縫最小承載力防止冷卻過快產(chǎn)生裂紋防止冷卻過快產(chǎn)生裂紋maxminfffhhh. 焊腳尺寸焊腳尺寸minmax. thf213.3.1角焊縫的構造角焊縫的構造2、角焊縫的構造要求、角焊縫的構造要求側面?zhèn)让娼呛缚p的最大計算長度角焊縫的最大計算長度角焊縫計算長度角焊縫計算長度 = 實際焊縫長度實際焊縫長度 . 焊縫長度焊縫長度fh2wlwlmaxwwll記?。汉缚p太長了記?。汉缚p太長了 沒用！沒用！Why? 兩端已經(jīng)破壞了。兩端已經(jīng)破壞了。fwhl6

22、0max3.3.1角焊縫的構造角焊縫的構造2、角焊縫的構造要求、角焊縫的構造要求. 焊縫長度焊縫長度角焊縫的最小計算長度角焊縫的最小計算長度)mm,max(min408fwhlminwwll為什么限制角焊縫的最小計算長度？為什么限制角焊縫的最小計算長度？防止缺陷影響防止缺陷影響焊縫工作不可靠焊縫工作不可靠防止力線彎折過大防止力線彎折過大應力集中嚴重應力集中嚴重避免局部加熱嚴重避免局部加熱嚴重 3.3.1角焊縫的構造角焊縫的構造2、角焊縫的構造要求、角焊縫的構造要求. 搭接連接的構造要求搭接連接的構造要求僅采用兩條側面角焊縫僅采用兩條側面角焊縫兩條焊縫間距兩條焊縫間距 ：每條焊縫長度：每條焊縫長

23、度： blw搭接連接的最小搭接長度搭接連接的最小搭接長度mm,maxmin255tl mm mmmm minminmin121901216tbttb. 其它構造要求：其它構造要求： 3.3.1角焊縫的構造角焊縫的構造2、角焊縫的構造要求、角焊縫的構造要求焊接材料的匹配焊接材料的匹配（適用于各種焊接）（適用于各種焊接）角焊縫的圍焊和繞角焊角焊縫的圍焊和繞角焊 轉角處轉角處必須連續(xù)施焊！必須連續(xù)施焊！三面圍焊三面圍焊繞角焊繞角焊3.3.2直角角焊縫的基本計算公式直角角焊縫的基本計算公式1、直角角焊縫的截面、直角角焊縫的截面垂直于焊縫有效截面的正應力垂直于焊縫有效截面的正應力垂直于焊縫長度方向的剪應

24、力垂直于焊縫長度方向的剪應力沿焊縫長度方向的剪應力沿焊縫長度方向的剪應力2、角焊縫有效截面上的應力、角焊縫有效截面上的應力/3.3.2直角角焊縫的基本計算公式直角角焊縫的基本計算公式wff 3)(32/22wuf )(32/22wuf )(8 . 12/22經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式歐洲鋼結構協(xié)會歐洲鋼結構協(xié)會(ECCS)角焊縫的極限強度公式：角焊縫的極限強度公式：我國鋼結構設計規(guī)范：我國鋼結構設計規(guī)范：國際標準化組織國際標準化組織(ISO)角焊縫的極限強度公式：角焊縫的極限強度公式：能量理論能量理論與母材相同與母材相同能量理論能量理論角焊縫抗剪角焊縫抗剪強度設計值強度設計值3、基本計算公式、基本計算公

25、式3.3.2直角角焊縫的基本計算公式直角角焊縫的基本計算公式4、我國對直角角焊縫計算公式的簡化、我國對直角角焊縫計算公式的簡化wewexflhNlhN cos/3.3.2直角角焊縫的基本計算公式直角角焊縫的基本計算公式222weweyflhNlhN sin將將 和和 代入代入2f / fwff 3)(32/22wwfffffffff/ 222222333232 引入系數(shù)引入系數(shù) ： 簡化公式簡化公式f wfffff22 正面角焊縫正面角焊縫 ：側面角焊縫：側面角焊縫： ,f0090 xN ffwweflhN fffwweflhN ,f000 yN基本計算公式基本計算公式基本計算公式推導：基本計

26、算公式推導：)(. ;.ff動荷01221 3.3.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計算1. 承受軸力作用時角焊縫連接計算承受軸力作用時角焊縫連接計算 當只有側面角焊縫時：當只有側面角焊縫時：wfwefflhN)(每條焊縫計算長度每條焊縫計算長度：（1）用蓋板的對接連接承受軸力（拉力、壓力）用蓋板的對接連接承受軸力（拉力、壓力）焊件受軸力、軸力通過連接焊縫中心焊件受軸力、軸力通過連接焊縫中心焊縫應力均分焊縫應力均分直角角焊縫有效厚度：直角角焊縫有效厚度：fhllww2注意：注意：對連接一側焊縫求和。對連接一側焊縫求和。f. hhe70當采用三面圍焊時當采用三

27、面圍焊時： 當一側正面角焊縫的有效厚度均相同時， helw = helw ；式中：lw 為連接一側正面角焊縫計算長度的總和。wewfflhfN由力由力(NN )，計算側面角焊縫的強度：，計算側面角焊縫的強度： wfwefflhNN當一側的側面角焊縫的有效厚度均相同時， helw = helw ；式中：lw 為連接一側的側面角焊縫計算長度的總和。（1）用蓋板的對接連接承受軸力（拉力、壓力）用蓋板的對接連接承受軸力（拉力、壓力）對矩形拼接板，先計算正面角焊縫承擔的內力 ：（2 2）承受斜向軸力的角焊縫連接計算（斜焊縫）承受斜向軸力的角焊縫連接計算（斜焊縫）cossin/NNNN ; , /ffwe

28、welhNlhN ffffwf22 簡化公式簡化公式分力法分力法 3.3.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計算1. 承受軸力作用時角焊縫連接計算承受軸力作用時角焊縫連接計算N分解分解 垂直于焊縫的分力垂直于焊縫的分力 平行于焊縫的分力平行于焊縫的分力直接法直接法 （2 2）承受斜向軸力的角焊縫連接計算（斜焊縫）承受斜向軸力的角焊縫連接計算（斜焊縫）將式將式 和和 代入：代入：wff/ )(33222 wff )(/2223 wweweweflhNlhNlhNfcossinsin2222231 2welhN sinwelhN cos/ ; /sincos/si

29、ncossinff fffwwwewwewwewefflhNflhNflhNlhN 31132234222223112/sin f 直接法直接法 （2 2）承受斜向軸心力的角焊縫連接計算（斜焊縫）承受斜向軸心力的角焊縫連接計算（斜焊縫） ; ff wweflhN 3/sin112f斜焊縫強度增大系數(shù)：斜焊縫強度增大系數(shù)：wweflhNff. ,. ,22122190 ,. ,ffwweflhN010 正面角焊縫正面角焊縫側面角焊縫側面角焊縫（3 3）承受軸力的角鋼端部連接）承受軸力的角鋼端部連接3.3.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計算1. 承受軸力作用時

30、角焊縫連接計算承受軸力作用時角焊縫連接計算特點：特點： 因為外力作用線與角鋼桿件軸線重合，故焊縫因為外力作用線與角鋼桿件軸線重合，故焊縫 所傳遞的合力作用線應與角鋼桿件軸線重合。所傳遞的合力作用線應與角鋼桿件軸線重合。 兩面?zhèn)群竷擅鎮(zhèn)群?三面圍焊三面圍焊 L形圍焊形圍焊在角鋼連接軸受力時在角鋼連接軸受力時,要注意外力在每條焊縫上的要注意外力在每條焊縫上的分配分配。解得：beKbebK21 K1、K2 為角鋼肢背和肢尖焊縫的內力分配系數(shù)；為角鋼肢背和肢尖焊縫的內力分配系數(shù)； X = 0 N1+N2+N3 =N N2=N N1 N3 （3 3）承受軸力的角鋼端部連接）承受軸力的角鋼端部連接由力的平

31、衡條件：由力的平衡條件：M = 0 N1 e = N2 ( b-e ) + N3 ( b/2-e ) )(222232323131NNKNbNeNNNKNbebNN1. 三面圍焊：先假定正面角焊縫三面圍焊：先假定正面角焊縫hf3，然后計算：，然后計算：角鋼焊縫的內力分配系數(shù)wffffbhN337 . 02N1、N2；hf1 、hf2 lw1、 lw2 2. 兩面?zhèn)群竷擅鎮(zhèn)群?：N3 = 0， N1= K1 N；N2= K2 N；3.形圍焊形圍焊: N2 = 0， N3= 2K2 N；N1= N N3；3.3.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計算2. 復雜受力

32、時的角焊縫連接計算復雜受力時的角焊縫連接計算 復雜受力分解為簡單受力情況復雜受力分解為簡單受力情況求出各自應力分布；求出各自應力分布； 應用疊加原理應用疊加原理找出焊縫最不利的受力點；找出焊縫最不利的受力點； 計算焊縫最不利的受力點的強度。計算焊縫最不利的受力點的強度。分析方法：分析方法：軸力軸力 Nx ： wexexNlhNAN2彎矩彎矩 M=Nxe ：A點垂直于焊縫長度方向應力：點垂直于焊縫長度方向應力： fA2262wewexlhMlhN A點平行于焊縫長度方向應力：點平行于焊縫長度方向應力： fAweyeylhNAN2 焊縫強度計算公式：焊縫強度計算公式： wfffff22承受承受N、

33、M和和V聯(lián)合作用時的角焊縫連接計算聯(lián)合作用時的角焊縫連接計算 226WeeMAlhMWM工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣的角焊縫連接工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣的角焊縫連接通常承受彎矩通常承受彎矩M和剪力和剪力V的聯(lián)合作用：的聯(lián)合作用：(1) 腹板焊縫承受全部剪力，彎矩由全部焊縫承受；腹板焊縫承受全部剪力，彎矩由全部焊縫承受；(2) 腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔全部彎矩，腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔全部彎矩， 將彎矩將彎矩M化為一對水平力化為一對水平力H=M/h兩種假設：兩種假設：腹板焊縫承受全部剪力，彎矩由全部焊縫承受腹板焊縫承受全部剪力，彎矩由全部焊縫承受翼緣焊縫最外纖維應力應滿足角焊縫強

34、度條件：翼緣焊縫最外纖維應力應滿足角焊縫強度條件：wffwffhIM211翼緣焊縫與腹板焊縫交點翼緣焊縫與腹板焊縫交點A處彎曲應力和剪應力：處彎曲應力和剪應力：222hIMwf)(22 eeflhV腹板焊縫在腹板焊縫在A的強度驗算式為：的強度驗算式為： wfffff222腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔全部彎矩腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔全部彎矩weeflhHfff 11weeflhVff222 例題例題 3.4 中，中，采用（采用（1）種方法：）種方法：2f2f222f1N/mm;N/mm.N/mmN/mm1278115195140 采用（采用（2）種方法：）種方法：22221N/mm1

35、60N/mm127N/mm195N/mm150ff22222N/mm160N/mm2 .159/fff將彎矩將彎矩M化為一對水平力化為一對水平力H=M/h翼緣焊縫翼緣焊縫腹板焊縫腹板焊縫3. 三面圍焊承受剪力和扭矩聯(lián)合作用時的角焊縫計算三面圍焊承受剪力和扭矩聯(lián)合作用時的角焊縫計算假定：3.3.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計算(1)被連接件絕對剛性，它有繞焊縫形心被連接件絕對剛性，它有繞焊縫形心O旋轉的趨勢，旋轉的趨勢， 而角焊縫本身是彈性；而角焊縫本身是彈性；(2)角焊縫群上任一點的應力方向垂直于該點與形心的角焊縫群上任一點的應力方向垂直于該點與形心的

36、連線，且應力大小與連線長度連線，且應力大小與連線長度 r 成正比。成正比。在在T T作用下，作用下，A A點應力：點應力：yxpTIIrTIrT 剪力剪力V V在焊縫群引起均布剪應力，在焊縫群引起均布剪應力，A A點應力：點應力：yxxpxTTyIIrTIrT COSA A點受到垂直與焊縫長度方向的應力：點受到垂直與焊縫長度方向的應力：)(wevylhV VyTy fA A點合應力滿足的強度條件：點合應力滿足的強度條件： 22wfTxfVyTyfx軸、y軸分力：yxypyTTxIIrTIrT sin3.3.4斜角角焊縫和部分焊透的對接焊縫的計算斜角角焊縫和部分焊透的對接焊縫的計算自學：自學：P

37、77P793.3.5喇叭形焊縫的計算喇叭形焊縫的計算自學：自學：P79P80已知：鋼板寬度已知：鋼板寬度B=270mm，厚度，厚度t1=28mm，鋼材的鋼號，鋼材的鋼號Q235-B; 承受靜態(tài)軸心拉力承受靜態(tài)軸心拉力 N=1400kN(設計值設計值);手工焊手工焊,焊條為焊條為E43型。型。試設計：采用拼接蓋板的對接連接試設計：采用拼接蓋板的對接連接1、采用拼接蓋板的對接連接有三種方法：、采用拼接蓋板的對接連接有三種方法：僅采用側面角焊縫僅采用側面角焊縫采用正面、側面角焊縫（三面圍焊）采用正面、側面角焊縫（三面圍焊）采用正面、側面角焊縫和斜焊縫（有斜焊縫的圍焊）采用正面、側面角焊縫和斜焊縫（有

38、斜焊縫的圍焊）例題例題3.2 (P70)2、傳力過程和傳力方式、傳力過程和傳力方式沿沿m-m截面假想把連接分成兩部分截面假想把連接分成兩部分3、拼接鋼板的設計、拼接鋼板的設計原則原則：蓋板的承載力：蓋板的承載力被連接構件的承載力被連接構件的承載力蓋板寬度蓋板寬度 b 確定：確定：b=被連接板寬度被連接板寬度 2(1015mm) =270215=240mm施焊要求施焊要求別咬邊別咬邊！蓋板厚度蓋板厚度 t 確定：確定：蓋板的承載力蓋板的承載力被連接構件的承載力被連接構件的承載力BbfBttbf12mmtt115205282702152402.取取mmt16板材規(guī)格構造要求：兩條側面角焊縫間距構造

39、要求：兩條側面角焊縫間距(蓋板寬度蓋板寬度)應滿足應滿足O.K minmmtmmb256161616240mintb164、焊腳尺寸的確定、焊腳尺寸的確定)()()(fmaxmmtmmth61415211621)(.maxfminmmtmmth6947285151mmtth63328212121.minfmax加正面角焊縫加正面角焊縫不滿足怎么辦？不滿足怎么辦？ ,fmaxffminfhhhmmh9取小焊腳尺寸的強度小焊腳尺寸的強度 大焊腳尺寸的強度大焊腳尺寸的強度 焊腳尺寸越大，焊接殘余應力越大焊腳尺寸越大，焊接殘余應力越大浪費材料。強度與浪費材料。強度與 成正比，焊縫金屬量與成正比，焊縫金

40、屬量與 成正比成正比fh2fh小焊縫可小焊縫可12次焊成次焊成,大焊縫需多層施焊大焊縫需多層施焊,焊接速度焊接速度 確定原則：滿足構造要求，焊縫盡可能小而長。確定原則：滿足構造要求，焊縫盡可能小而長。5、計算連接一側焊縫所需的長度（確定連接蓋板的長度）、計算連接一側焊縫所需的長度（確定連接蓋板的長度）僅采用側面角焊縫僅采用側面角焊縫mmfhNlflhNflhNwewwwewwiei348160364140000044. fff;mm/N;mm.;kN2ff16036970701400wefhhN一側焊縫實長一側焊縫實長mmmmf370366923482hllww構造要求：構造要求：mmfmax

41、54096060hlwmm),max(fmin7298408mmhlwmmmmmmmaxmin54034872wwwlll mmmm 240370blblww連接蓋板長度連接蓋板長度 l ：mm750103702102wll采用三面圍焊縫采用三面圍焊縫正面角焊縫傳力：正面角焊縫傳力：kN.ff590160240362212233wweflhN mmblmmhw24093 ;f3取側面角焊縫傳力：側面角焊縫傳力：kN8105901400 NN連接一側所需的側面角焊縫長度連接一側所需的側面角焊縫長度: wwwwieiflhNNflhNNfff. 704mm.ff201160970481000070

42、4wwfhNNlmmf2109201hllww構造要求：構造要求：mmmmmmmaxmin54020172wwwlll連接蓋板長度連接蓋板長度 l ：mm430102102102wll與第種連接方法比較：蓋板長度縮短了與第種連接方法比較：蓋板長度縮短了750430=320mm采用有斜焊縫圍焊縫（菱形蓋板）采用有斜焊縫圍焊縫（菱形蓋板）正面角焊縫傳力：正面角焊縫傳力：確定蓋板尺寸確定蓋板尺寸(最好正面、側面和斜焊縫的長度為同一數(shù)量級最好正面、側面和斜焊縫的長度為同一數(shù)量級)取正面角焊縫長： mm;1003wl斜焊縫坡角：024. 13/sin1/18 .215 . 2:12fmm5 .188si

43、n/70 2wl則斜焊縫長：kN2461601003 . 622. 122f33f3wweflhN ;9f3mmh 取斜焊縫傳力：斜焊縫傳力：kN7781605 .1883 . 6024. 144f22f2wweflhN ;9f2mmh 取側面角焊縫傳力：側面角焊縫傳力：kN3767782461400231NNNNmm1053 .10293 .93f111hllww構造要求：構造要求：mm540mm105mm72max3minwwwlll連接蓋板長度連接蓋板長度 l ：mm60059710)1055 .188(2l與第種連接方法比較：蓋板長度縮短了與第種連接方法比較：蓋板長度縮短了750600

44、=150mm連接一側所需的側面角焊縫長度連接一側所需的側面角焊縫長度: mm3 .937 . 04376000 1f1f1f1wwwwwieilflhflhN與第種連接方法比較：蓋板長度長了與第種連接方法比較：蓋板長度長了600430=170mm習題3.3 已知：角鋼2908，節(jié)點板厚 t =10，鋼材Q235-B, 焊條E43型，手工焊，連接受靜載軸心拉力N = 500kN。試設計雙角鋼和節(jié)點板間的角焊縫連接。側焊縫；圍焊縫傳力過程和傳力方式：傳力過程和傳力方式： N節(jié)點板受軸力角鋼端部連接圍焊縫側焊縫角鋼內力21肢背焊縫：肢背焊縫： hfmax =1.2 tthin =1.28 =9.6

45、hfmin =1.5 tthick =1.510 = 4.74 肢尖焊縫：肢尖焊縫： hfmax =1.2 t =1.210 =12 hfmax = t (12) =8 (12)=76 （板邊焊t 6） hfmin =1.5 t =1.510 =4.74 hf 2= 5 （ hf min hf2 hf max） 2. 僅采用側焊縫時焊腳尺寸的確定：僅采用側焊縫時焊腳尺寸的確定： hf1 =8（ hf min hf1 hf max） 因角鋼肢背和肢尖焊縫傳力的比例不同，故采用不同焊腳尺寸。因角鋼肢背和肢尖焊縫傳力的比例不同，故采用不同焊腳尺寸。3. 側焊縫計算肢背側焊縫分擔的軸力： N1= K1

46、 N=0.7500=350kN肢尖側焊縫分擔的軸力： N2= K2 N=0.3500=150kN肢背側焊縫所需的計算長度（繞角焊）：mmlmmfhNlwwfew205819619616087 . 0235000021111 肢尖側焊縫所需的計算長度（繞角焊） ：mmlmmfhNlwwfew140513413416057 . 0215000022222 構造要求： l w1max= 60 hf 1= 608 = 480 l w1min= 8 hf 1= 88 = 64lw2max= 60 hf 2= 605 = 300 lw2min= 8 hf2 = 85 = 40lwmin lw1 lwmax

47、 lwmin lw2 6） hfmin =1.5 t =1.510 =4.74 正面角焊縫傳力： kN 12316022. 19057 . 02233wffweflhN肢背焊縫分擔力；N1= K1 NN3/2 =0.7500123/2 =288.5 kN肢尖焊縫分擔力： N2= K2 NN3/2 =0.3500123/2 =88.5 kN 三面圍焊可利用正面角焊縫的強度提高系數(shù)，節(jié)約材料。5. 圍焊縫計算: 三面圍焊： （ hf min hf hf max）hf 1= hf 2= hf 3= hf = 5也可采用不同的焊腳尺寸，施焊時先按最小焊腳尺寸施焊，對較大焊腳尺寸再分層施焊，薄厚分界處的起落弧點磨光過渡。lwmin lw1 lwmax ， lwmin lw2 lwmax OKmmlmmfhNlwwfew265525825816057 . 0228850021111 mmlmmfhNlwwfew855797916057 . 028850022222 肢背側焊縫所需的計算長度 lw1：肢尖側焊縫所需的計算長度 lw2：構造要求： l wm