工程結構第四章 構件的連接

1、 鋼結構連接鋼結構連接 鋼結構焊縫連接的計算和構造鋼結構焊縫連接的計算和構造 鋼結構螺栓連接的計算和構造鋼結構螺栓連接的計算和構造第四章構件的連接n工程結構工程結構是由各種基本構件通過連接組成的整體結構物，是由各種基本構件通過連接組成的整體結構物，使其實現(xiàn)共同工作。使其實現(xiàn)共同工作。n鋼結構鋼結構：鋼板、型鋼等組成的基本構件（工廠制作）：鋼板、型鋼等組成的基本構件（工廠制作）現(xiàn)場安裝（吊裝、連接）現(xiàn)場安裝（吊裝、連接）結構整體。結構整體。n鋼筋混凝土結構鋼筋混凝土結構：有現(xiàn)澆、裝配式和裝配整體式三種施工方：有現(xiàn)澆、裝配式和裝配整體式三種施工方法。鋼筋的接長、預制構件（預制樓板、疊合梁、疊合板等

2、）法。鋼筋的接長、預制構件（預制樓板、疊合梁、疊合板等）的拼裝也存在大量的連接。的拼裝也存在大量的連接。4.1 鋼結構連接鋼結構連接1.鋼結構的連接類型鋼結構的連接類型焊接連接；焊接連接；螺栓連接（普通螺栓、高強度螺栓）；螺栓連接（普通螺栓、高強度螺栓）；鉚釘連接鉚釘連接( (已很少采用已很少采用, ,被高強度螺栓代替被高強度螺栓代替) )優(yōu)點優(yōu)點: : 不削弱構件斷面；不削弱構件斷面；構造簡單，加工簡便；構造簡單，加工簡便；連接剛度大，密閉性好，整體性好。連接剛度大，密閉性好，整體性好。缺點缺點: : 局部加熱，材質變脆；局部加熱，材質變脆；焊接殘余應力和殘余變形；焊接殘余應力和殘余變形；易

3、發(fā)生脆性斷裂。易發(fā)生脆性斷裂。2.焊接（電弧焊）特點焊接（電弧焊）特點一、鋼結構連接一、鋼結構連接打孔擰緊穿桿普通螺栓普通螺栓: :普通螺栓分為普通螺栓分為A A、B B、C C三級；材質為三級；材質為Q235Q235鋼材鋼材 A A、B B級為級為精制螺栓精制螺栓，對螺栓孔要求較嚴，為，對螺栓孔要求較嚴，為類孔類孔( (孔徑孔徑大大0.30.30.5mm)0.5mm)；其受力性能好，價格高，制作和安裝；其受力性能好，價格高，制作和安裝困難，困難， 目前目前應用較少應用較少； C C級級為為粗制螺栓粗制螺栓，對螺栓孔要求較低，為，對螺栓孔要求較低，為類孔類孔( (孔徑大孔徑大1.01.01.5

4、mm),1.5mm),其工作性能差，但安裝方便，其工作性能差，但安裝方便，應用較多應用較多。一、鋼結構連接一、鋼結構連接3.螺栓連接：螺栓連接：操作方便；可拆卸；開孔，削弱截面螺栓連接工序螺栓連接工序電弧焊電弧焊自動埋弧焊自動埋弧焊半自動埋弧焊半自動埋弧焊氣體保護焊氣體保護焊一、鋼結構連接一、鋼結構連接 高強度螺栓連接高強度螺栓連接 由中碳鋼或低合金鋼等經熱處理后制成，強度較高；由中碳鋼或低合金鋼等經熱處理后制成，強度較高； 按強度級別可分為按強度級別可分為8.88.8級級和和10.910.9級級； 按受力要求分為按受力要求分為摩擦型摩擦型和和承壓型承壓型連接；連接； 10.910.9級材質一

5、般為級材質一般為20MnTiB20MnTiB和和35VB35VB鋼；鋼； 8.88.8級材質為級材質為40B40B、3535號鋼和號鋼和4545號鋼；號鋼；4. 焊接方法焊接方法手工電弧焊手工電弧焊182763549103 3導線、導線、4 4焊把、焊把、5 5焊條、焊條、6 6電弧、電弧、7 7氣體、氣體、8 8導線、導線、 手工電弧焊的工作原理手工電弧焊的工作原理1 1焊機、焊機、2 2焊件、焊件、9 9接地線、接地線、1010焊縫焊縫 焊條選用焊條選用 焊條型號焊條型號應與應與焊件主體金屬焊件主體金屬的強度相適應；的強度相適應； 兩種不同強度的鋼材相焊接時，應采用與較低強度鋼材兩種不同強

6、度的鋼材相焊接時，應采用與較低強度鋼材相對應的焊條相對應的焊條 焊條型號表示：焊條型號表示：E43XXE43XX、E50XXE50XX、E55XXE55XXQ235Q235E43xxE43xx；Q345Q345E50 xxE50 xx；Q390Q390E55xxE55xxnn設備簡單，使用靈活方便，可用于設備簡單，使用靈活方便，可用于空間全方位空間全方位焊接，特別焊接，特別適合于工地安裝焊縫，是鋼結構中適合于工地安裝焊縫，是鋼結構中最常用最常用的焊接方法的焊接方法; ;焊縫質量波動性較大且與焊工的技術水平密切相關，勞動焊縫質量波動性較大且與焊工的技術水平密切相關，勞動條件差條件差, ,效率低效

7、率低. . 自動或半自動埋弧焊自動或半自動埋弧焊1 1焊件、焊件、2 2電弧、電弧、3 3焊絲、焊絲、4 4焊絲轉盤、焊絲轉盤、5 5送絲機、送絲機、6 6焊劑漏斗、焊劑漏斗、7 7電源、電源、8 8焊劑、焊劑、9 9焊渣、焊渣、1010焊縫金屬；焊縫金屬；1111導線；導線；1212自動電焊機自動電焊機一、鋼結構連接一、鋼結構連接 手工電弧焊優(yōu)缺點手工電弧焊優(yōu)缺點用保護氣體代替了焊劑；用保護氣體代替了焊劑；氣體保護焊的焊接效率高，熔深大，焊縫質量好，氣體保護焊的焊接效率高，熔深大，焊縫質量好， 焊縫焊縫強度比手工焊高，且塑性和耐腐蝕性好，特別適合厚鋼板強度比手工焊高，且塑性和耐腐蝕性好，特別

8、適合厚鋼板的焊接的焊接. .一、鋼結構連接一、鋼結構連接 氣體保護焊氣體保護焊a）b）c）d）一、鋼結構連接一、鋼結構連接5. 焊接連接和焊縫形式焊接連接和焊縫形式：按構件相對位置分：按構件相對位置分： 平接、搭接和頂接（平接、搭接和頂接（T形）形）三種三種按焊接位置分：俯焊，立焊，橫焊，仰焊按焊接位置分：俯焊，立焊，橫焊，仰焊按構造性質分：按構造性質分：對接焊縫；角焊縫對接焊縫；角焊縫。t20mm0.52mm34mmt20mm34mmt20mm34mm)一、鋼結構連接一、鋼結構連接 對接焊縫對接焊縫 傳力直接平順傳力直接平順，焊縫受力明確，基本不產生應力集中；，焊縫受力明確，基本不產生應力集

9、中； 用料經濟，不用附加板材用料經濟，不用附加板材, ,構造簡單構造簡單； 對于承受對于承受動力荷載動力荷載的結構，采用對接焊縫連接最為有利；的結構，采用對接焊縫連接最為有利； 焊件板邊焊件板邊需開坡口需開坡口且尺寸要求準確、制造費工；且尺寸要求準確、制造費工； 角焊縫角焊縫 按按沿長度方向沿長度方向的布置分類的布置分類: : 連續(xù)連續(xù)焊縫和焊縫和間斷間斷焊縫焊縫按角焊縫按角焊縫形式形式分類分類: :直角直角角焊縫和角焊縫和斜角斜角角焊縫角焊縫角焊縫的特點角焊縫的特點: :受力較復雜受力較復雜，強度比對接焊縫低，傳力也，強度比對接焊縫低，傳力也不直接不直接，用料較多，用料較多; ;不需要對焊件

10、邊緣進不需要對焊件邊緣進行加工，對板件下料尺寸的精度要求低，行加工，對板件下料尺寸的精度要求低，施工便利施工便利；應用非常普遍應用非常普遍一、鋼結構連接一、鋼結構連接7. 焊縫等級和焊縫設計強度焊縫等級和焊縫設計強度如果焊縫質量優(yōu)良，焊縫中不存在任何缺陷，焊縫金屬的如果焊縫質量優(yōu)良，焊縫中不存在任何缺陷，焊縫金屬的強度高于焊件母材，破壞部位多位于焊縫附近熱影響區(qū)的強度高于焊件母材，破壞部位多位于焊縫附近熱影響區(qū)的母材上母材上焊縫缺陷焊縫缺陷：尺寸偏差、弧坑、咬邊、氣孔、夾渣、裂紋、尺寸偏差、弧坑、咬邊、氣孔、夾渣、裂紋、未焊透等缺陷。未焊透等缺陷。焊縫缺陷將削弱焊縫的受力面積，并在缺陷處產生應

11、焊縫缺陷將削弱焊縫的受力面積，并在缺陷處產生應力集中，對結構受力很不利。因此，對焊縫進行質量檢查力集中，對結構受力很不利。因此，對焊縫進行質量檢查很重要。很重要。( a )( c )( d )( b )( e )( f )( g )焊縫質量等級焊縫質量等級: : 分三級分三級 一級焊縫一級焊縫: :要求對每條焊縫長度的要求對每條焊縫長度的100%100%進行超聲波探傷；進行超聲波探傷；適用于直接承受動力荷載或受拉適用于直接承受動力荷載或受拉等強對接焊縫等強對接焊縫連接連接二級焊縫二級焊縫: :要求對每條焊縫長度的要求對每條焊縫長度的20%20%且不小于且不小于200mm200mm進行進行超聲波

12、探傷超聲波探傷 ；適用于承受靜力荷載的；適用于承受靜力荷載的等強對接焊縫等強對接焊縫連接連接三級焊縫三級焊縫: :僅要求作僅要求作外觀檢查外觀檢查, , 包括：焊縫實際尺寸、有包括：焊縫實際尺寸、有無可見缺陷。主要用于一般無可見缺陷。主要用于一般角焊縫角焊縫或或不重要的對接焊縫不重要的對接焊縫連連接。接。焊縫強度取值焊縫強度取值I、II級焊縫與母材等強；級焊縫與母材等強；III級焊縫級焊縫的抗拉、抗彎強度設計值的抗拉、抗彎強度設計值ftw取焊件取焊件母材強度設計值母材強度設計值f的的0.85倍倍 。一、鋼結構連接一、鋼結構連接由指引線和表示焊縫截面形狀的基本符號組成；由指引線和表示焊縫截面形狀

13、的基本符號組成；必要時還可加上輔助符號、補充符號和焊縫尺寸符號；必要時還可加上輔助符號、補充符號和焊縫尺寸符號；指引線：箭頭線和虛實線（基準線）；允許彎折一次。指引線：箭頭線和虛實線（基準線）；允許彎折一次。焊縫標注焊縫標注 應標明焊縫形式、尺寸及要求；應標明焊縫形式、尺寸及要求； 焊縫標注焊縫標注虛實線的方向和焊縫符號的方向虛實線的方向和焊縫符號的方向雙面對稱焊時雙面對稱焊時, ,基準線可只畫一條實線基準線可只畫一條實線單面對接焊時，箭頭指向坡口一側單面對接焊時，箭頭指向坡口一側一、鋼結構連接一、鋼結構連接6.6.焊縫符號焊縫符號 f t ( f c )焊縫中的應力分布情況基本與焊件原有情況

14、相似，對接焊縫焊縫中的應力分布情況基本與焊件原有情況相似，對接焊縫的有效截面與焊件的截面相同。焊縫應力可以由的有效截面與焊件的截面相同。焊縫應力可以由材料力學材料力學的有的有關計算公式進行計算。關計算公式進行計算。無引弧板時無引弧板時, ,焊縫的焊縫的計算長度計算長度比實際長度減小比實際長度減小2 2t t mmmm。軸心受力的對接焊縫軸心受力的對接焊縫計算：計算：w wNl w t =二、二、 焊縫連接的計算和構造焊縫連接的計算和構造一一. .對接焊縫的計算和構造對接焊縫的計算和構造式中式中t連接構件中較薄板厚連接構件中較薄板厚, ,在在T T形連接中為腹板的厚度形連接中為腹板的厚度. .t

15、tw ll w(a)NN(b)Nsincos N二、二、 焊縫連接的計算和構造焊縫連接的計算和構造當采用當采用引弧板引弧板時，對接焊縫抗壓、抗剪和一、二級焊縫時，對接焊縫抗壓、抗剪和一、二級焊縫抗拉強度與母材相等，在焊件強度保證的條件下可不必抗拉強度與母材相等，在焊件強度保證的條件下可不必計算焊縫強度；只在計算焊縫強度；只在三級焊縫受拉力三級焊縫受拉力作用時才需按上式作用時才需按上式進行驗算。進行驗算。如果采用直縫不能滿足強度要求時，可采用斜對接焊縫以如果采用直縫不能滿足強度要求時，可采用斜對接焊縫以增加焊縫長度。根據試驗結果，當焊縫與作用力間的夾角增加焊縫長度。根據試驗結果，當焊縫與作用力間

16、的夾角時，斜焊縫強度不低于母材強度時，斜焊縫強度不低于母材強度, ,可不再驗算?？刹辉衮炈?。n承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫計算承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫計算1矩形截面：焊縫中的焊縫中的最大正應力和最大剪應力不矩形截面：焊縫中的焊縫中的最大正應力和最大剪應力不在同一點，應分別進行計算：在同一點，應分別進行計算：MW wVS wI wt w f tw f vw = = = =矩形截面工字形截面12. 工字形截面：在同時受有較大正應力和較大剪應力的梁工字形截面：在同時受有較大正應力和較大剪應力的梁腹板與翼緣相交處，還應計算其折算應力腹板與翼緣相交處，還應計算其折算應力1 2 + +31 2

17、 1.1ftw二、二、 焊縫連接的計算和構造焊縫連接的計算和構造例例41 計算圖計算圖437所示鋼牛腿和柱連接的對接焊縫。所示鋼牛腿和柱連接的對接焊縫。已知已知F=250kN（設計值），鋼材（設計值），鋼材Q235A.F，焊條，焊條E43系列，手系列，手工焊，無引弧板，焊縫為三級檢查標準工焊，無引弧板，焊縫為三級檢查標準。二、二、 焊縫連接的計算和構造焊縫連接的計算和構造7011014024810140248101120.8(381)3 +21(151)19.52 =14024cm2Iw =14024 320Sw =1(151)19.5+0.8(190.5) = 410cm32MWw=107M

18、Pa250301043= =VSwIwtw=91.4MPa2504101064= =380400=101.7MPa1 =107= 60.8MPa25027310641 =2 2二二. .角焊縫的構造與計算角焊縫的構造與計算1.1.當焊縫軸線與外力作用方向平行時，稱為當焊縫軸線與外力作用方向平行時，稱為側面角焊縫側面角焊縫，又稱，又稱側縫側縫；2.2.當焊縫軸線與外力作用方向當焊縫軸線與外力作用方向垂直垂直時，稱為時，稱為正面角焊縫正面角焊縫，又，又稱稱端縫端縫；3.3. 呈夾角時，稱為斜焊縫呈夾角時，稱為斜焊縫。角焊縫的受力性能和強度與受力方向有直接關系。角焊縫的受力性能和強度與受力方向有直接

19、關系。n直角角焊縫截面形式直角角焊縫截面形式：角焊縫較小的焊腳尺寸為角焊縫較小的焊腳尺寸為h hf,f, ; ;有效高度為有效高度為h he e=0.7=0.7 h hf f，忽略了焊縫余高和熔深忽略了焊縫余高和熔深普通焊縫普通焊縫平坡焊縫平坡焊縫深熔焊縫深熔焊縫1.23b1.622.39N45 。lw45 。N0.720.45305010二、二、 焊縫連接的計算和構造焊縫連接的計算和構造角焊縫的受力性能角焊縫的受力性能側面角焊縫側面角焊縫: :主要承受主要承受剪力剪力作用，塑性較好，強度較低。作用，塑性較好，強度較低。破壞面通常在焊縫的最小截面（破壞面通常在焊縫的最小截面（4545o o斜截

20、面）。破壞起點在側斜截面）。破壞起點在側縫兩端，該處出現(xiàn)裂縫后，迅速蔓延擴展，使焊縫斷裂。縫兩端，該處出現(xiàn)裂縫后，迅速蔓延擴展，使焊縫斷裂。l w / h e0.89端縫端縫的應力狀態(tài)比側縫復雜的多，應力集中較明顯。正應力的應力狀態(tài)比側縫復雜的多，應力集中較明顯。正應力和剪應力在焊縫的根部出現(xiàn)應力高峰，易于開裂。端縫有三種和剪應力在焊縫的根部出現(xiàn)應力高峰，易于開裂。端縫有三種破壞形式，即焊縫剪壞、焊縫拉脫和焊縫斜截面斷裂。破壞時破壞形式，即焊縫剪壞、焊縫拉脫和焊縫斜截面斷裂。破壞時首先在焊縫根部開裂。首先在焊縫根部開裂。 端縫的強度比側縫高端縫的強度比側縫高，但塑性較差，沿縱向較均勻，但塑性較

21、差，沿縱向較均勻. .45。lwNBDC。45ANBDD y xACB yxxyC二、二、 焊縫連接的計算和構造焊縫連接的計算和構造無論是側縫與端縫，焊縫計算時一律取與焊腳邊呈無論是側縫與端縫，焊縫計算時一律取與焊腳邊呈4545o o的斜面的斜面為為計算截面計算截面，即，即焊縫有效厚度焊縫有效厚度0.70.7h hf f。( (直角直角) ) 規(guī)范規(guī)定的規(guī)范規(guī)定的角焊縫設計強度是側面角焊縫的強度角焊縫設計強度是側面角焊縫的強度，不分抗拉、，不分抗拉、抗壓和抗剪，不分焊縫級別均抗壓和抗剪，不分焊縫級別均采用相同的值采用相同的值. .例如例如Q235Q235鋼材，鋼材，f ffwfw=160N/m

22、m=160N/mm2 2。角焊縫的構造角焊縫的構造焊腳尺寸和焊縫計算長度焊腳尺寸和焊縫計算長度1.1.最小焊腳尺寸最小焊腳尺寸：焊縫冷卻過快而變脆，容易產生裂紋；：焊縫冷卻過快而變脆，容易產生裂紋；hf 1.5 tmax2.2.最大焊腳尺寸最大焊腳尺寸：防止：防止“過燒過燒”現(xiàn)象，焊接殘余變形和殘余應力現(xiàn)象，焊接殘余變形和殘余應力hf 1.2tmin手工焊時:二、二、 焊縫連接的計算和構造焊縫連接的計算和構造為防止板件邊緣產生為防止板件邊緣產生“咬邊咬邊”t 6mm時 h f = tt 6mm時h f t (1 2)3.3.最小焊縫長度最小焊縫長度： lw 40 和和 lw 8hfmmmm；4

23、.4.最大側焊縫計算長度最大側焊縫計算長度：不宜大于：不宜大于60h60hf f（承受靜力荷載或間（承受靜力荷載或間接承受動力荷載時）或接承受動力荷載時）或40h40hf f（承受動力荷載時）；（承受動力荷載時）；當焊縫長度大于上述長度時，其超出部分在計算中不予考慮；但內力當焊縫長度大于上述長度時，其超出部分在計算中不予考慮；但內力沿側縫沿全長分布，其計算長度不受此限制。（例：焊接工字形梁截面翼沿側縫沿全長分布，其計算長度不受此限制。（例：焊接工字形梁截面翼緣與腹板的連接焊縫。緣與腹板的連接焊縫。5.5.搭接長度搭接長度5t5tminmin且且25mm.25mm.b 5tminb 25mmb)

24、三面圍焊a)兩側圍焊6.6.在構件的轉角處時，宜連續(xù)地繞過轉角加焊在構件的轉角處時，宜連續(xù)地繞過轉角加焊2 2h hf f2hf2hfc)L形圍焊hfn neee7.7.間斷焊縫之間凈距間斷焊縫之間凈距e e不應大于不應大于15t15t（受壓構件）或（受壓構件）或30t30t （受拉構件），（受拉構件），t t為較薄焊件的厚度。為較薄焊件的厚度。h eN xx45 破壞面 直角角焊縫的計算直角角焊縫的計算計算簡化假定計算簡化假定：1.1.沿角焊縫沿角焊縫4545o o方向方向的焊縫有效截面為計的焊縫有效截面為計算時的破壞面；算時的破壞面；2.2.在通過焊縫形心在通過焊縫形心的拉力、壓力和剪力的

25、拉力、壓力和剪力作用下，假定沿焊縫作用下，假定沿焊縫wyNyhff。45。45 f45。45。長度的應力是均勻分長度的應力是均勻分布的。布的。3.3. 角焊縫的抗拉、角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設抗壓和抗剪強度設計值取用相同的值計值取用相同的值f ffwfw ( (實質上是抗剪實質上是抗剪強度，乘以強度，乘以 3 后為后為抗拉強度設計值抗拉強度設計值) )。 + +3( + +/ ) 3f n基本計算公式基本計算公式：n端縫應力端縫應力：fmmmm。2 2 2fffff+ +22對于直接承受動力荷載的結構，對于直接承受動力荷載的結構， f = =1.0為正面角焊縫的強度設計值增大系數(shù)為正面角焊

26、縫的強度設計值增大系數(shù) f = =1.22f f fwNhelw= =側縫應力側縫應力： f f fwNhelw f = =二、二、 焊縫連接的計算和構造焊縫連接的計算和構造當外力當外力垂直垂直于焊縫長度方向時，屬于焊縫長度方向時，屬正面正面角焊縫受力，角焊縫受力，當外力方向與焊縫長度方向呈夾角時，當外力方向與焊縫長度方向呈夾角時，斜焊縫受力斜焊縫受力， ffwNh elw f = =f ff wNh elwf = =二、二、 焊縫連接的計算和構造焊縫連接的計算和構造軸心力作用下的角焊縫計算當軸心力（拉力、壓力、剪力）通過焊縫計算截面形心時，當軸心力（拉力、壓力、剪力）通過焊縫計算截面形心時，

27、角焊縫有效截面上的應力為均勻分布。角焊縫有效截面上的應力為均勻分布。當外力當外力平行平行于焊縫長度方向時，屬于焊縫長度方向時，屬側面?zhèn)让娼呛缚p受力角焊縫受力，當角鋼桿件與板件采用角焊縫連接時，由于角鋼是不對稱截當角鋼桿件與板件采用角焊縫連接時，由于角鋼是不對稱截面，必須使焊縫傳遞的合力作用線與角鋼桿件的軸線重合，才面，必須使焊縫傳遞的合力作用線與角鋼桿件的軸線重合，才能避免偏心受力。能避免偏心受力。兩側焊接兩側焊接時：時：K K1 1、K K2 2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)假定角鋼肢背和肢尖焊縫的焊腳尺寸分別為、，即可假定角鋼肢背和肢尖焊縫的焊腳尺寸分

28、別為、，即可求得所需焊縫的計算長度求得所需焊縫的計算長度 ：實際焊縫長度應取計算長度加實際焊縫長度應取計算長度加2 2h hf f mmmmN = K 1NN = K 2Ne2e1 + e2e1e1 + e2N 1 =N 2 =wfl w1N 12 0.7h f 1 f=l w 2N 22 0.7h f 2 f=三面圍焊時三面圍焊時：3hf，算出其所能，算出其所能wf先選取正面角焊縫的焊腳尺寸先選取正面角焊縫的焊腳尺寸承受的內力承受的內力N3 =0.7hf3lw3f fN 32N 1 = K 1N 2N 32N= K 2 N N 3 = 2 K 2 NN 1 = N N2N 32N= K 2

29、N L L型圍焊時：型圍焊時：令令N N2 2=0,=0,即即例例42 試設計一雙蓋板的平接連接。已知被連接鋼板截試設計一雙蓋板的平接連接。已知被連接鋼板截面為面為300 x14mm，承受軸心力設計值，承受軸心力設計值N=800kN（靜力荷載）。（靜力荷載）。鋼材鋼材Q235，手工焊，焊條，手工焊，焊條E43xx系列。系列。二、二、焊縫連接的計算和構造焊縫連接的計算和構造( ) 139 10 426 800 3 = = w l=160 6 7 . 0 4 7 . 0 4 f f f h根據和母材等強原則，蓋板取根據和母材等強原則，蓋板取2-180 x82-180 x8，鋼材，鋼材Q235Q23

30、5，其，其截面面積為：截面面積為：取焊腳尺寸取焊腳尺寸6mm6mm ，滿足最大，滿足最大/ /最小要求最小要求因因b=260200mmb=260200mm，故采用三面圍焊。，故采用三面圍焊。正面角焊縫能承受的內力為正面角焊縫能承受的內力為 : :接頭一側需要側面角焊縫的計算長度為：接頭一側需要側面角焊縫的計算長度為：A=2260.8=41 .6cm 2301.4=42 cm 2N = 20.7h flw f f fw = 20.762601.22160 = 426000wN N 由此可得蓋板總長：由此可得蓋板總長：l=2(139+5)+12=3000.7hf1f 3 he 1t10.7hf 2

31、 0.7hf1C yA yh0t 20.7hf 2D yB y) )f Az fz Vfyf Bz f DzB B點點：xDByACezVNhf 2hf 2hf1xb2twb1hf1b2-1050.7hf 3550.7hf 35b1-10MM-M+f M Cz+ +MfzCNfz f fwV 2fy2f2+ + + ( (彎矩和剪力彎矩和剪力作用下的角焊縫計算作用下的角焊縫計算以焊縫有效截面為依據，根據基本假定以焊縫有效截面為依據，根據基本假定3 3，首先應計算角焊縫，首先應計算角焊縫有效截面的幾何特性，然后按材料力學公式求出控制點應力有效截面的幾何特性，然后按材料力學公式求出控制點應力值，最

32、后根據該點的應力狀態(tài)進行強度驗算。值，最后根據該點的應力狀態(tài)進行強度驗算。A A點：點： M N wfzA fz f f已知荷載為已知荷載為 （設計值，直接動力荷載），（設計值，直接動力荷載）， f kN F 250 = 4 . 0 = e 例例4 444 試求圖試求圖4 45353柱牛腿與柱連接角焊縫的焊腳尺寸柱牛腿與柱連接角焊縫的焊腳尺寸hm m，鋼材為，鋼材為Q235-BQ235-B，焊條，焊條E4316E4316型。型。1.1.角焊縫承受的外力設計值：角焊縫承受的外力設計值：2.2.焊縫計算截面的幾何特性焊縫計算截面的幾何特性連續(xù)施焊。連續(xù)施焊。焊縫計算長度：腹板焊縫按全高焊縫計算長度

33、：腹板焊縫按全高300mm300mm，翼緣焊縫每外端減去，翼緣焊縫每外端減去5mm5mm分別為分別為190190和和90mm90mm。由于截面對稱，考慮圖示由于截面對稱，考慮圖示A A、B B兩點焊縫應力狀態(tài)。對于動力兩點焊縫應力狀態(tài)。對于動力彎矩彎矩 M = Fe = 2500.4 =100 kN.mkN.m剪力剪力 V = F = 250 kNkN每個翼緣和腹板各用每個翼緣和腹板各用2 2條角焊縫，焊腳尺寸均為條角焊縫，焊腳尺寸均為 h f ，內焊縫，內焊縫Iw = 0.7hf (23003 /12+21901622 +4901502) =15.80106hf荷載，荷載， f =1 。 f

34、zA =15.8010 hf=M f fw =1601025hf10010616215.80106hfM(h/ 2)Iwhf = 6.41949hfM(h0 / 2 )Iw=100106 1506= MfzBVAwf595hf=250103(20.7hf 300)= VfyB2=M 2fzB f fw =1601120hf9492 +5952hf+ VfyBA A點點B B點點hf = 7.00故取角焊縫焊腳尺寸為故取角焊縫焊腳尺寸為 hf = 8mmmm，且經驗算符合構，且經驗算符合構造要求。造要求。 = =rT = TrI扭矩、剪力和軸心力扭矩、剪力和軸心力作用下的角焊縫計算作用下的角焊縫

35、計算一般假定被連接件是絕對剛性體，而焊縫則是彈性的；一般假定被連接件是絕對剛性體，而焊縫則是彈性的；焊縫上任一點的應力方向將垂直與該點與形心焊縫上任一點的應力方向將垂直與該點與形心O O的連線，而其的連線，而其大小則與該點至形心大小則與該點至形心O O的距離成正比。的距離成正比。焊縫任一點的應力按下式計算：焊縫任一點的應力按下式計算：將分解成沿軸將分解成沿軸x x和沿軸和沿軸y y兩個分量。兩個分量。兩應力分量為：兩應力分量為：TyI yrTTfx= TxIT T xft ( )+ T在扭矩和剪力的共同作用下，焊縫在扭矩和剪力的共同作用下，焊縫1 1點處的強度應滿足：點處的強度應滿足：VfyV

36、A wVh e l w=wffxVfyTfy f22+ f扭矩、剪力和軸心力扭矩、剪力和軸心力作用下的角焊縫計算作用下的角焊縫計算通過焊縫有效截面形心通過焊縫有效截面形心O O的豎向剪力由全部焊縫平均承的豎向剪力由全部焊縫平均承受，在其作用下，水平焊縫上產生的豎向均布應力為：受，在其作用下，水平焊縫上產生的豎向均布應力為：名稱永久螺栓安裝螺栓高強度螺栓圓形螺栓孔長圓形螺栓孔圖例ab三、普通螺栓三、普通螺栓的構造與計算的構造與計算n普通螺栓的形式和規(guī)格普通螺栓的形式和規(guī)格1.1.粗牙普通螺紋，其代號用字母粗牙普通螺紋，其代號用字母M M與公稱直徑表示，工程中與公稱直徑表示，工程中常用常用M16M

37、16、M20M20、(M22)(M22)和和M24M24。2.2. C C級螺栓的螺孔采用級螺栓的螺孔采用類孔，類孔，M16M16M24M24螺栓的孔徑比螺栓螺栓的孔徑比螺栓公稱直徑大公稱直徑大1.5mm1.5mm。n螺栓的螺栓的排列排列采用并列和錯列兩種形式采用并列和錯列兩種形式1.受力要求；受力要求；2.2.構造要求；構造要求；3.3.施工要求。施工要求。規(guī)定螺栓的最大、最小容許距離。規(guī)定螺栓的最大、最小容許距離。普通螺栓連接的普通螺栓連接的受力性能受力性能n栓桿剪斷栓桿剪斷當螺栓直徑較小而鋼板相對較厚時可能發(fā)生當螺栓直徑較小而鋼板相對較厚時可能發(fā)生n孔壁擠壓破壞孔壁擠壓破壞當螺栓直徑較大

38、而鋼板相對較薄時可能發(fā)生當螺栓直徑較大而鋼板相對較薄時可能發(fā)生n鋼板拉斷鋼板拉斷當鋼板順螺孔削弱過多可能發(fā)生當鋼板順螺孔削弱過多可能發(fā)生n端部鋼板剪斷端部鋼板剪斷當順受力方向的端距過小時可能發(fā)生當順受力方向的端距過小時可能發(fā)生n栓桿受彎破壞栓桿受彎破壞當螺栓過長時可能發(fā)生當螺栓過長時可能發(fā)生t 1t1t 2t1t2三三.普通螺栓普通螺栓連接的受力性能連接的受力性能n螺栓傳力方式分為螺栓傳力方式分為1.1.受剪螺栓連接剪力螺栓；受剪螺栓連接剪力螺栓；2.2.受拉螺栓連接拉力螺栓；受拉螺栓連接拉力螺栓；3.3.同時承受剪拉的螺栓連接同時承受剪拉的螺栓連接1.受剪螺栓連接受剪螺栓連接NNNN/2N/

39、2N推移線(a)(b)推移線(c)(a)(b)(c)(d)(e)n后兩種在選用最小容許端距后兩種在選用最小容許端距2 2d d0 0和使螺栓的夾緊長度不超過和使螺栓的夾緊長度不超過4 46 6倍螺栓直徑的條件下，均不會產生。但對其他三種形式倍螺栓直徑的條件下，均不會產生。但對其他三種形式的破壞，則須通過計算來防止。的破壞，則須通過計算來防止。t4t2t1t35 tN =dtfd2 ； b1 1. .受剪螺栓群受剪螺栓群在在軸心力軸心力作用下的計算作用下的計算n受剪螺栓連接按承載能力極限狀態(tài)須計算螺栓桿受剪和孔壁受剪螺栓連接按承載能力極限狀態(tài)須計算螺栓桿受剪和孔壁承壓承載力。承壓承載力。n單個受

40、剪螺栓的承載設計值應取單個受剪螺栓的承載設計值應取N N bvbv和和N N bcbc中的較小者N bminfv4Nv b =nvn單個受剪抗剪螺栓的承載力設計值單個受剪抗剪螺栓的承載力設計值n承壓承載力設計值承壓承載力設計值 b bc c(a)(b)(c)bt1t1 te11 t tt1e e e e e1NminA n = (2 e1 + (n 2 1) + e 2 n 2d 0a) t連接一側螺栓需要的數(shù)目為：連接一側螺栓需要的數(shù)目為：連接板件的計算連接板件的計算構件截面構件截面：NNl1(a)NI II II II II IIINN(b)I IIaNI IINbn =三、鋼結構螺栓連接

41、的構造和計算三、鋼結構螺栓連接的構造和計算.受剪螺栓群在受剪螺栓群在軸心力軸心力作用下的計算作用下的計算NAn =An = (b n1d0)t連接板截面連接板截面：An = 2(b n3d0)t1連接板截面連接板截面：2de 2 b2 2拉力螺栓拉力螺栓的計算的計算n受拉螺栓的破壞形式是栓桿被拉斷，其部位多在被螺紋削弱受拉螺栓的破壞形式是栓桿被拉斷，其部位多在被螺紋削弱的截面處。的截面處。n單個受拉螺栓承載力單個受拉螺栓承載力n構造加強構造加強n受拉螺栓群受拉螺栓群：ft4設計值為：設計值為：Ntb = A e ftb =fbt=0.8fNNtbn =N(a)RN tRN tN(b)N t加勁

42、勒Nt1.1.高強度螺栓高強度螺栓連接的材料和施工方法連接的材料和施工方法1 1n螺栓的性能等級：螺栓的性能等級：10.910.9級和級和8.88.8級。級。10.9S級螺栓材料為級螺栓材料為20MnTiB (適用規(guī)格適用規(guī)格M24)或或35VB（M30）鋼；鋼；8.8S級的為級的為40B（M24）、）、45號（號（M22）或）或35號（號（M20）鋼。螺栓孔鋼。螺栓孔:鉆孔。鉆孔。n受力都是依靠螺栓對板疊強大的的法向壓力，即緊固預拉力。受力都是依靠螺栓對板疊強大的的法向壓力，即緊固預拉力?？刂坡菟ǖ膱怨坛潭龋潜ＷC連接質量的一個關鍵性因素。控制螺栓的堅固程度，是保證連接質量的一個關鍵性因素。

43、n緊固方法：緊固方法：1.1.扭矩法扭力扳手；扭矩法扭力扳手；2.2.擰掉梅花頭扭剪型高強擰掉梅花頭扭剪型高強螺栓。螺栓。分初擰、終擰兩個階段。分初擰、終擰兩個階段。2.2.高強度螺栓高強度螺栓摩擦型摩擦型連接連接n受剪高強度螺栓連接的受力性能受剪高強度螺栓連接的受力性能1.1.單個高強度螺栓的抗剪承載力設計值：單個高強度螺栓的抗剪承載力設計值：摩擦面的抗滑移系數(shù)摩擦面的抗滑移系數(shù)主要與摩擦面的粗糙程度即構件接主要與摩擦面的粗糙程度即構件接觸面的處理方法有關。觸面的處理方法有關。Nv b = 0.9n f P=10.5 高強度螺栓高強度螺栓摩擦型摩擦型連接連接n受剪高強度螺栓群的連接計算受剪高強度螺栓群的連接計算1.1.受剪高強度螺栓連接受力的分析方法和普通螺栓的一樣，受剪高強度螺栓連接受力的分析方法和普通螺栓的一樣，單個高強度螺栓摩擦型連接的抗剪承載力設計值單個