第3章 連接-2

1、第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure第第3 3章章 連連 接接Chapter 3 Connections 焊縫連接焊縫連接 螺栓連接螺栓連接第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections主要內(nèi)容主要內(nèi)容 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 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 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 焊接殘余應(yīng)力和焊接變形焊接殘余應(yīng)力和焊接變形 普通螺栓的構(gòu)造

2、和計(jì)算普通螺栓的構(gòu)造和計(jì)算 高強(qiáng)度螺栓的構(gòu)造和計(jì)算高強(qiáng)度螺栓的構(gòu)造和計(jì)算 第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections1. 1. 對(duì)接焊縫的坡口形式對(duì)接焊縫的坡口形式 3.2 3.2 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 3.2.1 3.2.1 對(duì)接焊縫的構(gòu)造對(duì)接焊縫的構(gòu)造 對(duì)接焊縫的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊縫。坡口形式與焊件厚度有關(guān)。對(duì)接焊縫的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊縫。坡口形式與焊件厚度有關(guān)。 3.2 3.2 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 板厚板厚t 1020mm 板厚板厚t 20mm 板厚板厚t 10mm 第第3 3章章 連連 接接 Ch

3、apter 3 Connections3.3.對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理 2.2.對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：用料經(jīng)濟(jì)、傳力均勻、無明顯的應(yīng)力集中，用料經(jīng)濟(jì)、傳力均勻、無明顯的應(yīng)力集中，利于承受動(dòng)力荷載。利于承受動(dòng)力荷載。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：需剖口，焊件長度要求精確。需剖口，焊件長度要求精確。 墊板墊板墊板墊板墊板墊板3.2 3.2 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 1）為防止熔化金屬流）為防止熔化金屬流淌必要時(shí)可在坡口淌必要時(shí)可在坡口下加墊板。下加墊板。第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections2 2）在焊縫的起滅弧處，常會(huì)出現(xiàn)?。?/p>

4、在焊縫的起滅弧處，常會(huì)出現(xiàn)弧坑等缺陷，故焊接時(shí)可設(shè)置引弧坑等缺陷，故焊接時(shí)可設(shè)置引弧板和引出板，焊后將它們割除。板和引出板，焊后將它們割除。3 3）在對(duì)接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差）在對(duì)接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差4mm4mm以上以上時(shí)，應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于時(shí)，應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于1:2.51:2.5的斜角，以使截面過渡和緩，減小應(yīng)力集中。的斜角，以使截面過渡和緩，減小應(yīng)力集中。3.2 3.2 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 引弧板引弧板第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Conn

5、ections4. 4. 對(duì)接焊縫的強(qiáng)度對(duì)接焊縫的強(qiáng)度 1 1）受壓、受剪的對(duì)接焊縫與母材強(qiáng)度相等。）受壓、受剪的對(duì)接焊縫與母材強(qiáng)度相等。 2 2）三級(jí)質(zhì)量的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗）三級(jí)質(zhì)量的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強(qiáng)度為母材強(qiáng)度的拉強(qiáng)度為母材強(qiáng)度的85%85%。 3 3）一、二級(jí)質(zhì)量的焊縫的抗拉強(qiáng)度可認(rèn)為與母材）一、二級(jí)質(zhì)量的焊縫的抗拉強(qiáng)度可認(rèn)為與母材強(qiáng)度相等。強(qiáng)度相等。3.2 3.2 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 第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections3.2.2 3.2.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算 1. 1. 軸心受力的對(duì)接

6、焊縫軸心受力的對(duì)接焊縫wcwtwfftlN或（3.2.1）N軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值lw焊縫計(jì)算長度，焊縫計(jì)算長度，無引弧板時(shí)，焊縫計(jì)算長度取實(shí)際長度減去無引弧板時(shí)，焊縫計(jì)算長度取實(shí)際長度減去2t；有引弧；有引弧板時(shí)，取實(shí)際長度。板時(shí)，取實(shí)際長度。t連接件的較小厚度，對(duì)連接件的較小厚度，對(duì)T T形接頭為腹板的厚度形接頭為腹板的厚度 ; ; ftw、fcw對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（P398P398表表1.31.3）。）。 與構(gòu)件母材強(qiáng)度計(jì)算方法相同，采用材料力學(xué)的計(jì)算公式與構(gòu)件母材強(qiáng)度計(jì)算方法相同，采用材料力學(xué)的計(jì)算公式 加引弧板（引出板）施

7、焊的情況下，一、二級(jí)對(duì)接焊縫不需計(jì)算。加引弧板（引出板）施焊的情況下，一、二級(jí)對(duì)接焊縫不需計(jì)算。 三級(jí)焊縫受拉時(shí)，或無引弧板（引出板）時(shí)才驗(yàn)算。三級(jí)焊縫受拉時(shí)，或無引弧板（引出板）時(shí)才驗(yàn)算。 3.2 3.2 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 NNlt要點(diǎn)要點(diǎn)第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections例例3-1 3-1 已知已知Q235BQ235B鋼板鋼板500mmX20mm500mmX20mm截面用對(duì)接直焊縫截面用對(duì)接直焊縫拼接，采用手工焊焊條拼接，采用手工焊焊條E43E43型，用引弧板，按型，用引弧板，按級(jí)焊級(jí)焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)，試求焊縫所能承受的最大軸心拉力設(shè)

8、計(jì)縫質(zhì)量檢驗(yàn)，試求焊縫所能承受的最大軸心拉力設(shè)計(jì)值。值。板書講解板書講解第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections2. 斜向受力的對(duì)接焊縫斜向受力的對(duì)接焊縫 對(duì)接焊縫斜向受力是指作用力通過焊縫重心，并與焊縫長度方向呈對(duì)接焊縫斜向受力是指作用力通過焊縫重心，并與焊縫長度方向呈 夾角，其計(jì)算公式為：夾角，其計(jì)算公式為：lw斜焊縫計(jì)算長度。加引弧板時(shí)，斜焊縫計(jì)算長度。加引弧板時(shí)，lwb/sin ；不加引弧板時(shí)，；不加引弧板時(shí)，lwb/sin 2t。 fvw對(duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。（對(duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。（P398P398表表1.31.3）規(guī)范規(guī)定，當(dāng)斜焊縫傾角規(guī)范規(guī)定，當(dāng)斜

9、焊縫傾角 56.3，即，即tan 1.5時(shí)，可認(rèn)為對(duì)接斜時(shí)，可認(rèn)為對(duì)接斜焊縫與母材等強(qiáng)，不用計(jì)算。焊縫與母材等強(qiáng)，不用計(jì)算。3.2 3.2 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 bwcwtsinfftlNw或（3.2.2）wvwftlNcos（3.2.3）第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections例例3-2 3-2 試驗(yàn)算如圖試驗(yàn)算如圖(a)(a)和圖和圖(b)(b)所示鋼板的對(duì)接焊縫所示鋼板的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。圖中的強(qiáng)度。圖中b b =540mm=540mm，t t =22mm=22mm，軸心力的設(shè)計(jì)值，軸心力的設(shè)計(jì)值為為N N = 2150kN= 2150kN

10、。鋼材為。鋼材為Q235BQ235B，手工焊，焊條為，手工焊，焊條為E43 E43 型，三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，施焊時(shí)加引弧板。型，三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，施焊時(shí)加引弧板。板書講解板書講解第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections3. 3. 承受彎矩和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫承受彎矩和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫 焊縫內(nèi)應(yīng)力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應(yīng)力與剪應(yīng)力圖形分焊縫內(nèi)應(yīng)力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應(yīng)力與剪應(yīng)力圖形分布分別為三角形與拋物線形，其最大值應(yīng)分別滿足下列強(qiáng)度條件。布分別為三角形與拋物線形，其最大值應(yīng)分別滿足下列強(qiáng)度條件。 wVwwwmax23ftlVtIVS（

11、3.2.5）wmaxt2w6wMMfWl t（3.2.4）M焊縫承受的彎矩；焊縫承受的彎矩；Ww焊縫截面模量。焊縫截面模量。V焊縫承受的剪力；焊縫承受的剪力；Iw焊縫計(jì)算截面慣性矩；焊縫計(jì)算截面慣性矩；Sw焊縫截面計(jì)算剪應(yīng)力處以上部分對(duì)中和軸的面積矩。焊縫截面計(jì)算剪應(yīng)力處以上部分對(duì)中和軸的面積矩。3.2 3.2 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 第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections 對(duì)于工字形或?qū)τ诠ぷ中位騎 T形截面除應(yīng)分別驗(yàn)算最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)形截面除應(yīng)分別驗(yàn)算最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)力外，還應(yīng)驗(yàn)算腹板與翼緣交接處的折算應(yīng)力力外，還應(yīng)驗(yàn)算腹板與翼緣交

12、接處的折算應(yīng)力: :wt21211 . 13f（3.2.6）式中式中 : : 1 1、 1 1為腹板與翼緣為腹板與翼緣交接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。交接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。 1.11.1為考慮到最大折算應(yīng)力只為考慮到最大折算應(yīng)力只在焊縫局部出現(xiàn)，而將焊縫強(qiáng)度在焊縫局部出現(xiàn)，而將焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高的系數(shù)。設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高的系數(shù)。 工字形截面梁在彎曲時(shí)，彎曲正應(yīng)力主要由上、下翼緣承擔(dān)，剪應(yīng)力主要工字形截面梁在彎曲時(shí)，彎曲正應(yīng)力主要由上、下翼緣承擔(dān)，剪應(yīng)力主要由腹板承擔(dān)，這使得截面上各處的材料能達(dá)到充分的利用。由腹板承擔(dān)，這使得截面上各處的材料能達(dá)到充分的利用。3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊

13、縫的構(gòu)造和計(jì)算 hh2hIM0max0w1www11tIVS第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connectionsmax 驗(yàn)算如圖所示的鋼板對(duì)接焊縫的連接。驗(yàn)算如圖所示的鋼板對(duì)接焊縫的連接。M=1008kN.m，V=240KN，鋼材鋼材Q235，E43焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，采用引弧板。焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，采用引弧板。1. 截面幾何特征值計(jì)算截面幾何特征值計(jì)算4633mm1028981210002401032250wI【例題3.3】【解】2501016161000MV366maxmm106163. 5516102898yIWwwmax 1 1 1361mm100

14、32. 250816250wS361mm10282. 325010500wwSS3.2 3.2 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 第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections2. 焊縫強(qiáng)度計(jì)算焊縫強(qiáng)度計(jì)算max 1 max 1 2wV2wtN/mm125,N/mm185ff查表，wWMmaxtIVSwwmax66106163. 5101008滿足。,N/mm185N/mm5 .17922wtf1010289810282. 310240663，滿足。2wv2N/mm125N/mm2 .27fhh0max1 wwwtISV 112N/mm9 .1731032100

15、05 .1791010289810032. 210240663 2N/mm8 .1621213 eq222N/mm3 .1768 .1639 .173，滿足。2N/mm5 .2031851 . 11 . 1wtf第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections4. 4. 受軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫受軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫 軸力和彎矩作用下軸力和彎矩作用下對(duì)接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪對(duì)接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其計(jì)算公式為：計(jì)算公式為：wtwwMNmaxfWMAN（3.2.4*）wvwwwftISVmaxmax（3.2.5

16、*）wt21211 . 13fMN（3.2.6*）wwtIVS11hhWM0wM1式中：式中：3.2 3.2 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 12 2第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections計(jì)算三塊鋼板焊成工字形截面的對(duì)接焊縫（如圖所示）。已計(jì)算三塊鋼板焊成工字形截面的對(duì)接焊縫（如圖所示）。已知截面尺寸為：翼緣板寬度知截面尺寸為：翼緣板寬度b1=100mm, 厚度厚度t1=12mm ，腹板，腹板高度高度h=200mm，厚度，厚度t=8mm。軸向拉力。軸向拉力N=200kN，作用在焊，作用在焊縫上的彎矩縫上的彎矩M=40kN.m ，作用在焊縫上的剪切力

17、，作用在焊縫上的剪切力V=240kN 。鋼材為鋼材為Q345鋼，采用手工焊，焊縫質(zhì)量為二級(jí)，焊條鋼，采用手工焊，焊縫質(zhì)量為二級(jí)，焊條E50，施焊時(shí)用引弧板。施焊時(shí)用引弧板。 【例題3.4】板書講解板書講解第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections 對(duì)于梁柱節(jié)點(diǎn)處的牛腿，假定剪力由腹板承受，且剪應(yīng)力均對(duì)于梁柱節(jié)點(diǎn)處的牛腿，假定剪力由腹板承受，且剪應(yīng)力均勻分布，其計(jì)算公式為：勻分布，其計(jì)算公式為：Aw牛腿處腹板的焊縫計(jì)算面積。牛腿處腹板的焊縫計(jì)算面積。wVwfAV（3.2.5*） 對(duì)接焊縫的計(jì)算除考慮焊縫長度是否減少，焊縫強(qiáng)對(duì)接焊縫的計(jì)算除考慮焊縫長度是否減少，焊縫強(qiáng)度

18、要否折減外，對(duì)接焊縫的計(jì)算方法與母材的強(qiáng)度計(jì)算完度要否折減外，對(duì)接焊縫的計(jì)算方法與母材的強(qiáng)度計(jì)算完全相同。全相同。 3.2 3.2 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 第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections 驗(yàn)算如圖所示牛腿與柱的對(duì)接焊縫連接。驗(yàn)算如圖所示牛腿與柱的對(duì)接焊縫連接。F=170kN，鋼材，鋼材Q390，E55焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，不采用引弧板。焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，不采用引弧板?！纠}3.5】961012190max bM aM F1601201220010ba3.2 3.2 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 第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections961012190max bM aM 2. 荷載計(jì)算荷載計(jì)算kN170 FVmkN2 .27160. 0170MF160ba1. 截面幾何特征值計(jì)算截面幾何特征值計(jì)算【解】46mm1005.1312 96 6 10 190 (95 12)68.9mm12 96 10 190cy 2mm190019010wA332296 12190 1019096 12 (68.9 6