鋼結(jié)構(gòu)連接-焊縫

1、關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)的連接-焊縫第一張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接教學(xué)目的、要求教學(xué)內(nèi)容1.掌握全焊透對(duì)接焊縫和直角角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算；2.理解普通螺栓和高強(qiáng)螺栓的構(gòu)造與計(jì)算；3.了解焊縫的殘余應(yīng)力和殘余變形；1.鋼結(jié)構(gòu)的連接方法及應(yīng)用2.全焊透對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算重點(diǎn)3.角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算重點(diǎn)4.焊縫的殘余應(yīng)力和殘余變形5.普通螺栓和高強(qiáng)螺栓的構(gòu)造與計(jì)算難點(diǎn)教學(xué)時(shí)間安排16學(xué)時(shí)第二張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.角焊縫的形式和強(qiáng)度第三章 連 接3.3角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.3.1 角焊縫的構(gòu)造角焊縫按截面形式（兩焊腳邊的夾角）可分為直角角焊縫和斜角角焊縫。

2、（a）普通型 （b）平坡型 （c）凹面型圖3.10 直角角焊縫截面（1）直角角焊縫通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（a）。對(duì)承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，正面角焊縫的截面通常采用（b）的形式，側(cè)面角焊縫的截面則做成凹面式（c）。 he hfcos45=0.7hf第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第三張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接（2）斜角角焊縫兩焊邊的夾角a90或a135o或12mm）或190mm（t12mm）；a) 構(gòu)件端部?jī)H有兩邊側(cè)縫連接時(shí)：試驗(yàn)結(jié)果表明，連接的承載力與b / lw有關(guān)。為了避免應(yīng)力傳遞的過(guò)分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均，每條側(cè)縫長(zhǎng)度b / lw 1；t為較

3、薄焊件的厚度。第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第十二張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接 c)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，角焊縫表面應(yīng)做成直線形或凹形，焊腳尺寸的比例：正面角焊縫宜為1:1.5，長(zhǎng)邊與內(nèi)力方向一致 ；側(cè)面角焊縫可用凹形直角焊縫為1:1 。 b) 在搭接連接中，搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚度的5倍或25mm。第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接t1t2 （t1t2）搭接圖第十三張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接 d) 當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)將焊縫延續(xù)繞過(guò)轉(zhuǎn)角加焊2hf。避開(kāi)起落弧發(fā)生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。b)2

4、hfa)2hf2hf圖3.15繞角焊縫第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第十四張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接 焊角尺寸：hfdcbadcbahehfhf1）焊縫的破壞面3.3.4 直角角焊縫的基本計(jì)算公式假定：直角角焊縫破壞發(fā)生于45截面上，既有效厚度方向發(fā)生。圖3.17 直角角焊縫截面 有效厚度：he 0.7hf 焊縫厚度：有效厚度+熔深+凸度 有效截面：有效厚度計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算時(shí)假定有效截面上應(yīng)力均勻分布。第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第十五張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（作用力平行于焊縫方向）1、側(cè)面角焊縫NN圖3.24

5、側(cè)面角焊縫的應(yīng)力分布示意圖第十六張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)承受動(dòng)力荷載時(shí)：-正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)，1.22 。2、正面角焊縫（作用力垂直于焊縫方向）NN圖3.25 正面角焊縫的應(yīng)力分布示意圖第十七張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、斜向角焊縫NNy= Ncos Nx=Nsin圖3.26 斜向軸心力作用第十八張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接3.3.4 角焊縫的計(jì)算第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接主體鋼結(jié)構(gòu)形成整體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥(niǎo)巢”結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)用鋼量4.2萬(wàn)噸，是目前國(guó)內(nèi)外體育場(chǎng)館中用鋼量最多、規(guī)模最大、施工難度

6、最大、擁有多項(xiàng)世界頂級(jí)施工技術(shù)難題的大型鋼結(jié)構(gòu)工程。該工程設(shè)計(jì)使用年限為100年。建筑面25.8萬(wàn)平方米,建筑造價(jià)：34億元人民幣。高空全焊接鋼結(jié)構(gòu)，焊縫總長(zhǎng)30萬(wàn)米。第十九張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接3.4.3 角焊縫的計(jì)算第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接基督教禮拜堂項(xiàng)目 ，總建筑面積為13484.02m2 ，地上建筑主體為高底大于24m的單層公共建筑。鋼構(gòu)件間的連接采用全熔透坡口焊接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種形式，焊縫采用焊腳尺寸均為雙面焊8mm角焊縫。 第二十張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接3.3.4 角焊縫的計(jì)算第三章 連

7、接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十一張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接3.3.4 角焊縫的計(jì)算1、教學(xué)內(nèi)容：角焊縫的連接計(jì)算 (1)軸心力作用下角焊縫連接計(jì)算 (2)彎矩、軸心力作用下的連接計(jì)算 (3)扭矩、剪力作用下的連接計(jì)算2、重點(diǎn)：軸心力作用下蓋板類、角鋼類連接計(jì)算第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十二張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接3.3.4 角焊縫的計(jì)算1.軸心力（拉力、壓力和剪力）作用時(shí)角焊縫的計(jì)算 當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過(guò)連接焊縫群的中心，焊縫的應(yīng)力可認(rèn)為是均勻分布的。(1）用蓋板的對(duì)接連接A、僅采用側(cè)面

8、角焊縫連接NNlwSlw連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總和第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十三張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接B、采用三面圍焊連接NNlwlw先計(jì)算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力Slw連接一側(cè)的正面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總和再計(jì)算側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度Slw連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總和第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十四張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接(2）承受斜向軸心力的角焊縫NNxNyff軸心力作用下的角焊縫平行于焊縫長(zhǎng)度方向的分力Ncos垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的分力Nsin 外力N和焊縫長(zhǎng)度方向斜交，焊縫

9、受到的力N被分解為：代入公式，得焊縫計(jì)算公式：第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十五張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接例題3.1 試設(shè)計(jì)用拼接蓋板的對(duì)接連接。已知鋼板寬B270mm，厚度t1=28mm，拼接蓋板的厚度t2=16mm。該連接承受的靜態(tài)軸心力N1400kN（設(shè)計(jì)值），鋼材為Q235B，手工焊，焊條為E43型第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十六張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接分析方法一：假定焊腳尺寸-焊縫長(zhǎng)度-拼接蓋板尺寸步驟1：假定焊腳尺寸（hf）角焊縫的尺寸是根據(jù)板件的厚度確定的。最大焊腳尺寸：規(guī)

10、范規(guī)定，當(dāng)t6mm時(shí)，hft-(12)mm，t為較薄焊件的厚度hfmax =1415mm取hf=10mm,查表可得角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：ffw160N/mm2最小焊腳尺寸：規(guī)范規(guī)定，hf1.5(t)1/2，t為較厚焊件的厚度hfmin = 7.9mm第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十七張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接步驟2：計(jì)算焊縫長(zhǎng)度（lw）假設(shè)采用兩面?zhèn)群缚p，拼接蓋板采用上下兩塊。根據(jù)公式算得連接一側(cè)所需四條焊縫總長(zhǎng)度拼接蓋板的長(zhǎng)度 L=2lw+10=3332+10=676mm, 取680mm式中，10為兩塊被連接鋼板的間隙一條側(cè)焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度: l

11、w =1250/4+210= 333mm 驗(yàn)算lwmin=10hf=1010=100lw=333lwmax=60hf=6010=600第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十八張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接步驟3：確定拼接蓋板的寬度（b）雖然沿拼接蓋板的寬度方向沒(méi)有施焊，但也應(yīng)該根據(jù)強(qiáng)度條件和構(gòu)造要求確定其寬度。強(qiáng)度條件：假設(shè)b=240mm,則一塊拼接蓋板的橫截面積A=3840mm2, 根據(jù)靜態(tài)軸力計(jì)算的強(qiáng)度值s=N/2A=1.4106/（23840）=182.3 N/mm2f=215 N/mm2故選用拼接蓋板的尺寸為680mm240mm16mm構(gòu)造要求

12、：當(dāng)板件端部只有兩條側(cè)面角焊縫連接時(shí)，要b12mm時(shí)，b16t=1616=256, t為較薄焊件的厚度第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十九張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接【練習(xí)】驗(yàn)算下圖所示連接的強(qiáng)度(采用三面圍焊)。已知鋼板寬B1=400mm，厚t1=18mm ,受軸心力N=1425kN（靜荷載），鋼材Q235B，手工焊，焊條E43型。取hf=8mm。兩塊矩形蓋板寬B2=340mm，厚t2=12mm。 NNNN第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接（3）承受軸心力的角鋼端部連接

13、 在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫常用兩面?zhèn)群福蛉鎳?，特殊情況也允許采用L形圍焊（如圖所示）。腹桿受軸心力作用，為了避免焊縫偏心受力，焊縫所傳遞的合力的作用線應(yīng)與角鋼桿件的軸線重合。圖4.26 桁架腹桿節(jié)點(diǎn)板的連接第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十一張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接NN1N2eb角鋼的側(cè)縫連接 a) 僅用側(cè)面焊縫連接解上式得肢背和肢尖的受力為：（4.19）（4.20）在N1、N2作用下，假定肢尖、肢背hf1、hf2，側(cè)縫的計(jì)算長(zhǎng)度為：由平衡條件得：肢背肢尖K1角鋼肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)K2角鋼肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)， 查表

14、4.4P72第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十二張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接表3.4 角鋼角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)K第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十三張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接 b) 角鋼用三面圍焊時(shí)，可減小角鋼的搭接長(zhǎng)度?？上燃俣ㄕ娼呛缚p的焊腳尺寸hf3 ，并算出它所能承受的內(nèi)力N3 ：通過(guò)平衡關(guān)系得肢背和肢尖側(cè)焊縫受力為: 角鋼角焊縫圍焊的計(jì)算NN1N2ebN3lw2lw1在N1、N2作用下，側(cè)焊縫的長(zhǎng)度用公式（3.21、3.22）。第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十四張，P

15、PT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接c) 當(dāng)采用L形圍焊時(shí)，令N20，得：L形圍焊角焊縫計(jì)算公式為：若求出得hf3大于hfmax ,則不能采用L形圍焊。第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十五張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接角焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度和計(jì)算長(zhǎng)度關(guān)系：角焊縫：實(shí)際長(zhǎng)度=計(jì)算長(zhǎng)度+2hf三面圍焊或L型焊縫，因在轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊，可視為一條焊縫注：焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度取5mm的倍數(shù)。便于焊條下料第三十六張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接例3.2 設(shè)計(jì)如圖所示雙面不等邊角鋼和節(jié)

16、點(diǎn)板間的連接角焊縫。受靜力荷載N=575kN。長(zhǎng)肢相拼，鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。N=575 kN2 16010010分析目標(biāo)：設(shè)計(jì)焊縫（包括焊腳尺寸、焊縫長(zhǎng)度）方法：假定焊腳尺寸-焊縫長(zhǎng)度第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十七張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接 步驟1：確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（ffw） 查表：ffw =160N/mm2步驟2：假定焊腳尺寸（hf）角焊縫的尺寸是根據(jù)板件的厚度確定的。最大焊腳尺寸：規(guī)范規(guī)定，當(dāng)t6mm時(shí)，hft-(12)mm，t為較薄焊件的厚度10mmhfmax =89mm取hf=6mm最小焊腳尺寸：規(guī)范規(guī)定，hf1

17、.5(t)1/2，t為較厚焊件的厚度14mmhfmin = 5.6mm第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十八張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接步驟3：計(jì)算角鋼肢背和肢尖上側(cè)縫分擔(dān)的軸力（N1 ,N2）查表得焊縫內(nèi)力分配系數(shù)K1=0.65, K2=0.35肢背角焊縫所承受的內(nèi)力 N1=0.65575=373.75kN肢尖角焊縫所承受的內(nèi) N2=0.35575=201.25kNNk1Nk2Nlw2lw1第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十九張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接步驟4：計(jì)算角鋼肢背和肢尖上側(cè)縫長(zhǎng)度（lw1

18、,lw2）利用公式肢背角焊縫側(cè)縫長(zhǎng)度lw1=278mm考慮到起滅弧的影響，肢背和肢尖角焊縫實(shí)際長(zhǎng)度肢尖角焊縫側(cè)縫長(zhǎng)度lw2=150mmlw2=lw2+2hf=162mmlw1=lw1+2hf=290mm第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接NeNxNyMANxMNyhehet（1）受彎矩M 、剪力V 、軸力N聯(lián)合作用時(shí)角焊縫的計(jì)算由軸心拉力Nx產(chǎn)生的應(yīng)力：由彎矩M產(chǎn)生的最大應(yīng)力：2.復(fù)雜受力時(shí)角焊縫連接計(jì)算第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十一張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接A點(diǎn)產(chǎn)

19、生的剪應(yīng)力：A點(diǎn)控制應(yīng)力最大為控制設(shè)計(jì)點(diǎn)A點(diǎn)產(chǎn)生的正應(yīng)力由兩部分組成：軸心拉力Nx和彎矩M產(chǎn)生的正應(yīng)力。直接疊加得：代入角焊縫實(shí)用計(jì)算公式第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十二張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接（2 ）V、M共同作用下焊縫強(qiáng)度計(jì)算h1f1f2fxxhh2221h1MeFVM對(duì)于1點(diǎn)：式中：Iw全部焊縫有效截面對(duì)中性軸的慣性矩； h1兩翼緣焊縫有效截面最外纖維間的距離假設(shè)：腹板焊縫承受全部剪力，全部焊縫承受彎矩第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接彎曲應(yīng)力沿焊縫截面呈三角形分布剪應(yīng)力沿腹板焊縫截面均勻分布如圖第四十三張，PPT共七

20、十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接h1f1f2fxxhh2221h1MeFVM對(duì)于2點(diǎn)：強(qiáng)度驗(yàn)算公式：h2 腹板焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度；lw2腹板焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度；he2腹板焊縫截面有效高度。第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十四張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure第三章 連 接工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣角焊縫的連接另一種計(jì)算方法是使焊縫傳遞應(yīng)力近似與材料所承受應(yīng)力相協(xié)調(diào)，即假設(shè)腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，并將彎矩M化為一對(duì)水平力H=M/h。 (h值近似取為翼緣中線的距離

21、) 腹板焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式：HH翼緣焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式：V第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接Chapter 4 Connections of steel structures第四十五張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接（3）三面圍焊受扭矩、剪力聯(lián)合作用時(shí)角焊縫的計(jì)算圖3.3.19 承受偏心力的三面圍焊 Fe1rxahl2xxyyAA0TVre將F向焊縫群形心簡(jiǎn)化得: 軸心力 VF扭矩 T=Fe故：該連接的設(shè)計(jì)控制點(diǎn)為A點(diǎn)和A點(diǎn)計(jì)算時(shí)按彈性理論假定:被連接件絕對(duì)剛性，它有繞焊縫形心O旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，而焊縫本身為彈性。扭距在角焊縫群上產(chǎn)生的任一點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與形心

22、的連線，且應(yīng)力大小與連線長(zhǎng)度r成正比。在軸心力V作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。第三章 連 接第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十六張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接e2x0hl2xxyyAA0TFrxxyyrrxryA0heTTfFAT作用下A點(diǎn)應(yīng)力:sTIp為焊縫計(jì)算截面對(duì)形心的極慣性矩，Ip =Ix+Iy Ix，Iy焊縫計(jì)算截面對(duì)x、y軸的慣性矩； rx、ry為焊縫形心到焊縫驗(yàn)算點(diǎn)在x、y方向的距離。第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十七張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 連 接軸力F產(chǎn)生的應(yīng)力按均勻分布計(jì)算，A點(diǎn)應(yīng)

23、力:A點(diǎn)垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為: f，F(xiàn)，平行于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為: T強(qiáng)度驗(yàn)算公式：F第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接xxyyrrxryA0heTTfFA第四十八張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例3.3 驗(yàn)算圖中梁與鋼柱間的連接角焊縫的強(qiáng)度。鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。荷載設(shè)計(jì)值N=400kN（靜力荷載），e=250mm，焊腳尺寸hf=8mm。焊縫采用了周邊圍焊。NVMa)b)c)例題4.3 (角焊縫受偏心剪力)第三章 連 接第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十九張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月分析對(duì)于工字梁與鋼柱的角焊縫連

24、接，通常只承受彎矩M和剪力V的作用，荷載情況簡(jiǎn)單，但是焊縫采用了周邊圍焊，焊縫截面情況比較復(fù)雜。目的：驗(yàn)算角焊縫的強(qiáng)度（焊腳尺寸hf已知，焊縫長(zhǎng)度lw可以根據(jù)構(gòu)造要求確定）計(jì)算時(shí)可以采用兩種假設(shè)：A：腹板焊縫承受全部剪力，彎矩由全部焊縫承擔(dān)；B：腹板焊縫承受全部剪力，翼緣焊縫承受全部彎矩。第三章 連 接第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第五十張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月計(jì)算步驟2：作用在焊縫形心上力的計(jì)算V=N=400kN M=Ne=100kNm 步驟1：確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（ffw）查表4.2（P63） 得 ffw =160N/mm2采用假設(shè)A：腹板焊縫承受全部剪力

25、，彎矩由全部焊縫承擔(dān)步驟3：計(jì)算焊縫有效截面對(duì)中和軸的慣性矩第三章 連 接第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第五十一張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月翼緣焊縫的最大正應(yīng)力 sf1=106.9N/mm2bf160=195N/mm2 步驟4：計(jì)算控制點(diǎn)應(yīng)力 控制點(diǎn)有兩點(diǎn)： a) 翼緣焊縫的最外纖維處 b) 翼緣焊縫與腹板焊縫的交點(diǎn)處 b)交點(diǎn)處腹板焊縫由彎矩引起的最大正應(yīng)力 sf2=88.4N/mm2剪力V在腹板焊縫中產(chǎn)生的平均剪應(yīng)力 tf=105.0N/mm2交點(diǎn)處腹板焊縫的強(qiáng)度為127.6N/mm2160N/mm2 滿足強(qiáng)度要求第三章 連 接第三章 連 接第三章 連 接第

26、三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第五十二張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 采用假設(shè)B：腹板焊縫承受全部剪力，翼緣焊縫承受全部彎矩HH 步驟3：翼緣焊縫所承受的水平力（翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，可以將彎矩轉(zhuǎn)化為一對(duì)水平力） H=M/h=263kN (h值近似取為翼緣中線的距離) 翼緣焊縫的強(qiáng)度 sf120.4N/mm2195N/mm2腹板焊縫的強(qiáng)度 tf105.0N/mm2160N/mm2 均滿足要求第三章 連 接第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第五十三張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例4.4 設(shè)計(jì)牛腿板與鋼柱間的連接角焊縫（三面圍焊），并驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。板邊長(zhǎng)度l1=300mm

27、，l2=400mm，偏心力F=196kN，e1=300mm，承受靜力荷載，鋼材Q235，手工焊，焊條為E43型，鋼板厚t=10mm。（見(jiàn)書(shū)上例題4.5，P78）ye1TFVAoa)e2l1l2第三章 連 接第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接xryrxrb)yoxy0.7hf第五十四張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月ye1TFVAoa)e2l1l2分析該三面圍焊共同承受剪力V和扭距T的作用，將偏心力F移至焊縫計(jì)算截面的重心就可以求出相應(yīng)的V和T。目的：設(shè)計(jì)牛腿板和鋼柱板之間的角焊縫（焊縫長(zhǎng)度可以根據(jù)構(gòu)造要求確定）假設(shè)焊腳尺寸驗(yàn)算角焊縫的強(qiáng)度第三章 連 接第三章 連 接第三章

28、 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第五十五張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月計(jì)算步驟2：焊縫計(jì)算截面的重心位置 x0=90mm 步驟1：確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（ffw） 查規(guī)范（P382表1.3） 得 ffw =160N/mm2xyx300400步驟3：焊縫截面的慣性矩 Ix=16.4107mm4 Iy5.5107mm4 Ip21.9107mm4第三章 連 接第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第五十六張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月步驟4：作用在焊縫上的力計(jì)算 V=F=196kN e=e1+e2=e1+(l1-x0)=510mm T=Fe=109N.mmrTVxyx300

29、400e2e1NA步驟5：控制點(diǎn)A強(qiáng)度計(jì)算 sf=96N/mm2 tT=91N/mm2 sF=35N/mm2 （4.3.6）控制點(diǎn)強(qiáng)度為140.8N/mm26mm時(shí)，hf t(12)mm。焊腳尺寸取值：圖：角焊縫最大hf第三章 連 接第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接焊縫長(zhǎng)度取值：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。其他構(gòu)造要求第五十九張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月僅有平行于焊縫長(zhǎng)度方向的軸心力時(shí)僅有垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的軸心力時(shí)同時(shí)有平行與垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的軸心力時(shí)2.角焊縫計(jì)算的基本公式第三章 連 接第三章 連 接第三章 連 接第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接第六十張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1. 受軸心力焊件的拼接板連接僅側(cè)面角焊縫：僅正面角焊縫：