鋼結(jié)構(gòu)連接分類及特點課件

1、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

鋼結(jié)構(gòu)連接分類及特點1、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)連接分類及特點

2、焊接連接及焊接結(jié)構(gòu)的特性焊接連接與鉚釘、螺栓連接比較，有以下優(yōu)點：

1）不需打孔，省工省時；2）任何形狀的構(gòu)件可直接連接，連接構(gòu)造方便；3）氣密性、水密性好，結(jié)構(gòu)剛度較大，整體性較好。

2、焊接連接及焊接結(jié)構(gòu)的特性焊接連接與鉚釘、螺栓連接比較，有焊接連接的缺點1）焊接附近有熱影響區(qū)，材質(zhì)變脆；2）焊接的殘余應(yīng)力使結(jié)構(gòu)易發(fā)生脆性破壞，殘余變形使結(jié)構(gòu)形狀、尺寸發(fā)生變化；3）焊接裂縫一經(jīng)發(fā)生，便容易擴展。常見的焊接缺陷：裂紋、氣孔、未焊透、夾渣、咬邊、燒穿、凹坑、塌陷、未焊滿。焊接連接的缺點1）焊接附近有熱影響區(qū)，材質(zhì)變脆；鋼結(jié)構(gòu)連接分類及特點課件3、焊縫連接形式

焊縫連接形式按被連接鋼材的相互位置可分為對接、搭接、T型連接和角部連部四種。這些連接所采用的焊縫主要有對接焊縫和角焊縫。

對接焊縫：在兩焊件連接面的間隙內(nèi)，用溶化的焊條金屬填設(shè)，并與焊件溶化部分相結(jié)合，形成的焊縫。角焊縫：焊縫金屬填充在被連接件形成的直（斜）角區(qū)域內(nèi)的焊縫。3、焊縫連接形式焊縫連接形式按被連接鋼材的對接連接

對接連接主要用于厚度相同或接近相同的兩構(gòu)件的相互連接。（a）所示為采用對接焊縫的對接連接，由于相互連接的兩構(gòu)件在同一平面內(nèi)，因而傳力均勻平緩，沒有明顯的應(yīng)力集中，且用料經(jīng)濟，但是焊件邊緣需要加工，被連接兩板的間隙和坡口尺寸有嚴格的要求。

對接連接對接連接主要用于厚度相同或接近相同的兩構(gòu)件的相互焊接形式（1）按兩焊件的相對位置分：

（2）對接焊縫按受力與焊縫方向分：

a）直縫：作用力方向與焊縫方向正交

b）斜縫：作用力方向與焊縫方向斜交焊接形式（1）按兩焊件的相對位置分：鋼結(jié)構(gòu)連接分類及特點課件焊接形式（3）角焊縫按受力與焊縫方向分：

a）端縫：作用力方向與焊縫長度方向垂直

b）側(cè)縫：作用力方向與焊縫長度方向平行（4）按焊縫連續(xù)性：

a）連續(xù)焊縫：受力較好

b）斷續(xù)焊縫：易發(fā)生應(yīng)力集中

（5）按施工位置：

俯焊、立焊、橫焊、仰焊，其中以俯焊施工位置最好，所以焊縫質(zhì)量也最好，仰焊最差。焊接形式（3）角焊縫按受力與焊縫方向分：焊接質(zhì)量檢驗焊接時為保證質(zhì)量，需要注意之處：（1）對不熟悉的鋼種焊接時，需做工藝性能和力學(xué)性能的試驗；（2）焊工要進行考核，持證上崗；（3）焊條、焊絲、焊劑按規(guī)定烘焙；（4）多層焊接需連續(xù)施焊，每層焊道之間要清理；（5）焊縫出現(xiàn)裂縫，應(yīng)申報、查明原因，方能處理。焊接質(zhì)量檢驗焊接時為保證質(zhì)量，需要注意之處：焊接質(zhì)量檢驗焊縫質(zhì)量檢驗方法分：外觀檢查、超聲波探傷檢驗、X射線檢驗。

焊縫質(zhì)量分三級:

一級焊縫需經(jīng)外觀檢查、超聲波探傷、x射線檢驗都合格；二級焊縫需外觀檢查、超聲波探傷合格；三級焊縫需外觀檢查合格。

焊接質(zhì)量檢驗焊縫質(zhì)量檢驗方法分：焊縫質(zhì)量等級的規(guī)定

GB50017規(guī)范規(guī)定，焊縫應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特性、焊縫形式、工作環(huán)境以及應(yīng)力狀態(tài)等情況，按下述原則分別選用不同的質(zhì)量等級：（1）在需要進行疲勞計算的構(gòu)件中，凡對接焊縫均應(yīng)焊透，其質(zhì)量等級為：

①作用力垂直于焊縫長度方向的橫向?qū)雍缚p或T型對接與角接組合焊縫，受拉時應(yīng)為一級，受壓時應(yīng)為二級；

②作用力平行于焊縫長度方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級。（2）不需要計算疲勞的構(gòu)件中，凡要求與母材等強的對接焊縫應(yīng)予焊透，其質(zhì)量等級當(dāng)受拉時應(yīng)不低于二級，受壓時宜為二級。

焊縫質(zhì)量等級的規(guī)定GB50017規(guī)范規(guī)定，焊縫應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量等級的規(guī)定（3）重級工作制和起重量Q≥50t的中級工作制吊車梁的腹板與上翼緣之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點板之間的T形接頭焊縫均要求焊透。焊縫形式一般為對接與角接的組合焊縫，其質(zhì)量等級不應(yīng)低于二級。

（4）不要求焊透的T形接頭采用的角焊縫或部分焊透的對接與角接組合焊縫，以及搭接連接采用的角焊縫，其質(zhì)量等級為：

①對直接承受動力荷載且需要驗算疲勞的結(jié)構(gòu)和吊車起重量等于或大于50t的中級工作制吊車梁，焊縫的外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合二級；

②對其他結(jié)構(gòu)，焊縫的外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可為三級。焊縫質(zhì)量等級的規(guī)定（3）重級工作制和起重量Q≥50t的中級工螺栓連接螺栓連接分普通螺栓連接（bolted

connections）和高強度螺栓連接（high-strength

bolted

connections）兩種。

1、普通螺栓連接

螺栓連接螺栓連接分普通螺栓連接（bolted

connect2、高強度螺栓分大六角頭型和扭剪型兩種。安裝時通過特別的板手，以較大的扭矩上緊螺帽，使螺桿產(chǎn)生很大的預(yù)拉力。高強螺栓的預(yù)拉力把被連接的部件夾緊，使部件的接觸面間產(chǎn)生很大的磨擦力，外力通過摩擦力來傳遞。這種連接稱為高強度螺栓摩擦型連接。它的優(yōu)點是施工方便，對構(gòu)件的削弱較小，可拆換，能承受動力荷載，耐疲勞，韌性和塑性好，包含了普通螺栓和鉚釘連接的各自優(yōu)點，目前已成為代替鉚接的優(yōu)良連接形式。另外，高強度螺釘也可同普通螺栓一樣，允許接觸面滑移，依靠螺栓桿和螺栓孔之間的承壓來傳力。這種連接稱為高強度螺栓承壓型連接。

2、高強度螺栓分大六角頭型和扭剪型兩種。安裝時通過特別的板手焊縫代號、螺栓圖例

見P51-53的圖表。

焊縫代號、螺栓圖例

見P51-53的圖表。

一、對接焊縫的構(gòu)造對接焊縫的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊縫（groove

welds）。坡口形式與焊件厚度有關(guān)。第二節(jié)對接焊縫連接設(shè)計

一、對接焊縫的構(gòu)造第二節(jié)對接焊縫連接設(shè)計

a）直邊縫：適合板厚t10mmb）單邊V形：適合板厚t＝10～20mmc）雙邊V形：適合板厚t＝10～20mmd）U形：適合板厚t>20mme）K形：適合板厚t>20mmf）X形：適合板厚t>20mm

對接焊縫的形式：

對接焊縫的形式：對接焊縫的構(gòu)造在對接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差4mm以上時，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1:2.5的斜角，以使截面過渡和緩，減小應(yīng)力集中。

對接焊縫的構(gòu)造在對接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差鋼結(jié)構(gòu)連接分類及特點課件對接焊縫的構(gòu)造在焊縫的起滅弧處，常會出現(xiàn)弧坑等缺陷，這些缺陷對承載力影響極大，故焊接時一般應(yīng)設(shè)置引弧板和引出板，焊后將它割除。對受靜力荷載的結(jié)構(gòu)設(shè)置引?。ǔ觯┌逵欣щy時，允許不設(shè)置引弧（出）板，此時，可令焊縫計算長度等于實際長度減2t（此處t為較薄焊件厚度）。

對接焊縫的構(gòu)造在焊縫的起滅弧處，常會出現(xiàn)弧坑等缺陷，這些缺陷二、對接焊縫的計算

對接焊縫的強度與所用鋼材的牌號、焊條型號及焊縫質(zhì)量的檢驗標(biāo)準(zhǔn)等因素有關(guān)。

如果焊縫中不存在任何缺陷，焊縫金屬的強度是高于母材的。全由于焊接技術(shù)問題，焊縫中可能有氣孔、夾渣、咬邊、未焊透等缺陷。實驗證明，焊接缺陷對受壓、受剪的對接焊縫影響不大，故可認為受壓、受剪的對接焊縫與母材強度相等，但受拉的對接焊縫對缺陷甚為敏感。當(dāng)缺陷面積與焊件截面積之比超過5%時，對接焊縫的抗拉強度將明顯下降。由于三級檢驗的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強度為母材強度的85%，而一、二級檢驗的焊縫的抗拉強度可認為與母材強度相等。

對接焊縫的應(yīng)力分布認為與焊件原來的應(yīng)力分布基本相同。計算時，焊縫中最大應(yīng)力（或折算應(yīng)力）不能超過焊縫的強度設(shè)計值。

二、對接焊縫的計算對接焊縫的強度與所用鋼材的牌號、焊條型

——軸心拉力或壓力;

——焊縫計算長度，無引弧板時，焊縫長度取實長減去2t，有引弧板時，取實長;——平接時為焊件的較小厚度，頂接時取腹板厚;、——對接焊縫的抗拉、抗壓強度設(shè)計值。

或fcw

1、軸心受力的對接焊縫

——軸心拉力或壓力;

在一般加引弧板施焊的情況下，所有受壓、受剪的對接焊縫以及受拉的一、二級焊縫，均與母材等強，不用計算，只有受拉的三級焊縫才需要進行計算。

當(dāng)直焊縫不能滿足強度要求時，可采用斜對接焊縫。當(dāng)斜焊縫傾角θ≤56.3°，即tgθ≤1.5時，可認為與母材等強，不用計算。

在一般加引弧板施焊的情況下，所有受壓、受剪的對接焊縫以及受拉fvw——對接焊縫抗剪強度設(shè)計值

斜對接焊縫的計算fvw——對接焊縫抗剪強度設(shè)計值斜對接焊縫的計算2、承受彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫由于焊縫截面是矩形，正應(yīng)力與剪應(yīng)力圖形分別為三角形與拋物線形，其最大值應(yīng)分別滿足下列強度條件。

2、承受彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫由于焊縫截面是矩形，正

——焊縫截面抵抗矩

——焊縫截面上計算點處以上截面對中和軸的面積矩對于腹板和翼緣的交界點，正應(yīng)力、剪應(yīng)力雖不是最大，但都比較大，所以需驗算折算應(yīng)力，即：

1、1為腹板與翼緣交界點處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力；1.1為考慮到最大折算應(yīng)力只在部分截面的部分點出現(xiàn)，而將強度設(shè)計值適當(dāng)提高。

——焊縫截面抵抗矩對于腹板和翼緣的交界點，3、承受軸心力，彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫

當(dāng)軸心力與彎矩、剪力聯(lián)合作用時，軸心力和彎矩在焊縫中引起的正應(yīng)力應(yīng)進行疊加，剪應(yīng)力仍按上面的式驗算，折算應(yīng)力仍按上面的式驗算。

3、承受軸心力，彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫

[例題3-1]

試驗算下圖所示鋼板的對接焊縫的強度。圖中a=540mm,t=22mm，軸心力的設(shè)計值為N=2500kN。鋼材為Q235-B，手工焊，焊條為E43型，三級檢驗標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，施焊時加引弧板。

[例題3-1]

試驗算下圖所示鋼板的對接焊縫的強度。圖中a=鋼結(jié)構(gòu)連接分類及特點課件

1、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

鋼結(jié)構(gòu)連接分類及特點1、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)連接分類及特點

2、焊接連接及焊接結(jié)構(gòu)的特性焊接連接與鉚釘、螺栓連接比較，有以下優(yōu)點：

1）不需打孔，省工省時；2）任何形狀的構(gòu)件可直接連接，連接構(gòu)造方便；3）氣密性、水密性好，結(jié)構(gòu)剛度較大，整體性較好。

2、焊接連接及焊接結(jié)構(gòu)的特性焊接連接與鉚釘、螺栓連接比較，有焊接連接的缺點1）焊接附近有熱影響區(qū)，材質(zhì)變脆；2）焊接的殘余應(yīng)力使結(jié)構(gòu)易發(fā)生脆性破壞，殘余變形使結(jié)構(gòu)形狀、尺寸發(fā)生變化；3）焊接裂縫一經(jīng)發(fā)生，便容易擴展。常見的焊接缺陷：裂紋、氣孔、未焊透、夾渣、咬邊、燒穿、凹坑、塌陷、未焊滿。焊接連接的缺點1）焊接附近有熱影響區(qū)，材質(zhì)變脆；鋼結(jié)構(gòu)連接分類及特點課件3、焊縫連接形式

焊縫連接形式按被連接鋼材的相互位置可分為對接、搭接、T型連接和角部連部四種。這些連接所采用的焊縫主要有對接焊縫和角焊縫。

對接焊縫：在兩焊件連接面的間隙內(nèi)，用溶化的焊條金屬填設(shè)，并與焊件溶化部分相結(jié)合，形成的焊縫。角焊縫：焊縫金屬填充在被連接件形成的直（斜）角區(qū)域內(nèi)的焊縫。3、焊縫連接形式焊縫連接形式按被連接鋼材的對接連接

對接連接主要用于厚度相同或接近相同的兩構(gòu)件的相互連接。（a）所示為采用對接焊縫的對接連接，由于相互連接的兩構(gòu)件在同一平面內(nèi)，因而傳力均勻平緩，沒有明顯的應(yīng)力集中，且用料經(jīng)濟，但是焊件邊緣需要加工，被連接兩板的間隙和坡口尺寸有嚴格的要求。

對接連接對接連接主要用于厚度相同或接近相同的兩構(gòu)件的相互焊接形式（1）按兩焊件的相對位置分：

（2）對接焊縫按受力與焊縫方向分：

a）直縫：作用力方向與焊縫方向正交

b）斜縫：作用力方向與焊縫方向斜交焊接形式（1）按兩焊件的相對位置分：鋼結(jié)構(gòu)連接分類及特點課件焊接形式（3）角焊縫按受力與焊縫方向分：

a）端縫：作用力方向與焊縫長度方向垂直

b）側(cè)縫：作用力方向與焊縫長度方向平行（4）按焊縫連續(xù)性：

a）連續(xù)焊縫：受力較好

b）斷續(xù)焊縫：易發(fā)生應(yīng)力集中

（5）按施工位置：

俯焊、立焊、橫焊、仰焊，其中以俯焊施工位置最好，所以焊縫質(zhì)量也最好，仰焊最差。焊接形式（3）角焊縫按受力與焊縫方向分：焊接質(zhì)量檢驗焊接時為保證質(zhì)量，需要注意之處：（1）對不熟悉的鋼種焊接時，需做工藝性能和力學(xué)性能的試驗；（2）焊工要進行考核，持證上崗；（3）焊條、焊絲、焊劑按規(guī)定烘焙；（4）多層焊接需連續(xù)施焊，每層焊道之間要清理；（5）焊縫出現(xiàn)裂縫，應(yīng)申報、查明原因，方能處理。焊接質(zhì)量檢驗焊接時為保證質(zhì)量，需要注意之處：焊接質(zhì)量檢驗焊縫質(zhì)量檢驗方法分：外觀檢查、超聲波探傷檢驗、X射線檢驗。

焊縫質(zhì)量分三級:

一級焊縫需經(jīng)外觀檢查、超聲波探傷、x射線檢驗都合格；二級焊縫需外觀檢查、超聲波探傷合格；三級焊縫需外觀檢查合格。

焊接質(zhì)量檢驗焊縫質(zhì)量檢驗方法分：焊縫質(zhì)量等級的規(guī)定

GB50017規(guī)范規(guī)定，焊縫應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特性、焊縫形式、工作環(huán)境以及應(yīng)力狀態(tài)等情況，按下述原則分別選用不同的質(zhì)量等級：（1）在需要進行疲勞計算的構(gòu)件中，凡對接焊縫均應(yīng)焊透，其質(zhì)量等級為：

①作用力垂直于焊縫長度方向的橫向?qū)雍缚p或T型對接與角接組合焊縫，受拉時應(yīng)為一級，受壓時應(yīng)為二級；

②作用力平行于焊縫長度方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級。（2）不需要計算疲勞的構(gòu)件中，凡要求與母材等強的對接焊縫應(yīng)予焊透，其質(zhì)量等級當(dāng)受拉時應(yīng)不低于二級，受壓時宜為二級。

焊縫質(zhì)量等級的規(guī)定GB50017規(guī)范規(guī)定，焊縫應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量等級的規(guī)定（3）重級工作制和起重量Q≥50t的中級工作制吊車梁的腹板與上翼緣之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點板之間的T形接頭焊縫均要求焊透。焊縫形式一般為對接與角接的組合焊縫，其質(zhì)量等級不應(yīng)低于二級。

（4）不要求焊透的T形接頭采用的角焊縫或部分焊透的對接與角接組合焊縫，以及搭接連接采用的角焊縫，其質(zhì)量等級為：

①對直接承受動力荷載且需要驗算疲勞的結(jié)構(gòu)和吊車起重量等于或大于50t的中級工作制吊車梁，焊縫的外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合二級；

②對其他結(jié)構(gòu)，焊縫的外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可為三級。焊縫質(zhì)量等級的規(guī)定（3）重級工作制和起重量Q≥50t的中級工螺栓連接螺栓連接分普通螺栓連接（bolted

connections）和高強度螺栓連接（high-strength

bolted

connections）兩種。

1、普通螺栓連接

螺栓連接螺栓連接分普通螺栓連接（bolted

connect2、高強度螺栓分大六角頭型和扭剪型兩種。安裝時通過特別的板手，以較大的扭矩上緊螺帽，使螺桿產(chǎn)生很大的預(yù)拉力。高強螺栓的預(yù)拉力把被連接的部件夾緊，使部件的接觸面間產(chǎn)生很大的磨擦力，外力通過摩擦力來傳遞。這種連接稱為高強度螺栓摩擦型連接。它的優(yōu)點是施工方便，對構(gòu)件的削弱較小，可拆換，能承受動力荷載，耐疲勞，韌性和塑性好，包含了普通螺栓和鉚釘連接的各自優(yōu)點，目前已成為代替鉚接的優(yōu)良連接形式。另外，高強度螺釘也可同普通螺栓一樣，允許接觸面滑移，依靠螺栓桿和螺栓孔之間的承壓來傳力。這種連接稱為高強度螺栓承壓型連接。

2、高強度螺栓分大六角頭型和扭剪型兩種。安裝時通過特別的板手焊縫代號、螺栓圖例

見P51-53的圖表。

焊縫代號、螺栓圖例

見P51-53的圖表。

一、對接焊縫的構(gòu)造對接焊縫的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊縫（groove

welds）。坡口形式與焊件厚度有關(guān)。第二節(jié)對接焊縫連接設(shè)計

一、對接焊縫的構(gòu)造第二節(jié)對接焊縫連接設(shè)計

a）直邊縫：適合板厚t10mmb）單邊V形：適合板厚t＝10～20mmc）雙邊V形：適合板厚t＝10～20mmd）U形：適合板厚t>20mme）K形：適合板厚t>20mmf）X形：適合板厚t>20mm

對接焊縫的形式：

對接焊縫的形式：對接焊縫的構(gòu)造在對接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差4mm以上時，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1:2.5的斜角，以使截面過渡和緩，減小應(yīng)力集中。

對接焊縫的構(gòu)造在對接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差鋼結(jié)構(gòu)連接分類及特點課件對接焊縫的構(gòu)造在焊縫的起滅弧處，常會出現(xiàn)弧坑等缺陷，這些缺陷對承載力影響極大，故焊接時一般應(yīng)設(shè)置引弧板和引出板，焊后將它割除。對受靜力荷載的結(jié)構(gòu)設(shè)置引?。ǔ觯┌逵欣щy時，允許不設(shè)置引?。ǔ觯┌?，此時，可令焊縫計算長度等于實際長度減2t（此處t為較薄焊件厚度）。

對接焊縫的構(gòu)造在焊縫的起滅弧處，常會出現(xiàn)弧坑等缺陷，這些缺陷二、對接焊縫的計算

對接焊縫的強度與所用鋼材的牌號、焊條型號及焊縫質(zhì)量的檢驗標(biāo)準(zhǔn)等因素有關(guān)。

如果焊縫中不存在任何缺陷，焊縫金屬的強度是高于母材的。全由于焊接技術(shù)問題，焊縫中可能有氣孔、夾渣、咬邊、未焊透等缺陷。實驗證明，焊接缺陷對受壓、受剪的對接焊縫影響不大，故可認為受壓、受剪的對接焊縫與母材強度相等，但受拉的對接焊縫對缺陷甚為敏感。當(dāng)缺陷面積與焊件截面積之比超過5%時，對接焊縫的抗拉強度將明顯下降。由于三級檢驗的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強度為母材強度的85%，而一、二級檢驗的焊縫的抗拉強度可認為與母材強度相等。

對接焊縫的應(yīng)力分布認為與焊件原來的應(yīng)力分布基本相同。計算時，焊縫中最大應(yīng)力（或折算應(yīng)力）不能超過焊縫的強度設(shè)計值。

二、對接焊縫的計算對接焊縫的強度與所用鋼材的牌號、焊條型

——軸心拉力或壓力;

——焊縫計算長度，無引弧板時，焊縫長度取實長減去2t，有引弧板時，取實長;——平接時為焊件的較小厚度，頂接時取腹板厚;、——對接焊縫的抗拉、抗壓強度設(shè)計值。