鋼結(jié)構(gòu)焊接和計(jì)算課件

4.3鋼結(jié)構(gòu)連接計(jì)算和構(gòu)造

4.3.1對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算

4.3.2角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算

4.3.3普通螺栓連接的受力性能和計(jì)算

4.3.4高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能和計(jì)算4.3鋼結(jié)構(gòu)連接計(jì)算和構(gòu)造14.3.1對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算

4.3.1.1、對(duì)接焊縫的構(gòu)造要求

(1)對(duì)接焊縫按坡口形式分：

1）工字型：焊件厚度t很?。╰≤10mm）

2）帶鈍邊單邊V形縫或Y形縫：焊件厚度t（t=10~20mm）

3）帶鈍邊U形縫、帶鈍邊雙單邊V形縫（K形縫）或雙Y形縫（X形縫）：焊件厚度t較厚（t>20mm）4.3.1對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算2(2)當(dāng)兩焊件寬度或厚度不同時(shí)焊縫處理(3)交叉焊（十字、T形）

a200mm

4.3.1.1、對(duì)接焊縫的構(gòu)造要求(2)當(dāng)兩焊件寬度或厚度不同時(shí)焊縫處理(3)交叉焊（十字、34.3.1.2對(duì)接焊縫的計(jì)算

(1)軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算公式：4.3.1.2對(duì)接焊縫的計(jì)算(1)軸心受力的對(duì)接焊4式中：N——軸心拉力或壓力的設(shè)計(jì)值

lw——焊縫計(jì)算長度。有引弧板，lw=l；無引弧板，lw=l-10mmt——在對(duì)接連接中為連接件的較小厚度；在T形連接中為腹板厚度；

fcw、ftw——對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

4.3.1.2對(duì)接焊縫的計(jì)算

(1)軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算公式：式中：N——軸心拉力或壓力的設(shè)計(jì)值4.3.1.25

式中：Ww——焊縫截面的抵抗矩

Iw——焊縫截面對(duì)其中和軸的慣性矩

Sw——焊縫截面在計(jì)算剪應(yīng)力處以上部分對(duì)中和軸的面積矩

fvw——對(duì)接焊縫的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

正應(yīng)力(2)同時(shí)受彎、受剪的對(duì)接焊縫計(jì)算公式

1）矩形截面剪應(yīng)力4.3.1.2對(duì)接焊縫的計(jì)算

式中：Ww——焊縫截面的抵抗矩正應(yīng)力(2)同時(shí)受彎6(2)同時(shí)受彎、受剪的對(duì)接焊縫計(jì)算公式2）工字形截面4.3.1.2對(duì)接焊縫的計(jì)算

(2)同時(shí)受彎、受剪的對(duì)接焊縫計(jì)算公式2）工字7例1：設(shè)計(jì)500×14鋼板的對(duì)接焊縫連接。鋼板承受軸向拉力，其中恒荷載和活荷載標(biāo)準(zhǔn)值引起的軸心拉力值分別為700kN和400kN，相應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2和1.4。已知鋼材為Q235-B.F（A3F），采用E43型焊條手工電弧焊，三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，施焊時(shí)未用引弧板。

例1：設(shè)計(jì)500×14鋼板的對(duì)接焊縫連接。鋼板承受軸向拉力，8解思路：效應(yīng)S<抗力R

（即S=<）1．焊縫承受的軸心拉力設(shè)計(jì)值為：2．三級(jí)對(duì)接焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

3．先考慮用直焊縫驗(yàn)算其強(qiáng)度解思路：效應(yīng)S<抗力R1．焊縫承受的軸心拉力設(shè)計(jì)值9

直焊縫強(qiáng)度不夠，故應(yīng)采用斜焊縫。按照（tg

1.5

即

560

）的要求布置斜焊縫。直焊縫強(qiáng)度不夠，故應(yīng)采用斜焊縫。按照10

例2:8m跨度簡支梁的截面和荷載(設(shè)計(jì)值,包括梁自重),擬在離支座2.5m處做翼緣和腹板的工廠拼接,試設(shè)計(jì)其拼接對(duì)接焊縫。已知鋼材為Q235-B.F（A3F），采用E43型焊條手工電弧焊，三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，用引弧板施焊。

例2:8m跨度簡支梁的截面和荷載(設(shè)計(jì)值,包括梁11解思路：首先分析此對(duì)接焊縫的受力情況為受彎和受剪，再對(duì)最不利點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算1．離支座2.5m處的內(nèi)力（設(shè)計(jì)值）為2.5解思路：首先分析此對(duì)接焊縫的受力情況為1．離支座2.5m處122．計(jì)算梁截面參數(shù)：

2．計(jì)算梁截面參數(shù)：133．先考慮翼緣和腹板都用直焊縫拼接，驗(yàn)算其強(qiáng)度：3．先考慮翼緣和腹板都用直焊縫拼接，驗(yàn)算其強(qiáng)度：143．先考慮翼緣和腹板都用直焊縫拼接，驗(yàn)算其強(qiáng)度：3．先考慮翼緣和腹板都用直焊縫拼接，驗(yàn)算其強(qiáng)度：15

一、角焊縫的分類：

(1)按夾角分：斜角角焊縫（600

1200）直角角焊縫（=900）；

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造

一、角焊縫的分類：斜角角焊縫（60016

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造(2）按受力：

側(cè)面角焊縫（平行于作用力方向）正面角焊縫（垂直于作用力方向）斜向角焊縫（與作用力方向斜交）

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、17

二、角焊縫的尺寸限制：

（1）

焊腳尺寸的限制:

t1___較厚焊件厚度(mm),t2___較薄焊件厚度(mm),hf__焊縫尺寸

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造

二、角焊縫的尺寸限制：

t1___較厚焊件厚度(m18①自動(dòng)焊：hf=hfmin-1(mm)；②T形連接的單面角焊縫：hf=hfmin+1(mm)；③當(dāng)t

<4mm時(shí)，hfmin=t(mm)；④當(dāng)t

≤6mm時(shí)，hfmax≤t(mm)；當(dāng)t

>6mm時(shí)，hfmax=t-(1~2)(mm)；

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造①自動(dòng)焊：hf=hfmin-1(mm)；④19

（2）焊縫長度的限制8hf(40mm)≤lw≤40hf(動(dòng)力荷載作用下側(cè)向角焊縫)60hf(靜力荷載作用下側(cè)向角焊縫)

若內(nèi)力沿側(cè)向角焊縫全長分布，其計(jì)算長度不受限制

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造（2）焊縫長度的限制4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和20

（3)當(dāng)板件僅用兩條側(cè)向角焊縫連接時(shí)，lw≥bb<16t(t>12mm)或b<200mm(t≤12mm)[t為較薄焊件厚度]

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造

（3)當(dāng)板件僅用兩條側(cè)向角焊縫連接時(shí)，lw≥b

21

(4)搭接連接中，搭接長度≥5t[t為較薄焊件厚度]

且≥25mm

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造

(4)搭接連接中，搭接長度≥5t[t為22一、角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度

在軸心力N作用下，側(cè)面角焊縫主要承受

剪應(yīng)力

（1）側(cè)面角焊縫

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式一、角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度在軸心力N23

在軸心力N作用下，正面角焊縫主要承受正應(yīng)力、剪應(yīng)力

（2）正面角焊縫

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算一、角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度

4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式在軸心力N作用下，（2）正面角焊縫4.3.24二、角焊縫強(qiáng)度條件的一般表達(dá)式

（1）在垂直于焊縫長度方向的軸心力Nx

作用下產(chǎn)生的應(yīng)力：

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式二、角焊縫強(qiáng)度條件的一般表達(dá)式（1）在垂直于焊縫長度方向的25

將其分解為垂直于焊縫有效截面的正應(yīng)力σ⊥和垂直于焊縫長度方向的剪應(yīng)力τ⊥，即：

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式

將其分解為垂直于焊縫有效截面的正應(yīng)力σ⊥和垂直于焊縫長度方26（2）在平行于焊縫長度方向的軸心力Ny作用下，按焊縫有效截面計(jì)算的剪應(yīng)力τ∥：

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式（2）在平行于焊縫長度方向的4.3.2

角焊縫的27

（3）在σ⊥、τ⊥和τ∥綜合作用下，角焊縫處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，按強(qiáng)度理論其不破壞的強(qiáng)度條件為：

所以:

4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式（3）在σ⊥、τ⊥和τ∥綜合作用下，角焊縫處于復(fù)28令——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)；

=1.22對(duì)承受靜力荷載和間接動(dòng)力荷載直角角焊縫；

=1.0對(duì)承受直接動(dòng)力荷載的正面直角角焊縫；

側(cè)面直角角焊縫和斜角角焊縫；——角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——兩焊件間角焊縫計(jì)算長度總和。每條焊縫實(shí)際長度-10mm；對(duì)圓孔或槽孔內(nèi)的焊縫，取有效厚度中心線實(shí)際長度。則：4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式令——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)；則：4.329（1）只有垂直于焊縫長度方向的軸心力作用時(shí)：（=0正面角焊縫受力）正應(yīng)力：4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式（1）只有垂直于焊縫長度方向的軸心力作用時(shí)：正應(yīng)力：4.3.30（2）只有平行于焊縫長度方向的軸心力作用時(shí)：（=0側(cè)面角焊縫受力）剪應(yīng)力：4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式（2）只有平行于焊縫長度方向的軸心力作用時(shí)：剪應(yīng)力：4.3.31（3）平行和垂直焊縫長度的軸心力同時(shí)作用于焊縫時(shí)：

4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式（3）平行和垂直焊縫長度的軸心力同時(shí)作用于焊縫時(shí)：

4.3324.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角焊縫的計(jì)算（1）軸心力（拉力、壓力、剪力）單獨(dú)作用時(shí)：①當(dāng)外力平行焊縫長度方向時(shí)：

②當(dāng)外力垂直焊縫長度方向時(shí)：4.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角33③當(dāng)外力方向與焊縫長度方向呈夾角時(shí)：4.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角焊縫的計(jì)算（1）軸心力（拉力、壓力、剪力）單獨(dú)作用時(shí)：③當(dāng)外力方向與焊縫長度方向呈夾角時(shí)：4.3.34④當(dāng)采用側(cè)面角焊縫連接角鋼時(shí)：

l

兩面?zhèn)群福?/p>

角鋼肢背焊縫內(nèi)力：

角鋼肢尖焊縫內(nèi)力：4.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角焊縫的計(jì)算（1）軸心力（拉力、壓力、剪力）單獨(dú)作用時(shí)：④當(dāng)采用側(cè)面角焊縫連接角鋼時(shí)：角鋼肢背焊縫內(nèi)力：354.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角焊縫的計(jì)算（1）軸心力（拉力、壓力、剪力）單獨(dú)作用時(shí)：④當(dāng)采用側(cè)面角焊縫連接角鋼時(shí)：4.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角36l

三面圍焊：

角鋼肢尖焊縫內(nèi)力：角鋼正面角焊縫內(nèi)力：

角鋼肢背焊縫內(nèi)力：

4.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角焊縫的計(jì)算（1）軸心力（拉力、壓力、剪力）單獨(dú)作用時(shí)：l

三面圍焊：

角鋼肢尖焊縫內(nèi)力37

角鋼肢背焊縫內(nèi)力：N1=N-N3

L形焊縫：正面角焊縫內(nèi)力：4.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角焊縫的計(jì)算（1）軸心力（拉力、壓力、剪力）單獨(dú)作用時(shí)：

角鋼肢背焊縫內(nèi)力：N1=N-N3384.3.2.4

在軸心力、彎距和剪力共同作用下的

T形連接的角焊縫計(jì)算：在彎距M作用下的應(yīng)力在軸力N作用下的應(yīng)力在剪力V作用下的應(yīng)力4.3.2.4在軸心394.3.2.5

在軸心力、扭距和剪力共同作用下的搭接連接的角焊縫計(jì)算：在扭距T作用下的應(yīng)力

在扭距T作用下A點(diǎn)應(yīng)力分解到x軸和y軸上的分應(yīng)力；4.3.2.5在軸心力40在軸力N作用下的應(yīng)力在剪力V作用下的應(yīng)力4.3.2.5

在軸心力、扭距和剪力共同作用下的搭接連接的角焊縫計(jì)算：在軸力N作用下的應(yīng)力在剪力V作用下的應(yīng)力4.3.2414.3.2.5

在扭距和剪力共同作用下的搭接連接的角焊縫計(jì)算：在扭距T作用下的應(yīng)力

在扭距T作用下A點(diǎn)應(yīng)力分解到x軸和y軸上的分應(yīng)力；4.3.2.5在扭距和剪力共同作用下424.3.2.5

在軸心力、扭距和剪力共同作用下的搭接連接的角焊縫計(jì)算：在剪力V作用下的應(yīng)力4.3.2.5在軸心力、扭距和43

例1：如圖所示拼接板的平接連接，若主板截面為14×400mm,承受軸心力設(shè)計(jì)值N=920KN（靜力荷載），鋼材為Q235，采用E43型系列焊條，手工焊。試設(shè)計(jì)拼接板尺寸，兩方案（a）用側(cè)面角焊縫；（b）用三面圍焊。

例1：如圖所示拼接板的平接連接，若主板截面為14×40044解

（1）拼接板截面選擇根據(jù)拼接板和主板承載能力相等原則，拼接板鋼材亦采用Q235，兩塊拼接板截面面積之和應(yīng)不小于主板截面面積。

關(guān)鍵：分析角焊縫的受力拼接板厚度：t1=40×1.4/(2×36)=0.78cm,取8mm,故每塊拼接板截面為8×360mm考慮拼接板要側(cè)面施焊，取拼接板寬度為360mm(主板和拼接板寬度差略大于2hf)。解（1）拼接板截面選擇關(guān)鍵：分析角焊縫的受力拼接板厚度45（2）焊縫設(shè)計(jì)：直角角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為ftw=160N/mm2。設(shè)hf=6mmhf=8-(1~2)=6~7mm(t=8>6mm)（2）焊縫設(shè)計(jì)：設(shè)hf=6mmhf=8-(1~2)=646

因b>200mm（b<200mm當(dāng)t<12mm),加直徑為20mm的電鉚釘4個(gè)，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度與角焊縫相同，電鉚釘承擔(dān)力(a)采用側(cè)面角焊縫時(shí)：

因b>200mm（b<200mm當(dāng)t<12mm),加直徑為47(a)采用側(cè)面角焊縫時(shí)：被拼接兩板間留出隙縫10mm,拼接板長度為57cm.。側(cè)面角焊縫的實(shí)際長度為(a)采用側(cè)面角焊縫時(shí)：被拼接兩板間留出隙縫10mm,48

（b）采用三面圍焊時(shí)：正面角焊縫承擔(dān)力為

（b）采用三面圍焊時(shí)：正面角焊縫承擔(dān)力為

49比較以上兩種方案，可見三面圍焊比側(cè)面焊縫加電鉚釘經(jīng)濟(jì)合理，側(cè)面焊縫加電鉚釘在實(shí)際設(shè)計(jì)中較少采用

（b）采用三面圍焊時(shí)：

拼接板長度為側(cè)面角焊縫的實(shí)際長度為比較以上兩種方案，可見三面圍焊比側(cè)面焊縫加電鉚釘經(jīng)濟(jì)合理，側(cè)50

例2：在如圖所示角鋼和節(jié)點(diǎn)板采用兩邊側(cè)焊縫的連接中，N=660kN（靜力荷載，設(shè)計(jì)值），角鋼為2∠110×10，節(jié)點(diǎn)板厚度t1=12mm，鋼材為Q235-A?F，焊條為E43系列型，手工焊。試確定所需角焊縫的焊腳尺寸hf和實(shí)際長度。

例2：在如圖所示角鋼和節(jié)點(diǎn)板采用兩邊側(cè)焊縫的連接中，N=651解角鋼肢尖和肢背都取hf=8mm2．角焊縫焊腳尺寸選擇

角鋼肢尖處最大hf:思路：分析角鋼連接的焊縫形式

1、角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=160kN/mm2

角鋼肢背處最大hf:hf≤1.2t2=1.2×10=12mm解角鋼肢尖和肢背都取hf=8mm2．角焊縫焊腳尺寸選523.計(jì)算焊縫長度焊縫受力：角鋼肢背角鋼肢尖3.計(jì)算焊縫長度角鋼肢背角鋼肢尖533.計(jì)算焊縫長度側(cè)焊縫的實(shí)際長度為：3.計(jì)算焊縫長度側(cè)焊縫的實(shí)際長度為：54

例3：設(shè)有牛腿與鋼柱連接，牛腿尺寸及作用力的設(shè)計(jì)值（靜力荷載）如圖所示。鋼材為Q235-A.F，采用E43系列型焊條，手工焊，試驗(yàn)算角焊縫。

例3：設(shè)有牛腿與鋼柱連接，牛腿尺寸及作用力的設(shè)計(jì)值（靜力荷55解：思路：分析角焊縫的受力情況，找出最不利點(diǎn)設(shè)焊縫為周邊圍焊，轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊，沒有起弧落弧所引起的焊口缺陷，且假定剪力僅由牛腿腹板焊縫承受。取焊角hf=8mm,并對(duì)工字型翼緣端部繞轉(zhuǎn)部分焊縫忽略不計(jì)。解：思路：分析角焊縫的受力情況，找出最不利點(diǎn)設(shè)焊縫為周邊圍焊561．截面參數(shù)計(jì)算：IW=2×0.7×0.8×20×17.782+4×0.7×0.8×(9.5-0.56)×15.222+0.7×0.8×313×2/12=14500cm4

腹板上豎向焊縫有效截面面積為Aw=0.7×0.8×31×2=34.72cm2全部焊縫對(duì)X軸的慣性矩為1．截面參數(shù)計(jì)算：IW=2×0.7×0.8×20×17.78571．截面參數(shù)計(jì)算：WW2=14500/15.5=935.48cm4焊縫最外邊緣的抵抗矩為WW1=14500/18.06=802.88cm3翼緣和腹板連接處的抵抗矩為1．截面參數(shù)計(jì)算：WW2=14500/15.5=935.48582.驗(yàn)算角焊縫強(qiáng)度=86.4×103/802.88=107.61N/mm2﹤βfffw=1.22×160=195.2N/mm2在彎矩M=480×0.18=86.4kN-m作用下角焊縫最大應(yīng)力為=86.4×103/802.88=107.61N/mm2在彎592.驗(yàn)算角焊縫強(qiáng)度480×10/34.72=138.25N/mm2=86.4×103/935.48=92.36N/mm2牛腿翼緣和腹板交接處有彎矩引起的應(yīng)力和剪力引起的應(yīng)力共同作用2.驗(yàn)算角焊縫強(qiáng)度480×10/34.72=138.2560

例4：如圖所示為一支托板與柱搭接連接，b=300mm,h=400mm,作用力的設(shè)計(jì)值V=200kN,鋼材為Q235-B，焊條E43系列型，手工焊，作用力距柱邊緣的距離為e=300mm,設(shè)支托板厚度為12mm,試驗(yàn)算角焊縫。

例4：如圖所示為一支托板與柱搭接連接，b=300mm,61解：關(guān)鍵：判斷角焊縫受力1．角焊縫尺寸選擇設(shè)三邊的焊腳尺寸hf相同，取hf=8mm,并近似地按支托與柱的搭接長度來計(jì)算角焊縫的有效截面。因水平焊縫和豎向焊縫在轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊，在計(jì)算焊縫長度時(shí)，僅在水平焊縫端部減去5mm,豎向焊縫則不減少。解：關(guān)鍵：判斷角焊縫受力1．角焊縫尺寸選擇62

計(jì)算角焊縫有效截面的形心位置：

2．截面參數(shù)計(jì)算計(jì)算角焊縫有效截面的形心位置：

2．截面參數(shù)計(jì)算63

計(jì)算角焊縫有效截面的慣性矩：

2．截面參數(shù)計(jì)算

=16203+5300=21503cm4

計(jì)算角焊縫有效截面的慣性矩：

2．截面參數(shù)計(jì)算

=1664

3．驗(yàn)算角焊縫強(qiáng)度

扭矩=200×(30+30-8.79)=10242kN-cm

3．驗(yàn)算角焊縫強(qiáng)度

扭矩=200×(30+30-8.765

3．驗(yàn)算角焊縫強(qiáng)度

角焊縫有效截面上A點(diǎn)應(yīng)力為

3．驗(yàn)算角焊縫強(qiáng)度

角焊縫有效截面上A點(diǎn)應(yīng)力為66

3．驗(yàn)算角焊縫強(qiáng)度

ATATAV

3．驗(yàn)算角焊縫強(qiáng)度

ATATAV67

4.3.3.1普通螺栓連接的受力性能

抗剪螺栓、

抗拉螺栓、4.3.3普通螺栓連接的受力性能和計(jì)算

4.3.3.1普通螺栓連68

一、抗剪螺栓的破壞形式：

4.3.3.2抗剪螺栓連接的計(jì)算4.3.3普通螺栓連接的受力性能和計(jì)算

一、抗剪螺栓的破壞形式：

4.369

③鋼板被拉斷：鋼板螺孔削弱過多時(shí)發(fā)生；（凈截面驗(yàn)算）

一、抗剪螺栓的破壞形式：①螺栓桿剪斷：螺栓直徑較小而鋼板較厚時(shí)發(fā)生；（抗剪）②孔壁擠壓：螺栓直徑較大而鋼板較薄時(shí)發(fā)生；（承壓）

4.3.3.2抗剪螺栓連接的計(jì)算4.3.3普通螺栓連接的受力性能和計(jì)算

一、抗剪螺栓的破壞形式：70

一、抗剪螺栓的破壞形式：⑤螺栓彎曲：當(dāng)螺栓過長時(shí)發(fā)生，通過限制板厚度t≤5d（d為螺栓直徑）,可避免螺桿彎曲過大；④鋼板剪斷：當(dāng)鋼板沿受力方向的端距過小時(shí)發(fā)生，通過限制端距≥2d0,可避免；

4.3.3.2抗剪螺栓連接的計(jì)算4.3.3普通螺栓連接的受力性能和計(jì)算

一、抗剪螺栓的破壞形式：⑤螺栓彎曲71

二、一個(gè)抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：

（取Nvb、Ncb的最小值）d--——螺栓桿直徑，對(duì)鉚接取孔徑；（1）

抗剪承載力設(shè)計(jì)值：式中：——螺栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

4.3.3.2抗剪螺栓連接的計(jì)算4.3.3普通螺栓連接的受力性能和計(jì)算

二、一個(gè)抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：d--——螺栓72

二、一個(gè)抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：

式中：nv—螺栓受剪面數(shù)，單剪面nv=1，雙剪面nv=2，四剪面nv=4；

4.3.3.2抗剪螺栓連接的計(jì)算4.3.3普通螺栓連接的受力性能和計(jì)算

二、一個(gè)抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：73

式中：∑t——在同一方向承壓的構(gòu)件較小總厚度；d--——螺栓桿直徑，對(duì)鉚接取孔徑；（2）

承壓承載力設(shè)計(jì)值：——螺栓構(gòu)件承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

4.3.3.2抗剪螺栓連接的計(jì)算4.3.3普通螺栓連接的受力性能和計(jì)算

二、一個(gè)抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：

d--——螺栓桿直徑，對(duì)鉚接取孔徑；（274

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：①確定螺栓數(shù)目（接頭一邊）：（取Nvb、Ncb的最小值Nminb

）（1）

螺栓群在軸心力作用下的抗剪計(jì)算假定：當(dāng)外力通過螺栓群形心時(shí)，各螺栓平均分擔(dān)剪力。

4.3.3.2抗剪螺栓連接的計(jì)算

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：75

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：（1）

螺栓群在軸心力作用下的抗剪計(jì)算

驗(yàn)算凈截面的強(qiáng)度：

4.3.3.2抗剪螺栓連接的計(jì)算

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：（76

（1）

螺栓群在軸心力作用下的抗剪計(jì)算

并列螺栓的排列：對(duì)構(gòu)件(1-1截面)：An=t(b-n1d0)An(凈截面面積)的計(jì)算方法：

對(duì)拼接板(3-3截面)：An=2t1(b–n3d0)

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：

（1）

螺栓群在軸心力作用下的抗剪計(jì)算

并列螺77

（1）

螺栓群在軸心力作用下的抗剪計(jì)算

對(duì)拼接板:部位應(yīng)為拼接板受力最大處（正交、折線）An(凈截面面積)的計(jì)算方法：

錯(cuò)列螺栓的排列：折線截面：

對(duì)構(gòu)件：正交截面：An=t(b-n1d0)

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：

（1）

螺栓群在軸心力作用下的抗剪計(jì)算78例1：設(shè)計(jì)兩角鋼用C級(jí)普通螺栓的拼接，已知角鋼型號(hào)為∟100×10，所承受的軸心拉力的設(shè)計(jì)值為N=300kN，采用拼接角鋼型號(hào)與構(gòu)件的相同，鋼材為Q235-A.F，螺栓直徑d=22mm,孔徑d0=23.5mm。

例1：設(shè)計(jì)兩角鋼用C級(jí)普通螺栓的拼接，已知角鋼型號(hào)為∟10079解判斷為受剪螺栓群思路:計(jì)算螺栓數(shù)→驗(yàn)算凈截面強(qiáng)度（1）計(jì)算螺栓數(shù)：一個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為承壓承載力設(shè)計(jì)值抗剪承載力設(shè)計(jì)值解判斷為受剪螺栓群（1）計(jì)算螺栓數(shù)：一個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為80

取6個(gè)（1）計(jì)算螺栓數(shù)：一個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為承壓承載力設(shè)計(jì)值抗剪承載力設(shè)計(jì)值連接一邊所需螺栓數(shù)取6個(gè)（1）計(jì)算螺栓數(shù)：一個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為承81（2）構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算角鋼的毛截面面積為A=19.26cm2,將角鋼按中線展開，截面1—1（正交截面）凈面積（2）構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算角鋼的毛截面面積為A=19.26cm82截面2—2（折線截面）凈面積為（2）構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算截面2—2（折線截面）凈面積為（2）構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算83（2）構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算故角鋼的凈截面強(qiáng)度為（2）構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算故角鋼的凈截面強(qiáng)度為84

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：（2）

螺栓群在扭矩作用下的抗剪計(jì)算

假定：①被連接構(gòu)件是絕對(duì)剛性的，而螺栓是彈性的；（②各螺栓繞螺栓群形心o旋轉(zhuǎn)，其受力的大小與其至螺栓群形心的距離r的大小成正比，力的方向與其和螺栓群形心的連線相垂直。

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：（2）

螺栓群在扭85

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：（2）

螺栓群在扭矩作用下的抗剪計(jì)算（螺栓受力的大小與其至螺栓群形心的距離r的大小成正比)

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：（2）

螺栓群86

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：（2）

螺栓群在扭矩作用下的抗剪計(jì)算當(dāng)y1>3x1時(shí)，r1趨近于y1，可簡化為：

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：（2）

螺栓群在扭87

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：（3）螺栓群在軸心力、扭矩、剪力共同作用下的抗剪計(jì)算

y方向分力：①在扭矩T作用下:x方向分力：

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：（3）螺栓群在軸心力、88

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：（3）螺栓群在軸心力、扭矩、剪力共同作用下的抗剪計(jì)算②在剪力V作用下,每個(gè)螺栓受力均勻:③在軸心力N作用下,每個(gè)螺栓受力均勻:

三、一群抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：（3）螺栓群在軸心89

[例2]：設(shè)計(jì)用C級(jí)普通螺栓的搭接接頭，已知所承受作用力的設(shè)計(jì)值為N=230kN，偏心距為e=300mm，鋼材為Q235-A.F，螺栓直徑d=20mm,孔徑d0=21.5mm。

[例2]：設(shè)計(jì)用C級(jí)普通螺栓的搭接接頭，已知所承受作用力90解：判斷為受剪力、扭距的螺栓群

（1）計(jì)算一個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：抗剪承載力設(shè)計(jì)值承壓承載力設(shè)計(jì)值思路:計(jì)算一個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值→驗(yàn)算1號(hào)螺栓強(qiáng)度解：判斷為受剪力、扭距的螺栓群（1）計(jì)算一個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)91因y1=300mm>3x1=350=150mm,Nv1y=V/n=230/14=16.4kN<Nbmin=40.84kN(滿足)11y1x1Nv1xNT1y因y1=300mm>3x1=350=150mm,Nv192

1、抗拉螺栓的受力性能和破壞形式：

受力性能：螺栓沿桿軸方向受拉

破壞形式：螺栓桿被拉斷，部位在被螺紋削弱的截面處

4.3.3.3抗拉螺栓連接

的計(jì)算

1、抗拉螺栓的93

4.3.3.3抗拉螺栓連接

的計(jì)算

2、一個(gè)抗拉螺栓的設(shè)計(jì)承載能力：假定：拉應(yīng)力在螺栓螺紋處截面上均勻分布。

4.3.3.3抗拉螺栓連接

的計(jì)算94

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：

確定螺栓數(shù)目（接頭一邊）：（1）

螺栓群在軸心力作用下的抗拉計(jì)算

假定：當(dāng)外力通過螺栓群形心時(shí)，每個(gè)螺栓受的拉力相等。

4.3.3.3抗拉螺栓連接

的計(jì)算

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：確95

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：（2）

螺栓群在彎矩作用下的抗拉計(jì)算

假定：在彎矩作用下牛腿繞最底排螺栓旋轉(zhuǎn)，使螺栓受拉；各排螺栓受拉力的大小與該排螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離y成正比。

4.3.3.3抗拉螺栓連接

的計(jì)算

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：（2）

螺96

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：（2）

螺栓群在彎矩作用下的抗拉計(jì)算

4.3.3.3抗拉螺栓連接

的計(jì)算

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：（2）

螺97

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：（2）

螺栓群在彎矩作用下的抗拉計(jì)算

4.3.3.3抗拉螺栓連接

的計(jì)算

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：（2）

螺98

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：（3）

螺栓群在偏心力作用下的抗拉計(jì)算

a)小偏心——偏心距e不大,彎矩M不大；假定：中和軸的位置取在螺栓群的形心軸o處，螺栓內(nèi)力按三角形分布。

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：（3）

螺99

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：（3）

螺栓群在偏心力作用下的抗拉計(jì)算

在軸力N作用下：

a)小偏心——偏心距e不大,彎矩M不大；

在彎矩M作用下：

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：（3）

螺栓群100

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：（3）

螺栓群在偏心力作用下的抗拉計(jì)算a)大偏心——偏心距e較大,彎矩M較大；

假定：中和軸的位置取在（彎矩指向一側(cè)）最外一排螺栓軸線o/上。

3、一群抗拉螺栓的承載能力計(jì)算：（3）

螺栓群101

[例3]：設(shè)計(jì)一屋架下弦端板和柱翼緣板的C級(jí)普通螺栓連接。豎向剪力V=250kN，由支托承受，螺栓只承受水平拉力F=420-200=220kN，鋼材為Q235-A.F，螺栓直徑d=20mm,孔徑d0=21.5mm。

[例3]：設(shè)計(jì)一屋架下弦端板和柱翼緣板的C級(jí)普通螺栓連接102解判斷為受拉力的螺栓群

（1）計(jì)算一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值：思路:計(jì)算一個(gè)螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值→驗(yàn)算1號(hào)螺栓強(qiáng)度解判斷為受拉力的螺栓群（1）計(jì)算一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值：103(2)按小偏心(2)按小偏心104（3）

按大偏心（滿足）（3）

按大偏心（滿足）105

4.3.3.4拉剪螺栓連接

的計(jì)算

4.3.3.4拉剪螺栓連接

的計(jì)106

1、剪力不由支托承受（螺栓承受剪力V、彎距M=Ve）

a)

在彎距M=Ve作用下：b)

在剪力V作用下：

4.3.3.4拉剪螺栓連接

的計(jì)算

1、剪力不由支托承受（螺栓承受剪力V、彎距M=Ve107

式中：NV、Nt——一個(gè)螺栓所承受的剪力和拉力；1、剪力不由支托承受（螺栓承受剪力V、彎距M=Ve）c)

螺栓在彎矩、剪力共同作用下，要滿足：d)

當(dāng)板較薄時(shí)，還要滿足：——一個(gè)螺栓的抗剪、承壓和抗拉承載力設(shè)計(jì)值；

4.3.3.4拉剪螺栓連接

的計(jì)算

式中：NV、Nt——一個(gè)螺栓所承受的剪力和108

2、剪力由支托承受（螺栓承受彎距M=Ve、不承受剪力V、）

——考慮剪力對(duì)角焊縫的偏心影響，取1.25~1.35。

4.3.3.4拉剪螺栓連接

的計(jì)算

2、剪力由支托承受

4.3.3.4109一、高強(qiáng)度螺栓連接按受力特征分：

受剪螺栓、受拉螺栓、拉剪螺栓

由摩擦阻力傳遞剪力，摩擦型高強(qiáng)度螺栓：主要用于直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。當(dāng)剪力=摩擦阻力時(shí)為承載能力的極限狀態(tài)，4.3.4高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能和計(jì)算4.3.4.1高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能一、高強(qiáng)度螺栓連接按受力特征分：受剪螺栓、受拉螺110

主要用于承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。

摩擦力（滑移）

受剪螺栓、受拉螺栓、拉剪螺栓

承壓型高強(qiáng)度螺栓：正常使用的極限狀態(tài)（不滑移）

承載能力的極限狀態(tài)（螺栓或鋼板破壞）螺栓桿受剪、孔壁承壓4.3.4高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能和計(jì)算4.3.4.1高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能

主要用于承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載111二、高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力

l(3)扭剪法:扭斷螺栓梅花頭切口處截面來控制預(yù)拉力數(shù)值.

1）

施加預(yù)拉力的方法:(1)扭距法:T=KdPK:扭矩系數(shù);d:螺栓直徑;P:螺栓預(yù)拉力

(2)轉(zhuǎn)角法:初擰和終擰;擰至預(yù)定角度值二、高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力l(3)扭剪法:扭斷螺栓梅花112Lfy--高強(qiáng)度螺栓的屈服強(qiáng)度;Ae--高強(qiáng)度螺栓的有效截面面積。2）高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值的確定(1)在擰緊螺栓時(shí)扭矩使螺栓產(chǎn)生的剪力將降低螺栓的承拉能力，故對(duì)材料屈服強(qiáng)度除以系數(shù)1.2(2)施工時(shí)為補(bǔ)償預(yù)拉力的松弛要對(duì)螺栓超張拉5~10%,乘0.9

(3)考慮材料抗力的變異等影響,乘以系數(shù)0.9

P=0.9x0.9fyAe/1.2=0.675fyAeLfy--高強(qiáng)度螺栓的屈服強(qiáng)度;113

P－高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力。4.3.4.2摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算一、抗剪摩擦型高強(qiáng)度螺栓：

由摩擦阻力傳遞剪力，剪力摩擦阻力式中：nf—一個(gè)螺栓的傳力摩擦面數(shù)目；

—摩擦面的抗滑移系數(shù)；1、一個(gè)抗剪摩擦型高強(qiáng)度螺栓承載力設(shè)計(jì)值P－高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力。4.3.4.2摩擦型高強(qiáng)度114軸心力作用時(shí)：（1）螺栓數(shù)：二、一群抗剪摩擦型高強(qiáng)度螺栓計(jì)算4.3.4.2摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算軸心力作用時(shí)：（1）螺栓數(shù)：二、一群抗剪摩擦型高強(qiáng)度115

式中：n1—計(jì)算截面上的螺栓數(shù)目；

n－連接一側(cè)的螺栓總數(shù)；(2)構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算：

式中：n1—計(jì)算截面上的螺栓數(shù)目；(2)構(gòu)件凈截面1161、高強(qiáng)度螺栓的抗拉連接性能：二、抗拉摩擦型高強(qiáng)度螺栓：1、高強(qiáng)度螺栓的抗拉連接性能：二、抗拉摩擦型高強(qiáng)度螺栓：1172、一群抗拉高強(qiáng)度螺栓的計(jì)算：二、抗拉摩擦型高強(qiáng)度螺栓：1、一個(gè)抗拉高強(qiáng)度螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為：2、一群抗拉高強(qiáng)度螺栓的計(jì)算：二、抗拉摩擦型高強(qiáng)度螺栓：1、118

三、同時(shí)承受剪力和拉力的摩擦型高強(qiáng)度螺栓：

三、同時(shí)承受剪力和拉力的摩擦型高強(qiáng)度螺栓：119

式中：Nt——一個(gè)螺栓承受的最大外拉力，

1、一個(gè)同時(shí)承受剪力和拉力的摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為：一個(gè)螺栓承受的最大剪力Nv應(yīng)滿足：Nv

NvbNt0.8P。三、同時(shí)承受剪力和拉力的摩擦型高強(qiáng)度螺栓：

式中：Nt——一個(gè)螺栓承受的最大外拉力，

1、一個(gè)同時(shí)承120

2、一群同時(shí)承受剪力和拉力的摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為：0

Nti0.8P三、同時(shí)承受剪力和拉力的摩擦型高強(qiáng)度螺栓：

2、一群同時(shí)承受剪力和拉力的摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力1214.3.4.3承壓型高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算連接種類受剪螺栓受拉螺栓同時(shí)受拉和受剪的螺栓正常使用的極限狀態(tài)（不滑移）承載能力的極限狀態(tài)單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值4.3.4.3承壓型高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算連接種類受剪螺栓122[例3.15]

試設(shè)計(jì)一雙蓋板拼接的鋼板連接。鋼材Q235—B，高強(qiáng)度螺栓為8.8級(jí)的M20，連接處構(gòu)件接觸面用噴砂處理，作用在螺栓群形心處的軸心拉力設(shè)計(jì)值N＝800kN，試設(shè)計(jì)此連接。[例3.15]試設(shè)計(jì)一雙蓋板拼接的鋼板連接。鋼材Q235123[解](1)采用摩擦型連接時(shí)由表查得每個(gè)8.8級(jí)的M20高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P＝125kN，由表查得對(duì)于Q235鋼材接觸面作噴砂處理時(shí)，＝0.45。一個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為：NVb＝0.9nfP＝0.9×2×0.45×125＝101.3kN

所需螺栓數(shù)n＝N/NVb=7.9，取9個(gè)螺拴排列如圖右邊所示[解]由表查得每個(gè)8.8級(jí)的M20高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉124鋼結(jié)構(gòu)焊接和計(jì)算課件125(2)采用承壓型連接時(shí)一個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值NVb＝nvfvbd2／4＝2×250×3.14×202/4＝15700N＝157kN

Ncb＝dtfcb＝20×20×465＝186kN

則所需螺栓數(shù)

n＝N/Nminb=5.1，取6個(gè)螺栓排列如圖左邊所示。查表fvb=250N/mm2,fcb=465N/mm2(2)采用承壓型連接時(shí)一個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值NV126鋼結(jié)構(gòu)焊接和計(jì)算課件127[例3.16]

如圖所示高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，被連接構(gòu)件的鋼材為Q235—B。螺栓為l0．9級(jí)，直徑20mm，接觸面采用噴砂處理。試驗(yàn)算此連接的承載力。圖中內(nèi)力均為設(shè)計(jì)值。[例3.16]如圖所示高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，被連接構(gòu)件的128由表查得抗滑移系數(shù)＝0.45，預(yù)拉力P＝155kN。一個(gè)螺栓的最大拉力

[解]由表查得抗滑移系數(shù)＝0.45，預(yù)拉力P＝155kN。一個(gè)129

連接的受剪承載力設(shè)計(jì)值

Nvb＝0.9×nf(nP一1.25Nti)按比例關(guān)系可求得：

Nt2＝55.6kN，

Nt3＝42.9kN，

Nt4＝30.3kN，Nt5＝17.7kN，

Nt6＝5.1kN連接的受剪承載力設(shè)計(jì)值按比例關(guān)系可求得：130Nti=(68.2+55.6+42.9+30.3+17.7+5.1)×2=440kN驗(yàn)算受剪承載力設(shè)計(jì)值Nvb＝0.9×nf(nP-1.25Nti)=0.9×1×0.45×(16×155－1.25×440)=781.7kN>V=750kNNti=(68.2+55.6+42.9+30.3+17.71314.3鋼結(jié)構(gòu)連接計(jì)算和構(gòu)造

4.3.1對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算

4.3.2角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算

4.3.3普通螺栓連接的受力性能和計(jì)算

4.3.4高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能和計(jì)算4.3鋼結(jié)構(gòu)連接計(jì)算和構(gòu)造1324.3.1對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算

4.3.1.1、對(duì)接焊縫的構(gòu)造要求

(1)對(duì)接焊縫按坡口形式分：

1）工字型：焊件厚度t很?。╰≤10mm）

2）帶鈍邊單邊V形縫或Y形縫：焊件厚度t（t=10~20mm）

3）帶鈍邊U形縫、帶鈍邊雙單邊V形縫（K形縫）或雙Y形縫（X形縫）：焊件厚度t較厚（t>20mm）4.3.1對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算133(2)當(dāng)兩焊件寬度或厚度不同時(shí)焊縫處理(3)交叉焊（十字、T形）

a200mm

4.3.1.1、對(duì)接焊縫的構(gòu)造要求(2)當(dāng)兩焊件寬度或厚度不同時(shí)焊縫處理(3)交叉焊（十字、1344.3.1.2對(duì)接焊縫的計(jì)算

(1)軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算公式：4.3.1.2對(duì)接焊縫的計(jì)算(1)軸心受力的對(duì)接焊135式中：N——軸心拉力或壓力的設(shè)計(jì)值

lw——焊縫計(jì)算長度。有引弧板，lw=l；無引弧板，lw=l-10mmt——在對(duì)接連接中為連接件的較小厚度；在T形連接中為腹板厚度；

fcw、ftw——對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

4.3.1.2對(duì)接焊縫的計(jì)算

(1)軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算公式：式中：N——軸心拉力或壓力的設(shè)計(jì)值4.3.1.2136

式中：Ww——焊縫截面的抵抗矩

Iw——焊縫截面對(duì)其中和軸的慣性矩

Sw——焊縫截面在計(jì)算剪應(yīng)力處以上部分對(duì)中和軸的面積矩

fvw——對(duì)接焊縫的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

正應(yīng)力(2)同時(shí)受彎、受剪的對(duì)接焊縫計(jì)算公式

1）矩形截面剪應(yīng)力4.3.1.2對(duì)接焊縫的計(jì)算

式中：Ww——焊縫截面的抵抗矩正應(yīng)力(2)同時(shí)受彎137(2)同時(shí)受彎、受剪的對(duì)接焊縫計(jì)算公式2）工字形截面4.3.1.2對(duì)接焊縫的計(jì)算

(2)同時(shí)受彎、受剪的對(duì)接焊縫計(jì)算公式2）工字138例1：設(shè)計(jì)500×14鋼板的對(duì)接焊縫連接。鋼板承受軸向拉力，其中恒荷載和活荷載標(biāo)準(zhǔn)值引起的軸心拉力值分別為700kN和400kN，相應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2和1.4。已知鋼材為Q235-B.F（A3F），采用E43型焊條手工電弧焊，三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，施焊時(shí)未用引弧板。

例1：設(shè)計(jì)500×14鋼板的對(duì)接焊縫連接。鋼板承受軸向拉力，139解思路：效應(yīng)S<抗力R

（即S=<）1．焊縫承受的軸心拉力設(shè)計(jì)值為：2．三級(jí)對(duì)接焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

3．先考慮用直焊縫驗(yàn)算其強(qiáng)度解思路：效應(yīng)S<抗力R1．焊縫承受的軸心拉力設(shè)計(jì)值140

直焊縫強(qiáng)度不夠，故應(yīng)采用斜焊縫。按照（tg

1.5

即

560

）的要求布置斜焊縫。直焊縫強(qiáng)度不夠，故應(yīng)采用斜焊縫。按照141

例2:8m跨度簡支梁的截面和荷載(設(shè)計(jì)值,包括梁自重),擬在離支座2.5m處做翼緣和腹板的工廠拼接,試設(shè)計(jì)其拼接對(duì)接焊縫。已知鋼材為Q235-B.F（A3F），采用E43型焊條手工電弧焊，三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，用引弧板施焊。

例2:8m跨度簡支梁的截面和荷載(設(shè)計(jì)值,包括梁142解思路：首先分析此對(duì)接焊縫的受力情況為受彎和受剪，再對(duì)最不利點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算1．離支座2.5m處的內(nèi)力（設(shè)計(jì)值）為2.5解思路：首先分析此對(duì)接焊縫的受力情況為1．離支座2.5m處1432．計(jì)算梁截面參數(shù)：

2．計(jì)算梁截面參數(shù)：1443．先考慮翼緣和腹板都用直焊縫拼接，驗(yàn)算其強(qiáng)度：3．先考慮翼緣和腹板都用直焊縫拼接，驗(yàn)算其強(qiáng)度：1453．先考慮翼緣和腹板都用直焊縫拼接，驗(yàn)算其強(qiáng)度：3．先考慮翼緣和腹板都用直焊縫拼接，驗(yàn)算其強(qiáng)度：146

一、角焊縫的分類：

(1)按夾角分：斜角角焊縫（600

1200）直角角焊縫（=900）；

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造

一、角焊縫的分類：斜角角焊縫（600147

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造(2）按受力：

側(cè)面角焊縫（平行于作用力方向）正面角焊縫（垂直于作用力方向）斜向角焊縫（與作用力方向斜交）

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、148

二、角焊縫的尺寸限制：

（1）

焊腳尺寸的限制:

t1___較厚焊件厚度(mm),t2___較薄焊件厚度(mm),hf__焊縫尺寸

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造

二、角焊縫的尺寸限制：

t1___較厚焊件厚度(m149①自動(dòng)焊：hf=hfmin-1(mm)；②T形連接的單面角焊縫：hf=hfmin+1(mm)；③當(dāng)t

<4mm時(shí)，hfmin=t(mm)；④當(dāng)t

≤6mm時(shí)，hfmax≤t(mm)；當(dāng)t

>6mm時(shí)，hfmax=t-(1~2)(mm)；

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造①自動(dòng)焊：hf=hfmin-1(mm)；④150

（2）焊縫長度的限制8hf(40mm)≤lw≤40hf(動(dòng)力荷載作用下側(cè)向角焊縫)60hf(靜力荷載作用下側(cè)向角焊縫)

若內(nèi)力沿側(cè)向角焊縫全長分布，其計(jì)算長度不受限制

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造（2）焊縫長度的限制4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和151

（3)當(dāng)板件僅用兩條側(cè)向角焊縫連接時(shí)，lw≥bb<16t(t>12mm)或b<200mm(t≤12mm)[t為較薄焊件厚度]

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造

（3)當(dāng)板件僅用兩條側(cè)向角焊縫連接時(shí)，lw≥b

152

(4)搭接連接中，搭接長度≥5t[t為較薄焊件厚度]

且≥25mm

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.1、

角焊縫的構(gòu)造

(4)搭接連接中，搭接長度≥5t[t為153一、角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度

在軸心力N作用下，側(cè)面角焊縫主要承受

剪應(yīng)力

（1）側(cè)面角焊縫

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式一、角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度在軸心力N154

在軸心力N作用下，正面角焊縫主要承受正應(yīng)力、剪應(yīng)力

（2）正面角焊縫

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算一、角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度

4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式在軸心力N作用下，（2）正面角焊縫4.3.155二、角焊縫強(qiáng)度條件的一般表達(dá)式

（1）在垂直于焊縫長度方向的軸心力Nx

作用下產(chǎn)生的應(yīng)力：

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式二、角焊縫強(qiáng)度條件的一般表達(dá)式（1）在垂直于焊縫長度方向的156

將其分解為垂直于焊縫有效截面的正應(yīng)力σ⊥和垂直于焊縫長度方向的剪應(yīng)力τ⊥，即：

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式

將其分解為垂直于焊縫有效截面的正應(yīng)力σ⊥和垂直于焊縫長度方157（2）在平行于焊縫長度方向的軸心力Ny作用下，按焊縫有效截面計(jì)算的剪應(yīng)力τ∥：

4.3.2

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式（2）在平行于焊縫長度方向的4.3.2

角焊縫的158

（3）在σ⊥、τ⊥和τ∥綜合作用下，角焊縫處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，按強(qiáng)度理論其不破壞的強(qiáng)度條件為：

所以:

4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式（3）在σ⊥、τ⊥和τ∥綜合作用下，角焊縫處于復(fù)159令——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)；

=1.22對(duì)承受靜力荷載和間接動(dòng)力荷載直角角焊縫；

=1.0對(duì)承受直接動(dòng)力荷載的正面直角角焊縫；

側(cè)面直角角焊縫和斜角角焊縫；——角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——兩焊件間角焊縫計(jì)算長度總和。每條焊縫實(shí)際長度-10mm；對(duì)圓孔或槽孔內(nèi)的焊縫，取有效厚度中心線實(shí)際長度。則：4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式令——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)；則：4.3160（1）只有垂直于焊縫長度方向的軸心力作用時(shí)：（=0正面角焊縫受力）正應(yīng)力：4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式（1）只有垂直于焊縫長度方向的軸心力作用時(shí)：正應(yīng)力：4.3.161（2）只有平行于焊縫長度方向的軸心力作用時(shí)：（=0側(cè)面角焊縫受力）剪應(yīng)力：4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式（2）只有平行于焊縫長度方向的軸心力作用時(shí)：剪應(yīng)力：4.3.162（3）平行和垂直焊縫長度的軸心力同時(shí)作用于焊縫時(shí)：

4.3.2.2、

角焊縫的強(qiáng)度和基本計(jì)算公式（3）平行和垂直焊縫長度的軸心力同時(shí)作用于焊縫時(shí)：

4.31634.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角焊縫的計(jì)算（1）軸心力（拉力、壓力、剪力）單獨(dú)作用時(shí)：①當(dāng)外力平行焊縫長度方向時(shí)：

②當(dāng)外力垂直焊縫長度方向時(shí)：4.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角164③當(dāng)外力方向與焊縫長度方向呈夾角時(shí)：4.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角焊縫的計(jì)算（1）軸心力（拉力、壓力、剪力）單獨(dú)作用時(shí)：③當(dāng)外力方向與焊縫長度方向呈夾角時(shí)：4.3.165④當(dāng)采用側(cè)面角焊縫連接角鋼時(shí)：

l

兩面?zhèn)群福?/p>

角鋼肢背焊縫內(nèi)力：

角鋼肢尖焊縫內(nèi)力：4.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角焊縫的計(jì)算（1）軸心力（拉力、壓力、剪力）單獨(dú)作用時(shí)：④當(dāng)采用側(cè)面角焊縫連接角鋼時(shí)：角鋼肢背焊縫內(nèi)力：1664.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角焊縫的計(jì)算（1）軸心力（拉力、壓力、剪力）單獨(dú)作用時(shí)：④當(dāng)采用側(cè)面角焊縫連接角鋼時(shí)：4.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角167l

三面圍焊：

角鋼肢尖焊縫內(nèi)力：角鋼正面角焊縫內(nèi)力：

角鋼肢背焊縫內(nèi)力：

4.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角焊縫的計(jì)算（1）軸心力（拉力、壓力、剪力）單獨(dú)作用時(shí)：l

三面圍焊：

角鋼肢尖焊縫內(nèi)力168

角鋼肢背焊縫內(nèi)力：N1=N-N3

L形焊縫：正面角焊縫內(nèi)力：4.3.2.3軸心力、彎距和扭矩單獨(dú)作用時(shí)的角焊縫的計(jì)算（1）軸心力（拉力、壓力、剪力）單獨(dú)作用時(shí)：

角鋼肢背焊縫內(nèi)力：N1=N-N31694.3.2.4

在軸心力、彎距和剪力共同作用下的

T形連接的角焊縫計(jì)算：在彎距M作用下的應(yīng)力在軸力N作用下的應(yīng)力在剪力V作用下的應(yīng)力4.3.2.4在軸心1704.3.2.5

在軸心力、扭距和剪力共同作用下的搭接連接的角焊縫計(jì)算：在扭距T作用下的應(yīng)力

在扭距T作用下A點(diǎn)應(yīng)力分解到x軸和y軸上的分應(yīng)力；4.3.2.5在軸心力171在軸力N作用下的應(yīng)力在剪力V作用下的應(yīng)力4.3.2.5

在軸心力、扭距和剪力共同作用下的搭接連接的角焊縫計(jì)算：在軸力N作用下的應(yīng)力在剪力V作用下的應(yīng)力4.3.21724.3.2.5

在扭距和剪力共同作用下的搭接連接的角焊縫計(jì)算：在扭距T作用下的應(yīng)力

在扭距T作用下A點(diǎn)應(yīng)力分解到x軸和y軸上的分應(yīng)力；4.3.2.5在扭距和剪力共同作用下1734.3.2.5

在軸心力、扭距和剪力共同作用下的搭接連接的角焊縫計(jì)算：在剪力V作用下的應(yīng)力4.3.2.5在軸心力、扭距和174

例1：如圖所示拼接板的平接連接，若主板截面為14×400mm,承受軸心力設(shè)計(jì)值N=920KN（靜力荷載），鋼材為Q235，采用E43型系列焊條，手工焊。試設(shè)計(jì)拼接板尺寸，兩方案（a）用側(cè)面角焊縫；