鋼結(jié)構(gòu)課件第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接a對(duì)焊描述

第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接大綱要求1.了解鋼結(jié)構(gòu)連接的種類及各自的特點(diǎn)；2.了解焊接連接的工作性能，掌握焊接連接的計(jì)算方法及構(gòu)造要求；3.了解焊接應(yīng)力和焊接變形產(chǎn)生的原因及其對(duì)結(jié)構(gòu)工作的影響；4.了解螺栓連接的工作性能，掌握螺栓連接的計(jì)算和構(gòu)造要求。一、焊縫連接

§3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法對(duì)接焊縫連接優(yōu)點(diǎn)：不削弱截面，方便施工，連接剛度大；缺點(diǎn)：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對(duì)裂紋敏感。

角焊縫連接三、螺栓連接

優(yōu)點(diǎn)：連接剛度大，傳力可靠；

分為：

普通螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接二、鉚釘連接N缺點(diǎn)：對(duì)施工技術(shù)要求很高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工條件差，施工速度慢。一、鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法1.手工電弧焊A、焊條的選擇：焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)。原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化焊條和母材形成焊縫。

§3.2焊接方法和焊接連接形式

焊機(jī)導(dǎo)線熔池焊條焊鉗保護(hù)氣體焊件電弧Q390、Q420鋼選擇E55型焊條(E5500--5518)Q345鋼選擇E50型焊條(E5000--5048)B、焊條的表示方法：E—焊條(Electrode)第1、2位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強(qiáng)度（kgf/mm2)第3、4適用焊接位置、電流及藥皮的類型。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。

優(yōu)點(diǎn)：方便，特別在高空和野外作業(yè)，小型焊接；Q235鋼選擇E43型焊條（E4300--E4328)C、優(yōu)、缺點(diǎn)2.埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)）、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、焊絲轉(zhuǎn)盤送絲器焊劑漏斗焊劑熔渣焊件埋弧自動(dòng)焊要獲得高質(zhì)量的焊接接頭，必須針對(duì)不同的鋼種，選用合適的焊絲，并配用合適的焊劑。一般情況下，對(duì)低碳鋼、低合金鋼的焊接，應(yīng)根據(jù)母材強(qiáng)度，選用相匹配的焊絲，并根據(jù)焊絲的成分選配合適的焊劑。同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求和生產(chǎn)條件，選用合適的焊絲焊劑組合，并根據(jù)焊接工藝評(píng)定，焊縫金屬力學(xué)性能檢測的結(jié)果，考核檢驗(yàn)所選焊接材料是否合適。A、焊絲的選擇

(1)碳鋼焊絲焊劑的匹配選用選用高錳高硅低氟焊劑時(shí)，配用H08A即可，如H08A+HJ431(HJ430)。選用中錳、低錳或無錳的高硅低氟焊劑時(shí)，應(yīng)配用含錳較高的焊絲，如H08MnA，H10MnSi+HJ330(HJ230，HJ130)等。選用燒結(jié)焊劑時(shí)，SJ401,SJ301,SJ501和H08A配用，都能獲得滿意的效果。(2)低合金高強(qiáng)度鋼焊絲焊劑的匹配選用焊接低合金高強(qiáng)度鋼時(shí)，應(yīng)選用與母材強(qiáng)度相當(dāng)?shù)暮附硬牧?，并綜合考慮焊縫金屬的沖擊韌性、塑性及接頭抗裂性能。焊縫金屬的強(qiáng)度不宜太高，確保焊縫金屬的沖擊韌性、塑性及接頭抗裂綜合性能。如對(duì)于Q345鋼，選用H08MnA、H10Mn2焊絲與HJ430、HJ431熔煉焊劑，或SJ301、SJ501、SJ101燒結(jié)焊劑，都能獲得滿意的效果。B、優(yōu)、缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊接質(zhì)量好。缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，施工位置受限等。

送絲器機(jī)器3.氣體保護(hù)焊優(yōu)、缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，焊接質(zhì)量好。缺點(diǎn)：施工條件受限制等。4.電阻焊

優(yōu)、缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：焊接接頭可靠，操作簡單，效率高。缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜、投資大等。

利用電流通過焊件接觸點(diǎn)表明電阻所產(chǎn)生的熱來融化金屬，再通過加壓使其焊合。電阻焊

利用通過液體溶渣所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接。生產(chǎn)效率高，焊接質(zhì)量好5.電渣焊二、焊接連接形式和焊縫形式1.焊接連接形式搭接角部連接T形連接對(duì)接2.焊縫形式（1）對(duì)接焊縫正對(duì)接焊縫（2）角焊縫T型對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫3.焊縫位置三、焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢查1.焊縫缺陷夾渣咬邊未熔合未焊透裂紋焊瘤燒穿弧坑氣孔2.焊縫質(zhì)量檢查外觀檢查：檢查外觀缺陷和幾何尺寸；內(nèi)部無損檢驗(yàn)：檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷。

內(nèi)部檢驗(yàn)主要采用超聲波，有時(shí)還用磁粉檢驗(yàn)熒光檢驗(yàn)等輔助檢驗(yàn)方法。還可以采用X射線或γ射線透照或拍片?！朵摻Y(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定：

焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。

三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；

一、二級(jí)焊縫除外觀檢查外，尚要求一定數(shù)量的超聲波檢驗(yàn)并符合相應(yīng)級(jí)別的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017--2003）中，對(duì)焊縫質(zhì)量等級(jí)的選用有如下規(guī)定：

(1)需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。

3.焊縫質(zhì)量等級(jí)及選用(2)在不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊縫應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。

4.焊縫符號(hào)標(biāo)注4、焊縫符號(hào)標(biāo)注B、符號(hào)標(biāo)注法的要素

焊縫符號(hào)標(biāo)注中有許多要素，其中焊縫基本符號(hào)和指引線構(gòu)成了焊縫的基本要素，屬于必須標(biāo)注的內(nèi)容。

除焊縫基本要素外，在必要時(shí)還應(yīng)加注其他輔助要素，如輔助符號(hào)、補(bǔ)充符號(hào)、焊縫尺寸符號(hào)及焊接工藝等內(nèi)容。4、焊縫符號(hào)標(biāo)注（1）焊縫基本符號(hào)是表示焊縫橫斷面形狀的符號(hào)，共有13個(gè)(詳見GB/324-88)，例如：

序號(hào)名稱示意圖符號(hào)1角焊縫2V形焊縫3單邊V形焊縫4帶鈍邊V形焊縫序號(hào)名稱示意圖符號(hào)5帶鈍邊單邊V形焊縫6帶鈍邊U形焊縫7I形焊縫8卷邊焊縫C、焊縫符號(hào)及其標(biāo)注4、焊縫符號(hào)標(biāo)注（2）輔助符號(hào)是表示焊縫表面形狀特征的符號(hào)。不需要確切地說明焊縫的表面形狀時(shí)可以不加注輔助符號(hào)。輔助符號(hào)配置在基本符號(hào)固定位置。輔助符號(hào)有3個(gè)。序號(hào)名稱示意圖符號(hào)標(biāo)注位置說明1平面符號(hào)焊縫表面齊平（一般通過打磨或加工）2凹面符號(hào)焊縫表面凹陷3凸面符號(hào)焊縫表面凸起4、焊縫符號(hào)標(biāo)注

（3）補(bǔ)充符號(hào)是為了補(bǔ)充說明焊縫的某些特征而采用的符號(hào)，一共有5個(gè)。a)、帶墊板符號(hào)：b)

、三面焊縫符號(hào)：c)、周圍焊縫符號(hào)：e)、現(xiàn)場符號(hào)：表示在現(xiàn)場或工地上進(jìn)行焊接；f)、尾部符號(hào)：標(biāo)注焊接工藝方法或者焊縫數(shù)量。4、焊縫符號(hào)標(biāo)注（4）特殊符號(hào)是為了滿足某些特殊情況而規(guī)定的焊縫符號(hào)，共有4個(gè)。

a)、喇叭形焊縫：b)

、單邊喇叭形焊縫：c)、堆焊縫：d)、鎖邊焊縫：4、焊縫符號(hào)標(biāo)注指引線由箭頭線和基準(zhǔn)線組成。D、指引線及其標(biāo)注箭頭可指向接頭側(cè)和非接頭側(cè)；箭頭線相對(duì)焊縫的位置一般沒有特殊要求；允許箭頭線彎折一次。（1）箭頭線：4、焊縫符號(hào)標(biāo)注（2）基準(zhǔn)線

基準(zhǔn)線含有實(shí)線基準(zhǔn)線和虛線基準(zhǔn)線。虛線基準(zhǔn)線可畫在實(shí)線基準(zhǔn)線的上方或下方;焊縫符號(hào)標(biāo)注在實(shí)線基準(zhǔn)線上說明焊縫在箭頭側(cè)，標(biāo)注在虛線基準(zhǔn)線上說明焊縫在非箭頭側(cè);標(biāo)注雙面或?qū)ΨQ焊縫時(shí)可不加虛線。4、焊縫符號(hào)標(biāo)注（1）焊縫標(biāo)注有必要時(shí)可附帶有焊縫尺寸符號(hào)及數(shù)據(jù)。焊縫尺寸符號(hào)共有16個(gè)（詳見GB/324-88），例如：

E、焊縫尺寸符號(hào)及其標(biāo)注符號(hào)名稱示意圖符號(hào)名稱示意圖α坡口角度l焊縫長度b根部間隙e焊縫間距p鈍邊n焊縫段數(shù)K焊角尺寸N相同焊縫數(shù)量符號(hào)4、焊縫符號(hào)標(biāo)注（2）焊縫尺寸符號(hào)及數(shù)據(jù)的標(biāo)注原則(如圖)：焊縫橫截面上的尺寸標(biāo)注在基本符號(hào)的左側(cè)；長度方向的尺寸標(biāo)在右側(cè)；坡口角度、坡口面角度、根部間隙等尺寸標(biāo)在基本符號(hào)的上側(cè)或下側(cè)。相同焊縫數(shù)量的符號(hào)標(biāo)在尾部。在基本符號(hào)的右側(cè)無任何標(biāo)注且又無其他說明時(shí)，意味著焊縫在工件的整個(gè)長度上是連續(xù)的；在基本符號(hào)的左側(cè)無任何標(biāo)注且又無其他說明時(shí)，表示對(duì)接焊縫要完全焊透。

（3）焊縫標(biāo)注實(shí)例問題1如何理解“焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)”這句話？2什么叫電阻焊？其主要適用于哪些方面？

3一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)焊縫在焊縫質(zhì)量檢查上有何具體要求？4該焊縫符號(hào)表示什么意思？5焊透和部分焊透對(duì)接焊縫有何區(qū)別？1、對(duì)接焊縫的坡口形式:一、對(duì)接焊縫的構(gòu)造§3.3對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算

對(duì)接焊縫的焊件常做坡口，坡口形式與板厚和施工條件有關(guān)。

t--焊件厚度(1)當(dāng):t<6mm(手工焊),t<10mm(埋弧焊)時(shí)可不做坡口,采用直邊縫;

(2)t=7~20mm時(shí)，宜采用單邊V形和雙邊V形坡口;

(3)t>20mm時(shí)，宜采用U形、K形、X形坡口。C=0.5~2mm（a）C=2~3mm（b）αC=2~3mm（C）αp（d）C=3~4mmpC=3~4mmp（e）C=3~4mmp（f）2、V形、U形坡口焊縫單面施焊，但背面需進(jìn)行補(bǔ)焊；3、對(duì)接焊縫的起、滅弧點(diǎn)易出現(xiàn)缺陷，故一般用引弧板引出，焊完后將其切去；不能做引弧板時(shí)，每條焊縫的計(jì)算長度等于實(shí)際長度減去2t1，t1—較薄焊件厚度；4、當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于4mm時(shí)，應(yīng)做坡度不大于1:2.5(靜載)或1:4(動(dòng)載)的斜角，以平緩過度，減小應(yīng)力集中?！?:2.5≤1:2.5對(duì)接焊縫分為：焊透和部分焊透（自學(xué)）兩種；動(dòng)荷載作用下部分焊透的對(duì)接焊縫不宜用做垂直受力方向的連接焊縫；對(duì)于靜載作用下的一級(jí)和二級(jí)對(duì)接焊縫其強(qiáng)度可視為與母材相同，不與計(jì)算。三級(jí)焊縫需進(jìn)行計(jì)算；對(duì)接焊縫可視作焊件的一部分，故其計(jì)算方法與構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算相同。二、對(duì)接焊縫的計(jì)算NNt問題1用材料力學(xué)知識(shí)，談?wù)剺?gòu)件在軸向拉力作用下如何驗(yàn)算材料的強(qiáng)度條件？2用材料力學(xué)知識(shí)，談?wù)剺?gòu)件在受彎作用下如何驗(yàn)算材料的強(qiáng)度條件？用材料力學(xué)知識(shí)，談?wù)剺?gòu)件在剪、彎軸向拉力作用下如何驗(yàn)算材料的強(qiáng)度條件？1、軸心力作用下的對(duì)接焊縫計(jì)算式中：

N—軸心拉力或壓力；

t—板件較小厚度；T形連接中為腹板厚度；

ftw、fcw

—對(duì)接焊縫的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。NNlwtA

當(dāng)不滿足上式時(shí)，可采用斜對(duì)接焊縫連接如圖B。另:當(dāng)tanθ≤1.5時(shí),不用驗(yàn)算!NNtBθNsinθNcosθlw2、M、V共同作用下的對(duì)接焊縫計(jì)算lwtAMVστ因焊縫截面為矩形，M、V共同作用下應(yīng)力圖為：故其強(qiáng)度計(jì)算公式為：式中：Ww—焊縫截面模量；Sw--焊縫截面面積矩；

Iw--焊縫截面慣性矩。（1）板件間對(duì)接連接（2）工字形截面梁對(duì)接連接計(jì)算MV1焊縫截面A、對(duì)于焊縫的σmax和τmax應(yīng)滿足式3-29和3-30要求；σmaxτσ1τ1τmaxB、對(duì)于翼緣與腹板交接點(diǎn)焊縫（1點(diǎn)），其折算應(yīng)力尚應(yīng)滿足下式要求：1.1—考慮最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)的強(qiáng)度增大系數(shù)?！纠?】驗(yàn)算兩鋼板的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。板寬為500mm，厚12mm，軸心拉的設(shè)計(jì)值力N=1100kN。鋼材為Q235-B·F，手工焊，焊條為E43型，三級(jí)焊縫，施焊時(shí)不用引弧板?！窘狻?/p>

直對(duì)接焊縫連接其計(jì)算長度lw＝500-2×12=476mm。焊縫正應(yīng)力為：

不滿足要求，改用斜對(duì)接焊縫，取截割斜度為1.5:l，即θ=56°。斜縫計(jì)算長度lw＝500/sin-2×12=579mm。故此時(shí)焊縫正應(yīng)力為：剪應(yīng)力為：這就說明當(dāng)時(shí)，焊縫強(qiáng)度能夠保證，可不必計(jì)算。若不采用斜對(duì)接焊縫，可考慮加引弧板，這時(shí)直縫計(jì)算長度lw＝500mm。焊縫正應(yīng)力為：

滿足要求

【例2】計(jì)算工字形截面牛腿與鋼柱連接的對(duì)接焊縫強(qiáng)度(圖3-3-6)。F=550kN(設(shè)計(jì)值)，偏心距e=300mm。鋼材為Q235-B·F，焊條為E43