鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理電子教案3

第三章鋼構(gòu)造的銜接第一節(jié)鋼構(gòu)造的銜接方法第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式第三節(jié)角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算第四節(jié)對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形第六節(jié)螺栓銜接的構(gòu)造第七節(jié)普通螺栓銜接的任務(wù)性能和計(jì)算第八節(jié)高強(qiáng)度螺栓銜接的任務(wù)性能和計(jì)算第九節(jié)混合銜接第一節(jié)鋼構(gòu)造的銜接方法在傳力過(guò)程中，銜接部位應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,被銜接件間應(yīng)堅(jiān)持正確的位置，以滿足傳力和運(yùn)用要求。鋼構(gòu)造的銜接方法：通常有焊縫銜接、鉚釘銜接和螺栓銜接三種方式。1、焊縫銜接的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)幾何形體順應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，銜接方便，省工省時(shí)；不需打孔，用料經(jīng)濟(jì)，不減弱截面，省材省工；加工方便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，工效高；密閉性好，構(gòu)造剛度大，整體性較好。缺陷：焊接附近有熱影響區(qū)，材量變脆；焊接的剩余應(yīng)力使構(gòu)造易發(fā)生脆性破壞，對(duì)裂紋比較敏感；剩余變形使構(gòu)造外形、尺寸發(fā)生變化；焊接裂痕一經(jīng)發(fā)生，便容易擴(kuò)展，低溫冷脆問(wèn)題突出；對(duì)動(dòng)力荷載比較敏感。對(duì)材質(zhì)要求高，焊接程序嚴(yán)厲，質(zhì)量檢驗(yàn)任務(wù)量大。前往第一節(jié)鋼構(gòu)造的銜接方法2、鉚釘銜接的特點(diǎn)塑性和韌性較好；銜接嚴(yán)密，傳力可靠，質(zhì)量易于檢查；用于直接接受動(dòng)力荷載和跨度較大的構(gòu)造中〔如橋梁〕缺陷：構(gòu)造復(fù)雜，費(fèi)工費(fèi)料。很少運(yùn)用。3、螺栓銜接的特點(diǎn)分普通螺栓銜接和高強(qiáng)螺栓銜接〔1〕普通螺栓銜接A、B、C三級(jí)：A和B為精制螺栓，C級(jí)為粗制螺栓；資料等級(jí)：A和B為8.8級(jí)，C級(jí)為4.6級(jí)或4.8；等級(jí)表示：如4.6級(jí)指螺栓廢品的最低抗拉強(qiáng)度為400N/mm2,屈強(qiáng)比為0.6的螺栓。加工：A、B級(jí)由毛坯在車床上準(zhǔn)確加工而成——精制；C級(jí)為由未經(jīng)加工的圓鋼壓制而成——粗制；第一節(jié)鋼構(gòu)造的銜接方法螺孔：A、B級(jí)需求鉆模鉆成〔Ⅰ類孔〕，孔徑比螺桿大0.3mm左右；C級(jí)為一次沖成或不用鉆模鉆成〔Ⅱ類孔〕孔徑比螺桿大1.5～3.0mm。受力：A、B級(jí)受力性能好，銜接變形小，可以既受拉又受剪，用于重要的銜接；C級(jí)螺栓銜接性能不如A、B級(jí)好，主要受拉，用于接受靜力荷載或間接接受動(dòng)力荷載的次要銜接。費(fèi)用：A、B級(jí)本錢昂貴，C級(jí)螺栓價(jià)錢廉價(jià)，能用C級(jí)螺栓的地方不用A、B級(jí)螺栓。〔2〕高強(qiáng)螺栓銜接高強(qiáng)螺栓用高強(qiáng)度鋼材制成，對(duì)構(gòu)造減弱少，可拆換，摩擦面處置，安裝工藝略為復(fù)雜，造價(jià)略高。分為摩擦型高強(qiáng)螺栓和承壓型高強(qiáng)螺栓。摩擦型高強(qiáng)螺栓：只依托構(gòu)件接觸面之間的摩擦力來(lái)傳送剪力，以剪力等于接觸面摩擦力為設(shè)計(jì)極限形狀。第一節(jié)鋼構(gòu)造的銜接方法承壓型高強(qiáng)螺栓：允許接觸面滑移〔剪力超越摩擦力〕，以螺桿與構(gòu)件之間的擠壓而發(fā)生的銜接破壞作為承載力極限形狀。受力：摩擦型高強(qiáng)螺栓剪切變形小，彈性性能好，耐疲勞，塑性韌性好，特別適用動(dòng)力荷載，目前可以替代鉚接；承壓型高強(qiáng)螺栓的承載力高于摩擦型，剪切變形大，不得用于接受動(dòng)力荷載的構(gòu)造。資料等級(jí)：采用45號(hào)鋼、40B和20MnTiB鋼〔熱處置〕，資料等級(jí)為8.8級(jí)或10.9級(jí)。孔徑：摩擦型高強(qiáng)螺栓孔徑比螺栓大1.5～2.0mm；承壓型高強(qiáng)螺栓孔徑比螺栓大1.0～1.5mm。4、射釘、自攻螺栓、焊釘銜接靈敏，安裝方便，構(gòu)件無(wú)須予先處置，適用于輕鋼、薄板結(jié)構(gòu)，不能受較大集中力。焊釘用于混凝土和鋼板的銜接。第一節(jié)鋼構(gòu)造的銜接方法前往第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式一、鋼構(gòu)造常用的焊接方法：1、手工電弧焊最常用，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈敏。但消費(fèi)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊接質(zhì)量受焊工的影響大。焊條選擇：焊條應(yīng)與焊件鋼材相順應(yīng)，Q235選擇E43型〔E4300~4328)，Q345采用E50型焊條，Q390和Q420采用E55型焊條；不同鋼種之間〔例Q235與Q345)宜選用低組配方案〔E43型〕，即采用低強(qiáng)度鋼材相順應(yīng)的焊條。E表示焊條〔Electrode〕，前兩位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強(qiáng)度〔kgf/mm2),后兩位為焊接位置、電流及藥皮類型等。

2、自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊大電流、細(xì)焊絲，熔深大，適用于厚板焊接。消費(fèi)效率高，質(zhì)量高。焊件變形小。自動(dòng)焊的引弧、焊絲送下、焊劑堆落和焊絲沿焊縫方向的挪動(dòng)都是自動(dòng)的，而半自動(dòng)焊的焊接前進(jìn)方式仍是依托手持焊槍挪動(dòng)。第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式4、電阻焊等利用電流經(jīng)過(guò)焊件接觸點(diǎn)外表的電阻所產(chǎn)生的熱量來(lái)熔化金屬，再經(jīng)過(guò)壓力使其焊合。適用于薄壁型鋼的焊接，板疊厚度不超越12mm。焊點(diǎn)主要接受剪力，抗拉才干較差。第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式3、氣體維護(hù)焊二氧化碳?xì)怏w維護(hù)焊是近年來(lái)開(kāi)展起來(lái)的先進(jìn)焊接方法。它是利用氣體作為維護(hù)氣體，使被熔化的金屬不與空氣接觸，電弧加熱集中，焊接速度快，熔化深度大，焊絲強(qiáng)度高，塑性好。采用高錳高硅型焊絲，具有較強(qiáng)的抗銹才干，焊縫不易產(chǎn)生氣孔，適用于低碳鋼、低合金高強(qiáng)度鋼以及其他合金鋼的焊接。不適于風(fēng)大的地方施焊。焊接方法焊條焊劑操作方式順應(yīng)范圍質(zhì)量情況電弧焊手工焊短焊條(350－400mm)附于焊條之藥皮全手動(dòng)工位復(fù)雜，外形復(fù)雜之焊縫比自動(dòng)焊略差自動(dòng)焊

延續(xù)焊絲焊劑全自動(dòng)長(zhǎng)而簡(jiǎn)單的焊縫質(zhì)量均勻、塑性、韌性好，抗腐蝕性強(qiáng)半自動(dòng)焊延續(xù)焊絲CO2氣體維護(hù)人工操作前進(jìn)恣意焊縫質(zhì)量均勻、塑性、韌性好，抗腐蝕性強(qiáng)電阻焊無(wú)無(wú)通電、加壓、機(jī)械薄板點(diǎn)焊普通用作構(gòu)造焊縫氣焊短、光焊條無(wú)〔乙炔復(fù)原〕手工薄板、小型、不同材質(zhì)構(gòu)造中普通用作構(gòu)造焊縫第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式二、焊縫銜接方式按照被銜接構(gòu)件的相對(duì)位置來(lái)分為：平接〔直接對(duì)接和蓋板對(duì)接〕：厚度一樣或相近的兩構(gòu)件搭接：不同厚度的兩構(gòu)件，傳力不均勻，費(fèi)資料T形銜接〔頂接〕：組合截面角部銜接：箱形截面第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式蓋板對(duì)接三、焊縫方式按焊縫和兩個(gè)被銜接件間的相對(duì)位置分類。對(duì)接焊縫：焊縫和兩個(gè)被銜接件的平行面相連。角焊縫：焊縫和兩個(gè)被銜接件的相交面相連。第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式對(duì)接焊縫按受力與焊縫方向分：

a〕對(duì)接正焊縫：作用力方向與焊縫方向正交b〕對(duì)接斜焊縫：作用力方向與焊縫方向斜交角焊縫按受力與焊縫方向分：

a〕端縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向垂直

b〕側(cè)縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向平行c)斜角焊縫〔斜縫〕第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式按焊縫延續(xù)性：

a〕延續(xù)角焊縫〔重要構(gòu)件〕：受力較好

b〕斷續(xù)角焊縫〔次要構(gòu)件〕：易發(fā)生應(yīng)力集中斷續(xù)角焊縫延續(xù)間隔l≤15t〔受壓〕和l≤30t〔受拉〕，t為較薄件的厚度第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式按施焊位置：平焊〔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，盡量防止。第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式四、焊縫缺陷

常見(jiàn)的焊接缺陷：

裂紋、焊瘤、氣孔、未焊透、夾渣、咬邊、燒穿、凹坑、塌陷、未焊滿。

缺陷的存在減弱受力面積，產(chǎn)生應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂紋。第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式五、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量等級(jí)：<鋼構(gòu)造工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范>〔GB50205〕對(duì)焊縫依其質(zhì)量檢查規(guī)范分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)方法：外觀檢查〔外部尺寸和缺陷〕內(nèi)部檢查〔內(nèi)部缺陷〕：超聲波探傷檢驗(yàn)〔主要)、X射線、γ射線等〔x射線運(yùn)用廣〕檢驗(yàn)、磁粉〔輔助〕、熒光檢驗(yàn)〔輔助〕。三級(jí)焊縫只需求進(jìn)展外觀檢驗(yàn)并符合規(guī)范，即檢查焊縫實(shí)踐尺寸能否符合設(shè)計(jì)要求和有無(wú)看得見(jiàn)的裂紋，咬邊等缺陷；第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式一級(jí)焊縫需經(jīng)外觀檢查、超聲波探傷〔檢驗(yàn)每條焊縫全部長(zhǎng)度〕、x射線檢驗(yàn)都合格；二級(jí)焊縫需外觀檢查、超聲波探傷〔檢驗(yàn)每條焊縫的20％長(zhǎng)度，且不小于200mm〕合格；焊縫等級(jí)的選用：①疲勞驗(yàn)算的構(gòu)件：垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受拉時(shí)為一級(jí)，受壓時(shí)為二級(jí)；②不進(jìn)展疲勞計(jì)算的構(gòu)件：對(duì)接焊縫要求等強(qiáng)時(shí)受拉焊縫不低于二級(jí)，受壓時(shí)宜為二級(jí)；三級(jí)焊縫的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為主體鋼材的85%；③重級(jí)任務(wù)制吊車和Q≥50T的中級(jí)任務(wù)制的吊車，吊車梁腹板與上翼緣之間的T形焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，不低于二級(jí)；④角焊縫普通為三級(jí)，只對(duì)直接接受動(dòng)力荷載且需求驗(yàn)算疲勞和起分量Q≥50T的中級(jí)任務(wù)制的吊車梁的角焊縫外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式焊接時(shí)為保證質(zhì)量，需求留意之處：〔1〕對(duì)不熟習(xí)的鋼種焊接時(shí)，需做工藝性能和力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)；〔2〕焊工要進(jìn)展考核，持證上崗；〔3〕焊條、焊絲、焊劑按規(guī)定烘焙；〔4〕多層焊接需延續(xù)施焊，每層焊道之間要清理；〔5〕焊縫出現(xiàn)裂痕，應(yīng)申報(bào)、查明緣由，方能處置。第二節(jié)焊接方法和焊縫銜接方式前往六、焊縫代號(hào)、螺栓及其孔眼焊縫符號(hào)主要由圖形符號(hào)、輔助符號(hào)和引出線等部分組成。引出線：橫線和帶箭頭的斜線組成，圖形符號(hào)和焊腳尺寸標(biāo)在橫線上。圖形符號(hào)：表示焊縫的根本型式輔助符號(hào)：焊縫的輔助要求。螺栓及其孔眼圖例見(jiàn)課本表3.3。前往第三節(jié)角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算一、角焊縫的構(gòu)造〔1〕角焊縫的截面方式：直角角焊縫和斜角角焊縫。１〕直角焊縫〔a〕普通焊縫：應(yīng)力集中較嚴(yán)重〔b〕平坡焊縫〔正面〕:接受動(dòng)力荷載時(shí)采用〔c〕深熔焊縫〔側(cè)面〕:接受動(dòng)力荷載時(shí)采用

2〕斜角角焊縫〔d〕斜銳角焊縫〔e〕斜鈍角焊縫〔f〕斜凹面角焊縫l主要用于鋼管銜接中〔2〕正面角焊縫〔端焊縫〕、側(cè)面角焊縫1〕端縫：焊縫垂直于受力方向，其特點(diǎn)為受力后應(yīng)力形狀較復(fù)雜，應(yīng)力集中嚴(yán)重，焊縫根部構(gòu)成頂峰應(yīng)力，易于開(kāi)裂。端縫破壞強(qiáng)度要高一些，但塑性差。2〕側(cè)縫：焊縫長(zhǎng)度方向與受力方向平行，其特點(diǎn)為應(yīng)力分布簡(jiǎn)單些，但彈性任務(wù)階段分布并不均勻，剪應(yīng)力兩端大，中間小。側(cè)縫強(qiáng)度低，但塑性較好，兩端出現(xiàn)塑性變形后將產(chǎn)生應(yīng)力重分布，在規(guī)定的長(zhǎng)度內(nèi)應(yīng)力可趨于均勻?！?〕角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的幾何特征：焊腳尺寸hf〔焊縫直角邊的邊長(zhǎng)〕和焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw。焊腳尺寸hf:過(guò)小，冷卻快，產(chǎn)生淬硬，裂紋；過(guò)大，易燒傷、燒穿，熱脆區(qū)增大，剩余應(yīng)力和剩余變形增大。最大焊腳尺寸：hf≤1.2tmin；對(duì)于構(gòu)件邊緣焊縫,為防咬邊，當(dāng)板件厚度t＞6mm時(shí)，普通取hf≤t-(1~2)mm；當(dāng)t≤6mm時(shí)，取hf≤t；tmin為較薄焊件厚。最小角腳尺寸：hf≥1.5mm；對(duì)于T形銜接的單面角焊縫，應(yīng)添加1mm；當(dāng)板件厚度t≤4mm時(shí)，取hf為焊件厚度；對(duì)自動(dòng)焊可減1mm。焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw:太長(zhǎng)，兩端應(yīng)力與中間應(yīng)力相差太大；太短，起落弧太近，部分加熱嚴(yán)重。側(cè)面焊縫的最大計(jì)算長(zhǎng)度：lw≤60hf，當(dāng)實(shí)踐長(zhǎng)度對(duì)于上述數(shù)值時(shí)，其超越部分在計(jì)算中不予思索；角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度：lw≥8hf，而且不得小于40mm。搭接銜接的構(gòu)造要求：當(dāng)板件的端部?jī)H有兩側(cè)面角焊縫銜接時(shí)，為了防止應(yīng)力傳遞過(guò)分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力過(guò)分不均，應(yīng)使每條側(cè)焊縫長(zhǎng)度大于它們之間的間隔，即lw＞=b。另外為了防止焊縫收縮時(shí)引起板件的拱曲過(guò)大，還應(yīng)使b＜16t(當(dāng)t＞12mm)或200mm(當(dāng)t<=12mm)。當(dāng)不滿足規(guī)定時(shí)，應(yīng)加正面角焊縫。在僅用正面焊縫的搭接銜接中，搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚度的5倍及25mm，以減小焊縫收縮而產(chǎn)生的剩余應(yīng)力，以及因傳力偏心而產(chǎn)生的附加應(yīng)力。一切圍焊的轉(zhuǎn)角處必需延續(xù)施焊，對(duì)非圍焊的角焊縫的端部轉(zhuǎn)角處應(yīng)延續(xù)作2hf的轉(zhuǎn)角焊。角焊縫的構(gòu)造部位工程構(gòu)造要求備注焊腳尺寸hf上限

；對(duì)板邊：

t1為較薄焊件厚下限

；當(dāng)

t2為較厚焊件厚。對(duì)自動(dòng)焊可減1mm；對(duì)單面T型焊應(yīng)加1mm。焊縫長(zhǎng)度lw上限〔受動(dòng)力荷載〕；

〔其他情況〕；內(nèi)力沿側(cè)縫全長(zhǎng)均勻分布者不限下限8hf或40mm，取兩者最大值

端部?jī)H有兩側(cè)面角焊縫銜接長(zhǎng)度lw

間隔l0

t為較薄焊件厚端部轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角處加焊一段長(zhǎng)度2hf〔兩面?zhèn)瓤p時(shí)〕或用三面圍焊轉(zhuǎn)角處焊縫須延續(xù)施焊搭接銜接搭接最小長(zhǎng)度5t1或25mm，取兩者最大值t1為較薄焊件厚度二、直角角焊縫的計(jì)算公式1、有效高度、有效面積和有效截面

——兩焊腳邊的夾角，

——焊腳尺寸。破壞截面：假設(shè)焊縫破壞截面為有效截面〔沿焊腳的角平分面破壞，最小截面〕。2、角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔抗剪條件定〕E43系列：E50系列：3、有效截面的應(yīng)力——垂直于角焊縫有效截面上的正應(yīng)力；——有效截面上垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力；——有效截面上平行于焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力。實(shí)驗(yàn)研討闡明：三個(gè)方向應(yīng)力與焊縫強(qiáng)度間的關(guān)系為4、適用的計(jì)算方法：設(shè)焊縫接受外力Ny:垂直于lw,沿焊縫長(zhǎng)度產(chǎn)生平均應(yīng)力不是正應(yīng)力、剪應(yīng)力，可分解為Nz:平行于lw，沿焊縫長(zhǎng)度產(chǎn)生平均剪應(yīng)力將帶入得：假設(shè)焊縫接受外力Nx、Ny、Nz，那么角焊縫的計(jì)算公式為——端焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù)，

對(duì)直接接受動(dòng)力荷載構(gòu)造中的角焊縫，取1.0；

——按焊縫有效截面計(jì)算，垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力；

——按焊縫有效截面計(jì)算，沿焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力。三、角焊縫的計(jì)算角焊縫的受力情況：1〕軸向力N；2〕彎矩M；3〕扭矩T；4〕彎矩、扭矩、剪力、軸力共同作用。焊縫設(shè)計(jì)的根本思緒：根據(jù)構(gòu)造要求定出hf或lw,代如公式求出lw或hf。焊縫驗(yàn)算的根本思緒：找出受力最不利點(diǎn)進(jìn)展驗(yàn)算。驗(yàn)算步驟：1〕選受力最不利點(diǎn)；2〕分別分析每個(gè)外力對(duì)此點(diǎn)所產(chǎn)生的應(yīng)力情況、；3〕把一切應(yīng)力同性質(zhì)疊加得、4〕代入公式驗(yàn)算端縫、側(cè)縫在軸向力作用下的計(jì)算：當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力經(jīng)過(guò)銜接角焊縫群的中心時(shí)，焊縫的應(yīng)力可以為是均勻分布。

〔1〕僅有端縫時(shí)

——垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力；he

——角焊縫有效厚度；lw——角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，每條角焊縫取實(shí)踐長(zhǎng)度減2hf〔每端減hf〕；ffw——角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；f——端焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù)，對(duì)接受靜力荷載和間接接受動(dòng)力荷載的構(gòu)造，f

=1.22；直接接受動(dòng)力荷載f

=1.0。

〔2〕僅有側(cè)縫時(shí)

f——沿焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力?！?〕當(dāng)外力和角焊縫長(zhǎng)度方向成夾角時(shí)的斜焊縫計(jì)算：可直接用斜焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)，這時(shí)整理得：那么令直接接受動(dòng)力荷載構(gòu)造，=1〔4〕用蓋板的對(duì)接銜接采用三面圍焊時(shí)a、矩形蓋板：先計(jì)算一側(cè)正面角焊縫所能承當(dāng)?shù)膬?nèi)力

再設(shè)計(jì)側(cè)面角焊縫b、菱形蓋板：減小拼接板轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。菱形蓋板的正面角焊的較短，簡(jiǎn)化計(jì)算，不思索焊縫應(yīng)力方向，按下式計(jì)算：2.角鋼桿件與節(jié)點(diǎn)板焊接銜接，接受軸向力N：

〔1〕角鋼用兩面?zhèn)群缚p與節(jié)點(diǎn)板銜接的焊縫計(jì)算

K1、K2——焊縫內(nèi)力分配系數(shù)；N1、N2——分別為角鋼肢背和肢尖傳送的內(nèi)力。

〔2〕角鋼用三面圍焊與節(jié)點(diǎn)板銜接的焊縫計(jì)算先選擇正面角焊縫的hf，求出端部正面角焊縫能傳送的內(nèi)力

由平衡條件求出側(cè)縫各分擔(dān)的力

為了使銜接的構(gòu)造合理，肢背和肢尖可采用不同的焊腳尺寸，這樣可便肢背和肢尖的焊縫長(zhǎng)度接近相等?！?〕角鋼用“L〞型焊縫與節(jié)點(diǎn)板銜接的焊縫計(jì)算

由N2=0得：

例：如下圖，角鋼與節(jié)點(diǎn)板采用兩邊側(cè)焊縫銜接，接受靜拉力設(shè)計(jì)值660KN，角鋼為2∠110x10，節(jié)點(diǎn)板厚度t1=12mm，鋼材為Q235鋼，焊條型號(hào)為E43系列，焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw=160N/mm2，hf=8mm，試確定所需角焊縫的實(shí)踐長(zhǎng)度。解：焊縫受力：N=660kN;焊腳尺寸構(gòu)造要求：1.5，1.5，故；肢尖故滿足要求。肢尖部分最不利點(diǎn)的應(yīng)力：滿足要求。肢背部分最不利點(diǎn)的應(yīng)力：取滿足要求3.彎矩、剪力、軸力共同作用下的頂接〔T形〕銜接角焊縫:彎矩M作用下，x方向應(yīng)力剪力作用下，y方向應(yīng)力軸力N作用下x方向應(yīng)力M、V和N共同作用下，焊縫上或下端點(diǎn)最危險(xiǎn)處應(yīng)滿足：式中：,

假設(shè)只接受上述M、N、V的某一、兩種荷載時(shí)，只取其相應(yīng)的應(yīng)力進(jìn)展驗(yàn)算。計(jì)算角焊縫銜接中的hf。知銜接接受動(dòng)荷載，鋼材為Q235BF，焊條為E43型，F(xiàn)1=180kN,F2=240kN,圖中尺寸單位為：mm。

解：將外力F1，F(xiàn)2移向焊縫形心O，得:

N在焊縫中產(chǎn)生均勻分布的

V在焊縫中產(chǎn)生均勻分布的

銜接接受動(dòng)力荷載，f

=1.0,那么：解得：4.牛腿在彎矩M、剪力V共同作用下的角焊縫銜接計(jì)算:M＝Ve翼緣豎向剛度較差，不能接受剪力，所以假設(shè)全部剪力均由腹板的豎向焊縫接受，彎矩由翼緣與腹板角焊縫共同接受。點(diǎn)1：點(diǎn)2：點(diǎn)3：對(duì)工字梁與柱銜接的另一種計(jì)算方法：假設(shè)腹板焊縫只接受剪力，翼緣焊縫承當(dāng)全部彎矩，并將彎矩化為一對(duì)程度力H=M/h。5.扭矩、剪力、軸力共同作用下搭接銜接角焊縫搭接銜接的角焊縫在扭矩作用下的計(jì)算假定：①被銜接件是絕對(duì)剛性的，而角焊縫是彈性的；②被銜接件繞形心O旋轉(zhuǎn)，角焊縫群上恣意一點(diǎn)處的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與形心的連線，且應(yīng)力的大小與連線間隔r成正比。

扭矩T作用下各點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算〔以A點(diǎn)為例〕：Ip=Ix+Iy為焊縫計(jì)算截面對(duì)形心的極慣性矩，rx、ry為焊縫角點(diǎn)到焊縫形心的坐標(biāo)間隔。V作用下剪應(yīng)力均勻分布〔A點(diǎn)〕：N作用下A點(diǎn)剪應(yīng)力

A點(diǎn)合應(yīng)力：滿足留意：計(jì)算時(shí)需判別最不利受力點(diǎn)！計(jì)算方法較近似。前往一圍焊縫銜接，知：l1=200mm,l2=300mm,e=80mm,hf=8mm,F=370kN,Ix=6300cm4,Iy=1710cm4,，。實(shí)驗(yàn)算該銜接能否平安。解：將F移向焊縫形心O，三面圍焊縫受力：在計(jì)算焊縫的面積和其極慣性矩時(shí)，近似取l1和l2為其計(jì)算長(zhǎng)度，即既不思索焊縫的實(shí)踐長(zhǎng)度稍大于l1和l2，也不扣除程度焊縫的兩端缺陷16mm。焊縫截面面積：在N力作用下，焊縫各點(diǎn)受力均勻；在T作用下，程度焊縫右邊兩個(gè)端點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力最大，但在右上端點(diǎn)其應(yīng)力的程度分量與N力產(chǎn)生的同方向，因此該焊縫在外力F作用下，該點(diǎn)最危險(xiǎn)。由N在程度焊縫右上端點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力為：由扭矩T在該點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力的程度分為：由T在該點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力的垂直分量為：代入強(qiáng)度條件：該銜接平安。6、斜角角焊縫的計(jì)算對(duì)于斜角焊縫的強(qiáng)度仍按式計(jì)算，1)不思索焊縫方向，取為1.0。2)焊縫有效厚度：當(dāng)焊縫根部間隙不大于1.5mm時(shí)當(dāng)焊縫根部間隙大于1.5mm小于5mm時(shí)前往第四節(jié)對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算一、對(duì)接焊縫的構(gòu)造對(duì)接焊縫又稱坡口焊縫，在施焊時(shí),焊件間須具有適宜于焊條運(yùn)轉(zhuǎn)的空間，故普通均將焊件邊緣加工成坡口，焊縫那么焊在兩焊件的坡口面之間，或一焊件的坡口與另一焊件的外表之間。1.對(duì)接焊縫的優(yōu)缺陷優(yōu)點(diǎn)：對(duì)接焊縫傳力直接、平順、沒(méi)有顯著的應(yīng)力集中景象，因此受力性能良好，對(duì)于接受靜、動(dòng)載的構(gòu)件銜接都適用;不需拼接板，用料經(jīng)濟(jì)。缺陷：由于對(duì)接焊縫的質(zhì)量要求較高，焊件之間施焊間隙要求較嚴(yán)，需剖口，焊件長(zhǎng)度要準(zhǔn)確。普通多用于工廠制造的銜接中。2、對(duì)接焊縫的方式：根據(jù)板厚和施工條件選用。

a〕直邊縫：適宜板厚t10mmb〕單邊V形：適宜板厚t＝10～20mmc〕雙邊V形：適宜板厚t＝10～20mmd〕U形：適宜板厚t>20mme〕K形：適宜板厚t>20mmf〕X形：適宜板厚t>20mm對(duì)于v形和u形縫的跟部還需求去除焊根，并進(jìn)展補(bǔ)焊；沒(méi)有條件清根和補(bǔ)焊者，要事先加墊板。3.對(duì)接焊縫的構(gòu)造處置〔1〕起落弧處易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用引弧板施工復(fù)雜，除接受動(dòng)力荷載外，普通不用，計(jì)算時(shí)將焊縫長(zhǎng)度兩端各減去tmin?！?〕在對(duì)接焊縫的拼接處：當(dāng)焊件的寬度不同或厚度在一側(cè)相差相差4mm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)切成坡度不大于1：2.5的斜角；當(dāng)厚度不同時(shí)，焊縫坡口方式應(yīng)根據(jù)叫薄焊件厚度選取。直接接受動(dòng)力荷載且需求驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度的，斜面坡度不大于1：4。第四節(jié)對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算〔3〕鋼板用縱橫十字交叉或T形交叉焊縫拼接鋼板的拼接，當(dāng)采用對(duì)接焊縫時(shí)，縱橫兩方向可采用十字形交叉或T形交叉。當(dāng)為T形交叉時(shí)，交叉點(diǎn)的間距a不小于200mm

。4.對(duì)接焊縫的強(qiáng)度與鋼材的牌號(hào)、焊條型號(hào)及焊縫質(zhì)量的檢驗(yàn)規(guī)范有關(guān)。有引弧板的對(duì)接焊縫在受壓、受剪時(shí)與母材等強(qiáng)，但焊縫的抗拉強(qiáng)度與焊縫質(zhì)量等級(jí)有關(guān)。當(dāng)采用三級(jí)質(zhì)量檢驗(yàn)方法時(shí)，因焊縫缺陷的影響，其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值低于焊件鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，故對(duì)接直焊縫的焊件鋼材常不能充分利用。假設(shè)是拼接焊縫，可將其改在受力較小處或改用一級(jí)、二級(jí)焊縫檢驗(yàn)方法并加引弧板。二、對(duì)接焊縫計(jì)算計(jì)算原那么：對(duì)接焊縫的應(yīng)力分布以為與焊件原來(lái)的應(yīng)力分布根本一樣，可用計(jì)算焊件的方法計(jì)算對(duì)接焊縫。計(jì)算時(shí)，焊縫中最大應(yīng)力〔或折算應(yīng)力〕不能超越焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。對(duì)于重要的構(gòu)件，按一、二級(jí)規(guī)范檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量，焊縫和構(gòu)件等強(qiáng)，不用另行計(jì)算，只需對(duì)三級(jí)焊縫，才需求計(jì)算。

對(duì)接焊縫的計(jì)算包括：軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算斜向受力的對(duì)接焊縫計(jì)算接受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫計(jì)算第四節(jié)對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算〔1〕軸心受力的對(duì)接焊縫＝N／〔lwt〕≤fwt或fwc

式中N——軸心拉力或壓力的設(shè)計(jì)值；lw——焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，當(dāng)采用引弧板施焊時(shí)，取焊縫實(shí)踐長(zhǎng)度；當(dāng)無(wú)法采用引弧板時(shí)，每條焊縫取實(shí)踐長(zhǎng)度減去2t；t——在對(duì)接接頭中為銜接件的較小厚度，不思索焊縫的余高；在T形接頭中為腹板厚度;ftw，fcw——對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。抗壓焊縫和質(zhì)量等級(jí)為一、二級(jí)的抗拉焊縫與母材等強(qiáng)，三級(jí)抗拉焊縫強(qiáng)度為母材的85%。NN第四節(jié)對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算〔2〕斜向受力的對(duì)接焊縫fvw——對(duì)接焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

主要用于焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值低于構(gòu)件強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的銜接中。

優(yōu)點(diǎn)：抗動(dòng)力荷載性能較好；

缺陷：較費(fèi)資料。

當(dāng)tg1.5即56.3時(shí)，斜焊縫的強(qiáng)度不低于母材，可不驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。第四節(jié)對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算例：計(jì)算右圖所示兩塊鋼板的對(duì)接焊經(jīng)。知板截面為460×l0mm，接受軸心拉力設(shè)計(jì)值N＝980kN．鋼材為Q235鋼，采用手工焊，焊條為E43，焊縫質(zhì)量為三級(jí)，未采用引弧板。解：查表得＝N／〔lwt〕≤fwt=185N/mm2當(dāng)采用直縫時(shí)，lw=460-2X10=440mm，焊縫應(yīng)力為可見(jiàn)直縫不能滿足要求，改用斜縫銜接，取焊縫計(jì)算長(zhǎng)度剪應(yīng)力為正應(yīng)力為〔3〕接受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫計(jì)算同時(shí)受彎、剪時(shí)，分別驗(yàn)算最大正應(yīng)力、最大剪應(yīng)力

——焊縫截面抵抗矩

——焊縫截面上計(jì)算點(diǎn)處以上〔以下〕截面對(duì)中和軸的面積矩。第四節(jié)對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算VVMMVVMM1矩形截面工字行截面VVMM1工字型截面，對(duì)于腹板和翼緣的交界點(diǎn)，正應(yīng)力、剪應(yīng)力雖不是最大，但都比較大，所以需驗(yàn)算折算應(yīng)力，即：

1、1為腹板與翼緣交界點(diǎn)處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力；1.1為思索到最大折算應(yīng)力只在部分截面的部分點(diǎn)出現(xiàn)，而將強(qiáng)度設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高。第四節(jié)對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算〔4〕接受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫第四節(jié)對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算上圖該牛腿截面為非對(duì)稱，在拉力作用下，全截面均勻受拉，在剪力作用下，整個(gè)腹板截面按均勻抗剪思索，在彎矩作用下，中和軸以上受拉，中和軸以下受壓。因此圖中1、2、3、4點(diǎn)均需強(qiáng)度驗(yàn)算。點(diǎn)1為下翼緣最外緣的點(diǎn)，點(diǎn)2為下翼緣與腹板的交界點(diǎn)，點(diǎn)3為上翼緣與腹板1的交界點(diǎn)，點(diǎn)4為上翼緣最外緣的點(diǎn)。各點(diǎn)計(jì)算為：點(diǎn)1：

點(diǎn)2：點(diǎn)3：點(diǎn)4：式中：

——有效抗剪面積，——整個(gè)焊縫截面的截面積；——各計(jì)算點(diǎn)到中和軸的間隔。前往第四節(jié)對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算例:計(jì)算工字形截面梁拼接連接的對(duì)接焊縫。知鋼材為Q235B·F，采用E43型焊條手工電弧焊，III級(jí)質(zhì)量檢驗(yàn)，用引弧板施焊。拼接截面接受彎矩M＝1000kN·m(設(shè)計(jì)值)，剪力V=225kN(設(shè)計(jì)值)。解:查得焊縫截面參數(shù):對(duì)接焊縫滿足強(qiáng)度要求三、未焊透的對(duì)接焊縫未焊透的對(duì)接焊縫，焊件間存在一定縫隙，縫隙處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，傳力性能較差，故普通的對(duì)接焊多采用焊透縫，只需當(dāng)構(gòu)件較厚內(nèi)力較小，且受靜載作用時(shí)，方可采用未焊透的對(duì)接縫。1、計(jì)算方法同角焊縫，垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的壓力作用下f

=1.22，其他情況取f

=1.0。2、有效厚度he當(dāng)采用不焊透的對(duì)接焊縫時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)圖中注明坡口的方式和尺寸，其有效厚度he不得小于1.5,tmax為坡口所在焊件的較大厚度。在接受動(dòng)力荷載的構(gòu)造中，垂至于受力方向的焊縫不宜采用不焊透的對(duì)接焊縫。V形坡口：當(dāng)時(shí)，he=s;當(dāng)時(shí)，he=0.75s。單邊V形和K形坡口：當(dāng)，he=s-3。U形、J形坡口：he=s。S為坡口深度，即根部到焊縫外表〔不思索余高〕的最短間隔；為坡口角度。當(dāng)熔合線處焊縫截面邊長(zhǎng)等于或接近于最短間隔s時(shí)〔bce)，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以0.9。前往第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形一、焊接應(yīng)力的分類及產(chǎn)生緣由定義：焊接后冷卻時(shí)，焊縫與焊縫附近的鋼材不能自在收縮，由此約束而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為焊接應(yīng)力。分類：〔1〕縱向焊接應(yīng)力：沿著焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力。構(gòu)成緣由：兩塊鋼板上施焊時(shí)，產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，焊縫附近溫度高達(dá)1600C，其臨近區(qū)域溫度較低，且冷卻很快。冷卻時(shí)鋼材收縮，冷卻慢的區(qū)域收縮遭到限制，從而產(chǎn)生拉應(yīng)力，冷卻快的區(qū)域受到壓應(yīng)力?！?〕橫向焊接應(yīng)力：垂直于焊縫長(zhǎng)度方向且平行于構(gòu)件外表的應(yīng)力。橫向剩余應(yīng)力產(chǎn)生的緣由有：①焊縫縱向收縮，兩塊鋼板趨向于向外彎成弓形的趨勢(shì)，但實(shí)際上焊縫將兩塊鋼板連成整體，不能分開(kāi)，于是在焊縫中部將產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力。②焊縫在施焊過(guò)程中，先后冷卻的時(shí)間不同，先焊的焊縫曾經(jīng)凝固，且具有一定的強(qiáng)度，會(huì)阻止后焊焊縫在橫向的自在膨脹，使其產(chǎn)生橫向的塑性緊縮變形。當(dāng)焊縫冷卻時(shí)，后焊焊縫的收縮遭到已凝固焊縫的限制而產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力，同時(shí)在先焊部分的焊縫內(nèi)產(chǎn)生橫向壓應(yīng)力。橫向收縮引起的橫向應(yīng)力與施焊方向及先后次序有關(guān)。焊縫的橫向剩余應(yīng)力是上述兩種緣由產(chǎn)生的應(yīng)力的合成。第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形〔3〕厚度方向的焊接應(yīng)力：垂直于焊縫長(zhǎng)度方向且垂直于構(gòu)件外表的應(yīng)力。在厚鋼板的銜接中，焊縫需求多層施焊。因此，除有縱向和橫向剩余應(yīng)力之外，沿厚度方向還存在著剩余應(yīng)力。這三種應(yīng)力能夠構(gòu)成比較嚴(yán)重的同號(hào)三軸應(yīng)力；會(huì)大大降低構(gòu)造銜接的塑性。這就是焊接構(gòu)造易發(fā)生脆性破壞的緣由之一。第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形二、焊接應(yīng)力對(duì)構(gòu)造性能的影響：1〕靜力強(qiáng)度：對(duì)于具有一定塑性的鋼材，在靜力荷載作用下，因焊接剩余應(yīng)力是自相平衡力系，對(duì)常溫下接受靜力荷載構(gòu)造的強(qiáng)度沒(méi)有影響；第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形2〕剛度：當(dāng)剩余應(yīng)力與外加荷載引起的應(yīng)力同號(hào)相加以后，該部分資料將提早進(jìn)人屈服階段，部分構(gòu)成塑性區(qū)而剛度陣為零，繼續(xù)添加的外力將僅由彈性區(qū)承當(dāng)，因此構(gòu)件變形將加快，剛度降低。會(huì)使部分截面提早到達(dá)受壓屈服強(qiáng)度而進(jìn)入塑性受壓形狀，降低軸心受壓、受彎和壓彎構(gòu)件等的穩(wěn)定性。3〕對(duì)低溫冷脆的影響：厚板或交叉焊縫，焊接應(yīng)力使焊縫處于三向拉應(yīng)力形狀，妨礙了塑性變形,裂紋易發(fā)生和開(kāi)展、添加鋼材在低溫的脆斷傾向。4〕降低疲勞強(qiáng)度：剩余拉應(yīng)力高的地方易構(gòu)成和開(kāi)展疲勞裂紋，疲勞強(qiáng)度也因此降低。第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形三、焊接變形：鋼構(gòu)造構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)在焊接過(guò)程中，部分區(qū)域遭到很強(qiáng)的高溫作用，在此不均勻的加熱和冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的變形稱為焊接變形。焊接變形的產(chǎn)生和防止：焊接變形是由于焊接過(guò)程中焊區(qū)的收縮變形引起的，表如今構(gòu)件部分的鼓起、歪曲、彎曲或扭曲等。

表現(xiàn)主要有：縱向收縮、橫向收縮、彎曲變形、角變形、波浪變形、扭曲變形等。如圖第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形四、減少焊接應(yīng)力和焊接變形的方法：

設(shè)計(jì)上的措施：1、焊件位置的安排要合理。盡量使焊縫對(duì)稱于構(gòu)件截面的中心軸，使其變形相反而抵消；銜接過(guò)渡平滑，防止應(yīng)力集中景象；2、焊縫尺寸要適當(dāng)，不得隨意增大焊縫的厚度，防止過(guò)大的焊接剩余應(yīng)力。3、應(yīng)盡量防止焊縫集中，如三向交叉焊縫，焊縫的數(shù)量宜少；4、盡量防止在母材厚度方向的收縮應(yīng)力。5、防止仰焊。第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形工藝上的措施：1、采取合理的施焊次序：例如分段退焊、分層焊和工字形截面的對(duì)角跳焊等。前往第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形2、采用反變形法：施焊前使構(gòu)造有一個(gè)和焊接變形相反的預(yù)變形。3、對(duì)于小尺寸焊件，采取焊前預(yù)熱，焊后回火加熱至600度左右，然后漸漸冷卻，可以消除焊接應(yīng)力和焊接變形。4、采取剛性固定法來(lái)控制焊接變形，但添加了焊接應(yīng)力。前往類別加工精度抗剪性能本錢運(yùn)用范圍精制(A、B)級(jí)高，栓徑與孔徑之差為0.3～0.8mm，I類孔高高1〕構(gòu)件精度很高的構(gòu)造，機(jī)械構(gòu)造；2〕銜接點(diǎn)僅用一個(gè)螺栓或有模具套鉆的多個(gè)螺栓銜接的可調(diào)理?xiàng)U件〔柔性桿〕粗制(C級(jí))較低，栓徑與孔徑之差為1～1.5mm較低低1〕抗拉銜接；

2〕靜力荷載下抗剪銜接；3〕加防松措施后受風(fēng)振作用抗剪；4〕可裝配銜接；5〕安裝螺栓；6〕與抗剪支托配合抗拉剪結(jié)協(xié)作用注：A級(jí)用于M24以下，B級(jí)用于M24以上。第六節(jié)螺栓銜接的構(gòu)造1、螺栓銜接的分類2、螺栓在構(gòu)件上的陳列并列：比較整齊，但對(duì)構(gòu)件截面減弱較大；錯(cuò)列：可減少構(gòu)件截面減弱，但陳列較繁，不緊湊。第六節(jié)螺栓銜接的構(gòu)造第六節(jié)螺栓銜接的構(gòu)造陳列時(shí)應(yīng)思索以下要求:1〕受力要求：對(duì)于受拉構(gòu)件，螺栓的栓距和線距不應(yīng)過(guò)小，否那么對(duì)鋼板截面減弱太多，構(gòu)件有能夠沿直線或折線發(fā)生凈截面破壞。對(duì)于受壓構(gòu)件，沿作用力方向螺栓間距不應(yīng)過(guò)大，否那么被銜接的板件間容易發(fā)生凸曲景象。因此，從受力角度應(yīng)規(guī)定螺栓的最大和最小允許間距。2〕構(gòu)造要求：假設(shè)栓距和線距過(guò)大，那么構(gòu)件接觸面不夠嚴(yán)密，潮氣易于侵入縫隙而產(chǎn)生腐蝕，所以，構(gòu)造上要規(guī)定螺栓的最大允許間距。3〕施工要求：為便于轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓扳手，就要保證一定的作業(yè)空間。所以，施工上要規(guī)定螺栓的最小允許間距。根據(jù)以上要求，規(guī)范規(guī)定螺栓的最大和最小允許間距見(jiàn)課本表3.4。稱號(hào)

位置和方向

最大允許間隔

〔取兩者的較小值〕

最小允許間隔

外排(垂直內(nèi)力或順內(nèi)力方向)

8d0

或12t

垂直內(nèi)力方向

16d0

或24t

構(gòu)件受壓力

12d0

或18t

中間排

順內(nèi)力方向

構(gòu)件受拉力

16d0

或24t

中心間距

沿對(duì)角線方向

——

3d0

順內(nèi)力方向〔端距〕2d0

剪切或手工氣割邊

1.5d0

高強(qiáng)度螺栓

1.5d0

中心至構(gòu)件邊緣間隔

垂直內(nèi)力方向〔邊距〕

軋制邊、自動(dòng)氣割或鋸割邊

其它螺栓

4d0

或8t

1.2d0

注:1.d0為螺栓孔徑，t為外層薄板件厚度。2.鋼板邊緣與剛性構(gòu)件(如角鋼、槽鋼)相連的螺栓最大間距，可按中間排數(shù)值采用。螺栓的最大和最小允許間距第六節(jié)螺栓銜接的構(gòu)造3、螺栓的構(gòu)造要求●每一構(gòu)件在節(jié)點(diǎn)上以及拼接接頭的一端，永久螺栓的數(shù)目不少于2個(gè)。●對(duì)直接接受動(dòng)力荷載的普通螺栓銜接，該當(dāng)采用雙螺帽或其它防止螺帽松動(dòng)的有效措施?！裼捎贑級(jí)螺栓與孔壁有較大間隙，普通只受拉力，不宜受剪，接受靜力荷載構(gòu)造的次要銜接、可裝配構(gòu)造和暫時(shí)構(gòu)造，可采用C級(jí)螺栓受剪。重要構(gòu)造中，優(yōu)先采用高強(qiáng)螺栓。4、螺栓的規(guī)格與表示：

鋼構(gòu)造普通選用C級(jí)〔粗制〕六角螺母螺栓，標(biāo)識(shí)用M和工程直徑〔mm〕表示，例如M16、M20等。第六節(jié)螺栓銜接的構(gòu)造前往第七節(jié)普通螺栓銜接的任務(wù)性能和計(jì)算普通螺栓等級(jí):C級(jí)螺栓有4.6和4.8級(jí)，A、B級(jí)螺栓有5.6和8.8級(jí)。受力性能：接受剪力的螺栓、接受拉力的螺栓、接受剪力和拉力的螺栓。剪力螺栓靠孔壁承壓、螺桿抗剪傳力，拉力螺栓靠螺栓受拉。一、普通螺栓抗剪銜接1、抗剪銜接的任務(wù)性能單個(gè)受剪螺接銜接的任務(wù)階段：1〕摩擦傳力的彈性階段：外力靠被銜接件間的摩擦阻力來(lái)傳送，被銜接件間的相對(duì)位置不變。摩擦阻力的大小取決于擰緊螺栓時(shí)在螺桿中所構(gòu)成的預(yù)拉力大小。由于普通螺栓的初拉力較小，計(jì)算時(shí)可忽略不計(jì)；而高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力非常大，故計(jì)算時(shí)不可忽略。2〕滑移階段：程度線段表示被銜接件間的摩擦阻力被抑制，銜接件進(jìn)入相對(duì)滑移階段。當(dāng)滑移至栓桿和孔壁靠緊時(shí)，滑移階段即告終了，該階段內(nèi)銜接的承載力并未添加。3〕栓桿直接傳力的彈性階段當(dāng)滑移停頓后，外力靠螺栓和孔壁接觸傳送，孔壁那么遭到擠壓，螺栓桿開(kāi)場(chǎng)受剪，彎和軸向拉力，銜接承載力隨之添加，曲線繼續(xù)上升，銜接進(jìn)入彈性任務(wù)階段。4〕彈塑性階段隨著外拉力的添加，銜接變形迅速增大，曲線亦趨于平坦，直至銜接承載才干到達(dá)極限形狀而破壞。曲線的最高點(diǎn)即為銜接的極限承載力。2、抗剪螺栓的破壞方式有五種破壞方式(1)螺栓被剪斷：當(dāng)螺桿直徑相對(duì)較小，而構(gòu)件厚度相對(duì)較厚時(shí)，能夠發(fā)生這種破壞。(2)孔壁被擠壓壞：當(dāng)螺桿直徑較大而構(gòu)件厚度相對(duì)較薄時(shí)能夠發(fā)生這種破壞。(3)構(gòu)件被拉斷：當(dāng)構(gòu)件截面被螺孔減弱過(guò)多時(shí)，構(gòu)件能夠沿凈截面處被拉斷。(4)構(gòu)件端部被剪壞當(dāng)構(gòu)件端部第一排螺孔的端距過(guò)小時(shí)，在軸心拉力作用下能夠發(fā)生構(gòu)件端部沖剪破壞。(5)螺栓彎曲破壞：當(dāng)螺栓約束的板疊過(guò)厚，即栓桿過(guò)長(zhǎng)時(shí)，傳力過(guò)程中有能夠使栓桿產(chǎn)生過(guò)大的彎曲變形而影響銜接的正常任務(wù)。其中由構(gòu)造保證的破壞有螺栓受彎破壞：銜接板沖剪破壞：板被拉斷屬于構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算；抗剪螺栓的計(jì)算只思索螺栓桿剪斷和孔壁的擠壓破壞兩種。3、單個(gè)抗剪螺栓的承載力每個(gè)普通螺栓的抗剪承載力：每個(gè)普通螺栓的承壓承載力：式中:nv——受剪面數(shù)，d——螺桿直徑；——同一方向承壓構(gòu)件較小總厚度、——螺栓抗剪、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值二、普通螺栓的抗拉銜接1、單個(gè)普通螺栓的抗拉承載力：式中:

de——螺栓的有效直徑，，可查表；

——抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取。

螺栓受拉是經(jīng)過(guò)與螺桿垂直的板件傳送。由于銜接件的剛度不大，受拉力作用后變形大，引起杠桿作用，在肢尖處產(chǎn)生撬力Q，此時(shí)，拉力螺栓實(shí)踐所受拉力為N＝Pf+Q。但由于確定Q的大小比較復(fù)雜，在計(jì)算普通螺栓銜接時(shí)，普通不計(jì)Q，而用降低螺栓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的方法來(lái)思索Q的不利影響。規(guī)范規(guī)定，普通螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值嚴(yán)厲取一樣鋼號(hào)鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的0.8倍，即在構(gòu)造上可采取一些措施來(lái)加強(qiáng)銜接件的剛度，以防止或減少撬力的產(chǎn)生，如采用在角鋼兩肢間焊上加勁肋。三、普通螺栓接受剪力和桿軸方向拉力的結(jié)協(xié)作用1、螺栓受剪兼受拉破壞驗(yàn)算：

、——每個(gè)普通螺栓所接受的剪力、拉力；

、

、

——每個(gè)普通螺栓抗剪、抗拉和承壓承載力設(shè)計(jì)值受力最不利螺栓螺栓1：2、孔壁承壓破壞驗(yàn)算：四、普通螺栓群的計(jì)算1、普通螺栓群抗剪銜接1〕軸心受剪受力特性：沿受力方向，受力分配不均，兩端大中間小，在一定范圍內(nèi)，靠塑變可以均布內(nèi)力；過(guò)大時(shí)，設(shè)計(jì)計(jì)算仍按均布思索，但強(qiáng)度需乘折減系數(shù)，當(dāng)l1≥15d0時(shí)：當(dāng)l1≥60d0時(shí)：＝0.7。

故長(zhǎng)銜接所需螺栓數(shù)目：驗(yàn)算板件的凈截面強(qiáng)度式中：f——銜接板資料設(shè)計(jì)強(qiáng)度；An——節(jié)點(diǎn)板凈截面積。當(dāng)螺栓并列布置時(shí)，

當(dāng)螺栓錯(cuò)列布置時(shí)，構(gòu)件有能夠沿I－I或II－II截面破壞。II－II截面的凈截面積可近似地取為

取I－I、II－II凈截面的較小者來(lái)驗(yàn)算鋼板凈截面強(qiáng)度。對(duì)于搭接或用單面拼接板拼接的對(duì)接銜接，因傳力偏心而使螺栓遭到附加內(nèi)力，螺栓數(shù)目應(yīng)按計(jì)算數(shù)添加10％，單角鋼單面拼接時(shí)，應(yīng)添加15％。例1、圖示用M22普通C級(jí)螺栓銜接的拼接接頭，鋼板采用Q235鋼，求接頭能接受的最大軸心力。(d=22mm,d0=23.5mm,螺栓強(qiáng)度：fvb=140Mpa,fcb=305Mpa。)螺栓抗剪承載力：N=螺栓承壓承載力：N=板件凈截面承載力：N1=(300-2*23.5)*16*215=870.32kNN2=(2*50+4*-5*23.5)*16*215=1237.92kN故能接受的最大拉力為745.06kN2)剪力螺栓群在扭矩作用下的計(jì)算計(jì)算假設(shè)：銜接板件為絕對(duì)剛性，螺栓為彈性體；銜接板件繞螺栓群形心旋轉(zhuǎn)，各螺栓所受剪力大小與該螺栓至形心間隔成正比，其方向與連線垂直。選出受力最不利螺栓1：

假設(shè)x1>3y1，那么可假定y=0；反之，假設(shè)y1>3x1，那么可假定x=0。3〕剪力螺栓群在扭矩、剪力和軸力共同作用下的計(jì)算螺栓群中受力最大的螺栓1：合力：軸力及剪力作用扭矩作用：接受扭矩的螺栓銜接，普通是先布置好螺栓，再計(jì)算受力最大的螺栓所接受的剪力，然后與單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值進(jìn)展比較。例題試設(shè)計(jì)—C級(jí)螺栓的搭接接頭)。作用力設(shè)計(jì)值P＝230kN，偏心矩e=300mm，鋼材Q235。解:選用M20，do＝21.5mm，縱向陳列，初步陳列如下圖。螺栓的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值分別為fvb=140Mpa,fcb=305Mpa.滿足強(qiáng)度要求。2、普通螺栓群的抗拉銜接1〕普通螺栓群的軸心受拉假定每個(gè)螺栓平均受力2〕普通螺栓群彎矩受拉中和軸取為彎矩指向一側(cè)最外排螺栓軸心O處，最不利螺栓1。m為螺栓排數(shù)。3〕普通螺栓群偏心受拉〔螺栓群受拉、彎，剪力用抗剪塊或支托傳送〕先判別螺栓群中在M、N共同作用下的大小偏心境況：小偏心受拉：一切螺栓均接受拉力作用，螺栓群的形心軸為中和軸。當(dāng)Nmin≥0，受拉力最大的螺栓要求滿足：2〕大偏心受拉：當(dāng)Nmin<0時(shí)，螺栓群繞該排受壓螺栓旋轉(zhuǎn)，受拉力最大的螺栓要求滿足：對(duì)普通C級(jí)螺栓銜接，因其緊固力較小，傳送剪力的性能較差，故在較重要的承力構(gòu)造中，普通不按同時(shí)受拉、受剪設(shè)計(jì)，而是另設(shè)承托來(lái)承剪力V的作用，螺栓只按受拉計(jì)算。承托與柱翼緣的銜接焊縫強(qiáng)度可按下式計(jì)算。式中為思索剪力對(duì)焊縫的偏心影響系數(shù)，可取1.25~1.35。3、普通螺栓群的剪、拉銜接剪力由螺栓抗剪接受，無(wú)抗剪塊。1、螺栓受剪兼受拉破壞驗(yàn)算：注：此類銜接因無(wú)支托板，普通應(yīng)思索精制螺栓銜接，以減少銜接變形。受力最不利螺栓螺栓1：2、孔壁承壓破壞驗(yàn)算：前往一、高強(qiáng)度螺栓的構(gòu)造及任務(wù)性能(一)高強(qiáng)度螺栓的種類及構(gòu)造種類：摩擦型高強(qiáng)螺栓銜接、承壓型高強(qiáng)螺栓銜接高強(qiáng)螺栓采用Ⅱ級(jí)孔，普通采用鉆成孔，承壓型高強(qiáng)螺桂孔徑比桿徑大1.0mm(d＜16mm)、1.5mm(d＜20—24mm)、2.0mm(d<27—30mm)；摩擦型高強(qiáng)螺栓孔徑可比相應(yīng)的承壓型孔徑增大0.5一1.0mm，便于施工。高強(qiáng)螺栓的資料與強(qiáng)度等級(jí)：由高強(qiáng)資料經(jīng)熱處置制成，按強(qiáng)度等級(jí)分10.9與8.8級(jí)。10.9級(jí)普通為20MnTiB、40Cr等資料，fu≥1000N/mm2，fu/fy≥0.9；8.8級(jí)普通為45號(hào)鋼制成，fu≥800N/mm2，fu/fy≥0.8。高強(qiáng)度螺栓在構(gòu)件上的陳列與普通蝶桂陳列要求一樣。第八節(jié)高強(qiáng)度螺栓銜接的任務(wù)性能和計(jì)算當(dāng)型鋼構(gòu)件的拼接采用高強(qiáng)度螺栓銜接時(shí)，由于型鋼的抗彎剛度較大，不能保證摩擦面嚴(yán)密貼和，故不能用型鋼作為拼接件，而應(yīng)采用鋼板。在高強(qiáng)度螺栓銜接范圍內(nèi)，構(gòu)件接觸面的處置方法應(yīng)在施工圖中闡明?！捕掣邚?qiáng)螺栓銜接的預(yù)拉力1、預(yù)拉力的控制方法為使高強(qiáng)螺栓銜接到達(dá)銜接嚴(yán)密、傳力性能可靠的要求，在安裝時(shí)必需經(jīng)過(guò)擰緊螺帽，使螺桿產(chǎn)生預(yù)拉力。預(yù)拉力愈大，構(gòu)件間的摩擦力也就愈大。大六角頭螺栓的緊固方法：(1)轉(zhuǎn)角法先用普通扳手將螺帽初步擰緊到被銜接件互相貼緊，然后再用加長(zhǎng)扳手將螺帽再轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)適當(dāng)角度，以到達(dá)規(guī)定的預(yù)拉力。再次擰緊螺帽所轉(zhuǎn)過(guò)角度大小與板疊厚度和螺拴直徑有關(guān)，可預(yù)先加以測(cè)定，普通在120。——240。之間。(2)扭矩法用一種可直接顯示扭矩大小的特制扳手，按事先測(cè)定好的扭矩與螺栓預(yù)拉力之間的關(guān)系，再來(lái)施加扭矩，擰緊螺帽，使螺栓到達(dá)規(guī)定的預(yù)拉力。扭剪型高強(qiáng)螺栓的緊固(3)扭剪法扭剪型高強(qiáng)螺栓與普通型高強(qiáng)螺栓相比，只是在螺桿尾部多了一個(gè)梅花形的尾巴。螺栓與螺尾間刻一槽口，槽口深度由螺栓所接受的扭矩大小而定。緊固螺栓時(shí)用一種雙套筒電動(dòng)扳手。大套筒套住六角螺帽，小套筒卡住梅花頭，通電起動(dòng)后，兩套筒反向旋轉(zhuǎn)，很快將螺帽擰緊，當(dāng)梅花頭沿槽口處擰斷時(shí)，螺栓即到達(dá)了規(guī)定的預(yù)拉力。這種方法施工簡(jiǎn)便，緊固質(zhì)量好，且可以防止施工安裝中的漏擰景象。近幾年來(lái)，在我國(guó)已被廣泛運(yùn)用。2、預(yù)拉力確實(shí)定高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值按資料強(qiáng)度和螺栓有效截面積確定，取值時(shí)思索：①思索螺栓資料抗力的變異性，引入折減系數(shù)0.9；②施加預(yù)應(yīng)力時(shí)為補(bǔ)償預(yù)拉力損失超張拉5%~10%，引入折減系數(shù)0.9；③在扭緊螺栓時(shí)，扭矩使螺栓產(chǎn)生的剪力將降低螺栓的抗拉承載力，引入折減系數(shù)1/1.2；④鋼材由于以抗拉強(qiáng)度為準(zhǔn)而不是屈服強(qiáng)度，引入附加平安系數(shù)0.9。故高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力為fu——螺栓資料經(jīng)熱處置后的最低抗拉強(qiáng)度，對(duì)于8.8級(jí)螺栓fu=830N/mm2；對(duì)于10.9級(jí)螺栓，fu=1040N/mm2；Ae——高強(qiáng)度螺栓螺紋處的有效截面積。螺栓的性能等級(jí)螺栓直徑（mm）M16M20M22M24M27M308.8級(jí)8012515518023028510.9級(jí)100155190225290355一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力值〔kN〕3、高強(qiáng)度螺栓銜接的摩擦面抗滑移系數(shù)

被銜接板件之間的摩擦力大小，不僅和螺栓的預(yù)拉力有關(guān)，還與被銜接板件資料及其接觸面的外表處置方法有關(guān)。

規(guī)范規(guī)定的高強(qiáng)度螺栓銜接的摩擦面抗滑移系數(shù)m值見(jiàn)下表。接觸面的處理方法構(gòu)件的鋼號(hào)Q235Q345、Q390Q420噴砂0.450.500.50噴砂后涂無(wú)機(jī)富鋅漆0.350.400.40噴砂后生赤銹0.450.500.50鋼絲刷除銹或未經(jīng)處理的干凈軋制面0.300.350.40

(三)高強(qiáng)度螺栓銜接的任務(wù)性能1、高強(qiáng)度螺栓抗剪銜接的任務(wù)性能1〕高強(qiáng)度螺栓摩擦型銜接高強(qiáng)度螺栓摩擦型銜接以板件間出現(xiàn)滑動(dòng)〔即到達(dá)最大摩擦力，點(diǎn)1〕為抗剪承載力極限形狀。一個(gè)摩擦型銜接高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)