鋼結(jié)構(gòu)的連接課件

鋼結(jié)構(gòu)的連接第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的連接方法第二節(jié)焊接結(jié)構(gòu)特性第三節(jié)對接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算第四節(jié)角焊縫的構(gòu)造計(jì)算第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形第六節(jié)普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算第七節(jié)高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造與計(jì)算第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的連接方法連接方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)焊接對幾何形體適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)造簡單，省材省工，易于自動(dòng)化，工效高對材質(zhì)要求高，焊接程序嚴(yán)格，質(zhì)量檢驗(yàn)工作量大鉚接傳力可靠，韌性和塑性好，質(zhì)量易于檢查，抗動(dòng)力荷載好費(fèi)鋼、費(fèi)工普通螺栓連接裝卸便利，設(shè)備簡單螺栓精度低時(shí)不宜受剪，螺栓精度高時(shí)加工和安裝難度較大高強(qiáng)螺栓連接加工方便，對結(jié)構(gòu)削弱少，可拆換，能承受動(dòng)力荷載，耐疲勞，塑性、韌性好摩擦面處理，安裝工藝略為復(fù)雜，造價(jià)略高射釘、自攻螺栓連接靈活，安裝方便，構(gòu)件無須予先處理，適用于輕鋼、薄板結(jié)構(gòu)不能受較大集中力第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

焊接第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的連接方法螺栓連接普通螺栓連接粗制（C級）精制（D級）高強(qiáng)螺栓連接摩擦型承壓型鉚釘連接一、鋼結(jié)構(gòu)中常見焊接方法電弧焊電阻焊氣焊第二節(jié)焊接結(jié)構(gòu)特性二、焊接連接形式1.

按構(gòu)件的相對位置分對接搭接頂接第二節(jié)焊接結(jié)構(gòu)特性對接焊縫直縫斜縫角焊縫端縫側(cè)縫2.按焊縫的種類分第二節(jié)焊接結(jié)構(gòu)特性第二節(jié)焊接結(jié)構(gòu)特性3.按施焊位置分俯焊立焊橫焊仰焊三、焊縫連接的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)對幾何形體適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)造簡單省材省工，易于自動(dòng)化，工效高密封性好，結(jié)構(gòu)剛度大缺點(diǎn)施焊時(shí)的高溫作用，在焊縫附近形成熱影響區(qū)，使材質(zhì)變脆焊接的殘余應(yīng)力使結(jié)構(gòu)易發(fā)生脆性破壞殘余變形使結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸和形狀發(fā)生變化，矯正費(fèi)工焊接連接的局部裂縫易擴(kuò)展到整體焊接結(jié)構(gòu)的低溫冷脆問題鉸突出第二節(jié)焊接結(jié)構(gòu)特性第三節(jié)對接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算一、對接焊縫的形式和構(gòu)造主要形式直邊縫單邊V形雙邊V形U形K形X形二、對接焊縫的計(jì)算1、軸心受力的對接焊縫的計(jì)算2、斜向受力的對接的焊接分別驗(yàn)證正應(yīng)力、剪應(yīng)力，有一定的近似性二、對接焊縫的計(jì)算3.承受彎、剪、軸力共同作用的對接焊縫（1）矩形截面二、對接焊縫的計(jì)算

3.承受彎、剪、軸力共同作用的對接焊縫（2）對稱工字形截面二、對接焊縫的計(jì)算

二、對接焊縫的計(jì)算

4.牛腿連接的對接焊縫計(jì)算

(1)彎矩，軸力由全截面承擔(dān)

(2)剪力只由腹板承擔(dān)第四節(jié)角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算一、角焊縫的形式直角角焊縫普通型深熔直角焊縫平坡凸形斜角角焊縫斜銳焊縫斜鈍焊縫斜凹角焊縫

二、角焊縫的布置和受力性能

1、正面角焊縫連接中傳力路線有劇烈彎折，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，應(yīng)力集中明顯，在焊縫根部形成應(yīng)力集中，易開裂，塑性較差。試驗(yàn)表明，正面焊縫破壞強(qiáng)度較高，但塑性差二、角焊縫的布置和受力性能

單焊縫的三種破壞形式焊縫剪壞焊縫拉壞焊縫斷裂

二、角焊縫的布置和受力性能2、側(cè)面焊縫主要受剪力，應(yīng)力狀態(tài)單純，但焊縫剪應(yīng)力沿長度分布不均勻，兩頭大，中間小，破壞起點(diǎn)在兩端。二、角焊縫的布置和受力性能3、角焊縫的尺寸和構(gòu)造要求1）最小焊角尺寸二、角焊縫的布置和受力性能3、角焊縫的尺寸和構(gòu)造要求2）最大焊角尺寸二、角焊縫的布置和受力性能3、角焊縫的尺寸和構(gòu)造要求3）角焊縫最小計(jì)算長度4）側(cè)面角焊縫最大計(jì)算長度4、角焊縫的代號包括引出線、圖形符號、輔助符號三、角焊縫的計(jì)算角焊縫的計(jì)算截面為450斜截面直角角焊縫普通形平坡凸形等邊凹形三、角焊縫的計(jì)算斜角角焊縫三、角焊縫的計(jì)算1、當(dāng)平行于焊縫長度方向時(shí)，（側(cè)面焊縫）三、角焊縫的計(jì)算2、當(dāng)于垂直于焊縫長度方向時(shí)，(正面焊縫)三、角焊縫的計(jì)算3、在其它力和各種力綜合作用時(shí)三、角焊縫的計(jì)算4.承受軸心力角綱的角焊接連接（1）角綱用側(cè)面焊接連接時(shí)設(shè)N1N2分別為角鋼肢背，肢尖承受的內(nèi)力三、角焊縫的計(jì)算（2）角鋼用三面圍焊時(shí)三、角焊縫的計(jì)算（3）角鋼用L形圍焊三、角焊縫的計(jì)算5、在彎矩、軸力、剪力共同作用下頂接連接角焊縫計(jì)算三、角焊縫的計(jì)算三、角焊縫的計(jì)算6、承受扭矩和剪力作用的角焊縫（1）角焊縫承單純扭矩作用假定（1）被連接件在扭矩平面內(nèi)，有很大剛度；（2）角焊縫處于彈性受力階段。于是各點(diǎn)剪切變形、剪應(yīng)力的方向均垂直于該點(diǎn)與形心的連線，大小則與該連線距離r成正比。（2）角焊縫承受扭矩和剪力共同作用設(shè)計(jì)時(shí)，求出全部角焊縫截面的形心o,再把全部的力移到o處，確定全部角焊縫總內(nèi)力第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形一、焊接殘余應(yīng)力的分類和產(chǎn)生原因1、縱向焊接殘余應(yīng)力

鋼材在600oC時(shí)，處于熱塑狀態(tài)，焊接時(shí)，焊縫附近溫度高達(dá)1600oC，而鄰近溫度較低。冷卻時(shí)，焊縫收縮受到兩側(cè)鋼板阻礙而產(chǎn)生拉應(yīng)力，兩側(cè)產(chǎn)生壓應(yīng)力。焊縫縱向收縮引起縱向應(yīng)力(a)平接對接焊縫(b)頂接角焊縫2、橫向焊接殘余應(yīng)力分為兩部分a.焊縫縱向收縮，使兩塊鋼板形成反方向彎曲變形。b.焊縫在施工過程中，冷卻時(shí)間不同，先焊部份先凝固，中焊部分逐漸冷卻，后焊部分開始冷卻，三部分產(chǎn)生杠桿作用。最后的橫向應(yīng)力是a、b兩種情況的疊加。3、厚度方向焊接應(yīng)力因焊縫表面與空氣接觸而散熱快，中間部分冷卻慢，收縮時(shí)受到阻礙形成中間受拉，兩邊受壓的應(yīng)力狀態(tài)4、約束狀態(tài)下產(chǎn)生的焊接應(yīng)力焊縫及其附近高溫鋼板的橫向膨脹受到阻礙，產(chǎn)生橫向塑性壓縮；焊縫冷卻時(shí)，產(chǎn)生殘余約束拉應(yīng)力，鋼板兩端約束程度越強(qiáng)，兩邊約束距離越短時(shí)，產(chǎn)生的約束應(yīng)力越大。二、焊接殘余應(yīng)力的影響1、一般對結(jié)構(gòu)構(gòu)件靜力強(qiáng)度無影響2、對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形和剛度有影響3、對結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)定有影響4、對結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度有影響三、焊接變形的產(chǎn)生與防止

焊接過程中，由于焊區(qū)的收縮總要使構(gòu)件產(chǎn)生一些變形。表現(xiàn)為縱向、橫向收縮變形，彎曲變形，波浪變形，角變形主要防止措施1、設(shè)計(jì)措施1）盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸2）避免焊縫過份集中3）盡可能采用對稱焊縫4）盡可能避免仰焊5）焊后采用人工或機(jī)械方法消除焊接變形2、焊接工藝措施1）、采用適當(dāng)?shù)暮附禹樞蚝头椒?）、采用反向預(yù)變形3）、采用預(yù)熱法焊前預(yù)熱到100OC~300OC，焊后保溫一段時(shí)間，減少焊接和冷卻過程中溫度不均勻程度第六節(jié)普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算一、螺栓的排列和構(gòu)造要求1、螺栓的排列與間距排列方式：并列和錯(cuò)列兩種（見表3－4）2、原因1）最小間距要求端距過小，鋼材有剪斷的可能，邊距和中距過小，構(gòu)件可能沿折線或直線被拉斷；施工也要求一定空間。2）最大間距要求a.對于受壓構(gòu)件，被連接件易發(fā)生張口或鼓曲現(xiàn)象b.螺距過大，接觸面不密實(shí)，潮氣易侵入二、普通螺栓連接計(jì)算抗剪螺栓----依靠螺桿抗剪和螺桿對孔壁的承壓，傳遞垂直于螺栓的外力抗拉螺栓----依靠螺桿受拉傳遞平行于螺桿的外力1、抗剪普通螺栓連接計(jì)算1）破壞形式主要有

a）螺栓剪斷

b）鋼板孔壁擠壓破壞

c）鋼板由于螺孔削弱而凈截面拉斷

d）鋼板因螺孔端距或螺孔中距太小而剪壞

e）螺桿因太長或螺孔大于螺桿直徑而產(chǎn)生彎、剪破壞另外還有螺栓雙剪破壞等。螺栓剪斷2)、抗剪螺栓的承載力3)、軸心力作用下螺栓群抗剪計(jì)算a)螺栓數(shù)目b)構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算4)、扭矩作用下的螺栓群計(jì)算基本假定a)被連接件絕對剛性b)螺栓受力處于彈性階段5）、扭矩、剪力共同作用下螺栓群計(jì)算2、抗拉普通螺栓連接計(jì)算1）、普通螺栓的受拉連接

一個(gè)螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值

de：普通螺栓有效直徑；

Ae：普通螺栓有效截面面積。2）、軸心力作用下螺栓群抗拉計(jì)算a)、拉力N通過形心，并沒螺桿長度方向受力b)、拉力通過形心，但與端板成一夾角。3)、彎矩、軸拉力共同作用下的螺栓群計(jì)算彎矩M較小時(shí)：以受拉為主，板端與柱接觸面完全脫離，不存在板端受壓區(qū)；彎矩M較大時(shí)：存在板端受壓區(qū)。3、同時(shí)抗剪和抗拉普通螺栓連接計(jì)算第七節(jié)高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造與計(jì)算一、高強(qiáng)螺栓連接的一般要求1、主要技術(shù)要求高強(qiáng)螺栓的材料8.8級表示最低抗拉強(qiáng)度800N/mm2,fy/fu=0.810.9級表示最低抗拉強(qiáng)度1000N/mm2,fy/fu=0.9高強(qiáng)螺栓預(yù)拉力P(見表3－5）我國規(guī)范p=(0.9×0.9×0.9/1.2)fyAe=0.607fyAe接觸面的拉滑移系數(shù)（見表3－6）二、摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接承載力計(jì)算傳力機(jī)理：靠鋼板間的磨擦面?zhèn)髁?、受剪連接承載力2、受拉連接承載力