鋼結(jié)構(gòu)基本原理課件：第三章

1、鋼鋼 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)3 鋼結(jié)構(gòu)連接鋼結(jié)構(gòu)連接3 3 鋼結(jié)構(gòu)連接鋼結(jié)構(gòu)連接本章內(nèi)容本章內(nèi)容: : (1)(1)鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法n (2)(2)焊接方法和焊縫連接形式焊接方法和焊縫連接形式 n (3)(3)角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算 n (4)(4)對接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算對接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算n (5)(5)焊接應(yīng)力和焊接變形焊接應(yīng)力和焊接變形n (6)(6)螺栓連接的構(gòu)造螺栓連接的構(gòu)造 n (7)(7)普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算 n (8)(8)高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計(jì)算高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計(jì)算 本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算，普

2、通螺栓連接的計(jì)算，角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算，普通螺栓連接的計(jì)算， 高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算本章難點(diǎn)本章難點(diǎn)：如何運(yùn)用相關(guān)公式進(jìn)行各種連接計(jì)算：如何運(yùn)用相關(guān)公式進(jìn)行各種連接計(jì)算3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法2、鉚接鉚接1、焊接焊接 對接焊縫對接焊縫角角 焊焊 縫縫 3. 1. 1 鋼結(jié)構(gòu)連接種類鋼結(jié)構(gòu)連接種類 焊縫連接、鉚釘連接、螺栓連接焊縫連接、鉚釘連接、螺栓連接3、螺栓連接螺栓連接普通螺栓：靠螺栓桿承壓和普通螺栓：靠螺栓桿承壓和 受剪傳遞荷載受剪傳遞荷載高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓3. 1. 2 3. 1. 2 連接特點(diǎn)連接特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)（1）構(gòu)造簡單，制造省工；）構(gòu)造簡單，

3、制造省工； （2）不削弱截面，經(jīng)濟(jì)；）不削弱截面，經(jīng)濟(jì)； （3）連接剛度大，密閉性能好；）連接剛度大，密閉性能好； （4）易采用自動(dòng)化作業(yè)，生產(chǎn)效率高。）易采用自動(dòng)化作業(yè)，生產(chǎn)效率高。 缺點(diǎn)（缺點(diǎn)（1）焊縫附近有熱影響區(qū)，該處材質(zhì)變脆；）焊縫附近有熱影響區(qū)，該處材質(zhì)變脆； （2）產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變；）產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變； （3）裂縫易擴(kuò)展，低溫下易脆斷。）裂縫易擴(kuò)展，低溫下易脆斷。一、焊縫連接一、焊縫連接優(yōu)點(diǎn)：安裝拆卸方便。優(yōu)點(diǎn)：安裝拆卸方便。缺點(diǎn)：構(gòu)造復(fù)雜，削弱截面，不經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：構(gòu)造復(fù)雜，削弱截面，不經(jīng)濟(jì)。二、螺栓連接二、螺栓連接 1 1、普通螺栓連接、普通螺栓連接 由23

4、5鋼制成，根據(jù)加工精度分根據(jù)加工精度分A A、B B、C C三級三級. . A B A B級精制螺栓級精制螺栓,類孔，孔徑比桿徑大類孔，孔徑比桿徑大0.3-0.5mm0.3-0.5mm，抗剪性能好抗剪性能好, , 制造安裝費(fèi)工，少用。制造安裝費(fèi)工，少用。 C C級粗制螺栓級粗制螺栓,類孔，孔徑比桿徑大類孔，孔徑比桿徑大1.5-2.0mm1.5-2.0mm，抗剪，抗剪性能差，但傳遞拉力性能好，性能等級為性能差，但傳遞拉力性能好，性能等級為4.64.6級或級或4.84.8級級 。3. 1. 2 3. 1. 2 連接特點(diǎn)連接特點(diǎn)2 2、高強(qiáng)螺栓連接、高強(qiáng)螺栓連接（1 1）性能等級）性能等級 高強(qiáng)鋼材

5、制成：優(yōu)質(zhì)碳素鋼：高強(qiáng)鋼材制成：優(yōu)質(zhì)碳素鋼：3535號、號、4545號；號； 合合 金金 鋼：鋼：20MnTiB20MnTiB、40B40B、35VB35VB。 性能等級：性能等級：8.88.8級、級、10.910.9級。級。 小數(shù)點(diǎn)前小數(shù)點(diǎn)前8 8、1010螺栓材料經(jīng)熱加工后的最低抗拉螺栓材料經(jīng)熱加工后的最低抗拉強(qiáng)度為強(qiáng)度為830830、1040N/mm1040N/mm2 2； 小數(shù)點(diǎn)后小數(shù)點(diǎn)后0.80.8、0.90.9屈強(qiáng)比屈強(qiáng)比 uff /2 . 03. 1. 2 3. 1. 2 連接特點(diǎn)連接特點(diǎn)摩擦型摩擦型：只靠摩擦阻力傳力：只靠摩擦阻力傳力, ,以剪力達(dá)到接觸面的摩以剪力達(dá)到接觸面的

6、摩擦力作為承載力極限狀態(tài)擦力作為承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（2 2）按抗剪性能分）按抗剪性能分承壓型承壓型：以作用剪力達(dá)到栓桿抗剪或孔壁承壓破壞為：以作用剪力達(dá)到栓桿抗剪或孔壁承壓破壞為承載力極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 摩擦型螺栓連接：變形小，彈性性能好，耐疲摩擦型螺栓連接：變形小，彈性性能好，耐疲勞，施工較簡單，適用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。勞，施工較簡單，適用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。 承壓型螺栓連接：承載力高于摩擦型連接，連接承壓型螺栓連接：承載力高于摩擦型連接，連接緊湊，剪切變形大，不能用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。緊湊，剪切變形大，不能用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。3. 1. 2 3.

7、1. 2 連接特點(diǎn)連接特點(diǎn) 3.2 3.2 焊接方法和焊縫連接形式焊接方法和焊縫連接形式3. 2. 1 鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法 1.1.手工電弧焊手工電弧焊打火引弧打火引弧-電弧周圍的金屬液化電弧周圍的金屬液化(熔池熔池)焊條焊條熔化熔化滴入熔池滴入熔池與焊件的熔融金屬結(jié)和冷卻即與焊件的熔融金屬結(jié)和冷卻即形成焊縫。形成焊縫。電弧焊：電弧焊： 手工電弧焊、自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊、氣體保護(hù)焊。手工電弧焊、自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊、氣體保護(hù)焊。優(yōu)點(diǎn)：方便，特別在高空和野外作業(yè)；優(yōu)點(diǎn)：方便，特別在高空和野外作業(yè)；缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級高，勞動(dòng)缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效

8、率低。強(qiáng)度大，效率低。 焊條焊條: : 焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)（等強(qiáng)度要求）。焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)（等強(qiáng)度要求）。Q235Q235E43E43焊條；焊條； Q345Q345E50E50焊條焊條Q390Q390（Q420Q420）E55E55焊條焊條E E焊條；型號由四部分組成焊條；型號由四部分組成 E E 前兩位數(shù)前兩位數(shù) 焊縫金屬最小抗拉強(qiáng)度焊縫金屬最小抗拉強(qiáng)度(43kg/mm(43kg/mm2 2) )；后兩位數(shù)后兩位數(shù) 焊接位置、電流及藥皮類型。焊接位置、電流及藥皮類型。不同鋼種的鋼材相焊接時(shí)，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)不同鋼種的鋼材相焊接時(shí)，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條的焊條3. 2

9、. 1 鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法 手工電弧焊手工電弧焊 3.2 3.2 焊接方法和連接形式焊接方法和連接形式 2. 2. 自動(dòng)（半自動(dòng)）埋弧焊自動(dòng)（半自動(dòng)）埋弧焊電弧在焊劑層下燃燒的一種方法。電弧在焊劑層下燃燒的一種方法。優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量好，效率高；優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量好，效率高；缺點(diǎn)：需要專用設(shè)備。缺點(diǎn)：需要專用設(shè)備。3. 3. 氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊利用二氧化碳?xì)怏w或者其他惰性氣體作利用二氧化碳?xì)怏w或者其他惰性氣體作為保護(hù)介質(zhì)的一種方法。為保護(hù)介質(zhì)的一種方法。優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量好；優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量好；缺點(diǎn)：對環(huán)境要求高。（結(jié)束）缺點(diǎn)：對環(huán)境要求高。（結(jié)束）（ 被連接鋼材的相互位置）對接連接搭接連接T型連接

10、角部連接焊縫連接形式 3.2.2 3.2.2 焊縫連接形式及焊縫形式焊縫連接形式及焊縫形式1.焊縫連接形式 焊縫連接形式 (1)(1)按焊縫的截面形式分按焊縫的截面形式分對接焊縫對接焊縫角角 焊焊 縫縫 2.2.焊縫形式焊縫形式按受力方向劃分按受力方向劃分 正正對接焊縫：焊縫對接焊縫：焊縫垂直垂直于力線于力線 對接焊縫對接焊縫 斜斜對接焊縫：焊縫對接焊縫：焊縫傾斜傾斜于力線于力線 正面正面角焊縫：焊縫角焊縫：焊縫垂直垂直于力線于力線 角焊縫角焊縫 側(cè)面?zhèn)让娼呛缚p：焊縫角焊縫：焊縫平行平行于力線于力線 斜斜角焊縫角焊縫: 焊縫焊縫傾斜傾斜于力線于力線(2)焊縫沿長度方向的布置焊縫沿長度方向的布置

11、注意注意: : 在受壓構(gòu)件中在受壓構(gòu)件中 L15L15tL L不宜過長不宜過長 在受拉構(gòu)件中在受拉構(gòu)件中 L30L30t （t為較薄焊件的厚度）為較薄焊件的厚度） 2.2.焊縫形式焊縫形式（3 3）焊縫的施焊方位）焊縫的施焊方位平焊（俯焊）平焊（俯焊）立焊立焊橫焊橫焊 仰焊仰焊 2.2.焊縫形式焊縫形式3.2.3 3.2.3 焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)1 1、焊縫缺陷：、焊縫缺陷：焊接過程中產(chǎn)生于焊縫金屬或附近熱焊接過程中產(chǎn)生于焊縫金屬或附近熱 影響區(qū)鋼材表面或內(nèi)部的缺陷影響區(qū)鋼材表面或內(nèi)部的缺陷 3.2 3.2 焊接方法和連接形式焊接方法和連接形式2.2.焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)焊縫質(zhì)

12、量檢驗(yàn)三級：只進(jìn)行外觀檢查（即檢查外觀缺陷和幾何尺寸）三級：只進(jìn)行外觀檢查（即檢查外觀缺陷和幾何尺寸）二級：除外觀檢查，超聲波抽檢二級：除外觀檢查，超聲波抽檢一級：同二級一級：同二級3.3.焊縫質(zhì)量等級的選用焊縫質(zhì)量等級的選用（1 1）需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件，凡是對接焊縫均應(yīng)焊透。其）需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件，凡是對接焊縫均應(yīng)焊透。其中垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p或中垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p或T T形對接與角接組合焊形對接與角接組合焊縫受拉時(shí)應(yīng)為一級，受壓時(shí)應(yīng)為二級；作用力平行于焊縫長度縫受拉時(shí)應(yīng)為一級，受壓時(shí)應(yīng)為二級；作用力平行于焊縫長度方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級。方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)

13、為二級。3.2.3 3.2.3 焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn) 3.2 3.2 焊接方法和連接形式焊接方法和連接形式（2）不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件，凡要求與母材等強(qiáng)的）不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件，凡要求與母材等強(qiáng)的對接焊縫應(yīng)焊透。母材等強(qiáng)的受拉對接焊縫應(yīng)不低于對接焊縫應(yīng)焊透。母材等強(qiáng)的受拉對接焊縫應(yīng)不低于二級；受壓時(shí)宜為二級。二級；受壓時(shí)宜為二級。（3）重級工作制和起重量）重級工作制和起重量Q500KN的中級工作制吊車的中級工作制吊車梁的腹板與上翼緣板之間，以及吊車桁架上弦桿與節(jié)梁的腹板與上翼緣板之間，以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的點(diǎn)板之間的T形接頭均要求焊透，質(zhì)量等級不應(yīng)低于二

14、形接頭均要求焊透，質(zhì)量等級不應(yīng)低于二級。級。（4）不要求焊透的）不要求焊透的T形接頭采用的角焊縫或部分焊透的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，對接與角接組合焊縫，以及搭接連接采用的角焊縫，一般僅要求外觀質(zhì)量檢查，具體規(guī)定如下：三級檢驗(yàn)；一般僅要求外觀質(zhì)量檢查，具體規(guī)定如下：三級檢驗(yàn)；承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞和承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞和Q 500KN的中級吊的中級吊車梁，二級。車梁，二級。h hf f3.2.4 3.2.4 焊縫代號、螺栓及其孔眼圖例焊縫代號、螺栓及其孔眼圖例 3.2 3.2 焊接方法和連接形式焊接方法和連接形式焊縫代號焊縫代號- -

15、引出線、圖形符號、輔助符號引出線、圖形符號、輔助符號角焊縫角焊縫 3.2.4 3.2.4 焊縫代號、螺栓及其孔眼圖例焊縫代號、螺栓及其孔眼圖例 焊縫代號焊縫代號- -引出線、圖形符號、輔助符號引出線、圖形符號、輔助符號焊縫分布不規(guī)則，在標(biāo)注焊縫符號的同時(shí)，可在圖形上加?xùn)啪€（結(jié)束）（結(jié)束） 3. 3 3. 3 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.3.1 角焊縫的形式和強(qiáng)度fh角焊縫的角焊縫的焊腳尺寸焊腳尺寸eh角焊縫的角焊縫的計(jì)算厚度計(jì)算厚度，對直角角焊縫：，對直角角焊縫：fehh7 . 0角焊縫一般用直角角焊縫。夾角角焊縫一般用直角角焊縫。夾角 的斜角的斜角角焊縫，角焊縫，不宜不宜用作受力

16、焊縫（鋼管結(jié)構(gòu)除外）用作受力焊縫（鋼管結(jié)構(gòu)除外）0060135或按截面形式劃分按截面形式劃分 直角角焊縫直角角焊縫角焊縫角焊縫 斜角角焊縫斜角角焊縫側(cè)面角焊縫強(qiáng)度低、塑性好；應(yīng)力沿長度方向分布不均側(cè)面角焊縫強(qiáng)度低、塑性好；應(yīng)力沿長度方向分布不均勻，呈兩端大而中間小的狀態(tài)。勻，呈兩端大而中間小的狀態(tài)。側(cè)面角焊縫、正面角焊縫、斜焊縫側(cè)面角焊縫、正面角焊縫、斜焊縫側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫平行于力的作用方向平行于力的作用方向NNNNtbLLaN按受力方向劃分按受力方向劃分 正面角焊縫受力復(fù)雜，截面中的各面均存在正應(yīng)力和剪正面角焊縫受力復(fù)雜，截面中的各面均存在正應(yīng)力和剪應(yīng)力；強(qiáng)度高，塑性差。應(yīng)力；強(qiáng)度高，塑

17、性差。正面角焊縫正面角焊縫垂直于力的作用方向垂直于力的作用方向（2 2）按角焊縫與作用力的關(guān)系分）按角焊縫與作用力的關(guān)系分3. 3. 2 角焊縫構(gòu)造要求角焊縫構(gòu)造要求minmax2 .1thf（1 1）最大焊腳尺寸要求）最大焊腳尺寸要求對邊緣角焊縫 thmmtfmax,6)21 (,6maxmmthmmtf為避免焊縫區(qū)基本金屬為避免焊縫區(qū)基本金屬“過熱過熱”，減少焊件的殘，減少焊件的殘余應(yīng)力和殘余變形。余應(yīng)力和殘余變形。焊腳尺寸過小，會(huì)在焊縫金屬中由于冷卻速度快而焊腳尺寸過小，會(huì)在焊縫金屬中由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬組織產(chǎn)生淬硬組織maxmin5 .1thf對自動(dòng)焊對自動(dòng)焊:mmhf1min對對

18、T型連接的單面角焊縫：型連接的單面角焊縫：mmhf1min當(dāng)焊件厚度當(dāng)焊件厚度thmmtfmin,4maxffminfhhh設(shè)計(jì)：（2 2）最小焊腳尺寸要求）最小焊腳尺寸要求（3 3）側(cè)面角焊縫最大計(jì)算長度）側(cè)面角焊縫最大計(jì)算長度fh60靜力荷載靜力荷載fh40動(dòng)力荷載動(dòng)力荷載wl側(cè)面角焊縫沿長度方向受力不均勻，兩端大中間小，所側(cè)面角焊縫沿長度方向受力不均勻，兩端大中間小，所以一般均規(guī)定其最大計(jì)算長度。以一般均規(guī)定其最大計(jì)算長度。注：若內(nèi)力沿角焊縫注：若內(nèi)力沿角焊縫全長分布全長分布，則計(jì)算長度，則計(jì)算長度不不受此限受此限注意注意：焊腳尺寸和焊縫計(jì)算長度：焊腳尺寸和焊縫計(jì)算長度取取mm的整的整數(shù)

19、，小數(shù)點(diǎn)以后都進(jìn)為數(shù)，小數(shù)點(diǎn)以后都進(jìn)為1。)40,8max(minmmhlfw設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：maxminwwwlll(4)(4)角焊縫的最小計(jì)算長度角焊縫的最小計(jì)算長度（防止局部加熱嚴(yán)重，焊縫起滅弧所引起的缺陷相（防止局部加熱嚴(yán)重，焊縫起滅弧所引起的缺陷相距太近，及其他缺陷，使得焊縫不可靠）距太近，及其他缺陷，使得焊縫不可靠）1 1）在搭接連接中，搭接長度）在搭接連接中，搭接長度L5L5t min min 且且25mm25mm。（5 5） 搭接連接的構(gòu)造要求搭接連接的構(gòu)造要求L5tL5tmin min 且且25mm25mm。為了減少收縮應(yīng)力以及因偏心在鋼板與連接件中產(chǎn)生的次應(yīng)力為了減少收縮應(yīng)力以

20、及因偏心在鋼板與連接件中產(chǎn)生的次應(yīng)力3 3）圍焊的圍焊的轉(zhuǎn)角處轉(zhuǎn)角處必須必須連續(xù)施焊。連續(xù)施焊。非圍焊時(shí)，可在構(gòu)件轉(zhuǎn)非圍焊時(shí)，可在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處作長度角處作長度2h 2h f f 的繞角焊的繞角焊)mmt (mm)mmt ( tb122001216或 （為了避免焊縫橫向收縮時(shí)引起板件的拱曲大為了避免焊縫橫向收縮時(shí)引起板件的拱曲大）2 2）當(dāng)板件端部僅有兩側(cè)面角焊縫時(shí)，）當(dāng)板件端部僅有兩側(cè)面角焊縫時(shí)，l l wwbb（兩側(cè)焊縫距離）（兩側(cè)焊縫距離）同時(shí)同時(shí)（5 5） 搭接連接的構(gòu)造要求搭接連接的構(gòu)造要求190190（為了避免應(yīng)力傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均勻?yàn)榱吮苊鈶?yīng)力傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)

21、力不均勻）:的關(guān)系和實(shí)際長度角焊縫的計(jì)算長度fwllfwwhllll側(cè)面角焊縫正面角焊縫三面圍焊：. 1fwhll2. 2側(cè)面角焊縫兩面?zhèn)群福篺wfwhllhllL側(cè)面角焊縫正面角焊縫形圍焊：. 3不在內(nèi)）（繞角的側(cè)面角焊縫繞角焊：fwhll2. 4NNllNNllNNllNNfh2ll焊縫實(shí)際長度焊縫實(shí)際長度 取為取為5mm的倍數(shù)，如的倍數(shù)，如192mm取為取為195mm，196mm取為取為200mm。l3. 3. 3 3. 3. 3 直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式feh.h70（1 1）側(cè)面角焊縫的破壞大多在）側(cè)面角焊縫的破壞大多在45450 0截面；截面；h h

22、f fh he e受力特點(diǎn)：受力特點(diǎn)： （3 3）正面角焊縫破壞強(qiáng)度高，剛度大，塑性差）正面角焊縫破壞強(qiáng)度高，剛度大，塑性差 ； （2 2）正面角焊縫應(yīng)力狀態(tài)）正面角焊縫應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜復(fù)雜，可能沿，可能沿45450 0截面破截面破壞，也可能沿溶合邊破壞；壞，也可能沿溶合邊破壞；feh.h70fheh受力特點(diǎn)：受力特點(diǎn)： 計(jì)算步驟計(jì)算步驟（1）求出同一平面焊縫群的形心）求出同一平面焊縫群的形心（2）將荷載向）將荷載向形心形心簡化，找出簡化，找出最不利位置最不利位置（3）分別求出）分別求出各荷載分量各荷載分量在最不利位置產(chǎn)生的在最不利位置產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)力（4）區(qū)分區(qū)分正面角焊縫正面角焊縫受力和受力和側(cè)

23、面角焊縫側(cè)面角焊縫受力，視受力，視荷荷 載種類載種類(靜荷或動(dòng)荷）代入角焊縫的基本計(jì)算公靜荷或動(dòng)荷）代入角焊縫的基本計(jì)算公 式進(jìn)行計(jì)算。式進(jìn)行計(jì)算。（5）驗(yàn)算是否滿足）驗(yàn)算是否滿足構(gòu)造要求構(gòu)造要求。（作用力平行于焊縫方向）（作用力平行于焊縫方向）wfwefflhNfN NN N（3 38 8）1 1、側(cè)面角焊縫、側(cè)面角焊縫（結(jié)束）（結(jié)束）2 2、正面角焊縫、正面角焊縫wfwffweffflhN22. 1當(dāng)承受動(dòng)力荷載時(shí)：當(dāng)承受動(dòng)力荷載時(shí)：0 . 1ffN NN N-正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)，正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)，1.22 1.22 。f3 .3 .斜向角焊縫斜向角焊縫ffN NN Ny y=

24、N= Ncoscos fweyflhNwexflhNN Nx x=N=Nsin ( (兩面?zhèn)群福﹥擅鎮(zhèn)群福? (由構(gòu)造確定由構(gòu)造確定h hf f ) )NNNNtbLLa(1) (1) 連接蓋板連接蓋板1 .1 .軸心受力角焊縫連接計(jì)算軸心受力角焊縫連接計(jì)算3.3.4 3.3.4 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接計(jì)算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接計(jì)算wfwefflhNwffwfhNl7 . 0fwwhll24蓋板長度蓋板長度：alLw 2板由由得得( (三面圍焊）三面圍焊）wewfflhfNblw（a)a)端面角焊縫承擔(dān)端面角焊縫承擔(dān)3NNNN1(b)(b)側(cè)面角焊縫承擔(dān)的力側(cè)面角焊縫承擔(dān)的力1N(

25、 (由構(gòu)造確定由構(gòu)造確定h hf f ) )NNNNtbLLa(1) (1) 連接蓋板連接蓋板NNwffweflhN( (三面圍焊）三面圍焊）由由得得)(1NNN（結(jié)束）（結(jié)束）(c)(c)焊縫長度計(jì)算焊縫長度計(jì)算wfwefflhN1wffwfhNl7 . 01蓋板長度蓋板長度：NNNNbtLLafwwhll4alLw 2板NN由由N1得得解：解：查附表查附表1.22/160mmNfwfmmthf9 . 7285 . 15 . 1maxminmmhf10min取mmhf1415)21 (16maxmmt281mmt162kNN1400B-Q235例例3.23.2 試設(shè)計(jì)用拼接蓋板的對接連接試設(shè)

26、計(jì)用拼接蓋板的對接連接( (圖圖3.24)3.24)。已知鋼板。已知鋼板寬寬B B270mm270mm，厚度，厚度，拼接蓋板厚度拼接蓋板厚度。該連接該連接 ( (設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值) )，鋼材為，鋼材為工工焊，焊條為焊，焊條為E43E43型。型。承受的靜態(tài)軸心為承受的靜態(tài)軸心為，手手 (1) (1) 兩面?zhèn)群竷擅鎮(zhèn)群窷NNNtbLLammfhNlwffw1250160107 . 014007 . 0mmhmmhllffww600603331024125024 蓋板長度蓋板長度：mmalLw6761033322板 一條焊縫的實(shí)際長度一條焊縫的實(shí)際長度取取680mm 焊縫總長度焊縫總長度 NlhfNwe

27、wff65587024022. 1107 . 022（a)a)端面角焊縫承擔(dān)端面角焊縫承擔(dān)3NNNN1側(cè)面角焊縫承擔(dān)的力側(cè)面角焊縫承擔(dān)的力1NNNNNtbLLaNN(2)(2)三面圍焊三面圍焊(b) (b) 焊縫長度計(jì)算焊縫長度計(jì)算mmfhNlwffw664160107 . 065587014000007 . 01mmmmhllfww1801761046644取 (c) (c) 一條焊縫長度一條焊縫長度(d) (d) 蓋板長度蓋板長度mmalLw3701018022 板蓋板為：蓋板為：370mm370mm240mm240mm16mm16mmlw 2w 1N11ebNN2N3e2（2 2）角鋼角

28、焊縫連接）角鋼角焊縫連接( (桁架的桿件桁架的桿件, ,計(jì)算焊縫長度計(jì)算焊縫長度) )（a a ） 三面圍焊三面圍焊1 .1 .軸心受力角焊縫連接計(jì)算軸心受力角焊縫連接計(jì)算3.3.4 3.3.4 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接計(jì)算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接計(jì)算N N1 1N N3 3N N2 2 N= NN= N1 1+ N+ N2 2+ N+ N3 32N肢背、肢尖焊縫承擔(dān)的力肢背、肢尖焊縫承擔(dān)的力1N端面焊縫承擔(dān)的力端面焊縫承擔(dān)的力3Nlw 2w 1N11ebNN2N3e2N N1 1N N3 3N N2 2wffffbhN337 . 02wffweflhN3得端面焊縫承擔(dān)的力得端面焊縫承

29、擔(dān)的力3N由由lw2w1N11ebNN2N3e2wffffbhN337 . 022311NNN2322NNN令：令：-肢背、肢尖內(nèi)力分配系數(shù)，近似取肢背、肢尖內(nèi)力分配系數(shù)，近似取2/32/3，1/31/312be21be122321bNNebN2321NbeNNlw 2w 1N11ebNN2N3e2N N1 1N N3 3N N2 2由：由：bwffwfhNl1117 . 02fwhll11肢尖、肢背所需焊縫長度肢尖、肢背所需焊縫長度 l1、l 21lwffwfhNl2227 . 02fwhll22lw2w1N11ebNN2N3e2（B B）兩面?zhèn)群福﹥擅鎮(zhèn)群?3NNN11NN22bN1lw1

30、lw2N2Ne2e153wffwfhNl7 . 0211wffwfhNl7 . 0222fwhll211fwhll222bN1lw1lw2N2Ne2e1 例例 3.3 3.3 試確定圖試確定圖3.253.25所示承受靜態(tài)軸心力作用的三所示承受靜態(tài)軸心力作用的三（2 2）肢背焊縫承擔(dān)的力）肢背焊縫承擔(dān)的力N N1 1（1 1）端部焊縫承擔(dān)的力）端部焊縫承擔(dān)的力N N3 3。2/160mmNfwfkNfbhNwfff3 .27316022. 112587 . 027 . 0233 解解 ：kN3 .52367. 0133. 02（3 3）焊縫連接承擔(dān)的力）焊縫連接承擔(dān)的力N N（5 5）肢尖焊縫長

31、度）肢尖焊縫長度（4 4）肢尖焊縫承擔(dān)的力）肢尖焊縫承擔(dān)的力N N2 2（結(jié)束）（結(jié)束）作業(yè)：作業(yè)：P72習(xí)題習(xí)題3.13月月17日（周二）交日（周二）交 2. 2. 承受彎矩、剪力和軸力共同作用的角焊縫承受彎矩、剪力和軸力共同作用的角焊縫已知：已知：M、 V 、 N、問題：驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度或設(shè)計(jì)、問題：驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度或設(shè)計(jì)（1）應(yīng)力計(jì)算）應(yīng)力計(jì)算 3. 3 3. 3 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.3.4 3.3.4 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接計(jì)算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接計(jì)算N Nx xN NN Ny yM M + + +b b）MM作用下作用下a a）N Nx x作用下，焊縫是正面

32、角焊縫作用下，焊縫是正面角焊縫wfxNlhN7 . 02 N Nx xM M AB 27 . 026wfeMlhMWM（2）強(qiáng)度條件）強(qiáng)度條件wfffMNf22)( wfyflhN7 . 02c c）N Ny y作用下，焊縫是側(cè)面角焊縫作用下，焊縫是側(cè)面角焊縫N Ny y22)(fff3. 圍焊縫承受剪力和扭矩作用時(shí)的計(jì)算圍焊縫承受剪力和扭矩作用時(shí)的計(jì)算假定假定：（：（1）構(gòu)件是完全剛性的，角焊縫處于彈性狀態(tài)；）構(gòu)件是完全剛性的，角焊縫處于彈性狀態(tài)； （2）角焊縫群上任意一點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與形心）角焊縫群上任意一點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與形心 的連線，且應(yīng)力大小與連線長度的連線，且應(yīng)力大小

33、與連線長度r成正比。成正比。1l2lrrTVFTA0 x1e2exxxxyyyyxryroofh7 . 0fh7 . 0rrAVfTfTfT21eeVTVF扭矩剪力向形心處簡化將力yxpTIIrTIrTAT點(diǎn)的應(yīng)力為作用下，在扭矩1l2lrrTVFTA0 x1e2exxxxyyyyxryroofh7 . 0fh7 . 0rrAVfTfTfTpyypTTfpxxpTTfTIrTrrIrTIrTrrIrTyxsincos軸分解：軸和沿將1l2lrrTVFTA0 x1e2exxxxyyyyxryroofh7 . 0fh7 . 0rrAVfTfTfT212llhVlhVAVeweVf點(diǎn)的應(yīng)力為作用下，

34、在剪力TffTfVff，wfffffff22代入公式和將1l2lrrTVFTA0 x1e2exxxxyyyyxryroofh7 . 0fh7 . 0rrAVfTfTfT（3）典型問題：工字型牛腿焊縫的計(jì)算典型問題：工字型牛腿焊縫的計(jì)算第一種方法假設(shè)：第一種方法假設(shè)：剪力由腹板焊縫承剪力由腹板焊縫承擔(dān)擔(dān)彎矩由全部焊縫承擔(dān)彎矩由全部焊縫承擔(dān)wffwffhIM21a）翼緣焊縫最外纖維處的應(yīng)力滿足：）翼緣焊縫最外纖維處的應(yīng)力滿足：M-焊縫承擔(dān)的彎矩焊縫承擔(dān)的彎矩IW-全部焊縫有效截面對中和軸的慣性矩全部焊縫有效截面對中和軸的慣性矩翼緣焊縫僅承受垂直于焊縫長度方向的彎曲應(yīng)力； 腹板焊縫即承受垂直于焊縫長

35、度方向的應(yīng)力又承受平行腹板焊縫長度方向的剪應(yīng)力222hIMwfb）腹板焊縫：）腹板焊縫：)(22 weflhVwfffff222)(腹板焊縫腹板焊縫A點(diǎn)的強(qiáng)度：點(diǎn)的強(qiáng)度：h e2 -腹板焊縫焊腳有效尺寸腹板焊縫焊腳有效尺寸, h e2=0.7h f 2h 2 -腹板焊縫實(shí)際長度腹板焊縫實(shí)際長度第二種方法第二種方法假設(shè)腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎假設(shè)腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，此時(shí)彎矩矩，此時(shí)彎矩M可以化為一對水平力可以化為一對水平力H=M/h。則翼緣焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式為則翼緣焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式為腹板焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式為腹板焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式為 截面特性計(jì)算截面特性計(jì)算截

36、面積截面積：上、下翼緣及腹板截面積之和上、下翼緣及腹板截面積之和296136210220cmAcmy04.169639210201361220142323232406423.1054367. 654.564388806.904833.13104.164021021012104.162013636112104mIx中和軸（形心）位置中和軸（形心）位置：按全截面對某軸的面積按全截面對某軸的面積矩等于各塊板分別對該軸的面積矩之和求得。矩等于各塊板分別對該軸的面積矩之和求得。慣性矩慣性矩：各板塊自身慣性矩再加上各板塊面積乘以板塊中心至各板塊自身慣性矩再加上各板塊面積乘以板塊中

37、心至中和軸距離的平方。中和軸距離的平方。y40080 xxy1yb2002010020104333150367.166333.1333102121136121202121cmIy3331299304. 8240643 .150101503150004.1624064cmWcmWcmyIWbxayxax；36683204.161604.15220cmSbx各點(diǎn)抵抗矩各點(diǎn)抵抗矩：慣性矩除以該點(diǎn)至中和軸的距離。慣性矩除以該點(diǎn)至中和軸的距離。各點(diǎn)面積矩各點(diǎn)面積矩：該點(diǎn)以上（或以下）的截面積對中和軸的面積矩。該點(diǎn)以上（或以下）的截面積對中和軸的面積矩。如按如按b b點(diǎn)以下面積矩計(jì)算，點(diǎn)以下面積矩計(jì)算，中

38、和軸以上部分取負(fù)值，以下部分取正值中和軸以上部分取負(fù)值，以下部分取正值366802. 4104. 898.10196.2196.22210cmSbxy40080 xxy1yb200201002010a（結(jié)束）（結(jié)束） 解解 ： = =19677cm4kNfwff19516022. 1a) 計(jì)算翼緣焊縫：計(jì)算翼緣焊縫： b) 計(jì)算腹板焊縫：計(jì)算腹板焊縫：kNfwf1603.4 3.4 對接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3. 4. 1 3. 4. 1 構(gòu)造構(gòu)造1 1、坡口型式：、坡口型式：坡口型式：厚度很小，手工焊坡口型式：厚度很小，手工焊6mm6mm，埋弧焊，埋弧焊10mm10mm時(shí)時(shí) 直

39、邊縫直邊縫； 一般厚度，一般厚度，單邊單邊V V形或形或V V形形坡口坡口 厚度較大，厚度較大，20mm20mm，U U形、形、K K形或形或X X 形形坡口坡口mmta10)(直邊坡口mmtVb2010)(形坡口單邊mmtVc2010)(形坡口mmtUd20)(形坡口mmtKe20)(形坡口mmtXf20)(形坡口對接焊縫的坡口形式對接焊縫的坡口形式2 2、截面的改變、截面的改變 拼接處，當(dāng)焊件的寬度或厚度相差拼接處，當(dāng)焊件的寬度或厚度相差4mm4mm以上時(shí)，從一側(cè)或以上時(shí)，從一側(cè)或兩側(cè)做坡度不大于兩側(cè)做坡度不大于1 1：2.5 2.5 （承受動(dòng)力荷載且需要進(jìn)行疲勞（承受動(dòng)力荷載且需要進(jìn)行疲

40、勞計(jì)算的結(jié)構(gòu)不大于計(jì)算的結(jié)構(gòu)不大于1：4）的斜角，平緩過渡。的斜角，平緩過渡。 靜力荷載作用時(shí)允許不設(shè)。靜力荷載作用時(shí)允許不設(shè)。當(dāng)不設(shè)引弧板時(shí)，每條當(dāng)不設(shè)引弧板時(shí)，每條焊縫計(jì)算長度等于實(shí)際長度減焊縫計(jì)算長度等于實(shí)際長度減2 t（t為較薄焊件厚度）為較薄焊件厚度） 3 3、引弧板、引弧板起落弧處起落弧處, ,宜加宜加引弧板引弧板( (引出板引出板) )3. 4. 2 3. 4. 2 對接焊縫的計(jì)算對接焊縫的計(jì)算焊縫強(qiáng)度與鋼材強(qiáng)度比較：-質(zhì)量檢驗(yàn)為一、二級時(shí)質(zhì)量檢驗(yàn)為一、二級時(shí), ,焊縫強(qiáng)度與鋼材強(qiáng)度相等；焊縫強(qiáng)度與鋼材強(qiáng)度相等；-質(zhì)量檢驗(yàn)為三級時(shí)質(zhì)量檢驗(yàn)為三級時(shí), , 抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度與鋼材強(qiáng)

41、度相等，抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度與鋼材強(qiáng)度相等， 抗拉強(qiáng)度等于抗拉強(qiáng)度等于0.85%0.85%的母材強(qiáng)度。的母材強(qiáng)度。 受拉連接受拉連接, ,三級檢驗(yàn)時(shí)三級檢驗(yàn)時(shí), ,進(jìn)行焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算。進(jìn)行焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算。對接焊縫的計(jì)算公式與構(gòu)件強(qiáng)度公式相同。對接焊縫的計(jì)算公式與構(gòu)件強(qiáng)度公式相同。焊縫可視為構(gòu)件的組成部分；焊縫可視為構(gòu)件的組成部分；焊縫中應(yīng)力分布基本同構(gòu)件。焊縫中應(yīng)力分布基本同構(gòu)件。1. 1. 焊透的對接焊縫的計(jì)算焊透的對接焊縫的計(jì)算(1) (1) 軸心受力對接焊縫軸心受力對接焊縫wcwtwfftlN 或5.1tan時(shí)時(shí),強(qiáng)度可不進(jìn)行驗(yàn)算。強(qiáng)度可不進(jìn)行驗(yàn)算。N 軸心拉力或壓力。軸心拉力或壓力。l lw

42、 w -焊縫的計(jì)算長度。未采用引弧板焊縫的計(jì)算長度。未采用引弧板,實(shí)際長度減實(shí)際長度減2t 。t - 對接連接中對接連接中,連接件較小厚度連接件較小厚度; T形連接中形連接中, 腹板厚度。腹板厚度。當(dāng)當(dāng)(2) 承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫計(jì)算承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫計(jì)算vMvMMvwvwwwftlVtIVS23maxwtwwftlMWM2max6截面剪應(yīng)力截面剪應(yīng)力a)矩形截面矩形截面截面正應(yīng)力截面正應(yīng)力Ww-焊縫截面模量焊縫截面模量Sw-焊縫截面面積矩焊縫截面面積矩Iw-焊縫截面慣性矩焊縫截面慣性矩-焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值wvftl lw wMV（3-29）（3-3

43、0）wtf1 . 132121b)工字形截面工字形截面hh0max1 最大正應(yīng)力滿足式（最大正應(yīng)力滿足式（3-29）要求）要求 最大剪應(yīng)力滿足（最大剪應(yīng)力滿足（3-30） 在腹板與翼緣交接處，驗(yàn)算折算應(yīng)力在腹板與翼緣交接處，驗(yàn)算折算應(yīng)力（3-31）tIVSww11t1Sw1-翼緣對中和軸的翼緣對中和軸的面積矩面積矩b)22(1011thbtSw 例3-8 計(jì)算工字牛腿與鋼柱的對接焊縫強(qiáng)度，F(xiàn)=550kN, 偏心距e=300mm, 鋼材為Q235-B, 焊條E43型, 手工焊, 三級檢驗(yàn)。翼緣加引弧板。 解解 ： a）最大正應(yīng)力）最大正應(yīng)力maxmkNMkNFV1653 . 0550,550 截

44、面幾何特征值和內(nèi)力截面幾何特征值和內(nèi)力 【解解】：】：c）1 1點(diǎn)的折算應(yīng)力點(diǎn)的折算應(yīng)力tIVSww11b）最大剪應(yīng)力）最大剪應(yīng)力作業(yè)：作業(yè)：P72習(xí)題習(xí)題3.33月月24日（周二）交日（周二）交否滿足。要求：驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度是。間的夾角之和，載作用，受靜力荷，焊腳尺寸手工焊，型，焊條鋼，鋼材為焊縫連接，用直角角如圖所示為板與柱翼緣例05315025010432353 . 3FPkNPkNFmmhEQffhFP150150100AB值解：角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)2160mmNfwf補(bǔ)充練習(xí)題補(bǔ)充練習(xí)題向形心簡化得將斜向力PmkNePMkNPPkNPPyyx121 . 012012053sin150sin9

45、053cos150cos00點(diǎn)的應(yīng)力計(jì)算各力作用下 AfhFP150150100ABmmhlmmhfwf60060808mmhllfw2801023002一條角焊縫的計(jì)算長度22/6 .30/3 .1527 .866 .65mmNmmNVffNfMff得：代入公式和將wfffffff222222/160/5 .1286 .3022. 13 .152mmNfmmNwf滿足強(qiáng)度要求23232262/6 .30280107 . 02101202/7 .86280107 . 0210250902/6 .65280107 . 021012626mmNlhPmmNlhFPmmNlhMWMweyVfwexN

46、fweMffhFP150150100AB3.5 3.5 焊接應(yīng)力和焊接變形焊接應(yīng)力和焊接變形3.5.1 3.5.1 焊接應(yīng)力的分類和形成原因焊接應(yīng)力的分類和形成原因 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力-由于焊接時(shí)產(chǎn)生不均勻溫度場，導(dǎo)致焊件不由于焊接時(shí)產(chǎn)生不均勻溫度場，導(dǎo)致焊件不 均勻脹縮，冷卻后引起的內(nèi)部殘存應(yīng)力。均勻脹縮，冷卻后引起的內(nèi)部殘存應(yīng)力。 焊接殘余變形焊接殘余變形-焊接冷卻后引起的產(chǎn)生的變形。焊接冷卻后引起的產(chǎn)生的變形。焊接應(yīng)力的分類：縱向、橫向和厚度方向焊接應(yīng)力的分類：縱向、橫向和厚度方向具備條件：具備條件：2 2、變形受到約束、變形受到約束3 3、塑性變形、塑性變形1 1、不均勻溫度場、

47、不均勻溫度場1. 1. 縱向焊接應(yīng)力縱向焊接應(yīng)力lllll-自由伸長量自由伸長量l-共同伸長量共同伸長量壓壓拉拉加熱中間板塊加熱中間板塊, , 中間板塊伸長。由于變形協(xié)調(diào)，中間變形受到中間板塊伸長。由于變形協(xié)調(diào)，中間變形受到約束共同伸長，中間受壓，兩端受拉。約束共同伸長，中間受壓，兩端受拉。冷卻冷卻 ：中間回縮，中間受拉，：中間回縮，中間受拉， 兩端受壓。兩端受壓。拉壓平衡，殘留在構(gòu)件中。拉壓平衡，殘留在構(gòu)件中。lll縱向縱向 - - 施焊方向施焊方向（結(jié)束）（結(jié)束）冷卻收縮時(shí)冷卻收縮時(shí) ：焊縫附近產(chǎn)生拉應(yīng)力：焊縫附近產(chǎn)生拉應(yīng)力 焊縫遠(yuǎn)處產(chǎn)生壓應(yīng)力焊縫遠(yuǎn)處產(chǎn)生壓應(yīng)力1)1)焊縫縱向收縮時(shí)焊縫縱

48、向收縮時(shí), ,鋼板有相對彎曲的趨向鋼板有相對彎曲的趨向, ,中部中部拉應(yīng)力拉應(yīng)力; ;兩端兩端壓應(yīng)力壓應(yīng)力2. 2. 橫向焊接應(yīng)力橫向焊接應(yīng)力2 2）后焊焊縫收縮）后焊焊縫收縮受限受限橫向拉應(yīng)力橫向拉應(yīng)力; ;先焊焊縫先焊焊縫-壓應(yīng)力壓應(yīng)力, ,遠(yuǎn)端遠(yuǎn)端-拉應(yīng)力拉應(yīng)力3. 3. 厚度方向焊接應(yīng)力厚度方向焊接應(yīng)力 焊厚鋼板焊厚鋼板, ,冷卻時(shí)冷卻時(shí), ,外圍先冷固外圍先冷固, ,內(nèi)層收縮受限內(nèi)層收縮受限, ,焊縫中部受拉焊縫中部受拉, ,四周受壓四周受壓. .3.5.2 3.5.2 焊接應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能的影響焊接應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能的影響1 1、靜力強(qiáng)度、靜力強(qiáng)度無殘余應(yīng)力無殘余應(yīng)力yfANN2 /1A

49、2 /1A2A 有殘余應(yīng)力有殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力是自相平衡殘余應(yīng)力是自相平衡(特點(diǎn)）特點(diǎn)）yfAA21yyyyfAfAfAN21yNN殘余應(yīng)力對構(gòu)件靜力強(qiáng)度無影響殘余應(yīng)力對構(gòu)件靜力強(qiáng)度無影響yyyfAAfAN111)(2 2、剛度、剛度無殘余應(yīng)力無殘余應(yīng)力AEN有殘余應(yīng)力有殘余應(yīng)力EAN111殘余應(yīng)力存在降低結(jié)構(gòu)剛度殘余應(yīng)力存在降低結(jié)構(gòu)剛度)(ANE3 3、穩(wěn)定承載力、穩(wěn)定承載力無殘余應(yīng)力無殘余應(yīng)力202lEINcr（歐拉臨界力（歐拉臨界力)有殘余應(yīng)力有殘余應(yīng)力20121lEINcr1crcrNN穩(wěn)定承載力降低穩(wěn)定承載力降低5 5、疲勞強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度 降低降低 4 4、低溫冷脆、低溫冷脆 存在三向

50、拉應(yīng)力存在三向拉應(yīng)力, ,塑性變形受限塑性變形受限, ,變脆。變脆。 3.5.3 3.5.3 焊接變形焊接變形3.5.4 3.5.4 減少焊接應(yīng)力和焊接變形的措施減少焊接應(yīng)力和焊接變形的措施1、設(shè)計(jì)方面、設(shè)計(jì)方面 尺寸適當(dāng)，宜采用細(xì)長焊縫。尺寸適當(dāng)，宜采用細(xì)長焊縫。 位置合理，焊縫應(yīng)布置在結(jié)構(gòu)對稱位置上。位置合理，焊縫應(yīng)布置在結(jié)構(gòu)對稱位置上。 焊縫數(shù)量宜少，不宜過分集中焊縫數(shù)量宜少，不宜過分集中 應(yīng)盡量避免三向焊縫相交。應(yīng)盡量避免三向焊縫相交。2、工藝措施、工藝措施 選擇合理的施焊程序選擇合理的施焊程序 反變形法反變形法 焊件預(yù)熱法焊件預(yù)熱法 退火法退火法 錘擊法錘擊法 局部加熱法局部加熱法合

51、理的施焊程序合理的施焊程序 規(guī)格：形式為大六角頭型，其代號用字母規(guī)格：形式為大六角頭型，其代號用字母M與與公稱直徑表示。常用公稱直徑表示。常用M16、M20、M24、 螺栓的排列：并列、錯(cuò)列螺栓的排列：并列、錯(cuò)列3. 6 螺栓連接的構(gòu)造螺栓連接的構(gòu)造3. 6. 1 3. 6. 1 螺栓的排列螺栓的排列螺栓的排列要滿足以下三個(gè)方面的要求：螺栓的排列要滿足以下三個(gè)方面的要求： （1 1）受力要求：端距過小，端部撕裂；受壓，順內(nèi)力方）受力要求：端距過小，端部撕裂；受壓，順內(nèi)力方向，中距過大，鼓曲。向，中距過大，鼓曲。 （2 2）構(gòu)造要求：螺栓間距不能太大，避免壓不緊潮氣進(jìn)）構(gòu)造要求：螺栓間距不能太大

52、，避免壓不緊潮氣進(jìn)入導(dǎo)致腐蝕。入導(dǎo)致腐蝕。 （3 3）施工要求：螺栓間距不能太近，滿足凈空要求，便）施工要求：螺栓間距不能太近，滿足凈空要求，便于安裝。于安裝。 規(guī)范制定出螺栓排列最大、最小容許距離（表3-4）， 在型鋼上排列的螺栓還應(yīng)符合各自線距和最大孔徑的要求（表3-53-7）。 1、每一桿件在節(jié)點(diǎn)上以及拼接接頭的一端，永久性螺、每一桿件在節(jié)點(diǎn)上以及拼接接頭的一端，永久性螺栓數(shù)不宜少于兩個(gè)；栓數(shù)不宜少于兩個(gè)； 2、直接承受動(dòng)力荷載的普通螺栓受拉連接應(yīng)采用雙螺、直接承受動(dòng)力荷載的普通螺栓受拉連接應(yīng)采用雙螺帽或其他防止螺帽松動(dòng)的有效措施；帽或其他防止螺帽松動(dòng)的有效措施； 3、由于、由于C級螺栓

53、與孔壁有較大間隙，只宜用于沿其桿軸級螺栓與孔壁有較大間隙，只宜用于沿其桿軸方向受拉的連接。承受靜力荷載結(jié)構(gòu)的次要連接、可拆方向受拉的連接。承受靜力荷載結(jié)構(gòu)的次要連接、可拆卸結(jié)構(gòu)的連接和臨時(shí)固定構(gòu)件用的安裝連接中，也可用卸結(jié)構(gòu)的連接和臨時(shí)固定構(gòu)件用的安裝連接中，也可用C級螺栓受剪。級螺栓受剪。 4、當(dāng)采用高強(qiáng)螺栓連接時(shí)，拼接件不能采用型鋼，只、當(dāng)采用高強(qiáng)螺栓連接時(shí)，拼接件不能采用型鋼，只能采用鋼板。能采用鋼板。 （型鋼抗彎剛度大，不能保證摩擦面緊密結(jié)合）（型鋼抗彎剛度大，不能保證摩擦面緊密結(jié)合） 3. 6. 2 3. 6. 2 螺栓連接的構(gòu)造要求螺栓連接的構(gòu)造要求3. 7 普通螺栓連接的工作性能

54、和計(jì)算普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算 剪力螺栓（抗剪螺栓）：螺栓桿剪力螺栓（抗剪螺栓）：螺栓桿垂直于垂直于力線力線按受力情況分為按受力情況分為 拉力螺栓（抗拉螺栓）：拉力螺栓（抗拉螺栓）： 螺栓桿螺栓桿平行于平行于力線力線 既受剪又受拉的螺栓既受剪又受拉的螺栓NNNNNNF抗剪連接抗拉連接抗剪連接抗剪連接板件之間有板件之間有相互錯(cuò)動(dòng)相互錯(cuò)動(dòng)的趨勢的趨勢抗拉連接抗拉連接板件之間有板件之間有相互脫開相互脫開的趨勢的趨勢（結(jié)束）（結(jié)束）3.7.1 3.7.1 普通螺栓的抗剪連接（受剪螺栓連接）普通螺栓的抗剪連接（受剪螺栓連接）1 1、抗剪連接的工作性能、抗剪連接的工作性能（1）彈性階段（）彈性階段（0

55、1段）段） 加載初，荷載小，連接中剪力小，荷載靠構(gòu)件間接觸面加載初，荷載小，連接中剪力小，荷載靠構(gòu)件間接觸面的摩擦力傳遞，栓桿與孔壁之間的間隙保持不變。的摩擦力傳遞，栓桿與孔壁之間的間隙保持不變。（2）滑移階段（）滑移階段（12段）段） 剪力達(dá)到摩擦力最大值，板件間產(chǎn)生相對滑移，直至栓剪力達(dá)到摩擦力最大值，板件間產(chǎn)生相對滑移，直至栓桿與孔壁接觸。桿與孔壁接觸。（3）栓桿直接傳力的彈性階段）栓桿直接傳力的彈性階段 外力主要是靠螺栓受剪和孔壁受擠壓傳遞，曲線上升，外力主要是靠螺栓受剪和孔壁受擠壓傳遞，曲線上升，3點(diǎn)，螺栓或連接板達(dá)到彈性極限。點(diǎn)，螺栓或連接板達(dá)到彈性極限。（4）彈塑性階段）彈塑性階

56、段 在此階段即使荷載增量很小，連接的剪切變形迅速加在此階段即使荷載增量很小，連接的剪切變形迅速加大，直至連接破壞。大，直至連接破壞。4點(diǎn)點(diǎn)-極限荷載。極限荷載。受剪螺栓的破壞形式受剪螺栓的破壞形式 1）栓桿被剪斷）栓桿被剪斷 2）鋼板被擠壓破壞（螺栓承壓破壞）鋼板被擠壓破壞（螺栓承壓破壞） 3）鋼板被拉斷）鋼板被拉斷 4）鋼板被剪壞）鋼板被剪壞 b)a)35d)35c)針對以上破壞形式，應(yīng)采取以下措施針對以上破壞形式，應(yīng)采取以下措施 1）通過計(jì)算保證螺栓抗剪）通過計(jì)算保證螺栓抗剪 2）通過計(jì)算保證螺栓抗擠壓）通過計(jì)算保證螺栓抗擠壓 3）通過計(jì)算保證板件有足夠的拉壓強(qiáng)度）通過計(jì)算保證板件有足夠的

57、拉壓強(qiáng)度 4）螺栓端距）螺栓端距 避免鋼板被拉豁避免鋼板被拉豁02d2 2、單個(gè)普通螺栓抗剪承載力、單個(gè)普通螺栓抗剪承載力受剪承載力設(shè)計(jì)值受剪承載力設(shè)計(jì)值bvvbvfdnN4242dnv -受剪面數(shù)目受剪面數(shù)目, 單剪單剪nv =1.0 , 雙剪雙剪nv=2.0 , 四剪四剪nv=4.0 。d -螺栓桿直徑螺栓桿直徑 。NNNNNNFNN42d 單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值bcbvbNNN,minmin承壓承載力設(shè)計(jì)值承壓承載力設(shè)計(jì)值bcbcftdNt -同一受力方向承壓板同一受力方向承壓板 較小總厚度。較小總厚度。d3 3、普通螺栓群受剪連接計(jì)算、普通螺栓群受剪連接計(jì)算單個(gè)螺栓所

58、受的力單個(gè)螺栓所受的力1NbNnNNmin10115dl 對承載力進(jìn)行修正對承載力進(jìn)行修正(1) (1) 軸心受剪軸心受剪所需螺栓數(shù)所需螺栓數(shù)n:bNNnmin1lbNnNNmin17 . 01501 . 101dl強(qiáng)度折減系數(shù)bNNnmin 普通螺栓群普通螺栓群軸心受剪軸心受剪的計(jì)算流程的計(jì)算流程bcbVNN 、計(jì)算bcbVbNNN，minmin0115dl bNNnminbNNnmin7 . 01501 . 101dl）排列螺栓取整數(shù)按規(guī)定（表 4 . 3是否（結(jié)束）（結(jié)束）。靜力荷載設(shè)計(jì)值為。此連接承受的孔直徑級），螺栓普通螺栓（采用鋼，拼接板的連接。鋼材為拉雙設(shè)計(jì)如圖所示為軸心受例kN

59、NmmdCMQ90024222356 . 30bcbVff得：解：查附表 3 . 1bVVbVfdnN42設(shè)計(jì)值為一個(gè)螺栓的抗剪承載力2/305mmN2/140mmNkN4 .10614042214. 322N2/N2/N340 26010NNbcbcf tdN設(shè)計(jì)值為一個(gè)螺栓的承壓承載力kN2 .1343052022NN5301020t12t12t例3.9N2/N2/N80505080120 120 5050340 26010NNkNNNNbcbVb4 .106,minminNN5301020t12t12t個(gè)所需螺栓個(gè)數(shù)為：5 . 84 .106900minbNNn普通螺栓級個(gè)取229MC4

60、 . 349，表距離：螺栓的最大、最小容許Pmmmmmmmmmmmm288722887214472中間排中距（順內(nèi)力）中間排中距（垂直內(nèi)力外排中距中心間距：mmmmmmmm96369648邊距端距中心至構(gòu)件邊緣距離：mmdmml3601518001=160(2)(2) 偏心受剪偏心受剪e eV=F V=F （剪力）（剪力）T=F e T=F e （扭矩）（扭矩）bNNmin1滿足滿足: :T212121yxra) a) 計(jì)算計(jì)算 T T 作用下單個(gè)螺栓受力作用下單個(gè)螺栓受力(N(N1 1= =? ?) )iiTTTrNrNrN 22111212rrNNTT11rrNNiTiT假定：1)1) 板