鋼結(jié)構(gòu)4鋼結(jié)構(gòu)連接PPT課件

1、2.焊接連接2.1 常用焊接方法1) 電弧焊熔劑電機(jī)焊絲導(dǎo)線電源焊件熔劑移動(dòng)方向自動(dòng)電弧焊電源導(dǎo)線焊鉗焊條藥皮焊弧焊件熔池手工電弧焊手工電弧焊(半)自動(dòng)埋弧焊氣體保護(hù)焊第1頁/共39頁2) 電阻焊3) 氣焊電源導(dǎo)線夾具壓力壓力焊點(diǎn)焊件乙炔氧氣焊槍焊條火焰焊件第2頁/共39頁2.2 焊接形式平接搭接T形接角接第3頁/共39頁2.3 焊縫型式1)按焊縫與力線方向不同分對(duì)接正焊縫對(duì)接斜焊縫搭接正焊縫搭接側(cè)焊縫2)按焊縫位置分平焊豎焊橫焊仰焊第4頁/共39頁2.4 焊縫代號(hào)與標(biāo)注方法102102.5 焊接材料1)焊條手工焊2)焊絲自動(dòng)焊Q235焊件材料Q345E4312E5016HG60E6015-D

2、1焊條坡口焊現(xiàn)場角焊周邊角焊第5頁/共39頁2.6 焊縫許用應(yīng)力Matching filler metal 10015020025030035040002468101214161820Distance in mmVickersHv5屈服極限曲線抗拉極限曲線第6頁/共39頁焊縫材料不低于焊件材料性能應(yīng)力種類焊縫種類拉伸、壓縮應(yīng)力剪切應(yīng)力用普通方法檢查的手工焊對(duì)接對(duì)接及貼角焊縫自動(dòng)焊或用精確方法檢查的手工焊8 . 0h28 . 0hh2h被焊件鋼材(母材)的許用應(yīng)力第7頁/共39頁3 對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.1 對(duì)接焊縫的構(gòu)造要求焊件厚度mmt10無坡口mmt2010V型、雙V型坡口mmt20U、

3、K、X型坡口1) 坡口型式ttt第8頁/共39頁2) 不同板厚mm4板厚之差4:1143) 焊縫長度Lf帶引弧板不帶引弧板引弧板LLLfmmLLf10第9頁/共39頁3.2 對(duì)接焊縫計(jì)算1)承受軸心拉壓力NNtfL對(duì)接正焊縫對(duì)接斜焊縫正應(yīng)力hftLNsinhftLN正應(yīng)力coshftLN剪應(yīng)力fLNN力方向焊縫長度NsinNcosN第10頁/共39頁2)彎矩與剪力共同作用tfLQMQMhWM彎曲應(yīng)力hItQS剪應(yīng)力222hzs復(fù)合應(yīng)力第11頁/共39頁3)例題mmt181mmt102mmh1200mmb400492113123108 . 6)2121(2122mmthbtbtthIQMkNQ2

4、00kNmM982慣性矩471101 . 12/ )2(mmthIW抗彎模量Q235鋼材,手工焊MPas235MPa176MPah141MPah99第12頁/共39頁MPaMPaWMh1411 .89101 . 11098076max最大拉應(yīng)力MPaMPahtQh996 .161012001020032相應(yīng)剪切應(yīng)力mmt181mmt102mmh1200mmb400QMkNQ200kNmM982MPaMPahzs1411 .92222max復(fù)合應(yīng)力第13頁/共39頁4 角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算4.1角焊縫的構(gòu)造1)角焊縫的分類按焊縫與作用力方向分側(cè)焊縫端焊縫圍焊縫NNNNNN第14頁/共39頁按焊縫截

5、面型式分fhfhfh7 . 0fhfh5 . 1fh7 . 0fhfhfh7 . 0普通式平坡式凹面式2)角焊縫構(gòu)造要求角焊縫高度限制thmmf2 . 14ttttmmt6thfmmt6mmthf)21 (第15頁/共39頁角焊縫長度限制fffhLh608角焊縫搭接長度要求NNttt 5fL內(nèi)力沿側(cè)縫長度分布， 不受限制NN50tt第16頁/共39頁4.2角焊縫的計(jì)算1)焊縫應(yīng)力分析側(cè)焊縫正焊縫第17頁/共39頁3)受軸心力作用7 . 0hffLhNAN2)僅由兩側(cè)焊縫承載0.650.35不等肢角鋼角鋼連接型式角鋼類型1處0.72處0.3等肢角鋼不等肢角鋼0.750.25121212內(nèi)力分配比

6、例NNNN第18頁/共39頁)(22maxhMxMyQffQLhQAQ7 . 0QeQMrxryrxyM剪力引起的剪應(yīng)力合成應(yīng)力4)受彎矩剪力作用yxpMIIMrrIM/yxxMxIIMryxyMyIIMr彎矩引起的剪應(yīng)力第19頁/共39頁4.3 例題Q345鋼材MPas345MPa259MPah207MPah146型心位置mmthtLtthtLLx432)5 . 0(111kNQ100 xyh=200L1=150L2=200 xt=10A慣性矩4721331103 . 4)2(2121122mmthtLthtLIx4723211311033. 1)5 . 0(121)5 . 0(121(2m

7、mtxhthtxLtLtLIy第20頁/共39頁彎矩引起的剪應(yīng)力kNQ100 xyh=200L1=150L2=200 xt=10AMPaxLIIxLLQxIMyxApMx3 .58)/()()(/121MPahIIxLLQyIMyxApMy5 .54)5 . 0/()()(/21剪力引起的剪應(yīng)力MPahttLQAQQ2021A點(diǎn)合成應(yīng)力6 .94)(22maxhMxMyQMPa第21頁/共39頁5 焊縫連接的疲勞強(qiáng)度載荷特性交變載荷疲勞位置焊縫接頭處影響因素接頭型式，鋼材種類，焊縫應(yīng)力， 應(yīng)力循環(huán)特性，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，應(yīng)力譜措施構(gòu)件變截面處的平緩過渡,避免大拉應(yīng)力區(qū)布置焊縫, 平坡式焊縫，良好的

8、塑性韌性和抗裂性焊材計(jì)算,rr第22頁/共39頁6 焊縫的殘余應(yīng)力與變形6.1 原因不均勻溫度場高溫區(qū)拉應(yīng)力(后冷卻)低溫區(qū)壓應(yīng)力(先冷卻)無外界約束，拉壓應(yīng)力自相平衡同時(shí)出現(xiàn)不同方向的不均勻收縮變形C800C500C300彎曲變形角變形縱橫向收縮變形波浪變形扭曲變形殘余應(yīng)力殘余變形第23頁/共39頁6.2 殘余應(yīng)力的種類與分布1)縱向殘余應(yīng)力沿焊縫長度方向，冷卻先后不同，引起的縱向內(nèi)應(yīng)力焊接剛度溫度場變化梯度殘余應(yīng)力s(鋼材)第24頁/共39頁2)橫向殘余應(yīng)力沿焊縫縱向，彎曲變形趨勢施焊先后不同，冷卻先后不同3)沿焊縫厚度方向的殘余應(yīng)力厚度方向冷卻不同xyz第25頁/共39頁4)約束狀態(tài)下的

9、焊接應(yīng)力連接構(gòu)件間剛度不同，夾具約束焊縫不能自由變形非自平衡狀態(tài)外界約束解除,應(yīng)力釋放,剩余應(yīng)力殘余應(yīng)力(自平衡)縱向殘余應(yīng)力約束時(shí)截面應(yīng)力無約束時(shí)橫向殘余應(yīng)力第26頁/共39頁6.3 殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響1)對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度影響鋼材塑性對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度無影響殘余應(yīng)力載荷應(yīng)力NN合成應(yīng)力許用應(yīng)力第27頁/共39頁2)對(duì)結(jié)構(gòu)剛度影響殘余應(yīng)力截面應(yīng)力不均承載有效面積變形剛度3)壓桿穩(wěn)定4)低溫冷脆5)疲勞強(qiáng)度6.4 殘余變形對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響影響結(jié)構(gòu)安裝，正常使用，安全承載變形矯正第28頁/共39頁6.5 措施1)合理設(shè)計(jì)焊腳尺寸不易過大焊縫對(duì)稱布置2)合理焊接工藝設(shè)計(jì)合理施焊順序3)正確施工分段退

10、焊12345分塊拼焊1234對(duì)角跳焊局部加熱預(yù)加反變形分層焊IIIIII第29頁/共39頁7 螺栓連接7.1 螺栓連接型式按受力性質(zhì)分N剪力螺栓拉力螺栓拉剪螺栓按布置方式分并列錯(cuò)列粗制，精制NNN第30頁/共39頁螺栓剪斷7.2 普通剪力螺栓連接計(jì)算1)破壞型式2)單個(gè)螺栓承載能力抗剪螺栓承載能力42QQndNd螺栓直徑Qn受剪面數(shù)目承壓能力JJtdN承載能力),min(JQNNN 3)多個(gè)螺栓連接螺栓數(shù)目/NNn 連接件拉斷螺栓擠壞NNNN第31頁/共39頁被連接件強(qiáng)度ANA構(gòu)件凈面積并列)(ndbtA錯(cuò)列I-I截面)(ndbtA錯(cuò)列II-II齒狀截面) 1(2221ndeanetANNII

11、btNNIIIIIIbt1eea第32頁/共39頁4)剪力和彎矩作用nQNQ22iiAMxyxMyN22iiAMyyxMxN)(22maxNNNNNMxMyQ剪力引起的螺栓剪力彎矩引起的螺栓剪力單個(gè)螺栓最大剪力QemaxNAxy第33頁/共39頁7.3 普通拉力螺栓連接計(jì)算N1)單個(gè)螺栓承載能力420dNl2)多個(gè)螺栓連接螺栓數(shù)目lNNn 3)拉力彎矩作用2maxmaxliNxMxnNNNM第34頁/共39頁7.4 高強(qiáng)螺栓連接計(jì)算1)單個(gè)螺栓抗剪能力摩擦型PnNm7 . 0mn摩擦面數(shù)目摩擦系數(shù)P螺栓預(yù)拉力7 . 0安全系數(shù)承壓型42QQndNJJtdN),min(QJQNNNN PnNQQ7 . 03 . 1 承拉型PN8 . 0第35頁/共39頁2)單個(gè)螺栓抗剪抗拉計(jì)算)4 . 1(7 . 02NPnNmPN7 . 022N0P)7 . 0(2PN 3)多個(gè)螺栓抗剪計(jì)算螺栓數(shù)目NNn 1N1N2N2N