第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接

第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接

一、焊接方法和焊接連接形式二、角焊縫的構(gòu)造和計算三、對接焊縫的構(gòu)造和計算四、焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形五、普通螺栓連接的構(gòu)造六、普通螺栓的受力特點和設(shè)計承載力七、普通螺栓連接的計算八、高強度螺栓連接的構(gòu)造九、高強度螺栓連接的計算鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(1)鉚釘連接螺栓連接焊縫連接1.1鋼結(jié)構(gòu)的基本連接方式鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(2)1.焊接連接（冶金式）使金屬高溫融化后形成整體采用焊接材料：電弧焊、氣焊、電渣焊不采用焊接材料：電阻焊2.緊固件連接（機械式）3.其他（化學(xué)式）螺栓：普通螺栓：精制螺栓(A、B級)

粗制螺栓(C級)

高強度螺栓：鉚釘：釘連接：(射釘、自攻螺釘、焊釘)強力膠：直接粘合零件化學(xué)漿錨螺栓：通過結(jié)構(gòu)膠將錨栓與錨固基礎(chǔ)結(jié)合成一個整體，用于鋼構(gòu)件與混凝土構(gòu)件的連接1.1鋼結(jié)構(gòu)的基本連接方式鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(3)材質(zhì)易變脆產(chǎn)生殘余應(yīng)力、殘余變形、焊接缺陷對鋼結(jié)構(gòu)疲勞、穩(wěn)定有不利影響較多地依賴焊工的技能水平質(zhì)量檢驗要求較高時檢驗工作量較大缺點現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式，應(yīng)用最廣泛優(yōu)點構(gòu)造簡單

—任何形狀的構(gòu)件可直接連接，無需輔助零配件省工省料

—加工方便，不需打孔鉆眼，不削弱截面施工快速

—可自動化操作連接的密閉性好，剛度大，整體性好1.2焊接的特點鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(4)工廠構(gòu)件焊接、工地節(jié)點螺栓連接鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展方向優(yōu)點施工簡單，裝拆方便，對安裝工的要求高摩擦型高強度螺栓連接動力性能好耐疲勞，易阻止裂紋擴展缺點費料、開孔截面削弱螺栓孔加工精度要求高1.3螺栓連接的特點鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(5)優(yōu)點塑性、韌性好，動力性能好缺點費料、加熱鉚合過程極其費工目前承重鋼結(jié)構(gòu)連接中已很少應(yīng)用1.4鉚釘連接的特點鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(6)栓釘將鋼板與混凝土板連接起來栓釘承受剪力1.5栓（焊）釘連接的特點鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(7)射釘槍用于薄壁構(gòu)件（壓型鋼板屋面板、墻板與梁、柱）的連接可采用射槍、鉚槍等專用工具安裝1.6射釘、自攻螺釘?shù)奶攸c鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(8)連接方法優(yōu)點缺點焊接對焊件幾何形體適應(yīng)性強，構(gòu)造簡單，省材省工，工效高，連接連續(xù)性強,可達到氣密和水密要求，節(jié)點剛度大對材質(zhì)要求高，焊接程序嚴(yán)格，質(zhì)量檢驗工作量大,要求高;存在有焊接缺陷的可能，產(chǎn)生焊接應(yīng)力和焊接變形，導(dǎo)致材料脆化，對構(gòu)件的疲勞強度和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響;一旦開裂則裂縫開展較快,對焊工技術(shù)等級要求較高鉚接傳力可靠，韌性和塑性好，質(zhì)量易于檢查，抗動力性能好費鋼、費工，開孔對構(gòu)件截面有一定削弱普通螺栓連接裝拆便利，設(shè)備簡單粗制螺栓不宜受剪，精制螺栓加工和安裝難度較大，開孔對構(gòu)件截面有一定削弱高強螺栓連接加工方便，可拆換，能承受動力荷載，耐疲勞，塑性、韌性好摩擦面處理及安裝工藝略為復(fù)雜，造價略高，對構(gòu)件截面削弱相對較小，質(zhì)量檢驗要求高射釘、自攻螺栓連接靈活，安裝方便，構(gòu)件無須預(yù)先處理，適用于輕鋼、薄板結(jié)構(gòu)不能承受較大集中力1.7基本連接方式對比一、焊接方法和焊接連接形式1、焊接方法

電弧焊、電阻焊和氣體保護焊電弧焊焊條應(yīng)與焊件的金屬強度相適應(yīng)。對Q235鋼焊件宜用E43型系列焊條，對Q345鋼焊件宜用E50型系列焊條，對Q390鋼焊件宜用E55型系列焊條。當(dāng)不同鋼種的鋼材連接時，宜用與低強度鋼材相適應(yīng)的焊條。2、焊接連接形式焊縫連接形式可按構(gòu)件相對位置、構(gòu)造和施焊位置來劃分3焊接連接形式及特性（1）電弧焊2.氣體保護焊3.電渣焊4.氣焊5.電阻焊（1）手工電弧焊（2）自動埋弧焊（3）半自動埋弧焊3.1焊接工藝3焊接連接形式及特性（2）電弧焊氣焊電阻焊電渣焊利用通電后焊接材料（焊條或焊絲）和焊件之間產(chǎn)生電弧，熔化焊接材料形成焊縫，需要使用焊條：手工電弧焊：

Q235－E43系列，

Q345－E50系列Q390－E55系列不同鋼種連接時，宜采用與低強度鋼材相適應(yīng)的焊條－－質(zhì)量不易保證，用于現(xiàn)場焊自動（半自動）埋弧焊：Q235－H08、H08A、H08MnA焊絲，

Q345、Q390－H08A、H08E、H10Mn2

－－質(zhì)量均勻，塑性、沖擊韌性好，用于規(guī)則構(gòu)件的工廠焊利用乙炔在氧氣中燃燒形成的火焰融化焊條形成焊縫－－用于薄鋼板和小型結(jié)構(gòu)焊接利用電流通過待連接焊件的表面產(chǎn)生的熱量融化金屬、通過壓力使之熔合－－用于厚度不超過12mm鋼板和薄壁型鋼焊接利用電流通過熔渣所產(chǎn)生的電阻熱熔化填充金屬和母材，凝固后形成連接氣體保護焊采用CO2氣體（代替焊劑）、焊絲，電弧使焊絲熔化形成焊縫CO2氣體保護被焊金屬與空氣接觸3.1焊接工藝

3焊接連接形式及特性（3）采用涂有焊藥的焊條通電后，焊條與焊件之間產(chǎn)生電弧高熱量使焊條熔化而形成焊縫設(shè)備簡單，適應(yīng)性強，應(yīng)用最廣泛質(zhì)量波動大，生產(chǎn)率低，勞動強度大導(dǎo)線3.1焊接工藝－－手工電弧焊

3焊接連接形式及特性（4）采用無涂層焊藥的焊絲，埋在焊劑下通電后電弧使焊絲、焊劑熔化形成焊縫熔化后的焊劑成為焊渣，浮在金屬面上半自動埋弧焊焊縫質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高需專用焊接設(shè)備，成本高全自動埋弧焊3.1焊接工藝－－自動、半自動電弧焊

3焊接連接形式及特性（5）焊接速度快，熔化深度大可手工焊，也可自動化操作目前工廠很常用的焊接方法室外施焊要有避風(fēng)措施，防止氣孔、焊坑缺陷采用CO2氣體（代替焊劑）、焊絲電弧使焊絲熔化形成焊縫CO2氣體保護被焊金屬與空氣接觸焊絲3.1焊接工藝－－氣體保護焊

3焊接連接形式及特性（6）非消耗熔嘴式采用管狀焊條(熔嘴),焊絲從管內(nèi)進入電流通過熔渣產(chǎn)生的電阻熱，熔化焊件和焊絲形成焊縫常用于高層建筑等箱形柱內(nèi)部的橫隔板焊接有消耗和非消耗熔嘴式電渣焊之分消耗熔嘴式3.1焊接工藝－－電渣焊3焊接連接形式及特性（7）采用乙炔在氧氣中燃燒的火焰來熔化焊條適用于鋼板厚度薄的連接，一般小廠家備用此焊接設(shè)備3.1焊接工藝－－氣焊3焊接連接形式及特性（8）不采用焊接材料電流通過焊件表面的電阻，產(chǎn)生熱量熔化金屬，再加壓力而焊合適宜板厚不大于12mm的焊接冷彎薄壁型鋼連接常采用此焊接方法3.1焊接工藝－－電阻焊3焊接連接形式及特性（9）根據(jù)焊件相對位置根據(jù)焊縫構(gòu)造根據(jù)焊縫連續(xù)性根據(jù)施焊位置平接搭接頂接對接焊縫（直縫和斜縫）角焊縫（側(cè)縫和端縫）組合形式連續(xù)焊間斷焊俯焊立焊橫焊仰焊平接（對接焊縫）搭接（角焊縫）頂接（T型連接）對接焊縫角焊縫角接對接焊縫角焊縫3.2焊縫形式－－焊縫的不同分類3焊接連接形式及特性（9）用料經(jīng)濟，傳力平穩(wěn)，動力性能好較厚的板需開剖口，費工施工簡便傳力不均，應(yīng)力集中嚴(yán)重，搭接時費料對接焊縫直焊縫斜焊縫角焊縫側(cè)焊縫（與力平行）端焊縫（與力垂直）3.2焊縫形式－－對接焊縫與角焊縫3焊接連接形式及特性（9）間斷焊縫連續(xù)焊縫不重要或受力小的構(gòu)件，可采用間斷焊縫連接3.2焊縫形式－－連續(xù)焊縫與間斷焊縫3焊接連接形式及特性（9）俯焊橫焊立焊仰焊質(zhì)量好質(zhì)量一般質(zhì)量差3.2焊縫形式－－施焊方位3焊接連接形式及特性（9）

熱裂紋

冷裂紋氣孔

燒穿

夾渣

根部未焊透邊緣未熔合

焊縫層間未熔合

咬邊

焊瘤

3.3焊縫缺陷3焊接連接形式及特性（9）檢驗標(biāo)準(zhǔn)三級肉眼外觀檢查二級肉眼外觀檢查＋超聲波用于有較大拉應(yīng)力的較重要連接－－不得存在裂紋、表面氣孔、夾渣、電弧擦傷等缺陷一級肉眼外觀檢查＋超聲波＋X射線用于抗動力、疲勞荷載的重要連接－－不得存在未滿焊、咬邊、根部收縮、裂紋、表面氣孔、夾渣、電弧擦傷等缺陷用于一般連接－－所有焊縫均應(yīng)作外觀檢驗，不允許有可見裂紋等缺陷。其它缺陷如咬邊、表面氣孔、夾渣等按規(guī)范要求；超聲波檢測設(shè)備3.4焊縫質(zhì)量檢驗無損檢測：一級焊縫全數(shù)檢驗，二級焊縫抽檢20％以上二、角焊縫的構(gòu)造和計算直角焊縫斜角焊縫2.1角焊縫截面（1）按兩焊角邊夾角劃分除鋼管結(jié)構(gòu)外,對于α>135o或α<60o斜角角焊縫,不宜用作受力焊縫。二、角焊縫的構(gòu)造和計算普通型深熔型

平坡型適宜動力荷載，但施焊不便施焊方便，最常用2.1角焊縫截面（2）按焊縫截面形式劃分在直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，正面角焊縫宜采用平坦型，且長邊沿內(nèi)力方向；二、角焊縫的構(gòu)造和計算不應(yīng)太小

——否則不能焊透，導(dǎo)致實際承載力不足焊縫冷卻太快容易開裂（1）角焊縫焊腳尺寸

hf不應(yīng)太大

——否則焊縫冷卻后產(chǎn)生較大變形較薄焊件容易燒穿具體要求詳見教材2.2角焊縫截面尺寸hft1t2tt1hf焊腳尺寸是指角焊縫根角至焊縫截面外邊緣（焊趾）的尺寸

二、角焊縫的構(gòu)造和計算（2）最大焊腳尺寸hf,max2.2角焊縫截面尺寸

hf,max≤1.2t1式中:t1---較薄焊件厚度。對于板件邊緣的角焊縫：當(dāng)t≤6mm時，hf,max≤t；當(dāng)t>6mm時，hf,max

≤t-(1~2)mm；鋼管構(gòu)件除外對圓孔或槽孔內(nèi)的角焊縫，焊腳尺寸尚不宜大于圓孔直徑或槽孔短徑的1/3二、角焊縫的構(gòu)造和計算（3）最小焊腳尺寸hf,min2.2角焊縫截面尺寸式中:t2---較厚焊件厚度。當(dāng)t2≤4mm時,hf,min=t2另:對于自動埋弧焊hf,min可減去1mm;

對于T型連接單面角焊縫hf,min應(yīng)加上1mm;

二、角焊縫的構(gòu)造和計算（4）側(cè)縫的最大計算長度2.2角焊縫截面尺寸當(dāng)實際長度大于以上值時，計算時不考慮超過部分的強度；但當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時，不受上式限制。（5）角焊縫的最小計算長度當(dāng)焊件的焊接長度不受限制時，在滿足最大焊縫長度的要求下，小而長的焊縫比大而短的焊縫好！二、角焊縫的構(gòu)造和計算（6）搭接連接的構(gòu)造要求2.2角焊縫截面尺寸板件與節(jié)點板的連接僅用兩側(cè)縫焊接時：A、為避免應(yīng)力傳遞過分彎折導(dǎo)致應(yīng)力不均：B、為避免焊縫橫向收縮引起的板件拱曲太大：不滿足此條件時，應(yīng)加塞焊或采用三面圍焊！bt1t2二、角焊縫的構(gòu)造和計算（6）搭接連接的構(gòu)造要求2.2角焊縫截面尺寸C、角焊縫的端部位于構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時，應(yīng)作2hf的繞角焊，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。D、在搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度的5倍，且不得小于25mm。b2hft1t2二、角焊縫的構(gòu)造和計算（7）構(gòu)造要求匯總2.2角焊縫截面尺寸二、角焊縫的構(gòu)造和計算2.3.1側(cè)縫的應(yīng)力狀態(tài)主要受剪應(yīng)力，分布不均，兩頭大中間小，焊縫越長應(yīng)力不均勻程度越高強度相對較低，塑性較好破壞常發(fā)生在近似45°斜平面上二、角焊縫的構(gòu)造和計算角焊縫應(yīng)力狀態(tài)遠比側(cè)焊縫復(fù)雜正、剪應(yīng)力都有，且分布很不均勻根部應(yīng)力集中最厲害，常常是開裂的起源點焊縫破壞強度高，但塑性差端焊縫應(yīng)力分布ABCD2.3.2端縫應(yīng)力狀態(tài)破壞模式二、角焊縫的構(gòu)造和計算θ＝90°側(cè)焊縫θ＝0°端焊縫荷載－變形曲線2.3.3端縫與側(cè)縫的比較端焊縫側(cè)焊縫

二、角焊縫的構(gòu)造和計算計算截面均取焊縫45°喉部為有效截面（假定破壞截面）有效焊縫高度he＝0.7hf

(焊縫高度)hfhfhe有效截面計算焊縫長度lw＝每條連續(xù)焊縫的長度－2hf（每端扣hf

）2.3.4角焊縫的計算截面hfhehfh1h2deh---焊縫厚度、h1—熔深h2—凸度、d—焊趾、e—焊根二、角焊縫的構(gòu)造和計算破壞面試驗公式2.3.5角焊縫的計算應(yīng)力NyNxσ┻τ┻τ∥=τfhelw45O45Ohf二、角焊縫的構(gòu)造和計算簡化公式f—端焊縫強度增大系數(shù)

f直角焊縫斜角焊縫＝1.0＝1.22靜載、間接動載＝1.0直接動載f當(dāng)＝0時＝0時式中：—

平行焊縫長度方向的計算應(yīng)力

—垂直焊縫長度方向的計算應(yīng)力

—

角焊縫強度設(shè)計值

危險點2.3.5角焊縫的計算應(yīng)力┻┻∥二、角焊縫的構(gòu)造和計算2.3.6角焊縫強度設(shè)計值二、角焊縫的構(gòu)造和計算2.4.1計算步驟軸力、剪力及聯(lián)合作用彎矩及與軸力、剪力的共同作用扭矩及與軸力、剪力的共同作用焊縫群截面特性計算計算長度：非連續(xù)焊縫計算長度Lw=L-n×hf

連續(xù)焊縫只考慮起弧和落弧處的扣除hf焊縫群形心軸確定、有效截面積、截面模量計算等

應(yīng)力計算強度校核確定焊縫（焊縫群）內(nèi)力分析二、角焊縫的構(gòu)造和計算兩邊側(cè)焊兩邊端焊驗算－端焊縫強度提高系數(shù)驗算認為焊縫有效截面上應(yīng)力均勻分布一條單獨的焊縫，每端扣除hf2.4.2典型節(jié)點（1）－－拼接板連接－－承受軸力N作用二、角焊縫的構(gòu)造和計算驗算四周圍焊當(dāng)焊縫受直接動力荷載時：由端焊縫1N11N1lw1N2，lw2減小拼接板角部應(yīng)力集中四周菱形圍焊簡化驗算－無論靜載、動載2.4.2典型節(jié)點（1）－－拼接板連接－－承受軸力N作用22再驗算側(cè)焊縫二、角焊縫的構(gòu)造和計算肢背焊縫肢尖焊縫blw2lw1兩邊側(cè)焊由平衡條件N1、N2不均勻分配2.4.3典型節(jié)點（2）－－角鋼與拼接板連接－－承受軸力N作用二、角焊縫的構(gòu)造和計算角鋼類型連接形式內(nèi)力分配系數(shù)肢背K1肢尖K2等肢角鋼0.700.30不等肢角鋼短肢連接0.750.25不等肢角鋼長肢連接0.650.352.4.3典型節(jié)點（2）－－角鋼與拼接板連接－－承受軸力N作用二、角焊縫的構(gòu)造和計算blw2lw1三面圍焊由端焊縫強度驗算確定由平衡2.4.3典型節(jié)點（2）－－角鋼與拼接板連接－－承受軸力N作用二、角焊縫的構(gòu)造和計算梁柱連接－受彎矩M、剪力V、軸力N作用危險點a：驗算危險點b：僅腹板焊縫截面梁柱連接整個焊縫截面焊縫應(yīng)力分布

彎矩軸力剪力

加勁肋整個截面Aw,Iw2.4.4典型節(jié)點（3）－－梁柱連接－－彎矩、剪力、軸力作用焊縫截面＝V(a+e)二、角焊縫的構(gòu)造和計算軸力N產(chǎn)生A點的應(yīng)力剪力V產(chǎn)生的A點應(yīng)力X方向合應(yīng)力：Y方向合應(yīng)力：驗算：扭矩T產(chǎn)生的應(yīng)力：焊縫為彈性體，板為剛性體，繞形心o旋轉(zhuǎn)A點：極慣性矩

Izw=Ixw+Iyw2.4.5典型節(jié)點（4）－－牛腿焊接－－扭矩、剪力、軸力作用三、對接焊縫的構(gòu)造和計算直邊縫單邊V形縫雙邊V形縫板厚t<10mm板厚t=10~20mmU形縫K形縫X形縫板厚t>20mm3.1坡口形式三、對接焊縫的構(gòu)造和計算不同寬度不同厚度可不設(shè)斜坡引弧板3.2其它構(gòu)造三、對接焊縫的構(gòu)造和計算3.3焊縫截面焊縫截面厚度－－焊縫所連接板件的較薄厚度；焊縫截面計算長度－－采用引弧板時，焊縫全長有效；未采用引弧板時，計算焊縫長度=焊縫長度減去2t3.4傳力特性（1）焊縫傳遞焊件拼接處所承受的構(gòu)件內(nèi)力（2）力線沒有轉(zhuǎn)折（或基本沒有轉(zhuǎn)折）三、對接焊縫的構(gòu)造和計算3.5焊縫強度設(shè)計值三、對接焊縫的構(gòu)造和計算確定計算截面上的內(nèi)力（荷載效應(yīng)）－－

注意點：防止內(nèi)力漏項2.確定焊縫質(zhì)量檢驗等級－－

根據(jù)結(jié)構(gòu)重要性、荷載特性、焊縫形式、工作環(huán)境以及應(yīng)力狀態(tài)等－－對接焊縫一般均有全熔透要求，等級為二級或一級

3.確定焊縫強度設(shè)計值

抗拉強度抗壓強度抗剪強度

4.計算焊縫截面特性

截面面積A、慣性矩I、截面模量W、面積矩S等5.應(yīng)力計算6.強度校核3.6.1計算步驟三、對接焊縫的構(gòu)造和計算直焊縫引弧板N—軸心拉力或壓力tw—焊縫厚度（不同板連接時為較小板厚）lw—焊縫計算長度，有引弧板lw＝L，無引弧板lw＝L－2t（較小板厚）

—對接焊縫抗拉或抗壓設(shè)計強度強度焊縫應(yīng)力驗算式中：3.6.2典型節(jié)點（1）－－焊縫軸心受力－－直縫直縫三、對接焊縫的構(gòu)造和計算斜焊縫焊縫應(yīng)力簡化驗算lw—斜焊縫計算長度，—對接焊縫抗剪設(shè)計強度強度規(guī)范規(guī)定當(dāng)，可不驗算。斜縫3.6.2典型節(jié)點（1）－－焊縫軸心受力－－斜縫三、對接焊縫的構(gòu)造和計算彎矩M剪力V平板梁工字形梁應(yīng)力分布應(yīng)力分布彎矩M剪力V軸力N應(yīng)力分布3.6.3典型節(jié)點（2）－－梁的拼接－－彎矩、剪力、軸力作用三、對接焊縫的構(gòu)造和計算彎矩M剪力V梁柱連接處柱牛腿處atw焊縫截面應(yīng)力分布與一般梁中連接計算不同：剪力僅由梁或牛腿腹板承受3.6.4典型節(jié)點（3）－－牛腿焊接－－彎矩、剪力作用三、對接焊縫的構(gòu)造和計算——焊縫有效抗剪面積，——整個焊縫截面的面積；

3.6.5典型節(jié)點（4）－－牛腿焊接－－彎矩、剪力、軸力作用焊縫周圍溫度場四、焊接殘余應(yīng)力與殘余焊接變形產(chǎn)生原因焊接殘余變形

—由焊縫及其周圍不均勻熱脹冷縮引起焊接殘余應(yīng)力

—由焊縫冷卻收縮受到阻礙引起壓住內(nèi)應(yīng)力焊縫θ變形4.1焊接應(yīng)力四、焊接殘余應(yīng)力與殘余焊接變形1.縱向焊接應(yīng)力－－沿焊縫方向

兩板焊接－－焊縫區(qū)受拉、兩側(cè)受壓焊接工字鋼－－腹板中央受壓，兩端受拉翼緣中央受拉，兩端受壓2.橫向焊接應(yīng)力－－垂直焊縫方向

A.焊縫縱向收縮導(dǎo)致兩塊板反向彎曲－－中間橫向受拉，兩端受壓B.施焊先后不同，則冷卻時間不同，導(dǎo)致后焊部分收縮受拉，先冷部分受杠桿作用也受拉，中間部分受壓

A和B兩種作用疊加3.厚度方向焊接應(yīng)力－－表面受壓，中央受拉4.焊接應(yīng)力的影響－－

A.由于承載時可擴展塑性區(qū)，常溫下受靜載不影響強度，但會影響剛度B.焊縫中的三向應(yīng)力阻礙塑性變形的發(fā)展，導(dǎo)致開裂，降低疲勞強度

C.降低構(gòu)件穩(wěn)定性，和使構(gòu)件提前進入塑性工作階段

4.1焊接應(yīng)力四、焊接殘余應(yīng)力與殘余焊接變形X(橫向焊接應(yīng)力)Y(縱向焊接應(yīng)力)Z(厚度方向焊接應(yīng)力)焊縫縱向焊接應(yīng)力平板工字形截面4.1焊接應(yīng)力四、焊接殘余應(yīng)力與殘余焊接變形第一部分施焊方向收縮橫向焊接應(yīng)力應(yīng)力分布

第二部分厚度方向焊接應(yīng)力＋=合成應(yīng)力4.1焊接應(yīng)力四、焊接殘余應(yīng)力與殘余焊接變形與焊接應(yīng)力同時產(chǎn)生，由焊區(qū)收縮變形導(dǎo)致4.2焊接變形波浪變形縱向收縮橫向收縮彎曲角變形波浪變形扭曲變形四、焊接殘余應(yīng)力與殘余焊接變形4.3降低焊接應(yīng)力和焊接變形的措施選擇合理的施焊順序(分段、分層、分塊等)；2．采用合理的焊縫設(shè)計：（1）盡量避免三向焊縫匯交；（2）控制焊縫厚度不要過大；（3）盡量對稱布置焊縫；（4）不宜單獨使用端縫。3．施焊前使構(gòu)件有一個和焊接變形相反的預(yù)變形；4．對小尺寸構(gòu)件可在焊前預(yù)熱，或在焊后回火加熱至600℃左右，然后緩慢冷卻；5．采用機械方法校正焊接變形。四、焊接殘余應(yīng)力與殘余焊接變形設(shè)計措施合理安排焊縫位置焊縫不宜過分集中，避免焊縫立體交錯差好差好差好加勁板開孔，讓主要焊縫通過，次要焊縫中斷4.3降低焊接應(yīng)力和焊接變形的措施四、焊接殘余應(yīng)力與殘余焊接變形加工措施合理安排焊接次序，拆分多道焊縫。施焊前，預(yù)加反向變形。焊接次序交替進行

分多道焊縫

預(yù)加反變形4.3降低焊接應(yīng)力和焊接變形的措施五、普通螺栓連接的構(gòu)造5.1普通螺栓的分類五、普通螺栓連接的構(gòu)造A級B級區(qū)別：僅尺寸不同，A級d≤24，L≤150mm；B級d＞24，L＞150mm分類鋼材強度等級孔徑d0與栓徑d之差(mm)加工受力特點安裝應(yīng)用C級粗制螺栓普通碳素鋼Q2354.64.81.0~1.5粗糙尺寸不準(zhǔn)成本低抗剪差抗拉好方便承拉應(yīng)用多臨時固定A級B級精制螺栓優(yōu)質(zhì)碳素鋼45號鋼35號鋼8.80.3~0.5精度高尺寸準(zhǔn)確成本高抗剪抗拉均好精度要求高目前應(yīng)用減少I類孔：孔壁粗糙度小，孔徑偏差允許+0.25mm，對應(yīng)A、B級螺栓II類孔：孔壁粗糙度大，孔徑偏差允許+1mm，對應(yīng)C級螺栓5.1普通螺栓的分類五、普通螺栓連接的構(gòu)造鋼板上螺栓排列角鋼上螺栓排列并列螺栓錯列螺栓螺栓容許間距5.2螺栓群的排列五、普通螺栓連接的構(gòu)造受力要求——

螺距過?。轰摪寮魤摹Ｂ菥噙^大：受壓時鋼板張開。構(gòu)造要求——

螺距過大：連接不緊密，潮氣侵入腐蝕。施工要求——

螺距過?。菏┕r轉(zhuǎn)動扳手困難。螺栓間距布置要求5.2螺栓群的排列五、普通螺栓連接的構(gòu)造螺栓最大和最小容許間距5.2螺栓群的排列六、普通螺栓受力特點和設(shè)計承載力剪力螺栓——

受力垂直螺桿，螺桿承剪、孔壁承壓。連接件有錯動趨勢拉力螺栓——

受力平行螺桿，螺桿承拉。連接件有脫開趨勢。依據(jù)受力方式剪力螺栓拉力螺栓6.1普通螺栓的受力六、普通螺栓受力特點和設(shè)計承載力（1）螺栓剪斷（板較厚，螺栓較細）（2）鋼板孔壁擠壓破壞（板較薄，螺栓較粗）6.2普通受剪螺栓的傳力機理

螺栓安裝擰緊后，在工作荷載的作用下，被夾緊的板件相對滑動，在相反的方向螺桿靠緊孔壁，導(dǎo)致螺桿受剪切作用，孔壁受壓力作用，直至螺桿剪斷或孔壁受壓破壞六、普通螺栓受力特點和設(shè)計承載力（1）螺栓剪斷（板較厚，螺栓較細）（2）鋼板孔壁擠壓破壞（板較薄，螺栓較粗）（3）鋼板拉斷（板開孔，截面削弱）（4）鋼板剪壞（螺栓端距過?。?）螺栓彎曲破壞（板過厚，螺栓細長）防止螺栓破壞措施(1)(2)(3)通過計算解決(4)(5)通過構(gòu)造解決端距≥2d。螺桿長度≤5d6.3普通受剪螺栓的破壞模式六、普通螺栓受力特點和設(shè)計承載力6.4受拉螺栓的破壞模式

螺桿凈截面達到設(shè)計承載力而被拉壞－－計算控制螺紋滑牙破壞－－構(gòu)造控制六、普通螺栓受力特點和設(shè)計承載力產(chǎn)生撬力的原因——

角鋼抗彎剛度不足，水平肢有較大變形對螺栓受力影響——

使螺栓拉力增大減小撬力的措施——

增強角鋼抗彎剛度，加大厚度或增設(shè)加勁肋螺栓拉力：Pf=N/2+V剛度越小，V越大NN撬力加勁肋6.5拉力螺栓撬力的概念六、普通螺栓受力特點和設(shè)計承載力6.6螺栓連接的強度設(shè)計值六、普通螺栓受力特點和設(shè)計承載力單剪面nv=1四剪面nv=4

雙剪面nv=2

一個螺栓受剪承載力設(shè)計值剪面數(shù)螺桿直徑螺栓抗剪設(shè)計強度一個螺栓承壓承載力設(shè)計值同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度螺栓承壓設(shè)計強度一個剪力螺栓的設(shè)計承載力一個螺栓所受剪力驗算NvNv公式條件：各剪面上剪力相同6.7剪力螺栓的設(shè)計承載力六、普通螺栓受力特點和設(shè)計承載力彈性階段受力狀態(tài)l1塑性階段受力狀態(tài)當(dāng)l1≥15d時，采用承載力折減系數(shù)考慮螺栓群受力不均6.8剪力螺栓群的不均勻受力六、普通螺栓受力特點和設(shè)計承載力一個螺栓的抗拉承載力設(shè)計值抗拉驗算一個螺栓所受的拉力螺栓有效直徑螺栓抗拉設(shè)計強度

考慮撬力的影響6.9拉力螺栓的設(shè)計承載力六、普通螺栓受力特點和設(shè)計承載力一個螺栓受的剪力一個螺栓受的拉力單個螺栓受拉承載力設(shè)計值單個螺栓受剪承載力設(shè)計值單個螺栓承壓承載力設(shè)計值同時滿足6.10承受剪拉作用普通螺栓的承載力驗算一個螺栓受的剪力七、普通螺栓群連接的計算螺栓總數(shù)n（1）螺栓抗剪計算求n時，取整數(shù)（2）鋼板強度計算鋼材抗拉或抗壓設(shè)計強度鋼板凈截面積bI截面AnI螺栓并列布置螺栓錯列布置a螺栓并列布置螺栓錯列布置II截面AnII7.1典型節(jié)點（1）－－受螺栓群分布平面內(nèi)軸力的剪切作用

軸力N七、普通螺栓群連接的計算受扭矩T螺栓受力分析假定（1）板件為剛體，螺栓為彈性體（2）各螺栓繞螺栓群形心旋轉(zhuǎn)（3）產(chǎn)生的剪力與形心距離正比力矩平衡：(a)各螺栓剪力與r正比：各剪力都用N1表示：(b)(b)代入(a)得：驗算剪力最大的螺栓：7.2典型節(jié)點（2）－－受螺栓群分布平面內(nèi)扭矩的剪切作用

七、普通螺栓群連接的計算剪力V軸力N扭矩T剪力V軸力N扭矩T螺栓所受的最大合剪力1234567891017.3典型節(jié)點（3）－－受螺栓群分布平面內(nèi)N、V、T剪切作用

七、普通螺栓群連接的計算螺栓的最大拉力驗算123452列5排螺栓群繞最低排螺栓軸線旋轉(zhuǎn)7.4典型節(jié)點（4）－－螺栓群受彎矩M的作用

構(gòu)件A構(gòu)件B七、普通螺栓群連接的計算螺栓群繞形心線旋轉(zhuǎn)時內(nèi)力分布螺栓群繞最低排螺栓旋轉(zhuǎn)時內(nèi)力分布形心線最低排螺栓線先假定：螺栓群繞形心線轉(zhuǎn)動（1）當(dāng)，螺栓都受拉，原假定正確，驗算：要求（2）當(dāng)，最低排螺栓受壓，則螺栓群繞最低排螺栓中心轉(zhuǎn)動重新計算螺栓的最大拉力驗算：要求6543217.5典型節(jié)點（5）－－螺栓群受彎矩M和軸拉力N的作用

七、普通螺栓群連接的計算(1)采用支托承剪C級螺栓承拉彎剪力V

→

支托焊縫承受進行焊縫驗算彎矩M、軸拉力N

→

螺栓承受進行螺栓驗算方法同前剪力V

→

Nv=V/n彎矩M、軸拉力N

→

Nt,max

計算方法同前驗算(2)采用A、B級螺栓承受拉彎剪7.6典型節(jié)點（6）－－螺栓群受彎矩M、剪力V和軸拉力N的作用

八、高強度螺栓連接的構(gòu)造螺栓強度等級螺栓采用鋼材8.8級45號鋼，40B鋼10.9級20MnTiB鋼，35VB鋼按材質(zhì)分類受力特征承載力極限狀態(tài)安裝孔孔徑d0（mm)應(yīng)用特點摩擦型連接外力達到最大摩擦力，有相對滑移的趨勢d0＝d＋1.5~2.0剪切變形小，耐疲勞，動載下不易松動承壓型連接外力超過最大靜摩擦力，螺栓承剪，孔壁承壓，發(fā)生相對滑移d0＝d＋1.0~1.5承載力比摩擦型大，剪切變形大，一般不用于直接動載情況按受力狀況分類8.1高強度螺栓的分類八、高強度螺栓連接的構(gòu)造螺栓高強度螺栓