知識資料鋼結(jié)構(gòu)(六)(新版)知識資料

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁需要課件請或(三)對接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算原則1．對接焊縫的構(gòu)造（圖15－3－9）直邊縫(t為焊縫厚度)t≤10mm單邊V形縫、雙邊V形縫t=1020mmU形縫、K形縫、X形縫t>20mm2．對接焊縫的計(jì)算(1)軸力作用下（圖15－3－10）軸力N通過焊縫截面中央，認(rèn)為在焊縫全截面勻稱分布，其計(jì)算公式為σ=≤或(15-3—1)式中N——焊縫承受的軸心拉力或壓力；1w——焊縫計(jì)算長度，無引弧板時(shí)按實(shí)際長度減去2t(t為焊件較小厚度)；t--鋼板(即焊縫)的厚度；,——對接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017--2003)表3.4.1-3當(dāng)承受軸心力的板件用斜焊縫對接，焊縫與作使勁間的夾角θ，滿意tgθ≤1.5時(shí)，其強(qiáng)度可不必計(jì)算。(2)彎矩和剪力共同作用下（圖15－3－11）1)支座處單獨(dú)剪力作用下：τ=<(15-3-2)單獨(dú)彎矩作用下σ=≤或(15-3—3)a點(diǎn)處焊縫的折算應(yīng)力≤1.1式中M、V--焊縫承受的彎矩和剪力；Wf、h、tw--分離為焊縫處截面模量、截面高度和腹板厚度；——對接焊縫的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。2)構(gòu)件對接拼接處a點(diǎn)處正應(yīng)力計(jì)算：σ=≤或(15—3—5)b點(diǎn)處剪應(yīng)力計(jì)算τ=<(15—3—6)c點(diǎn)處折算應(yīng)力計(jì)算：≤1.1(15-3-7)其中σ1=*ycτ1=式中If焊縫截面繞x軸的慣性矩；—分離c點(diǎn)(或b點(diǎn))以上面積對x一x軸的面積矩；ycx軸至腹板邊緣的距離。(四)角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算原則1．角焊縫的構(gòu)造形式直角角焊縫見圖15－3－12和圖15－2－13（a），斜角角焊縫見圖15－2－13（b）。2．角焊縫的受力特點(diǎn)(1)端縫與側(cè)縫角焊縫按照受力狀態(tài)分為：端縫受力——力與焊縫長度相垂直（圖15－3－14a），這條焊縫稱為端縫。側(cè)縫受力——力與焊縫長度相平行（圖15－3－14b），這條焊縫稱為側(cè)縫。角焊縫中端縫的應(yīng)力狀態(tài)比側(cè)縫復(fù)雜得多，應(yīng)力擴(kuò)散現(xiàn)象顯然，塑性性能差。按照實(shí)驗(yàn)結(jié)果，端縫的破壞強(qiáng)度比側(cè)縫的破壞強(qiáng)度高一些，二者之比約為1．35--1．55。(2)焊縫破壞面不論端縫或側(cè)縫，角焊縫破壞面假定沿焊腳a／2面破壞（圖15－3－15）。破壞面上厚度稱為有效厚度he，其值為：he=hfcos當(dāng)a≤900(直角角焊縫)he=0.7hf(15-3-8)當(dāng)a>900(斜角角焊縫)he=hfcos(15-3-9)式中hf--~角焊縫的焊腳尺寸；a--焊腳邊的夾角（圖15－3－15）；3．角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算(1)軸力(N)作用下軸力N通過焊縫形心，焊縫應(yīng)力勻稱分布，當(dāng)力垂直于焊縫方向(端縫)時(shí)（圖15－3－16）。σf=≤βf.(15-3-10)或σf=≤βf.(15-3-11)當(dāng)力平行于焊縫長度方向時(shí)τf=≤(15-3-12)或τf=≤(15-3-13)式中he——角焊縫的有效厚度，對于直角角焊縫等于0.7hf，hf為焊腳尺寸；1w——角焊縫的計(jì)算長度，對每條焊縫取實(shí)際長度減去2hf；——角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；σf按焊縫有效截面()計(jì)算，垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力；τf按焊縫有效截面()計(jì)算，沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力；βf--系數(shù)，對承受靜力荷載或間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中的角焊縫βf=1.22；對直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中的角焊縫βf=1。當(dāng)采用三面圍焊時(shí)N’=*βf(15-3-14)Τ=(N-N’)/(15-3-15)式中—端焊縫的計(jì)算長度(對每條焊縫取實(shí)際長度)；lw——側(cè)焊縫的計(jì)算長度，對每條焊縫取實(shí)際長度減去hf。(2)鋼板與角鋼銜接焊縫計(jì)算1)角鋼用側(cè)縫銜接時(shí)因?yàn)榻卿摻孛嫘涡牡街澈椭獾木嚯x不相等，逼近形心的肢背焊縫受力大，故側(cè)縫的直角角焊縫按下式計(jì)算肢背：=≤(15-3-16)肢尖=≤(15-3-17)式中Kl、K2——焊縫內(nèi)力分配系數(shù)，按下表取用；角鋼類型內(nèi)力分配系數(shù)肢背K1肢背K2等肢角鋼0.70.3不等肢角鋼短肢銜接0.750.25不等肢角鋼長肢銜接0.650.35hf1、hf2——分離為肢背、肢尖的焊腳尺寸；lw1、1w2——分離為肢背、肢尖的焊縫計(jì)算長度，每條焊縫為實(shí)際長度減去2hf。2)角鋼用三面圍焊時(shí)計(jì)算時(shí)既要照顧到焊縫形心線基本上與角鋼形心線一致，又要考慮到側(cè)縫與端縫計(jì)算的區(qū)別。計(jì)算公式如下：端縫N3=βf(15-3-18)肢背：≤(15—3—19)肢尖≤(15—3—20)式中hf3——端縫的焊腳尺寸；lw3——端縫的焊縫計(jì)算長度，1w3=b；3)角鋼用L形圍焊時(shí)端縫與肢背焊縫受力為：N3=2K2NN1=(K1-K2)N(15-3-21)L形圍焊角焊縫計(jì)算公式為：端縫≤βf(15—3-22)肢背≤(15-3-23)(3)在彎矩、軸力和剪力共同作用下角焊縫在彎矩、軸力、剪力作用下內(nèi)力的計(jì)算，首先求單獨(dú)外力作用下角焊縫應(yīng)力，并判斷該應(yīng)力對焊縫產(chǎn)生端縫受力，還是側(cè)縫受力，端縫受力用σf表示，側(cè)縫受力用τf表示。各外力作用下角焊縫應(yīng)力分析如下：1)在軸力N作用下，在角焊縫上產(chǎn)生勻稱應(yīng)力它是端縫受力，即=(15-3-24)2)在剪力作用下，在受剪面上產(chǎn)生勻稱應(yīng)力，它是側(cè)縫受力，即τf=(15-3-25)3)在彎矩作用下，按三角形分布，它是端縫受力，即σf=(15-3-26)第二，可采用疊加原理，將各種外力作用下的焊縫應(yīng)力舉行疊加，疊加時(shí)應(yīng)取焊縫截面上同一點(diǎn)的應(yīng)力舉行疊加，疊加時(shí)考慮應(yīng)力方向和端縫的強(qiáng)度增大系數(shù)。在彎矩、軸力和剪力共同作用下計(jì)算公式為：≤(15-3-27)將+代入上式得：≤(15-3—28)式中Af-角焊縫有效截面面積，對直角角焊縫Af=0．7hf；hf'角焊縫的焊腳尺寸；If焊縫計(jì)算截面向形心的慣性矩；y--形心距計(jì)算處距離；——焊縫受剪截面面積。(五)焊縫銜接的構(gòu)造要求1．焊縫金屬宜與基本金屬相適應(yīng)。當(dāng)不同強(qiáng)度的鋼材銜接時(shí)，可采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊接材料。2．在設(shè)計(jì)中不得隨意加大焊縫，避免焊縫立體交錯(cuò)和在一處擴(kuò)散大量焊縫，同時(shí)焊縫的布置應(yīng)盡可能對稱于構(gòu)件的重心。3．鋼板的拼接，當(dāng)采用對接焊縫時(shí)，縱橫兩方向的對接焊縫，可采用十字形交錯(cuò)或T形交錯(cuò)；當(dāng)為T形交錯(cuò)時(shí)，交錯(cuò)點(diǎn)的間距不得小于200mm。4．對接焊縫的坡口形式，應(yīng)按照板厚和施工條件按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《手工電弧焊焊接接頭的基本型式與尺寸》和《埋弧焊焊接接頭的基本型式與尺寸》的要求選用。5．在對接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差4mm以上時(shí)，應(yīng)分離在寬度方向或厚度方向，從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于1：2．5的斜角；當(dāng)厚度不同時(shí)，焊縫坡口形式應(yīng)按照較薄焊件厚度選定基本型式與尺寸。6．角焊縫兩焊腳邊的夾角。普通為900(直角角焊縫)。夾角a>1200或a<600的斜角角焊縫，不宜用作受力焊縫(鋼管結(jié)構(gòu)除外)。7．角焊縫的尺寸應(yīng)符合下列要求(1)角焊縫的焊腳尺寸hf(mm)不得小于1．5，t(mm)為較厚焊件厚度。但對埋弧自動焊，最小焊腳尺寸可減小lmm；對T形銜接的單面角焊縫，應(yīng)增強(qiáng)lmm。當(dāng)焊件厚度等于或小于4mm時(shí)，則最小焊腳尺寸應(yīng)與焊件尺寸相同。(2)角焊縫的焊腳尺寸不宜大于較薄焊件厚度的1.2倍(鋼管結(jié)構(gòu)除外)。但板件(厚度為t)邊緣的角焊縫最大焊腳尺寸；當(dāng)t≤6mm時(shí)，hf≤tc；當(dāng)t>6mm時(shí)，hf≤t—(1—2)mm。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。(3)角焊縫的兩焊腳尺寸普通為相等，當(dāng)焊件的厚度相差較大，且焊腳尺寸不能符合上列要求時(shí)，可采用不等焊腳尺寸，與較薄焊件接觸的焊腳邊以及與較厚焊件接觸的焊腳邊應(yīng)分離符合上列要求。(4)側(cè)面角焊縫或正面角焊縫的計(jì)算長度不得小于8hf和40mm。(5)側(cè)面角焊縫的計(jì)算長度不宜大于60hf，當(dāng)大于上述數(shù)值時(shí)，其超過部分在計(jì)算中不予考慮。若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長分布時(shí)，其計(jì)算長度不受此限。8．在直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，角焊縫表面應(yīng)做成直線形或凹形。焊腳尺寸的比例：對正面角焊縫宜為1：1.5(長邊順內(nèi)力方向)；對側(cè)面角焊縫可為1：1。9．在次要構(gòu)件或次要焊縫銜接中，可采用斷續(xù)角焊縫。斷續(xù)角焊縫之間的凈距，不應(yīng)大于15t(對受壓構(gòu)件)或30t(對受拉構(gòu)件)，t為較薄焊件的厚度。斷續(xù)角焊縫的長度不得小于lOhf或50mm.10．桿件與節(jié)點(diǎn)板的銜接焊縫，普通宜采用兩面?zhèn)群?，也可以用三面圍焊，對角鋼桿件可采用L形圍焊，所有圍焊的轉(zhuǎn)角處必須延續(xù)施焊。11；當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處作長度為2hf的繞角焊時(shí)，轉(zhuǎn)角處必須延續(xù)施焊。12．在搭接銜接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度的5倍，并不得小于25mm。例:1.直角角焊縫的有效厚度he=(A)(A)0.7hf(B)0.5hf(C)1.5hf(D)hff。2．當(dāng)承受軸心力的板件用斜焊縫對接，焊縫與作使勁間的夾角θ，滿意（C）時(shí)，其強(qiáng)度可不必計(jì)算。3．直角角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式是角焊縫的（B）。A．厚度B．有效厚度C．名義厚度D．焊腳尺寸4．工字鋼梁下面用對接焊縫銜接8mm厚節(jié)點(diǎn)板，焊縫長度為240mm，焊接質(zhì)量等級為二級，材料為Q235鋼和E43型焊