鋼結(jié)構(gòu)的連接

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structu re 第第3 3章章 連連 接接 Chapter 3 Connections 焊縫連接焊縫連接 螺栓連接螺栓連接 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 焊接殘余應(yīng)力和焊接變形焊接殘余應(yīng)力和焊接變形 普通螺栓的構(gòu)造和計(jì)算普通螺栓的構(gòu)造和計(jì)算 高強(qiáng)度螺栓的構(gòu)造和計(jì)算高強(qiáng)度螺栓的構(gòu)造和計(jì)算 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 連接的方式連接的方式 焊縫連接焊縫連接、鉚釘連接和、鉚釘連接和螺栓連接螺栓連接 連接的

2、原則連接的原則 安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便和節(jié)約鋼材安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便和節(jié)約鋼材 圖圖3.1.1 3.1.1 連接的方式連接的方式 a) N NN N c) N N b) 螺栓連接螺栓連接鉚釘連接鉚釘連接 焊接連接焊接連接 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 第三章第三章 連連 接接 Chapter 3 Connections * * 構(gòu)造簡(jiǎn)單構(gòu)造簡(jiǎn)單 任何形式的構(gòu)件都可直接相連；任何形式的構(gòu)件都可直接相連； * * 用料經(jīng)濟(jì)用料經(jīng)濟(jì) 不削弱截面；不削弱截面； * * 制作加工方便制作加工方便 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作； * * 連接的

3、密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好。 * * 材質(zhì)易變脆；材質(zhì)易變脆； * * 產(chǎn)生殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)變、焊接缺陷產(chǎn)生殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)變、焊接缺陷 * * 降低壓桿穩(wěn)定、影響疲勞強(qiáng)度降低壓桿穩(wěn)定、影響疲勞強(qiáng)度 * * 對(duì)裂紋十分敏感對(duì)裂紋十分敏感 * * 低溫冷脆問(wèn)題較為突出。低溫冷脆問(wèn)題較為突出。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 3.1.1 3.1.1 焊縫連接焊縫連接 1. 1. 焊縫連接的特點(diǎn)焊縫連接的特點(diǎn) 現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式，應(yīng)用最廣泛?，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式，應(yīng)用最廣泛。 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 2. 2. 鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方

4、法 電阻焊電阻焊 電弧焊電弧焊 1 1）手工電弧焊）手工電弧焊 2 2）自動(dòng)半自動(dòng)埋弧焊）自動(dòng)半自動(dòng)埋弧焊 氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊 （1 1）手工電弧焊）手工電弧焊 原理：原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化涂有利用電弧產(chǎn)生熱量熔化涂有 焊藥焊條和母材形成焊縫。焊藥焊條和母材形成焊縫。 焊機(jī)焊機(jī) 導(dǎo)線導(dǎo)線 熔池熔池 焊條焊條 焊鉗焊鉗 保護(hù)氣體保護(hù)氣體 焊件焊件 電弧電弧 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：方便，適應(yīng)性強(qiáng)，特別適用方便，適應(yīng)性強(qiáng)，特別適用 于在高空和野外作業(yè)，小型焊接，于在高空和野外作業(yè)，小型焊接， 應(yīng)用最廣泛。應(yīng)用最廣泛。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí) 高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率

5、低。高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 A A、焊條的選擇：、焊條的選擇： 焊條應(yīng)與焊件鋼材（主體金屬）相適應(yīng)。焊條應(yīng)與焊件鋼材（主體金屬）相適應(yīng)。 Q390Q390、Q420Q420鋼選擇鋼選擇E55E55型焊條型焊條(E5500-E5518)(E5500-E5518) Q345Q345鋼選擇鋼選擇E50E50型焊條型焊條 (E5001-E5048)(E5001-E5048) Q235Q235鋼選擇鋼選擇E43E43型焊條（型焊條（E4300-E4328)E4300-E4328) B B、焊條的表示方法：、焊條的表示方法： E E焊條焊條(Electrod

6、e)(Electrode) 第第1 1、2 2位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強(qiáng)度（位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強(qiáng)度（kgf/mmkgf/mm2 2) ) 第第3 3、4 4表示適用焊接位置、電流及藥皮的類(lèi)型。表示適用焊接位置、電流及藥皮的類(lèi)型。 不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 （2 2）埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)）埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)） l 光焊絲埋在焊劑下，通電后電弧使焊絲、焊光焊絲埋在焊劑下，通電后電弧使焊絲、焊 件、焊劑熔化形成焊縫。件、焊劑熔化形成焊縫。 l 焊劑溶化后形成焊渣浮在溶

7、化金屬表面，隔焊劑溶化后形成焊渣浮在溶化金屬表面，隔 絕空氣接觸，供給必要的合金元素。絕空氣接觸，供給必要的合金元素。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 焊絲轉(zhuǎn)盤(pán)焊絲轉(zhuǎn)盤(pán) 送絲器焊劑漏斗焊劑漏斗 焊劑焊劑 熔渣熔渣 焊件焊件 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊縫質(zhì)量好。自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊縫質(zhì)量好。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，施工位置受限。設(shè)備投資大，施工位置受限。 焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強(qiáng)度。焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強(qiáng)度。 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 （4 4）電阻焊）電阻焊 （3 3）氣體保護(hù)焊）氣體保護(hù)焊 利用

8、焊槍噴出的利用焊槍噴出的COCO2 2或其他惰性氣體代替焊劑的電弧溶焊方或其他惰性氣體代替焊劑的電弧溶焊方 法。直接依靠保護(hù)氣體在電弧周?chē)纬杀Ｗo(hù)層，以防止有害氣體法。直接依靠保護(hù)氣體在電弧周?chē)纬杀Ｗo(hù)層，以防止有害氣體 的侵入。的侵入。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有熔渣，焊接速?zèng)]有熔渣，焊接速 度快，焊接質(zhì)量好。度快，焊接質(zhì)量好。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：施工條件受限制，施工條件受限制， 不適用于在風(fēng)較大的地方不適用于在風(fēng)較大的地方 施焊。施焊。 利用電流通過(guò)焊件接觸點(diǎn)表面的電阻所產(chǎn)生的熱量來(lái)溶化金屬，利用電流通過(guò)焊件接觸點(diǎn)表面的電阻所產(chǎn)生的熱量來(lái)溶化金屬， 再通過(guò)壓力使其焊合。適用于板疊厚度不大于再通過(guò)壓力使其焊

9、合。適用于板疊厚度不大于1212的焊接。的焊接。 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 3. 3. 焊接接頭及焊縫形式焊接接頭及焊縫形式 （1 1）焊接接頭：分為）焊接接頭：分為對(duì)接、搭接、對(duì)接、搭接、T T形連接形連接和和角部連接角部連接。 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 （2 2）焊縫形式：分為）焊縫形式：分為對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫和和角焊縫角焊縫。 對(duì)接焊縫按受力與焊縫方向分：對(duì)接焊縫按受力與焊縫方向分： 1）直對(duì)接焊縫）直對(duì)接焊縫 2）斜對(duì)接焊縫）斜對(duì)接焊縫 角焊縫按受力與焊縫方向分：角焊縫按受力與焊縫方向分： 1）正面角焊縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向垂直。）正面角焊縫：作用力

10、方向與焊縫長(zhǎng)度方向垂直。 2）側(cè)面角焊縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向平行。）側(cè)面角焊縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向平行。 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 對(duì)接與角接組合焊縫對(duì)接與角接組合焊縫 角焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置角焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置 1 1）連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式。）連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式。 2 2）間斷角焊縫：在起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中。）間斷角焊縫：在起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中。 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 不重要或受力小的構(gòu)件，可采用間斷角焊縫連接 50或或10hf 平焊、立焊、橫焊和仰焊。平焊、立焊、橫焊和仰焊。 施

11、焊方式施焊方式 圖圖3.1.6 3.1.6 施焊方式施焊方式 平焊立焊 a) 焊條 d) 仰焊 b) c) 橫焊 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 質(zhì)量好質(zhì)量好質(zhì)量一般質(zhì)量一般 質(zhì)量差質(zhì)量差 4. 4. 焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量等級(jí)焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量等級(jí) （1 1）焊縫缺陷）焊縫缺陷 焊縫缺陷指焊接過(guò)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)焊縫缺陷指焊接過(guò)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。常見(jiàn)的缺陷有部的缺陷。常見(jiàn)的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、 未熔合、未焊透未熔合、未焊透等；以及等；以及焊縫尺寸不符合要

12、求、焊縫成形不良焊縫尺寸不符合要求、焊縫成形不良等。等。 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 裂紋裂紋焊瘤焊瘤燒穿燒穿弧坑弧坑氣孔氣孔 夾渣夾渣 咬邊咬邊未熔合未熔合未焊透未焊透 （2 2）焊縫質(zhì)量等級(jí)）焊縫質(zhì)量等級(jí) 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205-2001GB50205-2001規(guī)定焊縫按規(guī)定焊縫按 其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)一級(jí)、二級(jí)和和三級(jí)三級(jí)。 u 三級(jí)焊縫三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)， 適用于一般連接。適用于一般連接。 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)

13、的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 外觀檢查（肉眼）外觀檢查（肉眼）尺寸偏差、表面缺陷；尺寸偏差、表面缺陷； 無(wú)損檢驗(yàn)（儀器）無(wú)損檢驗(yàn)（儀器）檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷（超聲波探傷、檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷（超聲波探傷、X X射線探傷、射線探傷、 磁粉探傷、滲透探傷）。磁粉探傷、滲透探傷）。 u 二級(jí)焊縫二級(jí)焊縫：外觀檢查：外觀檢查+ +無(wú)損檢驗(yàn)（超聲波探傷）合格，用于受無(wú)損檢驗(yàn)（超聲波探傷）合格，用于受 較大拉應(yīng)力的重要連接。較大拉應(yīng)力的重要連接。 u 一級(jí)焊縫一級(jí)焊縫：外觀檢查外觀檢查+ +無(wú)損檢驗(yàn)（超聲波探傷、無(wú)損檢驗(yàn)（超聲波探傷、X X射線探傷射線探傷）合）合 格，用于抗動(dòng)力、需要驗(yàn)算疲勞的重要連接。格，用于抗動(dòng)力、需要驗(yàn)算疲

14、勞的重要連接。 （3 3）焊縫質(zhì)量等級(jí)及選用）焊縫質(zhì)量等級(jí)及選用 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003GB50017-2003）中，對(duì)焊縫質(zhì)量等）中，對(duì)焊縫質(zhì)量等 級(jí)的選用有如下規(guī)定：級(jí)的選用有如下規(guī)定： 1 1） 需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受 拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。平行于作用力方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。平行于作用力方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng) 為二級(jí)。為二級(jí)。 2 2） 在不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊在不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡要求

15、與母材等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊 縫應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)?？p應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。 3 3） 重級(jí)工作制和起重量重級(jí)工作制和起重量50t50t的中級(jí)工作制吊車(chē)梁的腹板與上翼緣板的中級(jí)工作制吊車(chē)梁的腹板與上翼緣板 之間以及吊車(chē)桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的形接頭焊透的對(duì)接與角接組合之間以及吊車(chē)桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的形接頭焊透的對(duì)接與角接組合 焊縫，質(zhì)量不應(yīng)低于二級(jí)。焊縫，質(zhì)量不應(yīng)低于二級(jí)。 4 4） 角焊縫質(zhì)量等級(jí)一般為三級(jí)，但對(duì)直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞角焊縫質(zhì)量等級(jí)一般為三級(jí)，但對(duì)直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞 和起重量和起重量Q Q50t50t的中級(jí)工作制吊車(chē)梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符

16、合二級(jí)。的中級(jí)工作制吊車(chē)梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 5. 5. 焊縫符號(hào)及標(biāo)注方法焊縫符號(hào)及標(biāo)注方法 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 焊縫符號(hào)主要由圖形符號(hào)、輔助符號(hào)和引出線等部分組成焊縫符號(hào)主要由圖形符號(hào)、輔助符號(hào)和引出線等部分組成 焊縫符號(hào)表示法焊縫符號(hào)表示法（GB/T324-1988GB/T324-1988） 建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50105-2001GB/T50105-2001） 3.1.2 3.1.2 螺栓連接螺栓連接 Chapter 3 Connections 精制螺栓精制螺栓粗制螺栓粗制螺栓 代號(hào)代號(hào)A

17、 A級(jí)和級(jí)和B B級(jí)級(jí)C C級(jí)級(jí) 強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí)5.65.6級(jí)和級(jí)和8.88.8級(jí)級(jí)4.64.6級(jí)和級(jí)和4.84.8級(jí)級(jí) 加工方式加工方式車(chē)床上經(jīng)過(guò)切削而成車(chē)床上經(jīng)過(guò)切削而成單個(gè)零件上一次沖成單個(gè)零件上一次沖成 加工精度加工精度 螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓孔直徑之差為 0.250.250.5mm0.5mm 螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓孔直徑之差為 1.51.53mm3mm 抗剪性能抗剪性能好好較差較差 經(jīng)濟(jì)性能經(jīng)濟(jì)性能價(jià)格高價(jià)格高價(jià)格經(jīng)濟(jì)價(jià)格經(jīng)濟(jì) 用途用途 構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機(jī)械構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機(jī)械 結(jié)構(gòu)）；在鋼結(jié)構(gòu)中很少采結(jié)構(gòu)）；在鋼結(jié)構(gòu)中很少采 用用 沿螺栓桿軸受拉的連接；次沿螺

18、栓桿軸受拉的連接；次 要的抗剪連接；安裝的臨時(shí)要的抗剪連接；安裝的臨時(shí) 固定固定 1. 1. 普通螺栓連接普通螺栓連接 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 2. 2. 高強(qiáng)度螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接 高強(qiáng)度螺栓是高強(qiáng)螺桿和配套螺母、墊圈的高強(qiáng)度螺栓是高強(qiáng)螺桿和配套螺母、墊圈的 合稱(chēng)。合稱(chēng)。 由由4545號(hào)、號(hào)、40B40B和和20MnTiB20MnTiB鋼經(jīng)過(guò)熱處理加工而成。鋼經(jīng)過(guò)熱處理加工而成。 4545號(hào)號(hào)8.88.8級(jí)；級(jí)；40B40B和和20MnTiB20MnTiB10.910.9級(jí)級(jí) （a）大六角頭螺栓）大六角頭螺栓 （b）扭剪型螺栓）扭剪型螺栓 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)

19、構(gòu)的連接 （a）大六角頭螺栓）大六角頭螺栓 （b）扭剪型螺栓）扭剪型螺栓 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接和承壓型連接比較高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接和承壓型連接比較 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓承壓型連接高強(qiáng)度螺栓承壓型連接 傳力機(jī)理傳力機(jī)理 利用預(yù)拉力把被連接的部利用預(yù)拉力把被連接的部 件夾緊，使部件的接觸面件夾緊，使部件的接觸面 間產(chǎn)生很大的摩擦力，外間產(chǎn)生很大的摩擦力，外 力通過(guò)摩擦力來(lái)傳遞力通過(guò)摩擦力來(lái)傳遞 允許接觸面滑移，依靠螺栓桿允許接觸面滑移，依靠螺栓桿 和螺孔之間的承壓來(lái)傳力和螺孔之間的承壓來(lái)傳力 栓孔直徑栓孔直徑 螺桿的公稱(chēng)直徑螺桿的公稱(chēng)直徑 +1.5+1.52.0mm2

20、.0mm 螺桿的公稱(chēng)直徑螺桿的公稱(chēng)直徑 +1.0+1.01.5mm1.5mm 特點(diǎn)特點(diǎn) 剪切變形小，彈性性能好，剪切變形小，彈性性能好， 特別適用于承受動(dòng)力荷載特別適用于承受動(dòng)力荷載 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 連接緊湊，但剪切變形大，不連接緊湊，但剪切變形大，不 得用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)得用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu) 3.1 3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 鉚釘連接及特點(diǎn)鉚釘連接及特點(diǎn) 鉚釘連接鉚釘連接是用一端帶有半圓形預(yù)制釘頭的鉚是用一端帶有半圓形預(yù)制釘頭的鉚 釘，將釘桿燒紅迅速插入被連接件的釘孔中，釘，將釘桿燒紅迅速插入被連接件的釘孔中， 再用鉚釘槍將另一端也打鉚成釘頭，使連接達(dá)再用鉚釘槍將另一端也打鉚成

21、釘頭，使連接達(dá) 到緊固。到緊固。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)費(fèi)工費(fèi)料、勞動(dòng)強(qiáng)度高。費(fèi)工費(fèi)料、勞動(dòng)強(qiáng)度高。 目前承重鋼結(jié)構(gòu)連接中已很少應(yīng)用。目前承重鋼結(jié)構(gòu)連接中已很少應(yīng)用。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)傳力可靠，塑性、韌性好，傳力可靠，塑性、韌性好， 動(dòng)力性能好動(dòng)力性能好 連接方法連接方法優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)缺缺 點(diǎn)點(diǎn) 焊焊 接接 對(duì)幾何形體適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)對(duì)幾何形體適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu) 造簡(jiǎn)單，省材省工，易于造簡(jiǎn)單，省材省工，易于 自動(dòng)化，工效高自動(dòng)化，工效高 。 焊接殘余應(yīng)力大且不易控制，焊接殘余應(yīng)力大且不易控制， 焊接變形大。對(duì)材質(zhì)要求高，焊接變形大。對(duì)材質(zhì)要求高， 質(zhì)量檢驗(yàn)工作量大。質(zhì)量檢驗(yàn)工作量大。 鉚鉚 接接 傳力可靠，韌性和塑性好，傳力可靠

22、，韌性和塑性好， 質(zhì)量易于檢查，抗動(dòng)力荷質(zhì)量易于檢查，抗動(dòng)力荷 載好。載好。 費(fèi)鋼、費(fèi)工費(fèi)鋼、費(fèi)工 。 目前很少采用目前很少采用 普通螺栓普通螺栓 連接連接 裝卸便利，設(shè)備簡(jiǎn)單裝卸便利，設(shè)備簡(jiǎn)單 螺栓精度低時(shí)不宜受剪，螺螺栓精度低時(shí)不宜受剪，螺 栓精度高時(shí)加工和安裝難度栓精度高時(shí)加工和安裝難度 較大較大 。 高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓 連接連接 加工方便，對(duì)結(jié)構(gòu)削弱少，加工方便，對(duì)結(jié)構(gòu)削弱少， 能承受動(dòng)力荷載，耐疲勞，能承受動(dòng)力荷載，耐疲勞， 塑性、韌性好塑性、韌性好 。 摩擦面處理，安裝工藝略為摩擦面處理，安裝工藝略為 復(fù)雜，造價(jià)略高復(fù)雜，造價(jià)略高 主要連接方法及優(yōu)缺點(diǎn)主要連接方法及優(yōu)缺點(diǎn) 3.1 3

23、.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 1. 1. 對(duì)接焊縫的坡口形式對(duì)接焊縫的坡口形式 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 3.2.1 3.2.1 對(duì)接焊縫的構(gòu)造對(duì)接焊縫的構(gòu)造 對(duì)接焊縫的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊縫。坡口形式與焊件厚度有關(guān)。對(duì)接焊縫的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊縫。坡口形式與焊件厚度有關(guān)。 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 板厚板厚t 1020mm 板厚板厚t 20mm 板厚板厚t 10mm 3.3.對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理 2.2.對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：用料經(jīng)濟(jì)、傳力均勻、無(wú)明顯的應(yīng)力集中，用料經(jīng)

24、濟(jì)、傳力均勻、無(wú)明顯的應(yīng)力集中， 利于承受動(dòng)力荷載。利于承受動(dòng)力荷載。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：需剖口，焊件長(zhǎng)度要求精確。需剖口，焊件長(zhǎng)度要求精確。 墊板墊板墊板墊板 墊板墊板 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 1 1）為防止熔化金屬流）為防止熔化金屬流 淌必要時(shí)可在坡口淌必要時(shí)可在坡口 下加墊板。下加墊板。 2 2）在焊縫的起滅弧處，常會(huì)出現(xiàn)弧）在焊縫的起滅弧處，常會(huì)出現(xiàn)弧 坑等缺陷，故焊接時(shí)可設(shè)置引弧坑等缺陷，故焊接時(shí)可設(shè)置引弧 板和引出板，焊后將它們割除。板和引出板，焊后將它們割除。 3 3）在對(duì)接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差）在對(duì)接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同

25、或厚度相差4mm4mm以上以上 時(shí)，應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于時(shí)，應(yīng)分別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 1:2.51:2.5的斜角，以使截面過(guò)渡和緩，減小應(yīng)力集中。的斜角，以使截面過(guò)渡和緩，減小應(yīng)力集中。 a) 改變厚度 b) 改變寬度 1:2.5 1:2.5 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 引弧板引弧板 4. 4. 對(duì)接焊縫的強(qiáng)度對(duì)接焊縫的強(qiáng)度 1 1）受壓、受剪的對(duì)接焊縫與母材強(qiáng)度相等。）受壓、受剪的對(duì)接焊縫與母材強(qiáng)度相等。 2 2）三級(jí)質(zhì)量的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗）三級(jí)質(zhì)量的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗 拉強(qiáng)度

26、為母材強(qiáng)度的拉強(qiáng)度為母材強(qiáng)度的85%85%。 3 3）一、二級(jí)質(zhì)量的焊縫的抗拉強(qiáng)度可認(rèn)為與母材）一、二級(jí)質(zhì)量的焊縫的抗拉強(qiáng)度可認(rèn)為與母材 強(qiáng)度相等。強(qiáng)度相等。 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 3.2.2 3.2.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算 1. 1. 軸心受力的對(duì)接焊縫軸心受力的對(duì)接焊縫 w c w t w ff tl N 或 （3.2.1） N軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值 lw焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，無(wú)引弧板時(shí)，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度取實(shí)際長(zhǎng)度減去無(wú)引弧板時(shí)，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度取實(shí)際長(zhǎng)度減去2t；有引??；有引弧 板時(shí)，取實(shí)際長(zhǎng)度。板時(shí)，取實(shí)際長(zhǎng)度。 t連接件的

27、較小厚度，對(duì)連接件的較小厚度，對(duì)T T形接頭為腹板的厚度形接頭為腹板的厚度 ; ; ftw、fcw對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（P382P382表表1.31.3）。）。 與構(gòu)件母材強(qiáng)度計(jì)算方法相同，采用材料力學(xué)的計(jì)算公式與構(gòu)件母材強(qiáng)度計(jì)算方法相同，采用材料力學(xué)的計(jì)算公式 加引弧板（引出板）施焊的情況下，一、二級(jí)對(duì)接焊縫不需計(jì)算。加引弧板（引出板）施焊的情況下，一、二級(jí)對(duì)接焊縫不需計(jì)算。 三級(jí)焊縫受拉時(shí)，或無(wú)引弧板（引出板）時(shí)才驗(yàn)算。三級(jí)焊縫受拉時(shí)，或無(wú)引弧板（引出板）時(shí)才驗(yàn)算。 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 NN l t 要點(diǎn)要點(diǎn)

28、斜向受力的對(duì)接焊縫斜向受力的對(duì)接焊縫 對(duì)接焊縫斜向受力是指作用力通過(guò)焊縫重心，并與焊縫長(zhǎng)度方向呈對(duì)接焊縫斜向受力是指作用力通過(guò)焊縫重心，并與焊縫長(zhǎng)度方向呈 夾角，其計(jì)算公式為：夾角，其計(jì)算公式為： lw斜焊縫計(jì)算長(zhǎng)度。加引弧板時(shí)，斜焊縫計(jì)算長(zhǎng)度。加引弧板時(shí)，lwb/sin ；不加引弧板時(shí)，；不加引弧板時(shí)，lw b/sin 2t。 fvw對(duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。（對(duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。（P382P382表表1.31.3） 規(guī)范規(guī)定，當(dāng)斜焊縫傾角規(guī)范規(guī)定，當(dāng)斜焊縫傾角 56.3，即，即tan 1.5時(shí)，可認(rèn)為對(duì)接時(shí)，可認(rèn)為對(duì)接 斜焊縫與母材等強(qiáng)，不用計(jì)算。斜焊縫與母材等強(qiáng)，不用計(jì)算。 3.2 3.2

29、 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 b w c w t sin ff tl N w 或 （3.2.2） w v w f tl N cos （3.2.3） 2. 2. 承受彎距和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫承受彎距和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫 焊縫內(nèi)應(yīng)力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應(yīng)力與剪應(yīng)力圖形分焊縫內(nèi)應(yīng)力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應(yīng)力與剪應(yīng)力圖形分 布分別為三角形與拋物線形，其最大值應(yīng)分別滿足下列強(qiáng)度條件。布分別為三角形與拋物線形，其最大值應(yīng)分別滿足下列強(qiáng)度條件。 w V ww w max 2 3 f tl V tI VS （3.2.5） w maxt 2 w 6 w MM f Wl t

30、 （3.2.4） M焊縫承受的彎矩；焊縫承受的彎矩； Ww焊縫截面模量。焊縫截面模量。 V焊縫承受的剪力；焊縫承受的剪力； Iw焊縫計(jì)算截面慣性矩；焊縫計(jì)算截面慣性矩； Sw焊縫截面計(jì)算剪應(yīng)力處以上部分對(duì)中和軸的面積矩。焊縫截面計(jì)算剪應(yīng)力處以上部分對(duì)中和軸的面積矩。 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 對(duì)于工字形或?qū)τ诠ぷ中位騎 T形截面除應(yīng)分別驗(yàn)算最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)形截面除應(yīng)分別驗(yàn)算最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng) 力外，還應(yīng)驗(yàn)算腹板與翼緣交接處的折算應(yīng)力力外，還應(yīng)驗(yàn)算腹板與翼緣交接處的折算應(yīng)力: : w t 2 1 2 1 1 . 13f （3.2.6） 式中式中 : : 1

31、1、 1 1為腹板與翼緣為腹板與翼緣 交接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。交接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。 1.11.1為考慮到最大折算應(yīng)力只為考慮到最大折算應(yīng)力只 在焊縫局部出現(xiàn)，而將焊縫強(qiáng)度在焊縫局部出現(xiàn)，而將焊縫強(qiáng)度 設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高的系數(shù)。設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高的系數(shù)。 工字形截面梁在彎曲時(shí)，彎曲正應(yīng)力主要由上、下翼緣承擔(dān)，剪應(yīng)力主要工字形截面梁在彎曲時(shí)，彎曲正應(yīng)力主要由上、下翼緣承擔(dān)，剪應(yīng)力主要 由腹板承擔(dān)，這使得截面上各處的材料能達(dá)到充分的利用。由腹板承擔(dān)，這使得截面上各處的材料能達(dá)到充分的利用。 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 2 0 w 1 h I M ww w1 1 tI VS

32、3. 3. 受軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫受軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫 軸力和彎矩作用下軸力和彎矩作用下 對(duì)接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪對(duì)接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪 力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其 計(jì)算公式為：計(jì)算公式為： w t ww MNmax f W M A N （3.2.4*） w v w wmax max f tI SV （3.2.5*） w t 2 1 2 1 1 . 13f MN （3.2.6*） tI VS w 1 1 h h W M 0 w M1 式中： 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 w tN f1 . 13 2 max 2 1 1

33、2 2 對(duì)于梁柱節(jié)點(diǎn)處的牛腿，假定剪力由腹板承受，且剪應(yīng)力均對(duì)于梁柱節(jié)點(diǎn)處的牛腿，假定剪力由腹板承受，且剪應(yīng)力均 勻分布，其計(jì)算公式為：勻分布，其計(jì)算公式為： Aw牛腿處腹板的焊縫計(jì)算面積。 w V w f A V （3.2.5*） 對(duì)接焊縫的計(jì)算除考慮焊縫長(zhǎng)度是否減少，焊縫強(qiáng)對(duì)接焊縫的計(jì)算除考慮焊縫長(zhǎng)度是否減少，焊縫強(qiáng) 度要否折減外，對(duì)接焊縫的計(jì)算方法與母材的強(qiáng)度計(jì)算完度要否折減外，對(duì)接焊縫的計(jì)算方法與母材的強(qiáng)度計(jì)算完 全相同。全相同。 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 對(duì)接焊縫計(jì)算步驟對(duì)接焊縫計(jì)算步驟 l確定荷載；確定荷載； l進(jìn)行截面應(yīng)力狀態(tài)分析；進(jìn)行截面應(yīng)力狀態(tài)

34、分析； l計(jì)算截面幾何特征值；計(jì)算截面幾何特征值； l強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算。 確定最不利位置；確定最不利位置； w V ww w f tI VS max tl N w N w teq f1 . 13 22 w M W M ww w tI VS 1 1 w c w t orff max 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 max 驗(yàn)算如圖所示的鋼板對(duì)接焊縫的連接。驗(yàn)算如圖所示的鋼板對(duì)接焊縫的連接。M=1008kN.m，V=240KN， 鋼材鋼材Q235，E43焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，采用引弧板。焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，采用引弧板。 1. 截面幾何特征值計(jì)算截面幾何特

35、征值計(jì)算 46 33 mm102898 12 10002401032250 w I 【例題3.1】 【解】 250 10 16 16 1000MV 36 6 max mm106163. 5 516 102898 y I W w w max 1 1 1 36 1 mm10032. 250816250 w S 36 1 mm10282. 325010500 ww SS 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 2. 焊縫強(qiáng)度計(jì)算焊縫強(qiáng)度計(jì)算 max 1 max 1 2w V 2w t N/mm125,N/mm185ff查表， w W M max tI VS w w max 6 6

36、106163. 5 101008 滿足。,N/mm185N/mm5 .179 22 w t f 10102898 10032. 210240 6 63 ，滿足。 2w v 2 N/mm125N/mm2 .27f h h0 max1 ww w tI SV 1 1 2 N/mm9 .173 1032 1000 5 .179 10102898 10032. 210240 6 63 2 N/mm8 .16 2 1 2 1 3 eq 222 N/mm3 .1768 .1639 .173 ，滿足。 2 N/mm5 .2031851 . 11 . 1 w t f 驗(yàn)算如圖所示牛腿與柱的對(duì)接焊縫連接。驗(yàn)算如圖

37、所示牛腿與柱的對(duì)接焊縫連接。F=170kN，鋼材，鋼材 Q390，E55焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，不采用引弧板。焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，不采用引弧板。 【例題3.2】 96 10 12 190 max b M a M F 160 12012 20010 b a 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 96 10 12 190 max b M a M 2. 荷載計(jì)算荷載計(jì)算 kN170 FV mkN2 .27160. 0170M F 160 b a 1. 截面幾何特征值計(jì)算截面幾何特征值計(jì)算 【解】 46 mm1005.13 12 96 6 10 190 (95 12

38、) 68.9mm 12 96 10 190 c y 2 mm190019010 w A 33 22 96 12190 10190 96 12 (68.96)190 10 (190 1268.9) 12122 w I x x0 96 12 190 10 yc 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 3. 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算 w2w2w2 tcv 300N/mm ,350N/mm ,205N/mmfff 6 22 max 6 27.2 1068.9 143.6N/mm300N/mm 13.05 10 aw a t w My f I 6 max 6 27.2 10(190 1

39、268.9) 13.05 10 b b w My I 22 N/mm350N/mm4 .277 w c f 3 2w2 maxv 170 10 89.5N/mm205N/mm 1900 w V f A ，滿足。 2222 max 3277.43 89.5 b eqM ，滿足。 22 N/mm3303001 . 11 . 1N/mm8 .317 w t f 3.2 3.2 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 1.1.角焊縫的形式和強(qiáng)度角焊縫的形式和強(qiáng)度 3.3.1 角焊縫的構(gòu)造角焊縫的構(gòu)造 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 角焊縫按截面形式（兩焊腳邊角焊縫按截面形式（兩

40、焊腳邊 的夾角）可分為的夾角）可分為直角角焊縫直角角焊縫和和 斜角角焊縫。斜角角焊縫。 （1 1）直角角焊縫）直角角焊縫 通常做成表面微凸的等通常做成表面微凸的等 腰直角三角形截面（腰直角三角形截面（a a）。）。 對(duì)承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)對(duì)承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu) 中，正面角焊縫的截面中，正面角焊縫的截面 通常采用（通常采用（b b）的形式，）的形式， 側(cè)面角焊縫的截面則做側(cè)面角焊縫的截面則做 成凹面式（成凹面式（c c）。）。 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 （a） （b） （c） 圖3.3.1 直角角焊縫截面 普通型普通型平坡型平坡型凹面型凹面型 （2 2）斜角角焊縫）斜角角

41、焊縫 兩焊邊的夾角兩焊邊的夾角 9090或或 90135135o o或或6012mm） 或或190mm（t12mm）；）； a) a) 構(gòu)件端部?jī)H有兩邊側(cè)縫連接時(shí)：構(gòu)件端部?jī)H有兩邊側(cè)縫連接時(shí)： 試驗(yàn)結(jié)果表明，連接的承載力與試驗(yàn)結(jié)果表明，連接的承載力與b / lw有關(guān)有關(guān)。為了避免應(yīng)力傳遞的過(guò)為了避免應(yīng)力傳遞的過(guò) 分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均，應(yīng)使：分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均，應(yīng)使：b / lw 1； b兩側(cè)縫之間的距離兩側(cè)縫之間的距離； lw側(cè)焊縫計(jì)算長(zhǎng)度；側(cè)焊縫計(jì)算長(zhǎng)度； t較薄焊件的厚度。較薄焊件的厚度。 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 c)c)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，角

42、焊縫表面應(yīng)做成直線形直接承受動(dòng)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：或凹形，焊腳尺寸的比例：正面角焊縫正面角焊縫宜為宜為1:1.51:1.5，長(zhǎng)邊與內(nèi)，長(zhǎng)邊與內(nèi) 力方向一致力方向一致 ；側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫可用直角焊縫為可用直角焊縫為1:1 1:1 。 b) b) 僅用正面角焊縫的搭接連接中，搭接長(zhǎng)度不得小于焊僅用正面角焊縫的搭接連接中，搭接長(zhǎng)度不得小于焊 件較小厚度的件較小厚度的5 5倍或倍或25mm25mm。 d) d) 當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn) 角處時(shí)，應(yīng)將焊縫延續(xù)繞過(guò)角處時(shí)，應(yīng)將焊縫延續(xù)繞過(guò) 轉(zhuǎn)角加焊轉(zhuǎn)角加焊2 2h hf f。避開(kāi)起落弧發(fā)。避開(kāi)起

43、落弧發(fā) 生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。 b) 2h f a) 2h f 2h f 圖3.3.7 繞角焊縫 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 5 5t 2525 圖3.3.6 搭接連接 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 破壞面常發(fā)生在破壞面常發(fā)生在45斜面上。斜面上。 側(cè)焊縫側(cè)焊縫端焊縫端焊縫 3.3.2 直角焊縫的基本計(jì)算公式直角焊縫的基本計(jì)算公式 1.1.焊縫的破壞面焊縫的破壞面 圖3.3.8 直角角焊縫截面 計(jì)算截面計(jì)算截面均取焊縫均取焊縫45處有效截面（處有效截面（有效厚度有效厚度計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算長(zhǎng)度） 焊縫有效高度焊縫有效高度 he 0

44、.7hf 焊縫計(jì)算長(zhǎng)度焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=每條焊縫長(zhǎng)度每條焊縫長(zhǎng)度-2hf 2.2.有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)有效截面上的應(yīng)力狀態(tài) 圖3.3.9 角焊縫有效截面上的應(yīng)力 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISOISO）推薦用）推薦用 式（式（3.3.13.3.1）確定角焊縫的極限）確定角焊縫的極限 強(qiáng)度強(qiáng)度 ) 1 . 3 . 3()(8 . 1 w u 222 f d a d ac c h e e 在外力作用下，直角角焊縫有效截面上有三個(gè)應(yīng)力：在外力作用下，直角角焊縫有效截面上有三個(gè)應(yīng)力： 垂直于焊縫有效截面的正應(yīng)力正應(yīng)力 垂直于焊縫長(zhǎng)度的剪應(yīng)力剪應(yīng)力 平行于焊縫長(zhǎng)度方向剪應(yīng)力 剪應(yīng)力 上式相當(dāng)于國(guó)產(chǎn)

45、上式相當(dāng)于國(guó)產(chǎn)Q235Q235鋼提出，其它鋼種公式左邊系數(shù)（鋼提出，其它鋼種公式左邊系數(shù)（1.71.73.03.0） 式中： fuw -焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度 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 w f 2 11 22 33f （3.3.3） ffw角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 我國(guó)我國(guó)規(guī)范規(guī)范采用了折算應(yīng)力公式，引入抗力分項(xiàng)系數(shù)后采用了折算應(yīng)力公式，引入抗力分項(xiàng)系數(shù)后 得角焊縫計(jì)算公式為：得角焊縫計(jì)算公式為： )2 . 3 . 3()(3 w u 222 f 出于偏于安全考慮，且與母材的能量強(qiáng)度理論的折算出于偏于安全考慮，且與母材的能量強(qiáng)度理論的折算 應(yīng)力公式一致，歐洲鋼

46、結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)（應(yīng)力公式一致，歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)（ECCSECCS），將（），將（3.3.13.3.1） 的的1.81.8改為改為3 3即：即： ffw由角焊縫抗剪條件確定，所以公式右邊相當(dāng)于角焊 縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 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 圖3.3.10 直角角焊縫的計(jì)算 如圖所示承受互相垂直的如圖所示承受互相垂直的Ny、Nx兩個(gè)軸心力作用的直角兩個(gè)軸心力作用的直角 角焊縫，角焊縫，Ny垂直于焊縫長(zhǎng)度方向產(chǎn)生平均應(yīng)力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向產(chǎn)生平均應(yīng)力 f，其在有效其在有效 截面上引起的應(yīng)力值為：截面上引起的應(yīng)力值為： we y f lh N （3.3.4） f 對(duì)于有效截面既

47、不是正應(yīng)力也對(duì)于有效截面既不是正應(yīng)力也 不是剪應(yīng)力，但可分解為不是剪應(yīng)力，但可分解為 和和 。 2 f 對(duì)直角角焊縫對(duì)直角角焊縫 ： 3.3.實(shí)用計(jì)算方法實(shí)用計(jì)算方法 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 圖3.3.10 直角角焊縫的計(jì)算 沿焊縫長(zhǎng)度方向的力沿焊縫長(zhǎng)度方向的力Nx，在有效截面上引起平行于焊在有效截面上引起平行于焊 縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力 f。 （3.3.5） we x f lh N 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 則直角角焊縫在各種應(yīng)力綜合作用下的計(jì)算公式為：則直角角焊縫在各種應(yīng)力綜合作用下的計(jì)算公式為： w f f33 22

48、2 （3.3.3） w f 2 f 2 f f f （3.3.6） w f f33 2 4 2 3 2 2 f 2 f 2 f 2 f 2 f 22. 1 2 3 f f 正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大 系數(shù)。靜載時(shí)系數(shù)。靜載時(shí) f 1.22，對(duì)直接承受對(duì)直接承受 動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)， f 1.0 。 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 2 f 正面角焊縫正面角焊縫 f0，力力N與焊縫長(zhǎng)度方向垂直。與焊縫長(zhǎng)度方向垂直。 側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫 f0，力力N與焊縫長(zhǎng)度方向平行。與焊縫長(zhǎng)度方向平行。 w ff we f f lh N （3.3.7）

49、 w f we f f lh N （3.3.8） 2 2w f ff f (3.3.6)f 以上各式中：以上各式中： he=0.7hf； lw角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，考慮起滅弧角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，考慮起滅弧 缺陷時(shí)，每條焊縫取其實(shí)際長(zhǎng)度減去缺陷時(shí)，每條焊縫取其實(shí)際長(zhǎng)度減去2hf。 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 計(jì)算公式計(jì)算公式 3.3.3 角焊縫的計(jì)算角焊縫的計(jì)算 1.1.軸心力（拉力、壓力和剪力）作用時(shí)角焊縫的計(jì)算軸心力（拉力、壓力和剪力）作用時(shí)角焊縫的計(jì)算 當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過(guò)連接焊縫群的中心，當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過(guò)連接焊縫群的中心， 焊縫的應(yīng)力可認(rèn)為是均勻分布的

50、。焊縫的應(yīng)力可認(rèn)為是均勻分布的。 (1(1）用蓋板的對(duì)接連接）用蓋板的對(duì)接連接 w ff e w N f h l A A、僅采用側(cè)面角焊縫連接、僅采用側(cè)面角焊縫連接 NN l lw w S Slw連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計(jì)連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計(jì) 算長(zhǎng)度的總和算長(zhǎng)度的總和 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 w ffwe Nfl h B B、采用三面圍焊連接、采用三面圍焊連接 w ff we NN f l h NN l lw w l lw w 先計(jì)算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力先計(jì)算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力 S Slw連接一側(cè)的正面角焊縫連接一側(cè)的正面角焊縫 計(jì)算長(zhǎng)度的總和計(jì)算長(zhǎng)度的總和 再計(jì)

51、算側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度再計(jì)算側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度 S Slw連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫 計(jì)算長(zhǎng)度的總和計(jì)算長(zhǎng)度的總和 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 (2(2）承受斜向軸心力的角焊縫）承受斜向軸心力的角焊縫 N Nx Ny f f 圖3.3.12 軸心 力 作用下的角焊縫 平行于焊縫長(zhǎng)度方向的分力平行于焊縫長(zhǎng)度方向的分力Ncos 垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的分力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的分力Nsin we f sin lh N （3.3.9a） wel h N cos f（3.3.9b） 外力外力N和焊縫長(zhǎng)度方向斜交，焊縫受到的力和焊縫長(zhǎng)度方向斜交，焊縫受到的力N被分解為：被分解

52、為： 代入（代入（3.3.63.3.6），得焊縫計(jì)算公式：），得焊縫計(jì)算公式： w f 2 we 2 wef cossin f lh N lh N S S w f 2 f 2 f f f 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 （3.3.10） w t f f f lh N we w f 2 we 2 2 we 3 sin 1cos 5 . 1 sin f lh N lh N 取取 5 . 122. 1 22 f 得：得： 令：令： 3 sin 1 1 2 f 則斜焊縫的計(jì)算公式為：則斜焊縫的計(jì)算公式為： 020 30 40 50 60 70 8090 f 1.001.021.0

53、41.081.121.141.201.22 將將 f f （斜角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)）作成表格（斜角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)）作成表格 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）承受軸心力的角鋼端部連接）承受軸心力的角鋼端部連接 在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫常用兩面?zhèn)仍阡撹旒苤?，角鋼腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫常用兩面?zhèn)?焊，或三面圍焊，特殊情況也允許采用焊，或三面圍焊，特殊情況也允許采用L L形圍焊（如圖所形圍焊（如圖所 示）。腹桿受軸心力作用，為了避免焊縫偏心受力，示）。腹桿受軸心力作用，為了避免焊縫偏心受力，焊縫所焊縫所 傳遞的合力的作用線應(yīng)與角鋼桿件的軸線重合傳遞的合力的

54、作用線應(yīng)與角鋼桿件的軸線重合。 圖3.3.13 桁架腹桿節(jié)點(diǎn)板的連接 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 N N1 N2 e b 角鋼的側(cè)縫連接 a) a) 僅用側(cè)面焊縫連接僅用側(cè)面焊縫連接 NNN 21 12 -N eNb e 解上式得肢背和肢尖的受力為：解上式得肢背和肢尖的受力為： （3.3.14） 11 b e NNK N b 22 e NNK N b （3.3.15） 在在N1、N2作用下，側(cè)縫作用下，側(cè)縫 的計(jì)算長(zhǎng)度為：的計(jì)算長(zhǎng)度為： 由平衡條件得：由平衡條件得： 肢背 肢尖 K1角鋼肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)角鋼肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù) K2角鋼肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)角

55、鋼肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù) （3.3.16） w f1f 1 1w 7 . 02fh N l w f2f 2 2w 7 . 02fh N l （3.3.17） 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 表3.3.1 角鋼角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)K w 1 ff 11 w 2 ff 22 we we N f l h N f l h 對(duì)于校核問(wèn)題對(duì)于校核問(wèn)題: : 對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題: : 1 1 w 1f 2 2 w 2f w e w e N l h f N l hf 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 b) b) 角鋼用三面圍焊時(shí)角鋼用三面圍焊時(shí)，可減小角鋼的搭接長(zhǎng)

56、度?？上燃俣ㄕ?，可減小角鋼的搭接長(zhǎng)度。可先假定正 面角焊縫的焊腳尺寸面角焊縫的焊腳尺寸h f3 ，并算出它所能承受的內(nèi)力并算出它所能承受的內(nèi)力N3 ： w fff33 7 . 02fbhN（3.3.11） 113 1 2 NK NN（3.3.12） 通過(guò)平衡關(guān)系得肢背和肢尖側(cè)焊縫受力為通過(guò)平衡關(guān)系得肢背和肢尖側(cè)焊縫受力為: : 223 1 2 NK NN （3.3.13） 角鋼角焊縫圍焊的計(jì)算 N N1 N2 e b N3 lw2 lw1 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 （3.3.16*） w f 1w1f 1 7 . 02 f lh N w f 2w2f 2 7 . 0

57、2 f lh N （3.3.17*） c) c) 當(dāng)采用當(dāng)采用L L形圍焊時(shí)形圍焊時(shí)，令，令N20，得：得： L L形圍焊角焊縫計(jì)算公式為：形圍焊角焊縫計(jì)算公式為： （3.3.19） 32 2NK N 13 NNN 若求出的若求出的hf3大于大于hfmax , ,則不能采用則不能采用L L形圍焊。形圍焊。 （3.3.18） 1 w1 w f1f 3 f3 w ffw3 2 0.7 2 0.7 N l h f N h f l （3.3.20） 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 例題例題3.33.3 試設(shè)計(jì)用拼接蓋板的對(duì)接連接。已知鋼板寬試設(shè)計(jì)用拼接蓋板的對(duì)接連接。已知鋼板寬B

58、 270mm，厚度，厚度t1=28mm，拼接蓋板的厚度，拼接蓋板的厚度t2=16mm。該。該 連接承受的靜態(tài)軸心力連接承受的靜態(tài)軸心力N1400kN（設(shè)計(jì)值），鋼材為（設(shè)計(jì)值），鋼材為 Q235B，手工焊，焊條為，手工焊，焊條為E43型型 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 設(shè)計(jì)拼接蓋板的對(duì)接連接有兩種方法。設(shè)計(jì)拼接蓋板的對(duì)接連接有兩種方法。一種方法是假定焊腳一種方法是假定焊腳 尺寸求得焊縫長(zhǎng)度，再由焊縫長(zhǎng)度確定拼接蓋板的尺寸；尺寸求得焊縫長(zhǎng)度，再由焊縫長(zhǎng)度確定拼接蓋板的尺寸；另另 一方法是先假定焊腳尺寸和拼接蓋板的尺寸，然后驗(yàn)算焊縫一方法是先假定焊腳尺寸和拼接蓋板的尺寸，然

59、后驗(yàn)算焊縫 的承載力。的承載力。如果假定的焊縫尺寸不能滿足承載力要求時(shí)，則如果假定的焊縫尺寸不能滿足承載力要求時(shí)，則 應(yīng)調(diào)整焊腳尺寸，再行驗(yàn)算，直到滿足承載力要求為止。應(yīng)調(diào)整焊腳尺寸，再行驗(yàn)算，直到滿足承載力要求為止。 解 方法一 角焊縫的焊腳尺寸hf應(yīng)根據(jù)板件厚度確定： 由于此處的焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度 t2=16mm6mm，t2t1，則： hfmaxt-(12)mm =1415mm 取 hf=10mm hfmin1.5(t)1/2，hfmin = 7.9mm 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 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 3.

60、3 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 方法方法2：采用菱形拼接蓋板。采用菱形拼接蓋板。 當(dāng)拼接板寬度較大時(shí)，采用菱形當(dāng)拼接板寬度較大時(shí)，采用菱形 拼接蓋板可以減小角部的應(yīng)力集中，拼接蓋板可以減小角部的應(yīng)力集中， 從而使連接的工作性能得以改善。設(shè)從而使連接的工作性能得以改善。設(shè) 計(jì)時(shí)一般先假定拼接蓋板的尺寸再進(jìn)計(jì)時(shí)一般先假定拼接蓋板的尺寸再進(jìn) 行驗(yàn)算。蓋板尺寸如圖所示：行驗(yàn)算。蓋板尺寸如圖所示： 仍取 hf=10mm 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 正面角焊縫：正面角焊縫： kN3 .10916022. 140107 . 022 w ffw1e1 flhN 解： 側(cè)面角