鋼結(jié)構(gòu)連接焊接螺栓連接

1、會計學1鋼結(jié)構(gòu)連接焊接螺栓連接鋼結(jié)構(gòu)連接焊接螺栓連接第1頁/共65頁2一、一、焊縫連接焊縫連接 對接焊縫連接優(yōu)點：不削弱截面，方便施工，連接剛度大；缺點：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對裂紋敏感。 角焊縫連接第2頁/共65頁3三、螺栓連接三、螺栓連接 優(yōu)點：連接剛度大，傳力可靠；優(yōu)點：連接剛度大，傳力可靠； 分為：分為： 普通螺栓連接普通螺栓連接 高強度螺栓連接高強度螺栓連接二、鉚釘連接N缺點：對施工技術(shù)要求很高，勞動強度大，施工條件差， 施工速度慢。 優(yōu)點：拆裝方便優(yōu)點：拆裝方便 缺點：板件有削弱缺點：板件有削弱第3頁/共65頁4一、鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法一、鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法1. 1. 電弧焊電弧焊

2、注：焊條應(yīng)與焊件注：焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)。鋼材相適應(yīng)。原理：利用電弧產(chǎn)生熱量原理：利用電弧產(chǎn)生熱量 熔化焊條和母材形熔化焊條和母材形 成焊縫。成焊縫。 第二節(jié) 焊接方法和焊接強度 焊機導(dǎo)線導(dǎo)線熔池熔池焊條焊條焊鉗焊鉗保護氣體保護氣體焊件焊件電弧第4頁/共65頁5、焊絲轉(zhuǎn)盤焊絲轉(zhuǎn)盤送絲器送絲器焊劑漏斗焊劑漏斗焊劑焊劑熔渣熔渣焊件焊件埋弧自動焊埋弧自動焊第5頁/共65頁6優(yōu)、缺點： 優(yōu)點：焊接速度快，焊接質(zhì)量好。 缺點：施工條件受限制等。第6頁/共65頁二 焊縫連接形式和焊縫類型第7頁/共65頁8對 接 焊 縫角 焊 縫第8頁/共65頁9（1）對接焊縫）對接焊縫正對接焊縫正對接焊縫（2）角焊縫T

3、型對接焊縫斜對接焊縫斜對接焊縫第9頁/共65頁對接焊縫第10頁/共65頁11對接焊縫第11頁/共65頁12第12頁/共65頁13第13頁/共65頁14 按施焊時焊工所持焊條與焊件間的相對位置關(guān)系，焊按施焊時焊工所持焊條與焊件間的相對位置關(guān)系，焊縫還分為：縫還分為： 平 焊立 焊橫 焊仰 焊第14頁/共65頁151.1.焊縫缺陷焊縫缺陷第15頁/共65頁16焊縫質(zhì)量檢驗檢驗標準三 級肉眼外觀檢查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；二級 肉眼外觀檢查 超聲波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、

4、夾渣、電弧擦傷等缺陷一級 肉眼外觀檢查 超聲波超聲波 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、電弧擦傷等缺陷無損檢測：一級焊縫全數(shù)檢驗，二級焊縫抽檢20以上第16頁/共65頁171 1、對接焊縫的坡口形式、對接焊縫的坡口形式: :第三節(jié)對接焊縫的構(gòu)造與計算C=0.52mm（a）C=23mm（b）C=23mm（C）p（d）C=34mmpC=34mmp（e）C=34mmp（f）第17頁/共65頁181:2.51:2.52、對接焊縫的起、滅弧點易出現(xiàn)缺陷，故一般用引弧板引出，焊完后將其切去；不能做引弧板時，每條焊縫的計算長度等于實際長度減去2t1，t

5、1較薄焊件厚度；第18頁/共65頁19NNt第19頁/共65頁201、軸心力作用下的對接焊縫計算)283( wcwtwfftlN或 式中： N軸心拉力或壓力； t板件較小厚度；T形連接中為腹板厚度； ftw、fcw 對接焊縫的抗拉和抗壓強度設(shè)計值。NNlwtA 當不滿足上式時，可采用斜對接焊縫連接如圖B。wvwwcwtwftlNfftlN cossin或另:當tan1.5時,不用驗算!NNtBNsinNcoslw第20頁/共65頁21lwtAMV)293(62max wtwwftlMWM )303(23max wVwwwftlVtIVS 因焊縫截面為矩形，M、V共同作用下應(yīng)力圖為：故其強度計算

6、公式為：式中：Ww焊縫截面模量； Sw-焊縫截面面積矩； Iw-焊縫截面慣性矩。（1）板件間對接連接wtwfWMwvwwftIVS第21頁/共65頁22MV1焊縫截面A、對于焊縫的max和max應(yīng)滿足式3-2和3-3要求；max11maxB、對于翼緣與腹板交接點焊縫（1點），其折算應(yīng) 力尚應(yīng)滿足下式要求：)313(1 . 132121 wtf 1.1考慮最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)的強度增大系數(shù)。第22頁/共65頁23驗算如圖所示的鋼板對接焊縫的連接。驗算如圖所示的鋼板對接焊縫的連接。N=700KNN=700KN，鋼材，鋼材Q235Q235，E43E43焊條，質(zhì)量等級為三級，不采用引弧板。焊條，質(zhì)

7、量等級為三級，不采用引弧板。1. 鋼板承載能力驗算鋼板承載能力驗算NN5008滿滿足足,7000008600002158500NNAf 23/8 .18081650010700mmN ）（2. 焊縫承載能力驗算焊縫承載能力驗算【例題1】【解】tlNw 滿滿足足,/1852mmNfwt 2/185mmNfwt 第23頁/共65頁24驗算如圖所示的鋼板對接焊縫的連接。驗算如圖所示的鋼板對接焊縫的連接。M=1008kN.mM=1008kN.m，V=240KNV=240KN，鋼材，鋼材Q235Q235，E43E43焊條，手工焊，質(zhì)量等級為三級，采焊條，手工焊，質(zhì)量等級為三級，采用引弧板。用引弧板。1.

8、 截面幾何特征值計算截面幾何特征值計算121000240103225033 wI【例題2】【解】2501016161000MV46102898mm 5161028986max yIWww36106163. 5mm max 1 max 1 1508162501 wS250105001 wwSS3610282. 3mm 3610032. 2mm 第24頁/共65頁252. 焊縫強度計算焊縫強度計算max 1 max 1 22/125,/185mmNfmmNfwVwt 查查表表，wWM maxtIVSww max66106163. 5101008 滿滿足足。,/185/5 .17922mmNfmmN

9、wt 1010289810032. 210240663 ，滿滿足足。22/125/2 .27mmNfmmNwV hh0max1 wwwtISV 112/9 .173103210005 .179mmN 1010289810032. 210240663 2/8 .16mmN 21213 eq222/3 .1768 .1639 .173mmN ，滿滿足足。2/5 .2031851 . 11 . 1mmNfwt 第25頁/共65頁2610081212200驗算如圖所示的鋼板對接焊縫的連接。驗算如圖所示的鋼板對接焊縫的連接。M=50kN.mM=50kN.m，N=200KN, N=200KN, V=100

10、KNV=100KN，鋼材，鋼材Q345Q345，E50E50焊條，手工焊，質(zhì)量等級為三級，焊條，手工焊，質(zhì)量等級為三級，采用采用引弧板引弧板。1. 截面幾何特征值計算截面幾何特征值計算122009222410033 wI【例題3】【解】46103332mm .1121033326 .maxyIWww36102890mm .M max 1106121001 wS5081001012706 .wS36101670mm .36101270mm .N 240002008121002mmAw 1 1 MVNN20081001210012第26頁/共65頁272. 焊縫強度計算焊縫強度計算22180265

11、mmNfmmNfwVwt/,/ wwANWM max tIVSww max4000102001028901050366 .810333210167010100663 .，滿滿足足。22180564mmNfmmNwV/. 滿滿足足。,/.222650223500173mmNfmmNwt 10081212200M max 1N 1 1 第27頁/共65頁28hhMM01 wwwtISV 1127202224200223mmN /. 810333210127010100663 .2149mmN /. 212113 )(MNeq221493720250.).( ，滿滿足足。22529126511116

12、266mmNfmmNwt/./. 10081212200M max 1N 1 1 2223max Neq22564350. ，滿滿足足。22529126511114122mmNfmmNwt/./. 第28頁/共65頁29回顧：對接焊縫計算步驟：1. 內(nèi)力計算內(nèi)力計算(N,M,V)；2. 確定截面形狀（截面形狀同母材）；確定截面形狀（截面形狀同母材）；3. 進行截面應(yīng)力狀態(tài)分析；進行截面應(yīng)力狀態(tài)分析；4. 計算截面幾何特征值；計算截面幾何特征值；5. 強度驗算。（公式同材料力學）強度驗算。（公式同材料力學）確定最不利位置；wVwwwftIVS max wteqf1 . 132121wcwtwwN

13、orffANtlNwcwtwwMorffIyMWM maxmax, 剪應(yīng)力最大點；正應(yīng)力最大點正應(yīng)力和剪應(yīng)力都較大的點位置；第29頁/共65頁30wcwtworfftlN 1. N1. N作用作用 maxtwlNNl矩形、工字形截面max 1 max 1 VVMM1wteqf1 . 132121 2. M,V2. M,V作用作用hh0max1 wwwtISV 11wtwfWM maxwVwwftIVS max第30頁/共65頁313. N,M,V3. N,M,V作用作用M max wVwwftIVS max矩形截面VVMMNNN wcwtMNorff maxwcwtwworffWMAN wtN

14、eqf1 . 132max2 N N M 第31頁/共65頁32VVMMNN工字形（T形）截面M 1M max 1 1wtMNeqf11321211.)( N N N wVwwwftIVS maxwcwtMNorff maxwtNeqf113222.max hhMM01 wwwtISV 11第32頁/共65頁33驗算如圖所示牛腿與柱的對接焊縫連接。驗算如圖所示牛腿與柱的對接焊縫連接。F=170kNF=170kN，鋼材，鋼材Q390Q390，E55E55焊條，手工焊，質(zhì)量等級為三級，不采用引弧板。焊條，手工焊，質(zhì)量等級為三級，不采用引弧板。1. 截面幾何特征值計算截面幾何特征值計算2321909

15、6812190101901210190).( 【習題1】【解】96101219046100513mm .max bM aM F1601201220010ba19010961212951901069612 )(cymm968. 2190019010mmAw 2369681296121296).( wIxx0961219010yc第33頁/共65頁34961012190max bM aM 3. 焊縫強度計算焊縫強度計算222205350300mmNfmmNfmmNfwVwcwt/,/,/ waaIMy max 6610051396810227 .2. 荷載計算荷載計算kNFV170 mkNM 22

16、71600170.223006143mmNfmmNwt/. wbbIMy max 661005139681219010227 .).(.223504277mmNfmmNwc/. wAV max 1900101703 ，滿滿足足。22205589mmNfmmNwV/. 223max bMeq2258934277. ，滿滿足足。2233030011118317mmNfmmNwt/./. F160ba第34頁/共65頁35驗算如圖所示工字形對接焊縫連接。驗算如圖所示工字形對接焊縫連接。 M=80kN.m，N=100KN, V=100KN， ，鋼材，鋼材Q390Q390，E55E55焊條，手工焊，質(zhì)量

17、等級為三級，焊條，手工焊，質(zhì)量等級為三級，采用引弧板。采用引弧板。1. 截面幾何特征值計算截面幾何特征值計算【習題2】【解】284003008250122mmAw 462310164122501562123008mmIw M max N 1 1 NN25081212300MV3661001116210164mmWw .3611047015612250mmSw .3661056075815010470mmSw .第35頁/共65頁36M max N 1 1 2. 焊縫強度計算焊縫強度計算wwANWM max tIVSww max840010100100111080366 .81016410567

18、010100663 .，滿滿足足。22205243mmNfmmNwV/. 滿滿足足。,/.22300191911279mmNfmmNwt 22205300mmNfmmNfwVwt/,/ hhMM01 wwwtISV 112373324300279mmN /. 8101641047010100663 .2835mmN /. 212113 )(MNeq228353373911.).( ，滿滿足足。223303001111199mmNfmmNwt/./. 2223max Neq222433911. ，滿滿足足。223303001111875mmNfmmNwt/./. 第36頁/共65頁37hehfh

19、f普通式普通式hehf1.5hf平坡式平坡式1 1、角焊縫的形式、角焊縫的形式: :第四節(jié)角焊縫的構(gòu)造與計算直角角焊縫、斜角角焊縫（1）直角角焊縫hehfhf凹面式凹面式第37頁/共65頁38按he=0.7hf斜角角焊縫按he=0.7hf(a)hfhfhfhfa）銳角角焊縫；b）鈍角角焊縫(b)按he=hf coshfhfhfhf2按he=hf cos2（2）斜角角焊縫對于135o或60o斜角角焊縫,除鋼管結(jié)構(gòu)外,不宜用作受力焊縫。第38頁/共65頁392、按受力方向分側(cè)面角焊縫：作用力與焊縫平行，受剪應(yīng)力為主，兩端大中間小，端部先破壞；正面角焊縫：作用力與焊縫垂直，應(yīng)力復(fù)雜，焊縫根部應(yīng)力集中

20、引起開裂；斜向角焊縫：作用力與焊縫斜交，應(yīng)力復(fù)雜，界于側(cè)面和正面之間;周圍角焊縫：增加焊縫長度，開口或閉口周圍全焊。第39頁/共65頁A. 側(cè)焊縫破壞形式3受力分析第40頁/共65頁41B. 端焊縫破壞形式第41頁/共65頁42f=1.22正面角焊縫強度增大系數(shù)f=1.0 側(cè)面焊縫及直接承受動載焊縫強度增大系數(shù)通用計算公式（同時為正側(cè)面角焊縫）NzNxNy45 / f wfffff22第42頁/共65頁43(2)假設(shè)剪應(yīng)力均勻分布，平均剪應(yīng)力：(3)代入公式：(1)假設(shè)沿45有效截面剪切破壞1. 側(cè)面角焊縫計算作用力平行于焊縫 wfweelhlhA70. wfeflhNAN70./ wfff

21、破壞面有效面積：利用通用公式幾個簡單的情況第43頁/共65頁44(1)假設(shè)沿有效截面破壞2. 正面角焊縫計算 作用力垂直于焊縫wfflhN70. wfeflhNAN70./ (4)代入公式wfeqf3 正面角焊縫較側(cè)面角焊縫偏安全。45 wffff wfff 2221. 第44頁/共65頁45(1)側(cè)面角焊縫：(2)正面角焊縫：(3)兩向綜合：(4)周圍角焊縫：1. 軸力作用下wfwffflhN 70. wffwffflhN 70. wfffff 22 wfwffflhN 70. 第45頁/共65頁46第七章 鋼結(jié)構(gòu)的連接150150101010101414505050503503501010

22、N NN N 10 10【例題1】【解】驗算圖示角焊縫長度是否滿足要求。靜載設(shè)計值N=1000kN，鋼材為Q235，E43手工焊（采用引弧板），質(zhì)量等級三級。 mmlw160102103502 )(1. 1. 各條焊縫計算長度各條焊縫計算長度側(cè)面焊縫：側(cè)面焊縫：共共4 4條條mmlw1501 正面焊縫：正面焊縫：共共2 2條條2. 2. 承載能力校核承載能力校核側(cè)面焊縫：側(cè)面焊縫：正面焊縫：正面焊縫：11702wfwfflhfN. kN940916015010702212. 2160mmNfwf/ 22704wfwflhfN. kN871616016010704. 滿足滿足,.kNNkNNNN

23、u1000711268716940921 第46頁/共65頁2. 角鋼連接計算第47頁/共65頁48a. 兩面?zhèn)群窴1、K2 焊縫內(nèi)力分配系數(shù)；N1、N2 分別為角鋼肢背和肢尖傳遞的內(nèi)力。 NKNbeNNKNbeN21212112Ne1e2blw1lw2N1N2wffwfhNl22270. wffwfhNl11170. 第48頁/共65頁49Ne1e2blw1lw2b.三面圍焊側(cè)面角焊縫內(nèi)力為：wffffbhN 7023. 3223112121NNKNNNKN端部正面角焊縫內(nèi)力為：N1N2N3wffwfhNl22270. wffwfhNl11170. 第49頁/共65頁50c.“L”型焊縫 由

24、 N2 = 0： Ne1e2blw1N1N3021322 NNKNNKN232 NKKN）（211 31121NNKN wffwfhNl33370. wffwfhNl11170. 第50頁/共65頁513. M、V、N共同作用下角焊縫計算 M作用下，x方向應(yīng)力：V作用下，y方向應(yīng)力：N作用下x方向應(yīng)力：折算應(yīng)力：37026wfwMfxlhMWM. wfwVflhVAV702. wfwNfxlhNAN702. wfffff 22 NfxMfxf Vff 第51頁/共65頁524. 牛腿在M、V同作用下計算 假定：全部剪力由豎向焊縫承受；彎矩由翼緣與腹板焊縫共同承受。1點：2點：3點： wfVff

25、Mff 222 wfMff 1 wfVffMff 223 最危險點：第52頁/共65頁535. T、V、N共同作用下計算 T作用下各點應(yīng)力計算：折算應(yīng)力：N作用下應(yīng)力計算：V作用下應(yīng)力計算：wfffff 22 VfyTfyf NfxTfxf wfNfxlhN70. yxxTfyyxyTfxIIrTIIrT , wfVfylhV70. 第53頁/共65頁54【例題2】【解】驗算圖示雙角鋼2L706連接角焊縫尺寸是否滿足要求。 hf =8mm，鋼材為Q235，焊條為E43，不采用引弧板。wfwffflhN 703.mmey51910.)( 查表：查表：2160mmNfwf/ 600kNe1e270

26、200150N1N2N3mme550519702. 307021.,. KK等等邊邊角角鋼鋼：160702218702 .kN0153. wfwfflhN 1170.16082008702 )(.kN0344. 16081508702 )(.wfwfflhN 2270.kN5254. 321NNNNu 滿足滿足,.kNNkN6005751 第54頁/共65頁55【例題3】【解】計算圖示雙面角焊縫連接中的hf。已知連接承受動荷載，鋼材為Q235BF，焊條為E43，采用引弧板將外力F1，F(xiàn)2 移向焊縫形心O，得解得：hf 5.82mm，取 hf =6mm 連接承受動力荷載： 構(gòu)造要求：wfffff

27、 22 kNFN1801 kNFV2402 090240120180 M wfffffbhN 70.fh 16001240702101803.fh559 wfffbfhV70. fh 160240702102403.fh745 01. f 16074555922 ffhh2160mmNfwf/ F1=180kNF2=240kN12090240第55頁/共65頁56【例題4】試驗算圖示圍焊是否安全。試驗算圖示圍焊是否安全。1.荷載計算【解】2160mmNfwf/ 2.截面幾何特征值kNFN370 mkNeFT 629080370. wfwlhA70. 239203002002870mm .330

28、0870121 .xI21502008702 .461063mm 236010020087022008701212 .yI260300870 .4610117mm .將F移向焊縫形心O， 4610180mmIIIyx . 第56頁/共65頁573.強度校核wNfAN 23494392010370mmN /. yxyTfxIITr2664551018015010629mmN /. yxxTfyIITr 266751101806020010629mmN /. 22221TfNfTfeq . 22455494221751. ，滿滿足足221607155mmNfmmNwf/. 第57頁/共65頁58【

29、小結(jié)】2. 角鋼連接計算1. 軸力作用下計算3. M、V、N共同作用下角焊縫計算 4. 牛腿在M、V同作用下計算 5. T、V、N共同作用下計算 NKNbeNNKNbeN212121wMfWM wfwVflhVAV70. wfwNflhNAN70. wfffff 22 yxxTfyyxyTfxIIrTIIrT ,第58頁/共65頁二 焊縫連接形式和焊縫類型第59頁/共65頁二 焊縫連接形式和焊縫類型第60頁/共65頁611、軸心力作用下的對接焊縫計算)283( wcwtwfftlN或 式中： N軸心拉力或壓力； t板件較小厚度；T形連接中為腹板厚度； ftw、fcw 對接焊縫的抗拉和抗壓強度設(shè)計值。NNlwtA 當不滿足上式時，可采用斜對接焊縫連接如圖B。wvwwcwtwftlNf