第12章鋼結(jié)構(gòu)的連接

1、鐘鐘 聲聲ZHONG, SHENG四川大學建筑與環(huán)境學院四川大學建筑與環(huán)境學院College of Architecture and Environment, SCU第12章 鋼結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)設計原理本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法焊縫連接的特性焊縫連接的特性焊縫連接的構(gòu)造要求及計算焊縫連接的構(gòu)造要求及計算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第12章 鋼結(jié)構(gòu)連接本章教學要求本章教學要求1. 掌握鋼結(jié)構(gòu)的連接方法，各自特點和適用情況；掌握鋼結(jié)構(gòu)的連接方法，各自特點和適用情況；2. 掌握對接焊縫的強度計算和構(gòu)造要求；掌握對接焊縫的強度計算和構(gòu)造要求；3. 掌握

2、各種型式角焊縫連接強度計算和構(gòu)造要求；掌握各種型式角焊縫連接強度計算和構(gòu)造要求；4. 掌握普通螺栓和高強度螺栓連接的計算方法。掌握普通螺栓和高強度螺栓連接的計算方法。第12章 鋼結(jié)構(gòu)連接12.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法焊縫連接焊縫連接螺栓連接螺栓連接鉚釘連接鉚釘連接第12章 鋼結(jié)構(gòu)連接12.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法u 鋼結(jié)構(gòu)連接必要性鋼結(jié)構(gòu)連接必要性12.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法1. 只有通過連接才能形成整體結(jié)構(gòu)；只有通過連接才能形成整體結(jié)構(gòu)；2. 連接設計應符合連接設計應符合安全可靠、節(jié)省鋼安全可靠、節(jié)省鋼材、構(gòu)造簡單、制作安裝方便材、構(gòu)造簡單、制作安裝方便等。等。u 鋼結(jié)

3、構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法12.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法連接形式連接形式焊接連接焊接連接鉚釘連接鉚釘連接螺栓連接螺栓連接焊接方法焊接方法電弧焊、電渣焊、氣體電弧焊、電渣焊、氣體保護焊、電阻焊保護焊、電阻焊u 各連接方法的優(yōu)缺點各連接方法的優(yōu)缺點1）焊縫連接焊縫連接：優(yōu)點：優(yōu)點： 對鋼材從任何方位、角度和形狀相交都能方便適用 一般不需要附加連接板、連接角鋼等零件，也不需要在鋼材上開孔，不使截面受削弱 因而構(gòu)造簡單，節(jié)省鋼材，制作方便，并易于采用自動化操作，生產(chǎn)效率高 焊縫連接的剛度大，密封性好。12.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法u 各連接方法的優(yōu)缺點各連接方法的優(yōu)缺點12.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法缺點：缺點：

4、塑性和韌性較差，脆性較大，疲勞強度低，另外，焊縫質(zhì)量缺陷也是影響連接質(zhì)量的不利因素。u 各連接方法的優(yōu)缺點各連接方法的優(yōu)缺點2）鉚釘連接鉚釘連接：塑性、韌性和整體性好，連接變形小，傳力可靠，疲勞性能好，質(zhì)量也便于檢查，特別適用于重型和直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)。鉚釘?shù)倪B接的構(gòu)造復雜，用鋼量大，施工麻煩，打鉚時噪聲大，勞動條件差；3）螺栓連接螺栓連接：安裝方便，特別適于工地安裝連接；也便于拆卸，適用于需要裝卸結(jié)構(gòu)的連接和臨時性連接。但需要在板件上開孔和拼裝時對孔。12.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法u鋼結(jié)構(gòu)的焊接方法鋼結(jié)構(gòu)的焊接方法1）手工電弧焊）手工電弧焊12.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法 特點：特點：設備簡單、操

5、作靈活，適用性，可達性強；生產(chǎn)效率比自動、半自動焊低，質(zhì)量稍低并且變異性大，施焊時電弧光較強。焊接原理焊接原理保護氣體保護氣體焊條焊條熔融金屬熔融金屬鋼材鋼材電焊機電焊機電源電源12.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法手工電弧焊手工電弧焊自動電弧焊自動電弧焊12.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法 焊條的選用焊條的選用 應和焊件鋼材（主體金屬）的強度和性能相適應。應和焊件鋼材（主體金屬）的強度和性能相適應。 一般為：一般為： 對Q235鋼采用E43型焊條（E4300E4316）； 對16Mn鋼采用E50型焊條（E5000E5018）； 對15MnV鋼采用E55焊條（ E5500E5518）。12.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法2）

6、焊劑層下自動或半自動埋弧焊）焊劑層下自動或半自動埋弧焊3）二氧化碳氣體保護自動或半自動焊）二氧化碳氣體保護自動或半自動焊4）電渣焊）電渣焊5）電阻點焊）電阻點焊12.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法電渣焊電渣焊電阻點焊電阻點焊詳細內(nèi)容詳細內(nèi)容參見王國參見王國周的鋼結(jié)周的鋼結(jié)構(gòu)原理與構(gòu)原理與設計，清設計，清華大學出華大學出版社版社第12章 鋼結(jié)構(gòu)連接12.2 焊縫連接的特性焊縫連接的特性 12.2.1 焊縫連接形式及焊縫的形式焊縫連接形式及焊縫的形式 12.2.2 焊縫缺陷及質(zhì)量等級焊縫缺陷及質(zhì)量等級 12.2.3 焊縫代號、螺栓圖例焊縫代號、螺栓圖例12.2 焊縫連接的特性焊縫連接形式焊縫連接形式（按被連

7、接鋼材的相互位置分）（按被連接鋼材的相互位置分）對接連接對接連接用拼接蓋板的對接連接用拼接蓋板的對接連接搭接連接搭接連接T T形連接形連接角部連接角部連接12.2.1 焊縫連接的形式及焊縫的形式焊縫連接的形式及焊縫的形式焊縫形式焊縫形式（按所用焊縫本身的構(gòu)造分）（按所用焊縫本身的構(gòu)造分）正對接焊縫正對接焊縫斜對接焊縫斜對接焊縫角焊縫角焊縫正面角焊縫正面角焊縫側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫斜面角焊縫斜面角焊縫12.2 焊縫連接的特性焊縫形式焊縫形式（按施焊時焊縫在焊件之間的相對位置分）（按施焊時焊縫在焊件之間的相對位置分）平（俯）焊平（俯）焊橫焊橫焊立焊立焊仰焊仰焊12.2 焊縫連接的特性12.2.2 焊

8、縫缺陷及質(zhì)量等級焊縫缺陷及質(zhì)量等級u 焊縫缺陷焊縫缺陷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焊縫外形尺寸不符合要求，焊縫成形不良等。焊縫外形尺寸不符合要求，焊縫成形不良等。12.2 焊縫連接的特性u 焊縫質(zhì)量等級焊縫質(zhì)量等級1)焊縫質(zhì)量檢驗：外觀檢查和無損檢驗；焊縫質(zhì)量檢驗：外觀檢查和無損檢驗；2)焊縫級別：一、二、三級；焊縫級別：一、二、三級；a) 三級只要求對全部焊縫作外觀檢查；三級只要求對全部焊縫作外觀檢查；b) 二二 級焊縫應進行無損檢查，抽檢比例不小于級焊縫應進行無損檢查，抽檢比例不小于20；c) 一級焊縫應進行一級焊縫應進行100的探傷檢驗

9、；的探傷檢驗；d) 鋼結(jié)構(gòu)中一般采用三級焊縫，可滿足通常的強度要求。鋼結(jié)構(gòu)中一般采用三級焊縫，可滿足通常的強度要求。12.2 焊縫連接的特性u 焊縫質(zhì)量等級的選用焊縫質(zhì)量等級的選用1)總體而言，焊縫應根據(jù)總體而言，焊縫應根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特性荷載特性、焊縫形式焊縫形式、工作環(huán)境工作環(huán)境以及以及應力狀態(tài)應力狀態(tài)等情況，按規(guī)范確定的原則選用不同等情況，按規(guī)范確定的原則選用不同的質(zhì)量等級；的質(zhì)量等級；2)在需要進行疲勞計算的構(gòu)件中，對接焊縫作用力垂直焊縫受在需要進行疲勞計算的構(gòu)件中，對接焊縫作用力垂直焊縫受拉時為一級，受壓時為二級，作用力平行焊縫時為二級；拉時為一級，受壓時為二級，作

10、用力平行焊縫時為二級；3)不需要進行疲勞計算的構(gòu)件中，受拉時應不低于二級，受壓不需要進行疲勞計算的構(gòu)件中，受拉時應不低于二級，受壓時宜為二級；時宜為二級；4)有吊車時，焊縫質(zhì)量等級不應低于二級；有吊車時，焊縫質(zhì)量等級不應低于二級；5)角焊縫的質(zhì)量等級為：有動力荷載時應符合二級，其余可為角焊縫的質(zhì)量等級為：有動力荷載時應符合二級，其余可為三級。三級。12.2 焊縫連接的特性u 焊縫強度指標焊縫強度指標 焊縫的強度設計值（焊縫的強度設計值（N/mm2）（部分）（部分）Q235鋼鋼Q345鋼鋼wvfwtfE43E50wcfwff12.2 焊縫連接的特性12.2.3 焊縫代號、螺栓圖例焊縫代號、螺栓圖

11、例參見教程參見教程P337：表：表12-1 焊縫符號。焊縫符號。hf-lhfhf實際焊縫位置實際焊縫位置焊縫的符號表示焊縫的符號表示12.2 焊縫連接的特性槽焊縫槽焊縫形焊縫形焊縫單邊喇叭單邊喇叭12.2.3 焊縫代號、螺栓圖例焊縫代號、螺栓圖例參見教程參見教程P337：表：表12-1 焊縫符號。焊縫符號。12.2 焊縫連接的特性12.2 焊縫連接的特性實際工程中實際工程中的焊縫連接的焊縫連接12.3 對接焊縫的構(gòu)造與計算對接焊縫的構(gòu)造與計算12.3.1 對接焊縫的構(gòu)造對接焊縫的構(gòu)造12.3.2 對接焊縫的計算對接焊縫的計算第12章 鋼結(jié)構(gòu)連接12.3.1 對接焊縫的構(gòu)造對接焊縫的構(gòu)造u 對接

12、焊縫的構(gòu)造要求對接焊縫的構(gòu)造要求對接焊縫的坡口型式對接焊縫的坡口型式直邊直邊單邊單邊V形形雙邊雙邊V形形U形形K形形X形形C=0.52mm當焊件厚度當焊件厚度 t 8mm，留直邊縫，留直邊縫c=0.52.0mm ；當當t=820mm，開單邊，開單邊V形縫；形縫；當當t20mm，可采用其它形式。，可采用其它形式。12.3 對接焊縫的構(gòu)造與計算u 對接焊縫的構(gòu)造要求對接焊縫的構(gòu)造要求對接焊縫兩側(cè)板件的寬度不同或厚度相差對接焊縫兩側(cè)板件的寬度不同或厚度相差4mm以上時，做斜角以上時，做斜角1:2.5當采取不焊透的對接焊縫時，有效厚度不得小于當采取不焊透的對接焊縫時，有效厚度不得小于t5 . 112.

13、3 對接焊縫的構(gòu)造與計算不同寬度不同寬度不同厚度不同厚度1:2.51:2.51:2.5u 對接焊縫的構(gòu)造要求對接焊縫的構(gòu)造要求有效焊縫厚度有效焊縫厚度t對接接頭按焊件較小厚度，對接接頭按焊件較小厚度，T形形接頭按腹板厚度。接頭按腹板厚度。 有效焊縫長度有效焊縫長度lw 有引弧板按實際長度，無引弧板按實際長度減有引弧板按實際長度，無引弧板按實際長度減2t計。計。 引弧板引弧板12.3 對接焊縫的構(gòu)造與計算12.3.2 對接焊縫的計算對接焊縫的計算u 軸心受力的對接焊縫軸心受力的對接焊縫12.3 對接焊縫的構(gòu)造與計算wcwtwfftlN或或 wvwwcwtwftlNfftlN cossin；或或正

14、對接正對接斜對接斜對接t 在對接接頭中為被連接兩鋼板的較小厚度，在在對接接頭中為被連接兩鋼板的較小厚度，在T形或角接接形或角接接頭中為對接焊縫所在面鋼板的厚度。頭中為對接焊縫所在面鋼板的厚度。u 軸心受力的對接焊縫軸心受力的對接焊縫wcwtwfftlN或或 wvwwcwtwftlNfftlN cossin；或或正對接正對接斜對接斜對接lw 有效焊縫長度，有引弧板按實際長度，無引弧板按實際長有效焊縫長度，有引弧板按實際長度，無引弧板按實際長度減度減 2t 計。計。 對接焊縫的抗拉、抗壓強度的設計值對接焊縫的抗拉、抗壓強度的設計值wcwtff 、12.3.2 對接焊縫的計算u 受彎、受剪的對接焊縫

15、受彎、受剪的對接焊縫wcwtwffWM 或或 純彎矩作用下：純彎矩作用下：純剪力作用下：純剪力作用下：wvWWftIVS 12.3.2 對接焊縫的計算u 承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對接焊縫承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對接焊縫wtwwwwftlNtlMANWM 26 WvwwftlVtIVS 23max NNNNwlMMVV 12.3.2 對接焊縫的計算對于工字形截面梁對接焊接接頭，還應對同時受有較大對于工字形截面梁對接焊接接頭，還應對同時受有較大正應力和較大剪應力處（腹板和翼緣的交點），按折算正應力和較大剪應力處（腹板和翼緣的交點），按折算應力驗算：應力驗算：wtf1 . 1322

16、第四強度準則第四強度準則MMVVmax 1 1 max 12.3.2 對接焊縫的計算12.4 角焊縫構(gòu)造與計算角焊縫構(gòu)造與計算12.4.1 角焊縫的構(gòu)造角焊縫的構(gòu)造12.4.2 直角角焊縫的基本計算公式直角角焊縫的基本計算公式12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算12.4.4 斜角角焊縫計算斜角角焊縫計算第12章 鋼結(jié)構(gòu)連接12.4.1 角焊縫的構(gòu)造角焊縫的構(gòu)造 角焊縫的型式角焊縫的型式 角焊縫的布置和受力角焊縫的布置和受力 角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的構(gòu)造要求12.4 角焊縫構(gòu)造與計算 角焊縫的

17、型式角焊縫的型式角焊縫截面形式角焊縫截面形式常用常用動力荷載正面角焊動力荷載正面角焊縫縫動力荷載側(cè)面角焊縫動力荷載側(cè)面角焊縫銳角焊縫銳角焊縫鈍角焊縫鈍角焊縫hfhfhfhfhfhf1.5hfhehehehfhfhfhfhfhf12.4.1 角焊縫的構(gòu)造12.4.1 角焊縫的構(gòu)造普通型普通型動力荷載正面角焊縫動力荷載正面角焊縫 動力荷載側(cè)面角焊縫動力荷載側(cè)面角焊縫 直角角焊縫直角角焊縫 角焊縫的型式角焊縫的型式焊腳尺寸及焊腳尺寸及其有效厚度其有效厚度 角焊縫的型式角焊縫的型式 直角角焊縫直角角焊縫按截面形狀分為凸形和凹形，等邊和不等邊形。一般情況下采用普通形。在直

18、接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，側(cè)面角焊一般情況下采用普通形。在直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，側(cè)面角焊縫可采用等邊凹形角焊縫；對于正面角焊縫，也可采用平坡凸形角縫可采用等邊凹形角焊縫；對于正面角焊縫，也可采用平坡凸形角焊縫。焊縫。焊腳尺寸及焊腳尺寸及其有效厚度其有效厚度12.4.1 角焊縫的構(gòu)造12.4.1 角焊縫的構(gòu)造 斜角角焊縫斜角角焊縫常用于鋼漏斗和鋼管結(jié)構(gòu)中。常用于鋼漏斗和鋼管結(jié)構(gòu)中。對于夾角對于夾角135度或度或 b 角焊縫的構(gòu)造要求斷續(xù)角焊縫斷續(xù)角焊縫受壓構(gòu)件：受壓構(gòu)件： e15 tmin受拉構(gòu)件：受拉構(gòu)件：e30 tmin 角焊縫的構(gòu)造要求次要連接或次要構(gòu)件中

19、的斷續(xù)角焊縫的構(gòu)造；次要連接或次要構(gòu)件中的斷續(xù)角焊縫的構(gòu)造；焊段長度不小于焊段長度不小于10hf或或50mm，凈距不應大于凈距不應大于15t（受壓構(gòu)件）；（受壓構(gòu)件）；30t（受拉構(gòu)件）。（受拉構(gòu)件）。 前述重要內(nèi)容回顧：前述重要內(nèi)容回顧：1. 各種連接方法的特點各種連接方法的特點2. 焊接連接焊接連接焊接方法（手工焊、自動焊等）焊接連接的形式（對接、T接接頭，對接焊縫等）焊接連接的缺陷、質(zhì)量檢驗和焊縫級別3. 對接焊縫連接對接焊縫連接對接焊縫的型式和構(gòu)造對接焊縫連接的計算（承受軸力、彎矩、剪力）4. 角焊縫的連接型式和構(gòu)造角焊縫的連接型式和構(gòu)造角焊縫的型式（直角、斜角）角焊縫的布置和受力（正

20、面、側(cè)面）角焊縫尺寸的構(gòu)造要求（最大、最小焊腳尺寸，最大、最小焊縫計算長度）角焊縫的代號12.4 角焊縫構(gòu)造與計算 后述內(nèi)容：后述內(nèi)容：12.4.2 角焊縫連接的計算角焊縫連接的計算直角角焊縫的基本計算公式直角角焊縫的基本計算公式12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫的計算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫的計算1. 承受軸心力作用時角焊縫連接的計算承受軸心力作用時角焊縫連接的計算1) 用蓋板的對接連接用蓋板的對接連接2) 承受斜向軸心力的角焊縫連接計算承受斜向軸心力的角焊縫連接計算3) 承受軸向力的角鋼角焊縫承受軸向力的角鋼角焊縫2. 承受彎矩、軸心力和剪力作用的角焊縫連接計算承受彎矩、軸心力和剪力作

21、用的角焊縫連接計算1) 雙面角焊縫連接承受偏心斜拉力雙面角焊縫連接承受偏心斜拉力2) 工字鋼與鋼柱翼緣的角焊縫連接工字鋼與鋼柱翼緣的角焊縫連接12.4.4 部分焊透對接焊縫的連接計算部分焊透對接焊縫的連接計算12.4 角焊縫構(gòu)造與計算12.4.2 直角角焊縫的基本計算公式直角角焊縫的基本計算公式 正面角焊縫：力垂直于焊縫長度方向，且通過焊正面角焊縫：力垂直于焊縫長度方向，且通過焊縫形心：縫形心：wffwefflhN 12.4 角焊縫構(gòu)造與計算焊縫計算長度取實際長度減焊縫計算長度取實際長度減2hf角焊縫的計算厚度角焊縫的計算厚度12.4.2 直角角焊縫的基本計算公式直角角焊縫的基本計算公式 側(cè)面

22、角焊縫：力平行于焊縫長度方向，且通過焊側(cè)面角焊縫：力平行于焊縫長度方向，且通過焊縫形心：縫形心： 在其他各種力綜合作用下，正應力和剪應力共同在其他各種力綜合作用下，正應力和剪應力共同作用處：作用處：wfwefflhN wfffff 22 12.4 角焊縫構(gòu)造與計算f 按焊縫有效截面按焊縫有效截面(hclw)計算，垂直于焊縫長度方向的應力；計算，垂直于焊縫長度方向的應力；f 按焊縫有效截面按焊縫有效截面(hclw)計算，沿焊縫長度方向的剪應力；計算，沿焊縫長度方向的剪應力；he 角焊縫的計算厚度，對直角焊縫角焊縫的計算厚度，對直角焊縫he=0.7hf，hf為較小焊角尺寸；為較小焊角尺寸；lw 角

23、焊縫的計算長度，對每條焊縫取其實際長度減去角焊縫的計算長度，對每條焊縫取其實際長度減去2hf；ff w 角焊縫的強度設計值；角焊縫的強度設計值；f 正面角焊縫的強度設計值增大系數(shù)，正面角焊縫的強度設計值增大系數(shù)，對承受靜力荷載或者間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，對承受靜力荷載或者間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)， f =1.22；對于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，對于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，f =1.0正面角焊縫正面角焊縫側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫在各種應力綜合作用下在各種應力綜合作用下wffwefflhN wfwefflhN wfffff 22 12.4.2 直角角焊縫的基本計算公式f 正面角焊縫的強度設計值增大系數(shù)，正

24、面角焊縫的強度設計值增大系數(shù)，對承受靜力荷載或者間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，對承受靜力荷載或者間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，f =1.22對于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，對于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，f =1.0正面角焊縫正面角焊縫側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫在各種應力綜合作用下在各種應力綜合作用下wffwefflhN wfwefflhN wfffff 22 12.4.2 直角角焊縫的基本計算公式斜角角焊縫斜角角焊縫仍按上式計算，但不焊透的對接焊縫的強度不焊透的對接焊縫的強度仍按上式計算，但在垂直焊縫長度方向的壓力作用下 ，否則0 . 1 f fefehhhh7 . 0 ,902cos ,9000 22. 1 f 0

25、 . 1 f V形剖口形剖口shshee75. 0 ,60 ,6000 U、J形剖口形剖口she 12.4.2 直角角焊縫的基本計算公式12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫的計算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫的計算12.4 角焊縫構(gòu)造與計算1. 承受軸心力作用時角焊縫連接計算承受軸心力作用時角焊縫連接計算2)承受斜向軸心力的角焊縫連接承受斜向軸心力的角焊縫連接1) 用蓋板的對接連接承受軸心力用蓋板的對接連接承受軸心力3) 承受軸向力的角鋼角焊縫承受軸向力的角鋼角焊縫12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫的計算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫的計算1）用蓋板的對接連接承受軸心力（拉力、壓力）時）用蓋板的對接

26、連接承受軸心力（拉力、壓力）時 wfwffflhN 7 . 0 wfwfffflhN7 . 0 wfwfflhfN 7 . 0 wfwffflhNN 7 . 0)( 只有側(cè)面角焊縫時只有側(cè)面角焊縫時 只有正面角焊縫時只有正面角焊縫時 采用三面圍焊時采用三面圍焊時12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫的計算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫的計算2）承受斜向軸心力的角焊縫連接計算）承受斜向軸心力的角焊縫連接計算12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算wfffff 22 3sin112 fwffwfflhN weflhN cos weflhN sin分力法：分力法

27、：直接法：直接法：例例1：試設計用拼接蓋板的對接連接。已知鋼板寬試設計用拼接蓋板的對接連接。已知鋼板寬B=270mm，厚度厚度t1=28mm，拼接蓋板厚度，拼接蓋板厚度t2=16mm。該連接承受的。該連接承受的靜態(tài)軸心力靜態(tài)軸心力N=1400KN（設計值），鋼材為（設計值），鋼材為Q235-B，手，手工焊，焊條為工焊，焊條為E43型。型。解：解：【解題思路解題思路】：一是假定焊腳尺寸求焊縫長度，再由焊縫長一是假定焊腳尺寸求焊縫長度，再由焊縫長度確定拼接蓋板的尺寸；另一種方法是先假定焊腳尺寸度確定拼接蓋板的尺寸；另一種方法是先假定焊腳尺寸和拼接蓋板的尺寸，然后驗算焊縫的承載力。和拼接蓋板的尺寸，

28、然后驗算焊縫的承載力。12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算mmthf9 . 7285 . 15 . 1min 2/16010mmNfmmhwtf 計計值值，查查表表得得角角焊焊縫縫強強度度設設取取角焊縫的焊腳尺寸根據(jù)板件厚度確定：角焊縫的焊腳尺寸根據(jù)板件厚度確定：因在板邊施焊，且拼接蓋板厚度因在板邊施焊，且拼接蓋板厚度mm1415mm)21(max或或 thf122mm6mm16ttt ，12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算（1 1）采用兩面?zhèn)群笗r）采用兩面?zhèn)群笗r連接一側(cè)所需的焊縫總長度連接一側(cè)所需的焊縫總長度mmfhNlwtew12501

29、60107 . 01014003 12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算此連接采用了上下兩塊拼接蓋板，共有此連接采用了上下兩塊拼接蓋板，共有4 4條側(cè)焊縫，條側(cè)焊縫，每條焊縫的實際長度為每條焊縫的實際長度為mmhmmhllffww60060333204125024 所需蓋板長度為所需蓋板長度為mmmmlLw680676102，取取 鋼板之間的間隙鋼板之間的間隙12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算拼接蓋板的寬度拼接蓋板的寬度b即為兩條側(cè)面角焊縫之間的距離，應根據(jù)強即為兩條側(cè)面角焊縫之間的距離，應根據(jù)強度條件和構(gòu)造要求確定。根據(jù)強度條件，在鋼材種類相同的情度條件和構(gòu)造要求確定。根據(jù)強度條

30、件，在鋼材種類相同的情況下，拼接蓋板的截面積應大于等于被連接鋼板的截面積。況下，拼接蓋板的截面積應大于等于被連接鋼板的截面積。選定拼接蓋板寬度選定拼接蓋板寬度b=240mm，則，則227560282707680162240mmAmmA 滿足強度要求滿足強度要求根據(jù)構(gòu)造要求，應滿足根據(jù)構(gòu)造要求，應滿足mmtbmmlmmbw256161616325240 且且滿足要求，故選定拼接蓋板尺寸為滿足要求，故選定拼接蓋板尺寸為660mm240mm16mm12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算（2）采用三面圍焊時）采用三面圍焊時mmblw240 則正面角焊縫所能承受的內(nèi)力則正面角焊縫所能承受的內(nèi)力Nfl

31、hNwffwe65587016022. 1240107 . 022 采用三面圍焊可以減小兩面?zhèn)群覆捎萌鎳缚梢詼p小兩面?zhèn)群傅拈L度，從而減小蓋板尺寸，的長度，從而減小蓋板尺寸，設拼接蓋板的寬度和厚度與采用設拼接蓋板的寬度和厚度與采用兩面?zhèn)群笗r相同，僅需求蓋板長兩面?zhèn)群笗r相同，僅需求蓋板長度，度，已知正面角焊縫的長度：已知正面角焊縫的長度：12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算所需連接一側(cè)側(cè)面角焊縫的總長度為所需連接一側(cè)側(cè)面角焊縫的總長度為mmfhNNlwfew664160107 . 06558701400000 連接一側(cè)共有連接一側(cè)共有4條側(cè)焊縫，每條焊縫的實際長度為條側(cè)焊縫，每條焊縫的實

32、際長度為mmmmhllfww1801761046644，采用，采用 所需蓋板長度為所需蓋板長度為mmlLw370101802102 12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算（3）采用兩側(cè)斜向焊縫時）采用兩側(cè)斜向焊縫時側(cè)面角焊縫：側(cè)面角焊縫：kNflhNwffwe3 .10916022. 140107 . 02211 kNflhNwfwe0 .44816010110107 . 04422 當拼接板寬度較大時，采用菱形當拼接板寬度較大時，采用菱形拼接蓋板可減小角部的應力集中，拼接蓋板可減小角部的應力集中，從而使連接的工作性能得以改善。從而使連接的工作性能得以改善。一般先假定蓋板尺寸再進行驗算一般

33、先假定蓋板尺寸再進行驗算正面角焊縫：正面角焊縫：12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算斜焊縫：與作用力夾角斜焊縫：與作用力夾角 7 .33150100arctan 06. 13sin112 fkNflhNwffwe8 .85416006. 1180107 . 04433 連接一側(cè)焊縫所能承受的內(nèi)力為連接一側(cè)焊縫所能承受的內(nèi)力為kNNkNNNNN140014128 .8540 .4483 .109321 例例2：驗算圖示直角角角焊縫的強度。已知焊縫承受的靜態(tài)驗算圖示直角角角焊縫的強度。已知焊縫承受的靜態(tài)斜向力斜向力N=280KN（設計值），（設計值），=60 ，角焊縫的焊腳尺，角焊縫的焊腳尺

34、寸寸hf=8mm，實際長度，實際長度lw=155mm，鋼材為，鋼材為Q235-B，手，手工焊，焊條位工焊，焊條位E43型。型。12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算解：解：受斜向軸心力的角焊縫有兩種計算方法受斜向軸心力的角焊縫有兩種計算方法（1）分力法）分力法將將N分解為垂直于焊縫和平行于焊縫的分力，即分解為垂直于焊縫和平行于焊縫的分力，即kN5 .2422328060sinsinx NNN kN1402128060coscosy NNN kN156)16155(87 . 02105 .24223xf welhN kN90)16155(87 . 0

35、21014023yf welhN 12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算因焊縫同時承受因焊縫同時承受 和和 作用，作用，f f 2222222/160/1569022. 1156mmNfmmNwtfff （2）直接法）直接法 斜焊縫的強度增大系數(shù)斜焊縫的強度增大系數(shù)15. 1360sin112 f 223/160/15515. 11615587 . 02102802mmNmmNlhNfwe 12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫的計算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫的計算3）承受軸向力的角鋼角焊縫計算）承受軸向力的角鋼角焊縫計算 )()2/(231321ebNebNeNNNNN焊縫所傳遞的合力作用

36、線焊縫所傳遞的合力作用線應與角鋼的軸線重合應與角鋼的軸線重合12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算(a) 三面圍焊三面圍焊(c) 兩面?zhèn)群竷擅鎮(zhèn)群?b) L形圍焊形圍焊12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算可先假定正面角焊縫的焊腳尺寸可先假定正面角焊縫的焊腳尺寸hf3，求出正面角焊縫所分擔的軸，求出正面角焊縫所分擔的軸心力心力N3。當腹桿為雙角鋼組成的。當腹桿為雙角鋼組成的T形截面，且肢寬為形截面，且肢寬為b時，時，wffffbhN 337 . 02 由力矩平衡條件可得由力矩平衡條件可得肢背側(cè)面角焊縫所分擔的軸力肢背側(cè)面角焊縫所分擔的軸力 223131NNNbebNN （a）三面圍焊）

37、三面圍焊12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算（a）三面圍焊）三面圍焊e為角鋼的形心距為角鋼的形心距角鋼肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)可近似取角鋼肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)可近似取223232NNNbNeN 肢尖側(cè)面角焊縫所分擔的軸力肢尖側(cè)面角焊縫所分擔的軸力33. 067. 021 ，肢背和肢尖焊縫的計算長度為：肢背和肢尖焊縫的計算長度為：wfewwfewfhNlfhNl2221112 212.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算（a）三面圍焊）三面圍焊12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫的計算各種受力狀態(tài)下直角角焊縫的計算角角 鋼鋼 類類 型型連連 接接 情情 況況分分 配配系系 數(shù)

38、數(shù)角鋼肢背角鋼肢背k1角鋼肢尖角鋼肢尖k50.250.650.35等等 邊邊不不 等等 邊邊不不 等等 邊邊角鋼側(cè)面角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)角鋼側(cè)面角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算（b）L形圍焊形圍焊12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算當桿件受力很小時，可采用當桿件受力很小時，可采用L形圍縫。由于只有正面角焊縫和形圍縫。由于只有正面角焊縫和角鋼肢背上的側(cè)面角焊縫，令角鋼肢背上的側(cè)面角焊縫，令N2=0得：得：NN232 31NNN 角鋼端部的正面角焊縫的長度已知，可按下式計算其焊腳尺寸：角鋼端部的正面角焊縫的長度已知，可按下式計算其焊腳尺寸：wff

39、wfflNh 3337 . 02 角鋼肢背上的角焊縫長度按計算確定。角鋼肢背上的角焊縫長度按計算確定。mmblw53 （c）兩面?zhèn)群福﹥擅鎮(zhèn)群窷NNN2211 ； 求得各條焊縫所受的內(nèi)力后，按構(gòu)造要求（角焊縫的求得各條焊縫所受的內(nèi)力后，按構(gòu)造要求（角焊縫的尺寸限值）假定肢背和肢尖焊縫和焊角尺寸，即可求尺寸限值）假定肢背和肢尖焊縫和焊角尺寸，即可求出焊縫的計算長度，以雙角鋼截面為例：出焊縫的計算長度，以雙角鋼截面為例：wwwwfhNlfhNlf2f22f1f117 . 02 7 . 02 ；對于兩面?zhèn)群?，因?qū)τ趦擅鎮(zhèn)群福騈3=0，得，得hf1、lw1 一個角鋼肢背上的側(cè)面角焊縫的焊角尺寸及計算

40、長度；一個角鋼肢背上的側(cè)面角焊縫的焊角尺寸及計算長度；hf2、lw2 一個角鋼肢尖上的側(cè)面角焊縫的焊角尺寸及計算長度。一個角鋼肢尖上的側(cè)面角焊縫的焊角尺寸及計算長度。12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算例例3：試確定圖示承受靜態(tài)荷載軸心力的三面圍焊連接的承試確定圖示承受靜態(tài)荷載軸心力的三面圍焊連接的承載力及肢尖焊縫的長度。已知角鋼為載力及肢尖焊縫的長度。已知角鋼為212510，與厚，與厚度為度為8mm的節(jié)點板連接，其搭接長度為的節(jié)點板連接，其搭接長度為300mm，焊腳尺，焊腳尺寸寸hf=8mm，鋼材為，鋼材為Q235，手工焊，焊條為，手工焊，焊條為E43型。型。12.4.3 各種受力狀態(tài)

41、下直角角焊縫計算12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算角焊縫強度設計值角焊縫強度設計值2/160mmNfwf 焊縫內(nèi)力分配系數(shù)焊縫內(nèi)力分配系數(shù)33. 067. 021 ，正面角焊縫的長度等于相連角鋼肢的寬度，正面角焊縫的長度等于相連角鋼肢的寬度，即即lw3=b=125mm，則正面角焊縫所能承受的，則正面角焊縫所能承受的內(nèi)力內(nèi)力N3為為kNflhNwffwe3 .27316022. 112587 . 02233 肢背角焊縫所能承受的內(nèi)力肢背角焊縫所能承受的內(nèi)力N1為為kNNNNN3 .52323 .27367. 02311 kNflhNwfwe3 .523160)8300(87 . 0221

42、 解：解：12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算kNNNNN3 .52323 .27367. 02311 kNN98567. 06 .1363 .523 肢尖焊縫承受的內(nèi)力肢尖焊縫承受的內(nèi)力N2為為kNNNNN18823 .27333. 02322 所需肢尖焊縫的長度所需肢尖焊縫的長度mmfhNlwfew113816087 . 021018882322 補充例題補充例題1：試設計用拼接蓋板的對接連接。已知鋼板寬試設計用拼接蓋板的對接連接。已知鋼板寬B=270mm，厚度，厚度t1=28mm。拼接蓋板厚度。拼接蓋板厚度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N=1400k

43、N（設計值），剛才為（設計值），剛才為Q235-B，手工焊，焊條為，手工焊，焊條為E43型。型。12.4.3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫計算解：解：設計拼接蓋板的對接連接有兩種方法。一種方法是假定焊接設計拼接蓋板的對接連接有兩種方法。一種方法是假定焊接尺寸求焊縫長度，再由焊縫長度確定拼接蓋板的尺寸；另一尺寸求焊縫長度，再由焊縫長度確定拼接蓋板的尺寸；另一種方法是先假定焊角尺寸和拼接蓋板的尺寸，然后驗算焊縫種方法是先假定焊角尺寸和拼接蓋板的尺寸，然后驗算焊縫的承載力。如果假定的焊縫尺寸不能滿足承載力要求時，則的承載力。如果假定的焊縫尺寸不能滿足承載力要求時，則應調(diào)整焊角尺寸，再進行驗算，直到滿足承

44、載力要求為止。應調(diào)整焊角尺寸，再進行驗算，直到滿足承載力要求為止。角焊縫的焊角尺寸角焊縫的焊角尺寸hf應根據(jù)板件厚度確定：應根據(jù)板件厚度確定：由于此處的焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度由于此處的焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度t2=16mm6mm，t215d0時，應將螺栓的承時，應將螺栓的承載力設計值乘以折減系數(shù)載力設計值乘以折減系數(shù)011501 . 1dlb l1NN/2N/2連接長度連接長度 l160d0時，取時，取7 . 0 b d0為孔徑為孔徑12.6 普通螺栓連接4. 螺栓數(shù)目的確定螺栓數(shù)目的確定5. 構(gòu)件自身的凈截面強度按軸心受力計算構(gòu)件自身的凈截面強度按軸心受力計算bNNnm

45、in fANn 12.6 普通螺栓連接6. 構(gòu)造要求構(gòu)造要求1） 螺栓的最小容許距離螺栓的最小容許距離端距端距2d0a. 避免孔前鋼板被剪壞避免孔前鋼板被剪壞b. 扳手擰緊螺栓所必要的操作空間扳手擰緊螺栓所必要的操作空間d. 避免過分削弱截面避免過分削弱截面c. 避免鋼板在孔之間在受力作用下穿通、剪斷避免鋼板在孔之間在受力作用下穿通、剪斷原因：原因：12.6 普通螺栓連接錯列排列中錯列排列中有沿折線破壞的可能性有沿折線破壞的可能性中距中距3d012.6 普通螺栓連接2）螺栓的最大容許距離）螺栓的最大容許距離12.6 普通螺栓連接12.6.2 普通螺栓受拉計算普通螺栓受拉計算單個拉力螺栓的承載力

46、設計值為單個拉力螺栓的承載力設計值為btebtfdN42 所需的拉力螺栓的數(shù)目所需的拉力螺栓的數(shù)目btNNn 設計值。設計值。普通螺栓的抗拉強度普通螺栓的抗拉強度有效直徑；有效直徑；普通螺栓在螺紋處的普通螺栓在螺紋處的btefd12.6 普通螺栓連接12.6.3 彎矩作用下普通螺栓受拉計算彎矩作用下普通螺栓受拉計算剪力由承托板承受剪力由承托板承受12.6 普通螺栓連接12.6.3 彎矩作用下普通螺栓受拉計算彎矩作用下普通螺栓受拉計算螺栓螺栓i的拉力為的拉力為 2iiimyyMN設計時要求受力最大的最外排螺栓的拉力不超過一個螺設計時要求受力最大的最外排螺栓的拉力不超過一個螺栓的抗拉承載力設計值栓的抗拉承載力設計值btiNmyyMN 211m為螺栓列數(shù)為螺栓列數(shù)12.6 普通螺栓連接12