焊縫及螺栓強(qiáng)度計(jì)算

焊縫及螺栓強(qiáng)度計(jì)算本章知識結(jié)構(gòu)1.常用連接方法：焊接、螺栓連接的受力特點(diǎn)和應(yīng)用2.焊接連接的設(shè)計(jì)或驗(yàn)算3.螺栓連接的承載力計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)的常用連接方法

鋼結(jié)構(gòu)的連接通常有焊接、鉚接和螺栓連接三種方式。鉚接很少采用，常用焊接和螺栓連接。焊接連接是當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方式優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單，用鋼省，加工方便，連接的密閉性好，易于采用自動化作業(yè)。缺點(diǎn)：焊件會產(chǎn)生殘余應(yīng)力和殘余變形焊接連接有氣焊、接觸焊和電弧焊等方法。螺栓連接分為普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種。普通螺栓的優(yōu)點(diǎn)是裝卸便利，不需特殊設(shè)備。普通螺栓又分為C級螺栓(又稱粗制螺栓)和A、B級螺栓(又稱精制螺栓)兩種。C級螺栓制作精度較差，宜用于承受拉力的連接，或用于次要結(jié)構(gòu)和可拆卸結(jié)構(gòu)的受剪連接以及安裝時(shí)的臨時(shí)固定。A、B級螺栓很少使用。高強(qiáng)度螺栓傳遞剪力機(jī)理：靠被連接板間的強(qiáng)大摩擦阻力傳遞剪力，變形較小。其優(yōu)點(diǎn)是施工簡單、受力好、耐疲勞且可以撤換以及在動力荷載作用下不致松動。從受力特征的不同，高強(qiáng)度螺栓連接可分為摩擦型和承壓型兩種。鉚釘連接費(fèi)工費(fèi)料、勞動條件差、成本高，現(xiàn)在很少采用，多被焊接及高強(qiáng)度螺栓連接所代替。

焊接接頭及焊縫形式焊接接頭有平接、搭接、T形連接和角接，所采用的焊縫主要有對接焊縫及角焊縫兩種。角焊縫的形式可分直角角焊縫與斜角角焊縫，直角角焊縫的截面形式有普通焊縫、平坡焊縫、深熔焊縫等。一般情況下采用普通焊縫。焊縫的質(zhì)量等級：根據(jù)對焊縫的質(zhì)量要求，分為一級、二級和三級。按要求選用。對接焊縫的計(jì)算垂直于軸心受力的對接焊縫

式中l(wèi)w——焊縫長度，當(dāng)采用引弧板施焊時(shí)，取焊縫實(shí)際長度；當(dāng)不采用引弧板時(shí)，每條焊縫長度應(yīng)減去2t;t——在對接接頭中為連接件的較小厚度，在T形接頭中為腹板的厚度；、——對接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。例題驗(yàn)算鋼板對接焊縫強(qiáng)度，軸心拉力設(shè)計(jì)值N=710KN，Q235鋼、E43焊條，l=500mm，焊縫質(zhì)量等級為三級?！窘狻?)驗(yàn)算鋼板承載力：l?t?f=500×8×215N/mm2=860000N=860KN＞710KN查表得三級對接焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=185N/mm22)驗(yàn)算焊縫應(yīng)力：N/mm2>N/mm2滿足要求受彎受剪的對接焊縫計(jì)算矩形截面的對接焊縫，應(yīng)分別計(jì)算在彎矩與剪力作用下的最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)力滿足強(qiáng)度條件角焊縫的計(jì)算角焊縫有平行于作用力方向的側(cè)面角焊縫和垂直于作用力方向的正面角焊縫。側(cè)面角焊縫主要承受剪力。正面角焊縫應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜，但焊縫強(qiáng)度比側(cè)面焊縫高。為簡化計(jì)算與偏于安全，角焊縫不論是側(cè)面角焊縫和正面角焊縫且不論受何種外力作用，角焊縫的計(jì)算厚度he=0.7hf

角焊縫強(qiáng)度計(jì)算正面角焊縫（力垂直于焊縫長度方向）：

側(cè)面角焊縫（力平行于焊縫長度方向）：

在彎矩、剪力和軸力共同作用下角鋼與鋼板連接由于角鋼截面重心到肢背和肢尖的距離不相等，相應(yīng)焊縫承受的力也應(yīng)不相同。由力的平衡條件可以求得，焊縫內(nèi)力分配系數(shù)K1、K2見表10－2，肢背分配的力較大，肢尖分配的力較小。肢背承受的力肢尖承受的力10.3螺栓連接

螺栓連接分普通螺栓連接與高強(qiáng)度螺栓連接。普通螺栓分A、B、C三級螺栓材料性能等級表示為小數(shù)點(diǎn)前數(shù)字表示螺栓最低抗拉強(qiáng)度，小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字表示螺栓的屈強(qiáng)比，即屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的比值。eg:5.6級，小數(shù)點(diǎn)前表示最低抗拉強(qiáng)度500N/mm2，小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字表示屈強(qiáng)比為0.6。當(dāng)不采用引弧板時(shí)，每條焊縫長度應(yīng)減去2t;垂直于軸心受力的對接焊縫鉚接很少采用，常用焊接和螺栓連接。、——對接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。t——在對接接頭中為連接件的較小厚度，在T形接頭中為腹板的厚度；為簡化計(jì)算與偏于安全，角焊縫不論是側(cè)面角焊縫和正面角焊縫且不論受何種外力作用，角焊縫的計(jì)算厚度he=0.螺栓連接分普通螺栓連接與高強(qiáng)度螺栓連接。查表得三級對接焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=185N/mm2【解】1)驗(yàn)算鋼板承載力：l?t?f=500×8×215N/mm2=860000N=860KN＞710KN從受力特征的不同，高強(qiáng)度螺栓連接可分為摩擦型和承壓型兩種。普通螺栓又分為C級螺栓(又稱粗制螺栓)和A、B級螺栓(又稱精制螺栓)兩種。角焊縫有平行于作用力方向的側(cè)面角焊縫和垂直于作用力方向的正面角焊縫。A、B級螺栓很少使用。側(cè)面角焊縫（力平行于焊縫長度方向）：N/mm2>N/mm2螺栓材料性能等級表示為小數(shù)點(diǎn)前數(shù)字表示螺栓最低抗拉強(qiáng)度，小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字表示螺栓的屈強(qiáng)比，即屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的比值。螺栓材料性能等級表示為小數(shù)點(diǎn)前數(shù)字表示螺栓最低抗拉強(qiáng)度，小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字表示螺栓的屈強(qiáng)比，即屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的比值。角焊縫有平行于作用力方向的側(cè)面角焊縫和垂直于作用力方向的正面角焊縫。焊接接頭有平接、搭接、T形連接和角接，所采用的焊縫主要有對接焊縫及角焊縫兩種。側(cè)面角焊縫（力平行于焊縫長度方向）：垂直于軸心受力的對接焊縫

普通螺栓連接按傳力方式分為受剪螺栓和受拉螺栓。當(dāng)外力垂直螺桿時(shí)為受剪螺栓，依靠螺桿的承壓和受剪傳遞外力。當(dāng)外力平行螺桿時(shí)為受拉螺栓，依靠螺桿受拉傳遞外力。受剪螺栓連接計(jì)算在外力作用下螺桿截面受剪；螺桿與連接件接觸處受擠壓

螺栓受剪、連接件承壓及連接件強(qiáng)度計(jì)算。承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)取受剪和承壓承載力設(shè)計(jì)值中的較小者。受剪承載力設(shè)計(jì)值：