钢结构的连接（非常好的课件图文并茂）

null第七章 连 接 Chapter 7 Connections第七章 连 接 Chapter 7 Connections焊缝连接螺栓连接钢结构 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 原理 Design Principles of Steel Structurenull钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structurenull钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections7.1 钢结构的连接连接的方式 焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接连接的原则 安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材 图7.1.1 连接的方式螺栓连接铆钉连接焊接连接null焊缝连接螺栓连接钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure优点：构造简单、用料经济、连接的密闭性好、结构刚度大。 缺点：焊接高温作用，材质变脆、残余应力残余变形。优点：连接对材质的影响不大，连接质量稳定，连接的强度较高。 缺点：截面削弱、浪费 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 。第七章 连 接 Chapter 7 Connectionsnull钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections7.2 焊缝连接缺点* 构造简单 任何形式的构件都可直接相连； * 用料经济 不削弱截面； * 制作加工方便 可实现自动化操作； * 连接的密闭性好，结构刚度大，整体性好。 * 材质易变脆； * 产生残余应力、残余应变、焊接缺陷 * 降低压杆稳定、影响疲劳强度 * 对裂纹十分敏感 * 低温冷脆问题较为突出。优点 焊缝连接的特点现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections7.2.1. 钢结构常用的焊接方法电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电阻焊。 （1）手工电弧焊原理：利用电弧产生热量熔化焊条和母材形成焊缝。 图7.2.1手工电弧焊优点：方便，适用于任意空间位置的焊接，特别适用于在高空和野外作业，小型焊接。缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，生产效率低。 null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 ConnectionsA、焊条的选择： 焊条应与焊件钢材（主体金属）相适应。Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--E5518)Q345钢选择E50型焊条 (E5001--E5048)Q235钢选择E43型焊条（E4300--E4328)B、焊条的表示方法：E—焊条(Electrode)第1、2位数字为熔敷金属的最小抗拉强度（kgf/mm2)第3、4表示适用焊接位置、电流及药皮的类型。不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（2）埋弧焊（自动或半自动）焊丝的选择应与焊件等强度。 光焊丝埋在焊剂下，通电后电弧使焊丝、焊件、焊剂熔化形成焊缝。 焊剂溶化后形成焊渣浮在溶化金属表面，隔绝空气接触，供给必要的合金元素。优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊缝质量好。 缺点：设备投资大，施工位置受限。（3）气体保护焊钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（3）气体保护焊 利用焊枪喷出的CO2或其他惰性气体代替焊剂的电弧溶焊方法。直接依靠保护气体在电弧周围形成保护层，以防止有害气体的侵入。 优点：没有熔渣，焊接速度快，焊接质量好。 缺点：施工条件受限制，不适用于在风较大的地方施焊。（4）电阻焊 利用电流通过焊件接触点表面的电阻所产生的热量来溶化金属，再通过压力使其焊合。适用于板叠厚度不大于12ｍｍ的焊接。 图7.2.3 气体保护焊null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections*构造简单，任何形式的构件都可直接相连； *用料经济，不削弱截面； *制作加工方便，可实现自动化操作； *连接的密闭性好，结构刚度大，整体性好。 焊接的缺点* 焊缝附近有热影响区，钢材的金相组织发生改变，导致 局部材质变脆； * 焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏、降低压杆稳定 的临界荷载，残余变形使结构形状、尺寸发生变化； * 焊接裂缝一经发生，便容易扩展到整体； * 低温冷脆问题较为突出。焊接的优点null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections3.2.2 焊缝连接形式及焊缝形式（1）焊缝连接形式：分为对接、搭接、T形连接和角部连接。图7.2.4焊缝连接形式null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（2）焊缝形式：分为对接焊缝和角焊缝。 对接焊缝按受力与焊缝方向分： 1）正对接焊缝(a)：作用力方向与焊缝方向正交。 2）斜对接焊缝(b)：作用力方向与焊缝方向斜交。 角焊缝按受力与焊缝方向分： 1）正面角焊缝(c) ：作用力方向与焊缝长度方向垂直。 2）侧面角焊缝(c) ：作用力方向与焊缝长度方向平行。 3）斜焊缝（c）：作用力方向与焊缝方向斜交。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections1）对接焊缝2）角焊缝图7.2.6 焊缝分类null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections角焊缝沿长度方向的布置   1）连续角焊缝：受力性能较好，为主要的角焊缝形式。    2）间断角焊缝：在起、灭弧处容易引起应力集中。 平焊、立焊、横焊和仰焊。 焊缝按施工位置分为： null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections3. 焊缝缺陷及焊缝质量检验（1）焊缝缺陷 　 焊缝缺陷指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢材表面或内部的缺陷。 常见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透等；以及焊缝尺寸不符合要求、焊缝成形不良等。 图7.2.8 焊缝缺陷null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（2）焊缝质量检验：　　外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸； 内部无损检验：检验内部缺陷。（超声波检验、X射线或r射线透照或拍片）　　《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001规定焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。 三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ； 一级、二级焊缝则除外观检查外，还要求一定数量的超声波探伤检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤检验，并应符合国家相应质量标准的要求。（3）焊缝质量等级及选用钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（3）焊缝质量等级及选用 《钢结构设计规范》（GB50017--2003）中，对焊缝质量等级的选用有如下规定： 1） 需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。平行于作用力方向的纵向对接焊缝应为二级。 2） 在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。 3） 重级工作制和起重量Ｑ＞50t的中级工作制吊车梁的腹板与上 翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的Ｔ形接头焊透的 对接与角接组合焊缝，质量不应低于二级。 4） 角焊缝质量等级一般为三级，但对直接承受动力荷载且需要验算疲劳和起重量Q＞50t的中级工作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。（4） 焊缝代号钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（4） 焊缝代号表7.2.1 焊缝代号null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections焊缝代号、螺栓及其孔眼图例 《焊缝符号表示法》规定：焊缝符号一般由基本符号与指引线组成，必要时还可加上补充符号和焊缝尺寸。基本符号：表示焊缝的横截面形状，如用“ ”表示 角焊缝,用“V”表示V形坡口听对接焊缝； 补充符号：补充说明焊缝的某些特征，如用“ ”表示现场安装焊缝，用“ ”表示焊件三面带有焊缝； 指引线 ：一般由横线和带箭头的斜线组成，箭头指向图形相应焊缝处，横线上方和下方用来标注基本符号和焊缝尺寸等。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connectionsnull钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connectionsnull钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections当焊缝分布比较复杂或用上述标注方法不能表达清楚时,在标注焊缝符号的同时,可在图形上加栅线表示。图3.10 用栅线表示焊缝(a)正面焊缝；(b)背面焊缝；(c)安装焊缝表 螺栓及其孔眼图例null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections7.3 对接焊缝的构造和计算7.3.1 对接焊缝的构造1. 对接焊缝的坡口形式对接焊缝的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊缝。坡口形式与焊件厚度有关。 a）直边缝：适合板厚t  10mm b）单边V形、c）双边V形：适合板厚t ＝10～20mm d）U形、e）K形、f）X形：适合板厚t > 20mm null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections2.对接焊缝的优缺点 优点：用料经济、传力均匀、无明显的应力集中，利于承受动力荷载。 缺点：需制作坡口，焊件长度要求精确。 3.对接焊缝的构造处理null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections1）为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板。2）在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，故焊接时可设置引弧板和引出板，焊后将它们割除。3）在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5的斜角，以使截面过渡和缓，减小应力集中。图7.3.4 不同厚度或宽度的钢板拼接null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections4. 对接焊缝的强度 焊缝强度与钢材强度比较： 1）受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等。 2）三级检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为母材强度的85%。 3）一、二级检验的焊缝的抗拉强度可认为与母材强度相等。对接焊缝的计算公式与构件强度公式相同。 ①焊缝可视为构件的组成部分； ②焊缝中应力分布基本同构件。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections7.3.2 对接焊缝的计算1. 轴心受力的对接焊缝lw——焊缝计算长度， t——连接件的较小厚度，对T形接头为腹板的厚度 ; ftw、fcw——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值；（1）对lw的取值：考虑到起落弧缺陷的影响，无引弧板时，焊缝计算长度取实际长度减去2t；有引弧板时，取实际长度。（2）在一般加引弧板施焊的情况下，所有受压、受剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝，均与母材等强，不用计算。 （3）直对接焊缝需要计算焊缝强度的只有两种情况。a)没有引弧板时需要计算。b)受拉情况下的三级焊缝。 null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections斜向受力的对接焊缝 对接焊缝斜向受力是指作用力通过焊缝重心，并与焊缝长度方向呈夹角，其计算公式为：l’w——斜焊缝计算长度。加引弧板时，l’w＝b/sinq；不加引弧板时，l’w＝b/sinq－2t。 fvw——对接焊缝抗剪设计强度。规范规定，当斜焊缝倾角q≦56.3°，即tanq≦1.5时，可认为对接斜焊缝与母材等强，不用计算。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections2. 承受弯矩和剪力联合作用的对接焊缝 焊缝内应力分布同母材。焊缝截面是矩形，正应力与剪应力图形分布分别为三角形与抛物线形，其最大值应分别满足下列强度条件。 图7.3.7a 弯矩和剪力共同作用下的对接焊缝M——焊缝承受的弯矩； Ww——焊缝截面模量。V——焊缝承受的剪力； Iw——焊缝计算截面惯性矩； Sw——计算剪应力处以上（或以下）焊缝计算截面对中和轴的面积矩。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections 对于工字形或T形截面除应分别验算最大正应力与最大剪应力外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力:式中 : 1、1——为腹板与翼缘交接处的正应力和剪应力。 1.1为考虑到最大折算应力只在局部出现，而将强度设计值适当提高系数。 工字形截面梁在弯曲时，弯曲正应力主要由上、下翼缘承担，剪应力主要由腹板承担，这使得截面上各处的材料能达到充分的利用。t1bnull钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections3. 受轴力、弯矩和剪力联合作用的对接焊缝 轴力和弯矩作用下对接焊缝产生正应力，剪力作用下产生剪应力，其计算公式为： 同样对于工字形、箱形截面，还要计算腹板与翼缘交界处的折算应力，其公式为 ： 式中null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections 对于梁柱节点处的牛腿，假定剪力由腹板承受，且剪应力均匀分布，其计算公式为：Aw——牛腿处腹板的焊缝计算面积。 对接焊缝的计算除考虑焊缝长度是否减少，焊缝强度要否折减外，对接焊缝的计算方法与母材的强度计算完全相同。 null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections对接焊缝计算步骤确定荷载； 进行截面应力状态 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ； 计算截面几何特征值； 强度验算。不同作用情况下对接焊缝计算（矩形、I形）null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections[例 7.1]计算工字形截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝强度。 F=550kN(设计值)，偏心距e=300mm。钢材为Q235B，焊条E43型，手工焊。焊缝为三级标准，上、下翼缘加引弧板和引出板施焊。例3.1图null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connectionsa）最大正应力[解]：截面几何特征值和内力:b）最大剪应力null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connectionsc）“1”点的折算应力null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections【例题3.2】验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。M=1008kN.m，V=240KN，钢材Q235，E43焊条，手工焊，质量等级为三级，采用引弧板。1. 截面几何特征值计算【解】null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections2. 焊缝强度计算null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections 验算如图所示牛腿与柱的对接焊缝连接。F=170kN，钢材Q390，E55焊条，手工焊，质量等级为三级，采用引弧板。1. 截面几何特征值计算null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections2. 荷载计算3. 焊缝强度验算null1.角焊缝的形式和强度钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections7.4 角焊缝的构造和计算7.4.1 角焊缝的构造角焊缝按截面形式（两焊脚边的夹角）可分为直角角焊缝和斜角角焊缝。（1）直角角焊缝 通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（a）对承受动力荷载的结构中，正面角焊缝的截面通常采用（b）的形式，侧面角焊缝的截面则做成凹面式（c）。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（2）斜角角焊缝 两焊边的夹角a>90°或a<90°的焊缝。通常用于钢漏斗和钢管结构中。hf—焊脚尺寸；—焊脚边的夹角； he—有效厚度（破坏面上焊缝厚度） 并有， he ＝hfcos/2对于α>135o或α<60o斜角角焊缝,除钢管结构外,不宜用作受力焊缝。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections  （1）正面角焊缝：焊缝垂直于受力方向，受力后应力状态较复杂。焊缝截面各面都有正应力和剪应力，应力集中严重，焊缝根部形成高峰应力，易于开裂。破坏强度要高一些，但塑性差，弹性模量大。  角焊缝的工作性能图7.4.3 角焊缝的应力分布正面角焊缝应力状态null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（2）侧面角焊缝：焊缝长度方向与受力方向平行，应力分布简单。主要承受剪应力，强度低，弹性模量低，但塑性较好。弹性阶段分布并不均匀，剪应力两端大，中间小。角焊缝的工作性能图7.4.3 角焊缝的应力分布N侧面角焊缝受力示意图侧面角焊缝强度低、塑性好；应力沿长度方向分布不均匀，呈两端大而中间小的状态。破坏形式钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections破坏形式图7.4.4 角焊缝的破坏null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections 斜焊缝的受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。 q为试验焊缝与试件水平方向的夹角。 正面角焊缝的破坏强度比侧面角焊缝高。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections2.构造要求 角焊缝构造包括三个方面：焊脚尺寸、焊缝长度和减小焊缝应力集中的措施。角焊缝的焊脚尺寸是指焊缝根脚至焊缝外边的尺寸--hf（1）焊脚尺寸为了保证焊缝的最小承载能力以及防止焊缝由于冷却速度快而产生淬硬组织，导致母材开裂，hf,min应满足以下要求: a) 最小焊脚尺寸(hf,min)t—较厚焊件的厚度。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections自动焊（温度高而均匀）：焊件厚度t≤4mm时：取hfmin= tT形连接单面角焊缝（冷却快）： b) 最大焊脚尺寸(hfmax) 为了避免焊缝局部过热，烧穿较薄的焊件，减小焊接残余应力和残余变形，hf,max应满足以下要求: 直接焊接钢管结构的尺寸不宜大于支管壁厚的2倍。对于圆孔或槽孔内的角焊缝尺寸不宜大于圆孔直径或槽孔短径的1/3。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections 对板件（厚度t ）边缘的角焊缝（贴边焊）（c）不等焊脚尺寸的构造要求 当焊件的厚度相差较大且等焊脚尺寸不能符合要求时，可采用不等焊脚尺寸。不等焊脚尺寸的构造要求null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（2）角焊缝计算长度角焊缝计算长度（lw）取值　　　lwmin≤lw ≤ lwmax 焊脚尺寸的取值 hfmin≤ hf ≤ hfmax 最小计算长度（lwmin） 为了使焊缝能有一定的承载能力，根据使用 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 ，侧面角焊缝和正面角焊缝的计算长度均不得小于：lwmin≥8hf 和40mm 考虑到焊缝两端的缺陷，其实际长度应较前述数值还要大2hflwmax≤60hf 若实际长度超过以上数值，则超过部分不纳入计算长度中。若内力沿侧焊缝全长分布时，计算长度不受此限制。　　　 b) 侧焊缝最大计算长度（lwmax）null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（3）减小角焊缝应力集中的措施图7.4.6 侧焊缝引起焊件拱曲为了避免焊缝横向收缩引起板件的拱曲太大，b≤16t（t >12mm）或190mm（t≤12mm）；a) 构件端部仅有两边侧缝连接时：试验结果表明，连接的承载力与b / lw有关。为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力不均，每条侧缝长度b / lw ≤1；b为两侧缝之间的距离； lw为焊缝长度； t为较薄焊件的厚度。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections c)直接承受动力荷载的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形，焊脚尺寸的比例：正面角焊缝宜为1:1.5，长边与内力方向一致 ；侧面角焊缝可用直角焊缝为1:1 。 b) 仅用正面角焊缝的搭接连接中(必须两条正面角焊缝），搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍或25mm。 d) 当焊缝端部在焊件转角处时，应将焊缝延续绕过转角加焊2hf。避开起落弧发生在转角处的应力集中。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections e) 在次要构件或次要焊接连接中，可采用断续角焊缝。断续角焊缝的长度不得小于10hf 或50mm，断续角焊缝之间的净距，不应大于15t（对受压构件）或30t（对受拉构件），t为较薄焊件的厚度。以防板件局部凸曲鼓起，而对受力不利或潮气易于侵入而引起锈蚀。 图7.4.8 断续角焊缝null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections角焊缝的计算长度 lw 和实际长度 l 的关系：4.绕角焊：侧面角焊缝 lw=l(绕角焊的2hf不在内)角焊缝长度的计算null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections 焊角尺寸：hf1）焊缝的破坏面7.4.2 直角焊缝的基本计算公式试验表明，直角角焊缝的破坏常沿有效厚度方向发生。 有效厚度：he （＝0.7hf） 焊缝厚度：有效厚度+熔深+凸度 有效截面：有效厚度×计算长度计算时假定有效截面上应力均匀分布。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（a）侧面角焊缝的破坏大多在45o截面；（b）正面角焊缝应力状态复杂，可能沿45o截面破坏，也可能沿溶合边破坏；null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections2）有效截面上的应力状态图7.4.10 角焊缝有效截面上的应力国际标准化组织（ISO）推荐用式（3.3.1）确定角焊缝的极限强度在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力：  —正应力，与焊缝长度方向（面外垂直） ∥—剪应力，与焊缝长度方向（面内平行）  —剪应力，与焊缝长度方向（面内垂直） 上式相当于国产Q235钢提出，其它钢种公式左边系数（1.7～3.0）式中： fuw --焊缝金属的抗拉强度null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connectionsffw——角焊缝强度设计值我国《规范》采用了折算应力公式，引入抗力分项系数后得角焊缝计算公式为： 出于偏于安全考虑，且与母材的能量强度理论的折算应力公式一致，欧洲钢结构协会（ECCS），将（7.4.1）的1.8改为3即： ffw由角焊缝抗剪条件确定，所以公式右边相当于角焊缝抗拉强度设计值。(7.4.2)null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections图7.4.11 直角角焊缝的计算 如图所示承受互相垂直的Ny、Nx两个轴心力作用的直角角焊缝，Ny垂直于焊缝长度方向产生平均应力f，其在有效截面上引起的应力值为： f 对于有效截面既不是正应力也不是剪应力，但可分解为 和 。对直角角焊缝 ：3）实用计算方法null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections图7.4.12 直角角焊缝的计算沿焊缝长度方向的力Nx，在有效截面上引起平行于焊缝长度方向的剪应力 f。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections则直角角焊缝在各种应力综合作用下的计算公式为：f ——正面角焊缝的强度设计值增大系数。静载时 f ＝1.22，对直接承受动力荷载的结构， f ＝1.0 。  null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections正面角焊缝  f＝0，力N与焊缝长度方向垂直。侧面角焊缝 f＝0，力N与焊缝长度方向平行。以上各式中： he=0.7hf； lw—角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺陷时，每条焊缝取其实际长度减去2hf。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（作用力平行于焊缝方向）NN1、侧面角焊缝侧面角焊缝的应力分布示意图角焊缝的计算公式null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections当承受动力荷载时：NN---正面角焊缝强度增大系数，1.22 。2、正面角焊缝（作用力垂直于焊缝方向）正面角焊缝的应力分布示意图null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 ConnectionsNNy= Ncos θNx=Nsinθθ3、斜向角焊缝斜向轴心力作用null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections7.4.3 角焊缝的计算1.轴心力（拉力、压力和剪力）作用时角焊缝的计算 当焊件受轴心力，且轴心力通过连接焊缝群的中心，焊缝的应力可认为是均匀分布的。(1）用盖板的对接连接A、仅采用侧面角焊缝连接Slw－连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 ConnectionsB、采用三面围焊连接先计算正面角焊缝承担的内力Slw′－连接一侧的正面角焊缝计算长度的总和再计算侧面角焊缝的强度Slw－连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections(2）承受斜向轴心力的角焊缝平行于焊缝长度方向的分力Ncos 垂直于焊缝长度方向的分力Nsin 外力N和焊缝长度方向斜交，焊缝受到的力N被分解为：代入（7.4.6），得焊缝计算公式：null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections则斜焊缝的计算公式为：将 f（斜焊缝强度增大系数）作成表格null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（3）承受轴心力的角钢端部连接 在钢桁架中，角钢腹杆与节点板的连接焊缝常用两面侧焊，或三面围焊，特殊情况也允许采用L形围焊（如图所示）。腹杆受轴心力作用，为了避免焊缝偏心受力，焊缝所传递的合力的作用线应与角钢杆件的轴线重合。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections a) 仅用侧面焊缝连接解上式得肢背和肢尖的受力为：由平衡条件得：肢背肢尖K1—角钢肢背焊缝的内力分配系数 K2—角钢肢尖焊缝的内力分配系数null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections表7.4.1 角钢角焊缝内力分配系数K对于校核问题:对于设计问题:null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections b) 角钢用三面围焊时，可减小角钢的搭接长度。可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸hf3 ，并算出它所能承受的内力N3 ：通过平衡关系得肢背和肢尖侧焊缝受力为: 角钢角焊缝围焊的计算NN1N2ebN3lw2lw1在N1、N2作用下，侧焊缝的长度用公式（7.4.16、7.4.17）。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connectionsc) 当采用L形围焊时，令N2＝0，得：L形围焊角焊缝计算公式为：（7.4.19）若求出得hf3大于hfmax ,则不能采用L形围焊。（7.4.18）（7.4.20）null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（1）受弯矩M 、剪力V 、轴力N联合作用时角焊缝的计算2.复杂受力时角焊缝连接计算null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 ConnectionsA点产生的剪应力：A点控制应力最大为控制设计点A点产生的正应力由两部分组成：轴心拉力Nx和弯矩M产生的正应力。直接叠加得：代入角焊缝实用计算公式：null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（2 ）V、M共同作用下焊缝强度计算对于1点：式中：Iw—全部焊缝有效截面对中性轴的惯性矩； 　　h1—两翼缘焊缝有效截面最外纤维间的距离假设：腹板焊缝承受全部剪力，全部焊缝承受弯矩null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections强度验算公式：h2 —腹板焊缝的实际长度；lw2—腹板焊缝的计算长度； he2—腹板焊缝截面有效高度。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘角焊缝的连接另一种计算方法是使焊缝传递应力近似与材料所承受应力相协调，即假设腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承担全部弯矩，并将弯矩M化为一对水平力H=M/h。Vnull钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（3）三面围焊受扭矩、剪力联合作用时角焊缝的计算图7.4.19 承受偏心力的三面围焊 将F向焊缝群形心简化得: 轴心力 V＝F　扭矩 T=Fe故：该连接的设计控制点为A点和A’点计算时按弹性理论假定: ①被连接件绝对刚性，它有绕焊缝形心O旋转的趋势，而焊缝本身为弹性。 ②扭距在角焊缝群上产生的任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线，且应力大小与连线长度r成正比。 ③在轴心力V作用下，焊缝群上的应力均匀分布。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 ConnectionsT作用下A点应力:sTIp——为焊缝计算截面对形心的极惯性矩，Ip =Ix+Iy Ix，Iy——焊缝计算截面对x、y轴的惯性矩； rx、ry——为焊缝形心到焊缝验算点在x、y方向的距离。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections轴力F产生的应力按均匀分布计算，A点应力:A点垂直于焊缝长度方向的应力为: f，F， 平行于焊缝长度方向的应力为: T强度验算公式：null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections计算步骤：（1）求出同一平面焊缝群的形心； （2）将荷载向形心简化，找出最不利位置； （3）分别求出各荷载分量在最不利位置产生 的应力； （4）区分正面角焊缝受力和侧面角焊缝受力， 视荷载种类（静荷或动荷）代入角焊缝 的基本计算公式进行计算。 （5）验算是否满足构造要求。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（1）不考虑应力方向，统一取βf=1.0。7.4.4 斜角角焊缝和部分对接焊缝的计算1.斜角焊缝的计算计算方法与直角焊缝相同，按公式（7.4.6）至（7.4.8）计算（2）在确定斜角角焊缝的有效厚度时，假定焊缝在其所成夹角的最小斜面上发生破坏。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（3）规范规定：当两焊脚边夹角60o≤α2<90o，90o< α1 ≤135o，且根部间隙（b、b1、b2）不大于1.5mm时，取焊缝有效厚度为： he=hfcos(a/2)（4）当根部间隙（b、b1、b2）大于1.5mm时，焊缝有效厚度为：cos(ai/2) （5）任何根部间隙不得大于5mm。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections（1）焊缝受力很小甚至不受力，且要求外观齐平美观。 （2）焊缝受力虽较大，但采用焊透对接焊缝强度又得不到发挥；如采用角焊缝， 焊脚又过大，于是做 成用坡口加强的 角焊缝。2.部分焊透对接焊缝的计算 坡口形式有V形（全V形和半V形）、U形和J形三种。在转角处采用半V形和J形坡口时，不宜在板的厚度上开坡口，这样可避免焊缝收缩的板厚度方向产生裂纹。null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections 由于未焊透，在焊件之间存在缝隙，焊根处有较大的应力集中，受力性能接近于角焊缝。规范规定：部分焊透的对接焊缝的强度按角焊缝强度公式计算，在垂直于焊缝长度方向的压力作用下，取 f＝1.22 ；其他情况取 f＝1.0 。 不焊透对接焊缝计算——用角焊缝公式计算焊缝有效厚度 he 的取值为： a) V形坡口≥60°时，取he=s； <60°时，取he=0.75s b) 单边V形和K形坡口，≥45°±5°取he=s -3 mm c) U形、J形坡口，取he=s s 为坡口根部至焊缝表面的最短距离（不考虑焊缝的凸度）  为V形、单边V形、K形坡口的角度。 null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections不焊透对接焊缝的禁用 《规范》规定： （1）在直接承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不得采用不焊透的对接焊缝； （2）对重级工作制和起重量大于或等于50吨的中级工作制吊车梁上翼缘和腹板间的T型连接应采用焊透的对接焊缝。 null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections[例 7.1]计算工字形截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝强度。 F=550kN(设计值)，偏心距e=300mm。钢材为Q235B，焊条E43型，手工焊。焊缝为三级标准，上、下翼缘加引弧板和引出板施焊。例3.1图null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connectionsa）最大正应力[解]：截面几何特征值和内力:b）最大剪应力null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connectionsc）“1”点的折算应力null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections例题7.2 试设计用拼接盖板的对接连接。已知钢板宽B＝270mm，厚度t1=28mm，拼接盖板的厚度t2=16mm。该连接承受的静态轴心力N＝1400kN（设计值），钢材为Q235B，手工焊，焊条为E43型null钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections[分析]方法一： 假定焊脚尺寸----焊缝长度----拼接盖板尺寸步骤1：假定焊脚尺寸（hf）角焊缝的尺寸是根据板件的厚度确定的。最大焊脚尺寸：规范规定，当t>6mm时，hf≦t-(1～2)mm，t为较薄焊件的厚度 hfmax =14～15mm取hf=10mm最小焊脚尺寸：规范规定，hf≧1.5(t)1/2，t为较厚焊件的厚度 hfmin = 7.9mmnull钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第七章 连 接 Chapter 7 Connections步骤2：计算焊缝长度（lw）假设采用两面侧焊缝，拼接盖板采用上下