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钢结构的连接(非常好的课件图文并茂).ppt

钢结构的连接(非常好的课件图文并茂)

hehongwei126
2013-06-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《钢结构的连接(非常好的课件图文并茂)ppt》,可适用于经济金融领域

第七章连接ChapterConnections第七章连接ChapterConnections焊缝连接螺栓连接钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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连接的方式螺栓连接铆钉连接焊接连接焊缝连接螺栓连接钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure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。第七章连接ChapterConnections钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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。()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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsA、焊条的选择:焊条应与焊件钢材(主体金属)相适应。Q、Q钢选择E型焊条(EE)Q钢选择E型焊条(EE)Q钢选择E型焊条(EE)B、焊条的表示方法:E焊条(Electrode)第、位数字为熔敷金属的最小抗拉强度(kgfmm)第、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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()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。()气体保护焊钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()气体保护焊利用焊枪喷出的CO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。()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mm的焊接。图气体保护焊钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections*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。焊接的优点钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections焊缝连接形式及焊缝形式()焊缝连接形式:分为对接、搭接、T形连接和角部连接。图焊缝连接形式钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()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:)正对接焊缝(a):作用力方向与焊缝方向正交。)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:)正面角焊缝(c):作用力方向与焊缝长度方向垂直。)侧面角焊缝(c):作用力方向与焊缝长度方向平行。)斜焊缝(c):作用力方向与焊缝方向斜交。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections)对接焊缝)角焊缝图焊缝分类钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections角焊缝沿长度方向的布置   )连续角焊缝:受力性能较好为主要的角焊缝形式。   )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:钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections焊缝缺陷及焊缝质量检验()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。图焊缝缺陷钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()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》GB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。()焊缝质量等级及选用钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()焊缝质量等级及选用《钢结构设计规范》(GB)中对焊缝质量等级的选用有如下规定:)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。)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。)重级工作制和起重量Q>t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。)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>t的中级工作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。()焊缝代号钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()焊缝代号表焊缝代号钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造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mmb)单边V形、c)双边V形:适合板厚t=~mmd)U形、e)K形、f)X形:适合板厚t>mm钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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。对接焊缝的构造处理钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections)为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板。)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。)在对接焊缝的拼接处当焊件的宽度不同或厚度相差mm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:的斜角以使截面过渡和缓减小应力集中。图不同厚度或宽度的钢板拼接钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections对接焊缝的强度焊缝强度与钢材强度比较:)受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等。)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。)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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections对接焊缝的计算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()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t有引弧板时取实际长度。()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。()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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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=bsinq不加引弧板时l’w=bsinq-t。fvw对接焊缝抗剪设计强度。规范规定当斜焊缝倾角q≦°即tanq≦时可认为对接斜焊缝与母材等强不用计算。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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a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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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:、为腹板与翼缘交接处的正应力和剪应力。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。tb钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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:式中钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections对接焊缝计算步骤确定荷载进行截面应力状态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)钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections例计算工字形截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝强度。F=kN(设计值)偏心距e=mm。钢材为QB焊条E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。例图钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsa)最大正应力解:截面几何特征值和内力:b)最大剪应力钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsc)“”点的折算应力钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections【例题】验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。M=kNmV=KN钢材QE焊条手工焊质量等级为三级采用引弧板。截面几何特征值计算【解】钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections焊缝强度计算钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections验算如图所示牛腿与柱的对接焊缝连接。F=kN钢材QE焊条手工焊质量等级为三级采用引弧板。截面几何特征值计算钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections荷载计算焊缝强度验算角焊缝的形式和强度钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections角焊缝的构造和计算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。()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)。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()斜角角焊缝两焊边的夹角a>°或a<°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对于α>o或α<o斜角角焊缝,除钢管结构外,不宜用作受力焊缝。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections ()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角焊缝的应力分布正面角焊缝应力状态钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()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DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections破坏形式图角焊缝的破坏钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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()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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections自动焊(温度高而均匀):焊件厚度t≤mm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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()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侧面角焊缝和正面角焊缝的计算长度均不得小于:lwmin≥hf和mm考虑到焊缝两端的缺陷其实际长度应较前述数值还要大hflwmax≤hf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)钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()减小角焊缝应力集中的措施图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≤t(t>mm)或mm(t≤mm)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blw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blw≤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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsc)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:长边与内力方向一致侧面角焊缝可用直角焊缝为:。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倍或mm。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hf。避开起落弧发生在转角处的应力集中。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionse)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hf或mm断续角焊缝之间的净距不应大于t(对受压构件)或t(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。图断续角焊缝钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections角焊缝的计算长度lw和实际长度l的关系:绕角焊:侧面角焊缝lw=l(绕角焊的hf不在内)角焊缝长度的计算钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections焊角尺寸:hf)焊缝的破坏面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(=hf)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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections(a)侧面角焊缝的破坏大多在o截面(b)正面角焊缝应力状态复杂可能沿o截面破坏也可能沿溶合边破坏钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections)有效截面上的应力状态图角焊缝有效截面上的应力国际标准化组织(ISO)推荐用式()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Q钢提出其它钢种公式左边系数(~)式中:fuw焊缝金属的抗拉强度钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsffw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()的改为即: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。()钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections图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:)实用计算方法钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections图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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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=对直接承受动力荷载的结构f=。 钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections正面角焊缝f=力N与焊缝长度方向垂直。侧面角焊缝f=力N与焊缝长度方向平行。以上各式中:he=hflw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hf。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections(作用力平行于焊缝方向)NN、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钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections当承受动力荷载时:NN正面角焊缝强度增大系数。、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钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsNNy=NcosθNx=Nsinθθ、斜向角焊缝斜向轴心力作用钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections角焊缝的计算轴心力(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。()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钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsB、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钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()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()得焊缝计算公式:钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections则斜焊缝的计算公式为:将f(斜焊缝强度增大系数)作成表格钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsa)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K角钢肢背焊缝的内力分配系数K角钢肢尖焊缝的内力分配系数钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections表角钢角焊缝内力分配系数K对于校核问题:对于设计问题:钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsb)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hf并算出它所能承受的内力N: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NNNebNlwlw在N、N作用下侧焊缝的长度用公式(、)。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsc)当采用L形围焊时令N=得:L形围焊角焊缝计算公式为:()若求出得hf大于hfmax,则不能采用L形围焊。()()钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()受弯矩M、剪力V、轴力N联合作用时角焊缝的计算复杂受力时角焊缝连接计算钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsA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:钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()V、M共同作用下焊缝强度计算对于点:式中:Iw全部焊缝有效截面对中性轴的惯性矩  h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钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections强度验算公式:h腹板焊缝的实际长度lw腹板焊缝的计算长度he腹板焊缝截面有效高度。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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=Mh。V钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()三面围焊受扭矩、剪力联合作用时角焊缝的计算图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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsT作用下A点应力:sTIp为焊缝计算截面对形心的极惯性矩Ip=IxIyIxIy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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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:钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections计算步骤:()求出同一平面焊缝群的形心()将荷载向形心简化找出最不利位置()分别求出各荷载分量在最不利位置产生的应力()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。()验算是否满足构造要求。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()不考虑应力方向统一取βf=。斜角角焊缝和部分对接焊缝的计算斜角焊缝的计算计算方法与直角焊缝相同按公式()至()计算()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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()规范规定:当两焊脚边夹角o≤α<oo<α≤o且根部间隙(b、b、b)不大于mm时取焊缝有效厚度为:he=hfcos(a)()当根部间隙(b、b、b)大于mm时焊缝有效厚度为:cos(ai)()任何根部间隙不得大于mm。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections()焊缝受力很小甚至不受力且要求外观齐平美观。()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。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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections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=其他情况取f=。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≥°时取he=s<°时取he=sb)单边V形和K形坡口≥°±°取he=smmc)U形、J形坡口取he=ss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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections不焊透对接焊缝的禁用《规范》规定:()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()对重级工作制和起重量大于或等于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。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections例计算工字形截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝强度。F=kN(设计值)偏心距e=mm。钢材为QB焊条E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。例图钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsa)最大正应力解:截面几何特征值和内力:b)最大剪应力钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnectionsc)“”点的折算应力钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections例题试设计用拼接盖板的对接连接。已知钢板宽B=mm厚度t=mm拼接盖板的厚度t=mm。该连接承受的静态轴心力N=kN(设计值)钢材为QB手工焊焊条为E型钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections分析方法一:假定焊脚尺寸焊缝长度拼接盖板尺寸步骤: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>mm时hf≦t(~)mmt为较薄焊件的厚度hfmax=~mm取hf=mm最小焊脚尺寸:规范规定hf≧(t)t为较厚焊件的厚度hfmin=mm钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第七章连接ChapterConnections步骤:计算焊缝长度(lw)假设采用两面侧焊缝拼接盖板采用上下

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