钢结构的连接1.ppt

,第7章 钢结构的连接,7.1 连接的种类与特点 7.2 角焊缝构造与计算 7.3 对接焊缝构造与计算 7.4 普通螺栓连接计算 7.5 高强螺栓连接计算,7.1 连接的种类和特点,（1）概述 钢结构中，连接占有相当重要的位置，因为构件之间甚至构件自身须通过不同的方式进行连接，不同的连接方式决定了不同的制作和安装工艺，也直接影响着工期和工程造价，而且就国内外所发生的钢结构工程事故来看，有相当数量是由于节点构造不合理引起的。 钢结构的连接通常有焊接、普通螺栓连接及高强度螺栓连接等连接形式，这也是钢结构的基本连接方式。,（2）常用焊接方法,（2-1）电弧焊 通过通电后焊条与焊件之间产生的强 大电弧提供热源，溶化的焊条（焊丝）与 焊件溶化部分形成焊缝。焊缝质量可靠， 为最常用的一种焊接方法。 分手工电弧焊和自动埋弧焊（半自动）。,手工电弧焊接工艺,q235-e43；q345-e50；q390-e55,自动埋弧焊接工艺,q235-h08、h08a、h08mna; q345、q390-h08a、h08e、h08mn,（2-2）电阻焊 利用电流通过焊件接触点表面产生的热量熔化金属，再通过压力使其焊合。适用薄壁型钢（12mm内）。 （2-3）气 焊 利用乙炔在氧气中燃烧而形成的火焰来熔化金属，形成焊缝。适用薄钢板或小型结构。,（3）各种连接的特点,（4）对接焊缝的形式,（5）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：需剖口，焊件长度要精确。,（6）对接焊缝的构造处理 （5-1）起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用引弧板施工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，计算时将焊缝长度两端各减去5mm。 （5-2）变厚度板对接，在板的一面或两面切成坡度不大于1:2.5的斜面，避免应力集中。 （5-3）变宽度板对接，在板的一侧或两侧切成坡度不大于1:2.5的斜边(直接动力荷载时应为1:4)，避免应力集中。,（7）角焊缝种类 包括直角角焊缝（图a）和斜角角焊缝（图b）,（7-1） 直角角焊缝 （a）普通焊缝 （b）平坡焊缝 （c）深熔焊缝,（7-2）斜角角焊缝： （a）斜锐角焊缝 （b）斜钝角焊缝 （c）斜凹面角焊缝,（7-3）施焊方位 （a）平焊（俯焊） （b）立焊和横焊 （c）仰焊 质量及施工难易程度： 平焊好、立焊和横焊次 之、仰焊最差 。,平焊,对接焊缝,对接焊缝加引弧板,角焊缝（三面围焊）,角焊缝连接（端焊缝连接）,螺栓连接（拉剪作用）,7.2 直角焊缝的构造和计算,（1）角焊缝的受力特点 焊缝破坏面,角焊缝破坏面上的应力,端焊缝的应力变化:,侧焊缝的应力变化:,（2）角焊缝的计算,角焊缝连接的构造要求,7.3 对接焊缝的构造和计算,焊接应力与焊接变形,(1) 焊接变形和焊接应力产生的原因: 焊接过程中,局部区域受到高温作 用,引起不均匀的加热和冷却,使构件 产生变形. 在冷却过程中,焊缝和焊缝附近的 钢材的收缩受到约束而产生应力.,(2)焊接应力的影响,在常温和静荷载作用下，对构件的强度无影响，但对刚度则有影响。 塑性变形降低，容易产生裂缝。 疲劳强度降低。 使稳定承载力降低。 使构件提前进入塑性阶段。,(3)主要焊接应力,纵向收缩引起的纵向应力(焊缝方向的应力):,横向应力(与焊缝垂直方向):,考虑整体冷却与焊接次序的叠加,焊接次序的影响,焊缝厚度方向的焊接应力:,厚度小于25mm时，厚度方向应力 不大；但板厚大于50mm时，厚度方向应 力可达50n/mm2左右。,(4)焊接变形,主要形式: 纵向收缩、横向受缩、弯曲变形、角变 形、波浪变形、扭曲变形等。 减少焊接变形的方法： （4-1）采用合适的焊接顺序； （4-2）尽可能对称焊接； （4-3）焊接前施加相反的预变形； （4-4）机械校正法和锤击法。,（5）减少焊接应力的方法,焊前预热、焊后回火加热6000c， 然后冷却； 焊接后进行锤击。,（6）焊接变形演示,t型连接焊接变形,薄板焊接翘曲变形,垂直连接焊接变形,搭接焊缝构件变形,对接焊缝构件变形,正确焊接顺序1,正确焊接顺序2,7.4 普通螺栓的连接,(1) 普通螺栓的连接构造 螺栓的规格与表示： 钢结构一般选用c级（粗制）六角螺母螺栓，标识用m和工程直径表示，例如m16、m20等。 螺栓的排列： 有并列（图a）和错列（图b）之分，螺栓的各距应满足规定的要求。,钢板上的螺栓排列,钢板上的螺栓容许间距,另外还有角钢连接螺栓、工字钢和槽钢翼缘连接 螺栓及工字钢和槽钢腹板连接螺栓容许最小栓距 的要求（见教科书表8-3表8-5）。,型钢的螺栓排列,为何对栓距有限制？,（1）受力性能要求： 端距过小冲剪破坏；栓距过小拉断；栓距过大板件易鼓凸而影响正常受力。 （2）施工要求： 留有足够的空间便于板手转动。 （3）构造要求： 栓距过大，连接板件间不密实，潮气容易侵入，造成板件锈蚀。,（2）受力性能与计算 2-1 受力分类 螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及剪拉共同作用。,2-2 主要破坏形式,端部剪断,板被拉断,钢板孔壁被螺栓挤压破坏,螺栓剪切破坏,螺栓受剪破坏、孔壁挤压破坏、连接板净截面破 坏、螺栓受弯破坏、连接板端部冲剪破坏。,2-3 单个受剪螺栓的承载力计算 螺栓抗剪： 孔壁承压： 最大承载力：,2-4 轴力作用受剪螺栓群的连接计算,受力特性 沿受力方向，受力分配不均，两端大中间小，在一定范围内，靠塑性变形可以均布内力；设计计算时仍按均布，但强度需乘折减系数。 当l115d0时： 当l160d0时： 0.7,连接所需螺栓数量：,连接板净截面强度（防止板件拉断）：,净截面计算,2-5 扭矩、轴力及剪力共同作用受剪螺栓群计算 扭矩作用：,1号螺栓所承担的扭转剪力：,轴力及剪力作用下螺栓所受到的剪力： 轴力扭矩共同作用下最大受力螺栓所承担的剪力计算：,2-6 受拉螺栓连接计算,需要说明的是： 由于杠杆作用，螺栓实际受的力要大于外力n 解决办法：设计时采取措施加强刚度；规范对设计 强度进行了适当折减。,单个螺栓承载力：,抗拉计算：,2-7 弯矩作用下普通螺栓连接计算,（1）弯矩作用下的计算,单个螺栓所承担的力：,（2）m、n共同作用下（偏心受拉）的计算,小偏心：,大偏心：,（3）拉剪共同作用螺栓连接计算,【例题】验算双盖板拼接的螺栓连接节点。 钢材q235，螺栓为b级m20精制螺栓，孔20.5mm。,扭矩:,水平力:,竖向力:,7.5 高强度螺栓连接 (1)概述 按受力特性分：摩擦型与承压型 抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载 力极限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以 螺杆抗剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态（同 普通螺栓）。受拉时两者无区别。,高强螺栓采用类孔，便于施工。受传力机 理的要求，构造上除连接板的边、端距1.5d0 外，其它要求同普通螺栓。 高强螺栓的材料与强度等级: 由高强材料经热处理制成，按强度等级分为 10.9与8.8级，如10.9级m20螺栓。 10.9级一般由20mntib材料制作， fu1000n/mm2；8.8级一般为45钢制 成，fu800n/mm2。,高强螺栓的预拉力: 式中二个0.9分别为材料安全系数和超张拉安 全系数，1.2为施工时施工扭矩和预拉力同时作用 于螺栓而考虑的折减系数。 预拉力的产生可通过转角法或扭矩法实现 （根据预拉力p与施工扭矩间的关系控制，并应按 实验确定。,扭剪型高强螺栓,(2)摩擦型高强螺栓连接计算 受剪连接计算: 一个螺栓抗剪承载力 连接所需螺栓数 净截面强度：考虑50孔前传力,受拉连接高强螺栓计算: 由于高强螺栓的基本承