最后.钢结构的连接-1

1、第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 Connections 3.1钢结构的连接钢结构的连接 3.2 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 3.3角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算 3.4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 3.5普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算 3.6高强度螺栓连接的构造与计算高强度螺栓连接的构造与计算 3.7轻钢结构紧固件连接的构造和计算轻钢结构紧固件连接的构造和计算板件板件 构件构件连接的重要性连接的重要性连接的重要性连接的重要性构件构件 结构结构还有：工程造价工程造价， 结构安全结构安全。3.1 钢结构的连接钢结构的连接 Connecti

2、ons钢结构的连接方法：钢结构的连接方法： 焊接连接螺栓连接铆钉连接钢结构的连接钢结构的连接原则原则： 安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便、安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便、节约钢材。节约钢材。焊缝连接焊缝连接 welded connections 画画1；铆钉连接铆钉连接 riveted connections ; 螺栓连接螺栓连接 bolted connections画画2。3.1.1 焊缝连接焊缝连接 Welded Connections1、焊接连接的特点、焊接连接的特点对几何形体适应性强，构造简单；对几何形体适应性强，构造简单；用料经济用料经济 ，不削弱截面；，不削弱截面；

3、连接的密封性好，刚度大，连接的密封性好，刚度大，易于自动化，工效高，制作加工方便。易于自动化，工效高，制作加工方便。焊缝热影响区材质变脆；焊缝热影响区材质变脆；产生残余应力和变形产生残余应力和变形 ；降低稳定承载力；降低稳定承载力； 焊接结构对裂纹敏感，低温冷脆焊接结构对裂纹敏感，低温冷脆 严重。严重。2、钢结构常用焊接方法、钢结构常用焊接方法3.1.1 焊缝连接焊缝连接 Welded Connections方法：方法：手工电弧焊手工电弧焊、 埋弧焊埋弧焊（自动或半自动）（自动或半自动） 气体保护焊气体保护焊。焊接：将被焊金属局部加热呈液体状态时分子结合过程焊接：将被焊金属局部加热呈液体状态时

4、分子结合过程3. 焊缝连接形式焊缝连接形式 及焊缝形式及焊缝形式 焊缝连接形式焊缝连接形式 Types of welded joints3.1.1 焊缝连接 Welded Connections 按被连接钢材的相互位置可分为：按被连接钢材的相互位置可分为： 对接连接对接连接Butt Joint 、 搭接连接搭接连接Lap Joint 、 T形连接形连接 Tee Joint和和 角部连接角部连接Corner Joint四种。四种。3.1.1 焊缝连接 Welded Connections对接焊缝对接焊缝（ 坡口焊缝）坡口焊缝）butt welds：完全焊透的对接焊缝：完全焊透的对接焊缝： 焊缝金

5、属充满整个连接截面并与母材熔合为一体。 部分焊透的对接焊缝：部分焊透的对接焊缝： 焊缝金属未充满整个连接截面，存在未施焊的一段。角焊缝角焊缝（贴角焊缝）（贴角焊缝）fillet welds： 焊缝金属直接填充在被连接板件形成的直角或斜角区域内。焊缝形式：指焊缝本身的截面形式焊缝形式：指焊缝本身的截面形式 。最常用的有两种：对接焊缝最常用的有两种：对接焊缝、角焊缝角焊缝。3. 焊缝连接形式焊缝连接形式 及焊缝形式及焊缝形式 焊缝形式焊缝形式3.1.1 焊缝连接 Welded Connections 焊缝形式焊缝形式按受力方向分为按受力方向分为 ：对接焊缝：对接焊缝：正对接焊缝正对接焊缝、斜对接焊

6、缝斜对接焊缝。角焊缝：角焊缝： 正面角焊缝正面角焊缝、侧面角焊缝侧面角焊缝、斜焊缝斜焊缝。按焊缝沿长度方向布置分：按焊缝沿长度方向布置分：连续角焊缝连续角焊缝、断续角焊缝。断续角焊缝。3.1.1 焊缝连接 Welded Connections按施焊位置分：按施焊位置分：平焊平焊 Flat（俯焊）、（俯焊）、横焊横焊Horizontal、 立焊立焊Vertical、仰焊仰焊Overhead。 断续 焊缝形式焊缝形式3.1.1 焊缝连接焊缝连接 Welded Connections4. 焊缝缺陷及焊缝质量检验焊缝缺陷及焊缝质量检验 焊缝缺陷：焊缝缺陷：裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未裂

7、纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未溶合、未焊透。焊缝尺寸不符合要求、焊缝成形不良。溶合、未焊透。焊缝尺寸不符合要求、焊缝成形不良。3.1.1 焊缝连接焊缝连接 Welded Connections钢结构工程施工及验收规范焊缝质量分三级钢结构工程施工及验收规范焊缝质量分三级: 一级焊缝一级焊缝需外观检查、超声波探伤合格。需外观检查、超声波探伤合格。X射线探伤补充；射线探伤补充；二级焊缝二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格。需外观检查、超声波探伤合格。 X射线探伤补充；射线探伤补充； 三级焊缝三级焊缝需外观检查合格。需外观检查合格。与母材等强的对接焊缝与母材等强的对接焊缝 二级二级 直接承受

8、动荷载的焊缝直接承受动荷载的焊缝 二级二级 一般焊缝一般焊缝 三级三级 外观检查外观检查外观缺陷、几何尺寸。外观缺陷、几何尺寸。 超声波探伤检验超声波探伤检验、X X射线检验射线检验内部缺陷。内部缺陷。4. 焊缝缺陷及焊缝质量检验焊缝缺陷及焊缝质量检验焊缝质量检验方法分：焊缝质量检验方法分：3.1.2铆钉连接铆钉连接 Riveted Connections 铆钉连接的施工铆钉连接的施工打铆打铆类孔：按设计孔径钻成的孔。质量好，强度高类孔：按设计孔径钻成的孔。质量好，强度高类孔：单个零件上一次冲成、不用钻模钻孔。类孔：单个零件上一次冲成、不用钻模钻孔。制孔制孔2. 铆钉连接的优缺点铆钉连接的优缺

9、点缺缺 点点 ： 构造复杂，费钢费工构造复杂，费钢费工 。热铆：温度热铆：温度9001000铆合。降温时铆钉受拉，铆合。降温时铆钉受拉， 连接板件受压，连接紧密；连接板件受压，连接紧密； 冷铆：常温下铆合。冷铆：常温下铆合。 优优 点点 ： 传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗 动力荷载好动力荷载好 。3.1.3 螺栓连接螺栓连接 Bolted Connections1.普通螺栓连接普通螺栓连接普通螺栓连接普通螺栓连接 高强度螺栓连接高强度螺栓连接螺栓连接螺栓连接优缺点：优缺点：优优 点点 ：C级螺栓制作简单，装卸便利；级螺栓制作简单，装卸便利； A

10、、B级螺栓工作性能好级螺栓工作性能好 。分类：分类： A级 5.6级、8.8级；d24mm，lmin(10d, 150mm)； B级 5.6级、8.8级；d24mm，lmin(10d, 150mm)； C级 4.6级、4.8级；受拉、受剪(次要连接)、安装。 缺缺 点点 ：C级螺栓精度低，受剪性能差；级螺栓精度低，受剪性能差； A、B级螺栓精度高，加工和安装难度大级螺栓精度高，加工和安装难度大 ，价高。，价高。摩擦型连接：摩擦型连接：螺栓预拉力螺栓预拉力 摩擦力摩擦力 传递外力；传递外力； 适用于承受动荷载的结构。适用于承受动荷载的结构。承压型连接：承压型连接：允许滑移允许滑移 螺栓杆与孔壁承

11、压传力。螺栓杆与孔壁承压传力。 不得用于承受动荷载的结构。不得用于承受动荷载的结构。2. 2.高强度螺栓连接高强度螺栓连接 优优 点点 ：加工方便，对结构削弱少，可拆换，能承受动：加工方便，对结构削弱少，可拆换，能承受动 力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好。力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好。3.1.3 螺栓连接螺栓连接 Bolted Connections 等级：等级：8.8级、级、10.9级。级。缺缺 点点：摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高：摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高 。优缺点优缺点3.1.4 焊缝代号、螺栓图例焊缝代号、螺栓图例焊缝符号表示法规定：焊缝符号表示法规定： 焊缝代号由焊

12、缝代号由引出线引出线、图形符号图形符号、辅助符号辅助符号三部分组成。三部分组成。1、焊缝代号焊缝代号螺栓与孔眼图例：3.1.4 焊缝代号、螺栓图例焊缝代号、螺栓图例2、螺栓图例螺栓图例3.2对接焊缝的构造与计算对接焊缝的构造与计算3.2.1对接焊缝的构造对接焊缝的构造坡口形式：坡口形式： a）直边缝：适合板厚直边缝：适合板厚t 10mm； b）单边单边V形：适合板厚形：适合板厚t 1020mm c）双边双边V形：适合板厚形：适合板厚t 1020mm d）U形：适合板厚形：适合板厚t 20mm e）K形：适合板厚形：适合板厚t 20mm f）X形：适合板厚形：适合板厚t 20mm 几点说明：几点

13、说明：2. 对接焊缝的构造处理对接焊缝的构造处理 （1）起落弧处易有焊接缺陷，所以应采用引弧板应采用引弧板。对承受静荷载的结构，设置引弧板有困难时可不设，计算焊缝长度时取焊缝实际长度减去实际长度减去2t（t 为较薄焊件厚度）。 1. 1. 对接焊缝的优缺点对接焊缝的优缺点 优点优点：用料经济、传力均匀、无明显的应力集中，：用料经济、传力均匀、无明显的应力集中， 利于承受动力荷载。利于承受动力荷载。 缺点缺点：需加工坡口，焊件长度要精确。：需加工坡口，焊件长度要精确。2. 对接焊缝的构造处理对接焊缝的构造处理 （2）变厚度板对接变厚度板对接，在板的一面或两面切成坡度不大于，在板的一面或两面切成坡

14、度不大于1:2.5的斜的斜面（验算疲劳时为面（验算疲劳时为1：4），避免应力集中。），避免应力集中。 （3）变宽度板对接变宽度板对接，在板的一侧或两侧切成坡度不大于，在板的一侧或两侧切成坡度不大于1:2.5的斜的斜边（验算疲劳时为边（验算疲劳时为1：4），）， 避免应力集中。避免应力集中。 几点说明：几点说明：3. 3. 对接焊缝的强度对接焊缝的强度 有引弧板的对接焊缝在受压受压与受剪受剪时与母材等强，但焊缝的抗拉强度焊缝质量等级质量等级有关。 4. 对接焊缝的破坏形式对接焊缝的破坏形式正常破坏 不正常破坏3.2.2 完全焊透的完全焊透的对接焊缝的计算对接焊缝的计算wcwtwfftlN 或wl

15、无引弧板，每条焊缝实际长度2 t； 有引弧板，焊缝实际长度。1. 1.轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝 正对接焊缝正对接焊缝：wcwtff 、一、二级焊缝：与母材等强； 三级焊缝：抗压与母材等强，抗拉为母材强度85%。对接焊缝的应力分布对接焊缝的应力分布 焊件的应力分布焊件的应力分布焊缝中最大应力（或折算应力）焊缝中最大应力（或折算应力） 焊缝的强度设计值。焊缝的强度设计值。 )(sinwcwtwfftlNwvwftlNcos当 tg 1.5，即 56.3时，可不验算焊缝强度。 1. 1.轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝 斜对接焊缝斜对接焊缝：正对接焊缝强度不满足正对接焊缝强度不满足

16、母材强度不能充分利用母材强度不能充分利用加长焊缝，加长焊缝，加引弧板和二级质量检验加引弧板和二级质量检验措施措施复习：截面(组合截面)几何性质： 形心 y 、静矩 Sw、惯性矩 Iw 和截面模量(抗弯系数)Ww。wtf1.1321212. 承受弯矩和剪力联合作用的对接焊缝承受弯矩和剪力联合作用的对接焊缝wtwfWMmaxwvwwftIVSmax腹板与翼缘的交接点，还应按下式验算折算腹板与翼缘的交接点，还应按下式验算折算应力应力：局部应力，强度提高系数wtf1.1321213. 承受轴力、弯矩和剪力联合作用的对接焊缝承受轴力、弯矩和剪力联合作用的对接焊缝wtwfANWMmaxwvwwftIVSm

17、ax腹板与翼缘的交接点，还应按下式验算腹板与翼缘的交接点，还应按下式验算折算应力折算应力：局部应力，强度提高系数3.3.1角焊缝的构造角焊缝的构造1、角焊缝的形式和强度、角焊缝的形式和强度按与作用力的关系可分为按与作用力的关系可分为 ：正面角焊缝正面角焊缝、焊缝长度方向焊缝长度方向作用力。作用力。侧面角焊缝侧面角焊缝、焊缝长度方向焊缝长度方向作用力作用力斜焊缝斜焊缝焊缝长度方向焊缝长度方向作用力作用力3.3角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算按其截面形式可分为：按其截面形式可分为： 斜角角焊缝斜角角焊缝两焊脚边夹角两焊脚边夹角大于大于或或小于小于90的焊缝。的焊缝。he 有效厚度有效厚度 喉部

18、尺寸喉部尺寸 hf 焊脚尺寸焊脚尺寸O 焊根焊根3.3.1角焊缝的构造角焊缝的构造1、角焊缝的形式和强度、角焊缝的形式和强度直角角焊缝直角角焊缝两焊脚边夹角为两焊脚边夹角为90的焊缝。的焊缝。o直角角焊缝截面形式直角角焊缝截面形式普通焊缝普通焊缝 平坡焊缝平坡焊缝（坦式）（坦式）深熔焊缝深熔焊缝（凹面式）（凹面式）3.3.1角焊缝的构造角焊缝的构造1、角焊缝的形式和强度、角焊缝的形式和强度 一般采用(a),但(a)应力集中较严重, 在承受动荷载时采用(b)、(c)。 60135135斜角角焊缝截面形式斜角角焊缝截面形式(90)焊缝的工作性能焊缝的工作性能 ：受力特点：受力较复杂，受拉、受弯为主

19、、受剪为次。受力特点：受力较复杂，受拉、受弯为主、受剪为次。截面应力：正应力、剪应力，分布不均，截面应力：正应力、剪应力，分布不均，焊根焊根形成高形成高 峰应力；峰应力；沿焊缝长度的分布较均匀。沿焊缝长度的分布较均匀。强度高强度高(抗拉抗剪抗拉抗剪)，刚度大，刚度大(抗拉抗剪抗拉抗剪)，塑性差。，塑性差。正面角焊缝正面角焊缝：焊缝长度方向与作用力垂直。 侧面角焊缝侧面角焊缝：焊缝长度方向与作用力平行。：焊缝长度方向与作用力平行。 受力特点：受剪为主，受弯为次；受力特点：受剪为主，受弯为次； 计算忽略弯矩。计算忽略弯矩。应力分布：剪应力沿焊缝长度方向分布不均，应力分布：剪应力沿焊缝长度方向分布不

20、均， 两端大两端大, 中间小。中间小。性能：塑性较好，弹性模量低，性能：塑性较好，弹性模量低， 强度较低。强度较低。焊缝的工作性能焊缝的工作性能 ： 受力性能、强度介于正面角焊缝与侧面角焊缝之间受力性能、强度介于正面角焊缝与侧面角焊缝之间 。 角焊缝的角焊缝的破坏形式破坏形式： 一般发生在一般发生在45的喉部截面。的喉部截面。焊缝的工作性能焊缝的工作性能 ： 斜焊缝斜焊缝：焊缝长度方向与作用力成角度。：焊缝长度方向与作用力成角度。3.3.1角焊缝的构造角焊缝的构造2、角焊缝的构造要求、角焊缝的构造要求3.3角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算最大焊脚尺寸最大焊脚尺寸maxffhh最小焊脚尺寸最

21、小焊脚尺寸 maxmin.thf51避免焊件出现避免焊件出现过烧过烧现象现象减少焊接应力与变形减少焊接应力与变形minffhh 保证焊缝最小承载力保证焊缝最小承载力防止冷却过快产生裂纹防止冷却过快产生裂纹maxminfffhhh. 焊脚尺寸焊脚尺寸minmax. thf213.3.1角焊缝的构造角焊缝的构造2、角焊缝的构造要求、角焊缝的构造要求侧面侧面角焊缝的最大计算长度角焊缝的最大计算长度角焊缝计算长度角焊缝计算长度 = 实际焊缝长度实际焊缝长度 . 焊缝长度焊缝长度fh2wlwlmaxwwll记住：焊缝太长了记住：焊缝太长了 没用！没用！Why? 两端已经破坏了。两端已经破坏了。fwhl6

22、0max3.3.1角焊缝的构造角焊缝的构造2、角焊缝的构造要求、角焊缝的构造要求. 焊缝长度焊缝长度角焊缝的最小计算长度角焊缝的最小计算长度)mm,max(min408fwhlminwwll为什么限制角焊缝的最小计算长度？为什么限制角焊缝的最小计算长度？防止缺陷影响防止缺陷影响焊缝工作不可靠焊缝工作不可靠防止力线弯折过大防止力线弯折过大应力集中严重应力集中严重避免局部加热严重避免局部加热严重 3.3.1角焊缝的构造角焊缝的构造2、角焊缝的构造要求、角焊缝的构造要求. 搭接连接的构造要求搭接连接的构造要求仅采用两条侧面角焊缝仅采用两条侧面角焊缝两条焊缝间距两条焊缝间距 ：每条焊缝长度：每条焊缝长

23、度： blw搭接连接的最小搭接长度搭接连接的最小搭接长度mm,maxmin255tl mm mmmm minminmin121901216tbttb. 其它构造要求：其它构造要求： 3.3.1角焊缝的构造角焊缝的构造2、角焊缝的构造要求、角焊缝的构造要求焊接材料的匹配焊接材料的匹配（适用于各种焊接）（适用于各种焊接）角焊缝的围焊和绕角焊角焊缝的围焊和绕角焊 转角处转角处必须连续施焊！必须连续施焊！三面围焊三面围焊绕角焊绕角焊3.3.2直角角焊缝的基本计算公式直角角焊缝的基本计算公式1、直角角焊缝的截面、直角角焊缝的截面垂直于焊缝有效截面的正应力垂直于焊缝有效截面的正应力垂直于焊缝长度方向的剪应

24、力垂直于焊缝长度方向的剪应力沿焊缝长度方向的剪应力沿焊缝长度方向的剪应力2、角焊缝有效截面上的应力、角焊缝有效截面上的应力/3.3.2直角角焊缝的基本计算公式直角角焊缝的基本计算公式wff 3)(32/22wuf )(32/22wuf )(8 . 12/22经验公式经验公式欧洲钢结构协会欧洲钢结构协会(ECCS)角焊缝的极限强度公式：角焊缝的极限强度公式：我国钢结构设计规范：我国钢结构设计规范：国际标准化组织国际标准化组织(ISO)角焊缝的极限强度公式：角焊缝的极限强度公式：能量理论能量理论与母材相同与母材相同能量理论能量理论角焊缝抗剪角焊缝抗剪强度设计值强度设计值3、基本计算公式、基本计算公

25、式3.3.2直角角焊缝的基本计算公式直角角焊缝的基本计算公式4、我国对直角角焊缝计算公式的简化、我国对直角角焊缝计算公式的简化wewexflhNlhN cos/3.3.2直角角焊缝的基本计算公式直角角焊缝的基本计算公式222weweyflhNlhN sin将将 和和 代入代入2f / fwff 3)(32/22wwfffffffff/ 222222333232 引入系数引入系数 ： 简化公式简化公式f wfffff22 正面角焊缝正面角焊缝 ：侧面角焊缝：侧面角焊缝： ,f0090 xN ffwweflhN fffwweflhN ,f000 yN基本计算公式基本计算公式基本计算公式推导：基本计

26、算公式推导：)(. ;.ff动荷01221 3.3.3 各种受力状态下直角角焊缝连接的计算各种受力状态下直角角焊缝连接的计算1. 承受轴力作用时角焊缝连接计算承受轴力作用时角焊缝连接计算 当只有侧面角焊缝时：当只有侧面角焊缝时：wfwefflhN)(每条焊缝计算长度每条焊缝计算长度：（1）用盖板的对接连接承受轴力（拉力、压力）用盖板的对接连接承受轴力（拉力、压力）焊件受轴力、轴力通过连接焊缝中心焊件受轴力、轴力通过连接焊缝中心焊缝应力均分焊缝应力均分直角角焊缝有效厚度：直角角焊缝有效厚度：fhllww2注意：注意：对连接一侧焊缝求和。对连接一侧焊缝求和。f. hhe70当采用三面围焊时当采用三

27、面围焊时： 当一侧正面角焊缝的有效厚度均相同时， helw = helw ；式中：lw 为连接一侧正面角焊缝计算长度的总和。wewfflhfN由力由力(NN )，计算侧面角焊缝的强度：，计算侧面角焊缝的强度： wfwefflhNN当一侧的侧面角焊缝的有效厚度均相同时， helw = helw ；式中：lw 为连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和。（1）用盖板的对接连接承受轴力（拉力、压力）用盖板的对接连接承受轴力（拉力、压力）对矩形拼接板，先计算正面角焊缝承担的内力 ：（2 2）承受斜向轴力的角焊缝连接计算（斜焊缝）承受斜向轴力的角焊缝连接计算（斜焊缝）cossin/NNNN ; , /ffwe

28、welhNlhN ffffwf22 简化公式简化公式分力法分力法 3.3.3 各种受力状态下直角角焊缝连接的计算各种受力状态下直角角焊缝连接的计算1. 承受轴力作用时角焊缝连接计算承受轴力作用时角焊缝连接计算N分解分解 垂直于焊缝的分力垂直于焊缝的分力 平行于焊缝的分力平行于焊缝的分力直接法直接法 （2 2）承受斜向轴力的角焊缝连接计算（斜焊缝）承受斜向轴力的角焊缝连接计算（斜焊缝）将式将式 和和 代入：代入：wff/ )(33222 wff )(/2223 wweweweflhNlhNlhNfcossinsin2222231 2welhN sinwelhN cos/ ; /sincos/si

29、ncossinff fffwwwewwewwewefflhNflhNflhNlhN 31132234222223112/sin f 直接法直接法 （2 2）承受斜向轴心力的角焊缝连接计算（斜焊缝）承受斜向轴心力的角焊缝连接计算（斜焊缝） ; ff wweflhN 3/sin112f斜焊缝强度增大系数：斜焊缝强度增大系数：wweflhNff. ,. ,22122190 ,. ,ffwweflhN010 正面角焊缝正面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝（3 3）承受轴力的角钢端部连接）承受轴力的角钢端部连接3.3.3 各种受力状态下直角角焊缝连接的计算各种受力状态下直角角焊缝连接的计算1. 承受轴力作用时

30、角焊缝连接计算承受轴力作用时角焊缝连接计算特点：特点： 因为外力作用线与角钢杆件轴线重合，故焊缝因为外力作用线与角钢杆件轴线重合，故焊缝 所传递的合力作用线应与角钢杆件轴线重合。所传递的合力作用线应与角钢杆件轴线重合。 两面侧焊两面侧焊 三面围焊三面围焊 L形围焊形围焊在角钢连接轴受力时在角钢连接轴受力时,要注意外力在每条焊缝上的要注意外力在每条焊缝上的分配分配。解得：beKbebK21 K1、K2 为角钢肢背和肢尖焊缝的内力分配系数；为角钢肢背和肢尖焊缝的内力分配系数； X = 0 N1+N2+N3 =N N2=N N1 N3 （3 3）承受轴力的角钢端部连接）承受轴力的角钢端部连接由力的平

31、衡条件：由力的平衡条件：M = 0 N1 e = N2 ( b-e ) + N3 ( b/2-e ) )(222232323131NNKNbNeNNNKNbebNN1. 三面围焊：先假定正面角焊缝三面围焊：先假定正面角焊缝hf3，然后计算：，然后计算：角钢焊缝的内力分配系数wffffbhN337 . 02N1、N2；hf1 、hf2 lw1、 lw2 2. 两面侧焊两面侧焊 ：N3 = 0， N1= K1 N；N2= K2 N；3.形围焊形围焊: N2 = 0， N3= 2K2 N；N1= N N3；3.3.3 各种受力状态下直角角焊缝连接的计算各种受力状态下直角角焊缝连接的计算2. 复杂受力

32、时的角焊缝连接计算复杂受力时的角焊缝连接计算 复杂受力分解为简单受力情况复杂受力分解为简单受力情况求出各自应力分布；求出各自应力分布； 应用叠加原理应用叠加原理找出焊缝最不利的受力点；找出焊缝最不利的受力点； 计算焊缝最不利的受力点的强度。计算焊缝最不利的受力点的强度。分析方法：分析方法：轴力轴力 Nx ： wexexNlhNAN2弯矩弯矩 M=Nxe ：A点垂直于焊缝长度方向应力：点垂直于焊缝长度方向应力： fA2262wewexlhMlhN A点平行于焊缝长度方向应力：点平行于焊缝长度方向应力： fAweyeylhNAN2 焊缝强度计算公式：焊缝强度计算公式： wfffff22承受承受N、

33、M和和V联合作用时的角焊缝连接计算联合作用时的角焊缝连接计算 226WeeMAlhMWM工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘的角焊缝连接工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘的角焊缝连接通常承受弯矩通常承受弯矩M和剪力和剪力V的联合作用：的联合作用：(1) 腹板焊缝承受全部剪力，弯矩由全部焊缝承受；腹板焊缝承受全部剪力，弯矩由全部焊缝承受；(2) 腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承担全部弯矩，腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承担全部弯矩， 将弯矩将弯矩M化为一对水平力化为一对水平力H=M/h两种假设：两种假设：腹板焊缝承受全部剪力，弯矩由全部焊缝承受腹板焊缝承受全部剪力，弯矩由全部焊缝承受翼缘焊缝最外纤维应力应满足角焊缝强

34、度条件：翼缘焊缝最外纤维应力应满足角焊缝强度条件：wffwffhIM211翼缘焊缝与腹板焊缝交点翼缘焊缝与腹板焊缝交点A处弯曲应力和剪应力：处弯曲应力和剪应力：222hIMwf)(22 eeflhV腹板焊缝在腹板焊缝在A的强度验算式为：的强度验算式为： wfffff222腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承担全部弯矩腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承担全部弯矩weeflhHfff 11weeflhVff222 例题例题 3.4 中，中，采用（采用（1）种方法：）种方法：2f2f222f1N/mm;N/mm.N/mmN/mm1278115195140 采用（采用（2）种方法：）种方法：22221N/mm1

35、60N/mm127N/mm195N/mm150ff22222N/mm160N/mm2 .159/fff将弯矩将弯矩M化为一对水平力化为一对水平力H=M/h翼缘焊缝翼缘焊缝腹板焊缝腹板焊缝3. 三面围焊承受剪力和扭矩联合作用时的角焊缝计算三面围焊承受剪力和扭矩联合作用时的角焊缝计算假定：3.3.3 各种受力状态下直角角焊缝连接的计算各种受力状态下直角角焊缝连接的计算(1)被连接件绝对刚性，它有绕焊缝形心被连接件绝对刚性，它有绕焊缝形心O旋转的趋势，旋转的趋势， 而角焊缝本身是弹性；而角焊缝本身是弹性；(2)角焊缝群上任一点的应力方向垂直于该点与形心的角焊缝群上任一点的应力方向垂直于该点与形心的

36、连线，且应力大小与连线长度连线，且应力大小与连线长度 r 成正比。成正比。在在T T作用下，作用下，A A点应力：点应力：yxpTIIrTIrT 剪力剪力V V在焊缝群引起均布剪应力，在焊缝群引起均布剪应力，A A点应力：点应力：yxxpxTTyIIrTIrT COSA A点受到垂直与焊缝长度方向的应力：点受到垂直与焊缝长度方向的应力：)(wevylhV VyTy fA A点合应力满足的强度条件：点合应力满足的强度条件： 22wfTxfVyTyfx轴、y轴分力：yxypyTTxIIrTIrT sin3.3.4斜角角焊缝和部分焊透的对接焊缝的计算斜角角焊缝和部分焊透的对接焊缝的计算自学：自学：P

37、77P793.3.5喇叭形焊缝的计算喇叭形焊缝的计算自学：自学：P79P80已知：钢板宽度已知：钢板宽度B=270mm，厚度，厚度t1=28mm，钢材的钢号，钢材的钢号Q235-B; 承受静态轴心拉力承受静态轴心拉力 N=1400kN(设计值设计值);手工焊手工焊,焊条为焊条为E43型。型。试设计：采用拼接盖板的对接连接试设计：采用拼接盖板的对接连接1、采用拼接盖板的对接连接有三种方法：、采用拼接盖板的对接连接有三种方法：仅采用侧面角焊缝仅采用侧面角焊缝采用正面、侧面角焊缝（三面围焊）采用正面、侧面角焊缝（三面围焊）采用正面、侧面角焊缝和斜焊缝（有斜焊缝的围焊）采用正面、侧面角焊缝和斜焊缝（有

38、斜焊缝的围焊）例题例题3.2 (P70)2、传力过程和传力方式、传力过程和传力方式沿沿m-m截面假想把连接分成两部分截面假想把连接分成两部分3、拼接钢板的设计、拼接钢板的设计原则原则：盖板的承载力：盖板的承载力被连接构件的承载力被连接构件的承载力盖板宽度盖板宽度 b 确定：确定：b=被连接板宽度被连接板宽度 2(1015mm) =270215=240mm施焊要求施焊要求别咬边别咬边！盖板厚度盖板厚度 t 确定：确定：盖板的承载力盖板的承载力被连接构件的承载力被连接构件的承载力BbfBttbf12mmtt115205282702152402.取取mmt16板材规格构造要求：两条侧面角焊缝间距构造

39、要求：两条侧面角焊缝间距(盖板宽度盖板宽度)应满足应满足O.K minmmtmmb256161616240mintb164、焊脚尺寸的确定、焊脚尺寸的确定)()()(fmaxmmtmmth61415211621)(.maxfminmmtmmth6947285151mmtth63328212121.minfmax加正面角焊缝加正面角焊缝不满足怎么办？不满足怎么办？ ,fmaxffminfhhhmmh9取小焊脚尺寸的强度小焊脚尺寸的强度 大焊脚尺寸的强度大焊脚尺寸的强度 焊脚尺寸越大，焊接残余应力越大焊脚尺寸越大，焊接残余应力越大浪费材料。强度与浪费材料。强度与 成正比，焊缝金属量与成正比，焊缝金

40、属量与 成正比成正比fh2fh小焊缝可小焊缝可12次焊成次焊成,大焊缝需多层施焊大焊缝需多层施焊,焊接速度焊接速度 确定原则：满足构造要求，焊缝尽可能小而长。确定原则：满足构造要求，焊缝尽可能小而长。5、计算连接一侧焊缝所需的长度（确定连接盖板的长度）、计算连接一侧焊缝所需的长度（确定连接盖板的长度）仅采用侧面角焊缝仅采用侧面角焊缝mmfhNlflhNflhNwewwwewwiei348160364140000044. fff;mm/N;mm.;kN2ff16036970701400wefhhN一侧焊缝实长一侧焊缝实长mmmmf370366923482hllww构造要求：构造要求：mmfmax

41、54096060hlwmm),max(fmin7298408mmhlwmmmmmmmaxmin54034872wwwlll mmmm 240370blblww连接盖板长度连接盖板长度 l ：mm750103702102wll采用三面围焊缝采用三面围焊缝正面角焊缝传力：正面角焊缝传力：kN.ff590160240362212233wweflhN mmblmmhw24093 ;f3取侧面角焊缝传力：侧面角焊缝传力：kN8105901400 NN连接一侧所需的侧面角焊缝长度连接一侧所需的侧面角焊缝长度: wwwwieiflhNNflhNNfff. 704mm.ff201160970481000070

42、4wwfhNNlmmf2109201hllww构造要求：构造要求：mmmmmmmaxmin54020172wwwlll连接盖板长度连接盖板长度 l ：mm430102102102wll与第种连接方法比较：盖板长度缩短了与第种连接方法比较：盖板长度缩短了750430=320mm采用有斜焊缝围焊缝（菱形盖板）采用有斜焊缝围焊缝（菱形盖板）正面角焊缝传力：正面角焊缝传力：确定盖板尺寸确定盖板尺寸(最好正面、侧面和斜焊缝的长度为同一数量级最好正面、侧面和斜焊缝的长度为同一数量级)取正面角焊缝长： mm;1003wl斜焊缝坡角：024. 13/sin1/18 .215 . 2:12fmm5 .188si

43、n/70 2wl则斜焊缝长：kN2461601003 . 622. 122f33f3wweflhN ;9f3mmh 取斜焊缝传力：斜焊缝传力：kN7781605 .1883 . 6024. 144f22f2wweflhN ;9f2mmh 取侧面角焊缝传力：侧面角焊缝传力：kN3767782461400231NNNNmm1053 .10293 .93f111hllww构造要求：构造要求：mm540mm105mm72max3minwwwlll连接盖板长度连接盖板长度 l ：mm60059710)1055 .188(2l与第种连接方法比较：盖板长度缩短了与第种连接方法比较：盖板长度缩短了750600

44、=150mm连接一侧所需的侧面角焊缝长度连接一侧所需的侧面角焊缝长度: mm3 .937 . 04376000 1f1f1f1wwwwwieilflhflhN与第种连接方法比较：盖板长度长了与第种连接方法比较：盖板长度长了600430=170mm习题3.3 已知：角钢2908，节点板厚 t =10，钢材Q235-B, 焊条E43型，手工焊，连接受静载轴心拉力N = 500kN。试设计双角钢和节点板间的角焊缝连接。侧焊缝；围焊缝传力过程和传力方式：传力过程和传力方式： N节点板受轴力角钢端部连接围焊缝侧焊缝角钢内力21肢背焊缝：肢背焊缝： hfmax =1.2 tthin =1.28 =9.6

45、hfmin =1.5 tthick =1.510 = 4.74 肢尖焊缝：肢尖焊缝： hfmax =1.2 t =1.210 =12 hfmax = t (12) =8 (12)=76 （板边焊t 6） hfmin =1.5 t =1.510 =4.74 hf 2= 5 （ hf min hf2 hf max） 2. 仅采用侧焊缝时焊脚尺寸的确定：仅采用侧焊缝时焊脚尺寸的确定： hf1 =8（ hf min hf1 hf max） 因角钢肢背和肢尖焊缝传力的比例不同，故采用不同焊脚尺寸。因角钢肢背和肢尖焊缝传力的比例不同，故采用不同焊脚尺寸。3. 侧焊缝计算肢背侧焊缝分担的轴力： N1= K1

46、 N=0.7500=350kN肢尖侧焊缝分担的轴力： N2= K2 N=0.3500=150kN肢背侧焊缝所需的计算长度（绕角焊）：mmlmmfhNlwwfew205819619616087 . 0235000021111 肢尖侧焊缝所需的计算长度（绕角焊） ：mmlmmfhNlwwfew140513413416057 . 0215000022222 构造要求： l w1max= 60 hf 1= 608 = 480 l w1min= 8 hf 1= 88 = 64lw2max= 60 hf 2= 605 = 300 lw2min= 8 hf2 = 85 = 40lwmin lw1 lwmax

47、 lwmin lw2 6） hfmin =1.5 t =1.510 =4.74 正面角焊缝传力： kN 12316022. 19057 . 02233wffweflhN肢背焊缝分担力；N1= K1 NN3/2 =0.7500123/2 =288.5 kN肢尖焊缝分担力： N2= K2 NN3/2 =0.3500123/2 =88.5 kN 三面围焊可利用正面角焊缝的强度提高系数，节约材料。5. 围焊缝计算: 三面围焊： （ hf min hf hf max）hf 1= hf 2= hf 3= hf = 5也可采用不同的焊脚尺寸，施焊时先按最小焊脚尺寸施焊，对较大焊脚尺寸再分层施焊，薄厚分界处的起落弧点磨光过渡。lwmin lw1 lwmax ， lwmin lw2 lwmax OKmmlmmfhNlwwfew265525825816057 . 0228850021111 mmlmmfhNlwwfew855797916057 . 028850022222 肢背侧焊缝所需的计算长度 lw1：肢尖侧焊缝所需的计算长度 lw2：构造要求： l wm