ch3-2013(杨雷修订)

1、钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections第三章第三章 连连 接接Chapter 3 Connections 焊缝连接焊缝连接 螺栓连接螺栓连接钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Princi

2、ples of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections3.1 3.1 钢结构的连接钢结构的连接连接的方式连接的方式焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接连接的原则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安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材 图图3.1.1 3.1.1 连接的方式连接的方式a)NNNNc)NNb)螺栓连接螺栓连接铆钉连接铆钉连接焊接连接焊接连接钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Ch

3、apter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections3.1.1 3.1.1 焊缝连接焊缝连接1. 1. 钢结构常用的焊接方法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。电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电阻焊。 （1 1）手工电弧焊）手工电弧焊原理：原理：利用电弧产生热量熔化焊条利用电弧产生热量熔化焊条和母材形成焊缝。和母材形成焊缝。 图图3.1.2 3.1.2 手工电弧焊手工电弧焊 焊机焊机导线导线熔池熔池焊条焊条焊钳焊钳保护气体保

4、护气体焊件焊件电弧电弧优点：优点：方便，适用于任意空间位置方便，适用于任意空间位置的焊接，特别适用于在高空和野外的焊接，特别适用于在高空和野外作业，小型焊接。作业，小型焊接。缺点：缺点：质量波动大，要求焊工等级质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，生产效率低。高，劳动强度大，生产效率低。 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapt

5、er 3 ConnectionsA A、焊条的选择：、焊条的选择： 焊条应与焊件钢材（主体金属）相适应。焊条应与焊件钢材（主体金属）相适应。Q390Q390、Q420Q420钢选择钢选择E55E55型焊条型焊条(E5500-E5518)(E5500-E5518)Q345Q345钢选择钢选择E50E50型焊条型焊条 (E5001-E5048)(E5001-E5048)Q235Q235钢选择钢选择E43E43型焊条（型焊条（E4300-E4328)E4300-E4328)B B、焊条的表示方法：、焊条的表示方法：EE焊条焊条(Electrode)(Electrode)第第1 1、2 2位数字为熔敷

6、金属的最小抗拉强度（位数字为熔敷金属的最小抗拉强度（kgf/mmkgf/mm2 2) )第第3 3、4 4表示适用焊接位置、电流及药皮的类型。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。不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3

7、Connections（2 2）埋弧焊（自动或半自动）埋弧焊（自动或半自动）电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。、焊丝转盘焊丝转盘送丝器送丝器焊剂漏斗焊剂漏斗焊剂焊剂熔渣熔渣焊件焊件图图3.1.3 埋弧自动焊埋弧自动焊机机器器优点：优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。缺点：缺点：设备投资大，施工位置受限。设备投资大，施工位置受限。焊丝的选择应与焊件等强度。焊丝的选择应与焊件等强度。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第

8、三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections（3 3）气体保护焊）气体保护焊 利用焊枪喷出的利用焊枪喷出的COCO2 2或其他惰性气体代替焊剂的电弧溶焊方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。的侵入。 优点：优点：没有熔渣，焊接速没有熔渣，焊接速度快，焊接质量好。度快，焊接质量好。缺点：缺点：施工

9、条件受限制，施工条件受限制，不适用于在风较大的地方不适用于在风较大的地方施焊。施焊。（4 4）电阻焊）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，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再通过压力使其焊合。适用于板叠厚度不大于1212的焊接。的焊接。 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure

10、第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections* *构造简单，任何形式的构件都可直接相连；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；用料经济，不削弱截面；* *制作加工方便，可实现自动化操作；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。连接的密闭性好，结构刚度大，整体性好。 焊接的缺点焊接的缺点* * 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；局部材质变脆；* * 焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏、降低压杆稳定焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏、

11、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；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；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。低温冷脆问题较为突出。焊接的优点焊接的优点钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections

12、2. 2. 焊缝连接形式及焊缝形式焊缝连接形式及焊缝形式（1 1）焊缝连接形式：分为）焊缝连接形式：分为对接、搭接、对接、搭接、T T形连接形连接和和角部连接角部连接。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections（2 2）焊缝形式：分为）焊缝形式：分为对接焊缝对接焊缝和和角焊缝角焊缝。 对接焊缝按受力与

13、焊缝方向分：对接焊缝按受力与焊缝方向分： 1 1）正对接焊缝）正对接焊缝( (a a) )：作用力方向与焊缝方向正交。：作用力方向与焊缝方向正交。 2 2）斜对接焊缝）斜对接焊缝( (b b) )：作用力方向与焊缝方向斜交。：作用力方向与焊缝方向斜交。 角焊缝按受力与焊缝方向分：角焊缝按受力与焊缝方向分： 1 1）正面角焊缝）正面角焊缝( (c c) ) ：作用力方向与焊缝长度方向垂直。：作用力方向与焊缝长度方向垂直。 2 2）侧面角焊缝）侧面角焊缝( (c c) ) ：作用力方向与焊缝长度方向平行。：作用力方向与焊缝长度方向平行。 3 3）斜焊缝（）斜焊缝（c c）：作用力方向与焊缝方向斜交

14、。）：作用力方向与焊缝方向斜交。图图3.1.5 3.1.5 焊缝形式焊缝形式钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections1 1）对接焊缝）对接焊缝正对接焊缝正对接焊缝T T型对接焊缝型对接焊缝 斜对接焊缝斜对接焊缝2 2）角焊缝）角焊缝钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles o

15、f Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections角焊缝沿长度方向的布置角焊缝沿长度方向的布置1 1）连续角焊缝：受力性能较好，为主要的角焊缝形式）连续角焊缝：受力性能较好，为主要的角焊缝形式。 2 2）间断角焊缝：在起、灭弧处容易引起应力集中。）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。平焊、立焊、横焊和仰焊。 焊缝按施工位置分为：焊缝按施工位置分

16、为： 图图3.1.6 3.1.6 施焊位置施焊位置a)焊条焊条平焊平焊d)仰焊仰焊b)立焊立焊c)横焊横焊钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Con

17、nections3. 3. 焊缝缺陷及焊缝质量检验焊缝缺陷及焊缝质量检验（1 1）焊缝缺陷）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。部的缺陷。 常见的缺陷有常见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透未焊透等；以及等；以及焊缝尺寸不符合要求、焊缝成形不良焊缝尺寸不符合要求、焊缝成形不良等。等。 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 C

18、hapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections（2 2）焊缝质量检验：）焊缝质量检验：外观检查：外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸；检查外观缺陷和几何尺寸； 内部无损检验：内部无损检验：检验内部缺陷。（超声波检验、检验内部缺陷。（超声波检验、X X射线或射线或r r射射线透照或拍片）线透照或拍片）钢结构工程施工质量验收规范钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001GB50205-2001规定焊缝按其规定焊缝按其检验方法和质量要

19、求分为检验方法和质量要求分为一级、二级一级、二级和和三级三级。 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；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，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。并应符合国家相应质量标准的要求。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Cha

20、pter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections（3 3）焊缝质量等级及选用）焊缝质量等级及选用 钢结构设计规范钢结构设计规范（GB50017-2003GB50017-2003）中，对焊缝质量等）中，对焊缝质量等级的选用有如下规定：级的选用有如下规定： 1 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

21、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。为二级。 2 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。缝应不低于二级；受压时宜为二级。 3 3） 重级工作制和起重量重级工作制和起重量Q50tQ50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T T形接头焊缝均要求焊透，焊缝形形接头焊缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝，其质量等级不应低于二级式一般为对接与角

22、接的组合焊缝，其质量等级不应低于二级 。 4 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和起重量Q Q50t50t的中级工作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。的中级工作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接

23、Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections（4 4） 焊缝代号焊缝代号钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections精制螺栓精制螺栓粗制

24、螺栓粗制螺栓代号代号A A级和级和B B级级C C级级强度等级强度等级5.65.6级和级和8.88.8级级4.64.6级和级和4.84.8级级加工方式加工方式车床上经过切削而成车床上经过切削而成单个零件上一次冲成单个零件上一次冲成加工精度加工精度螺杆与栓孔直径之差为螺杆与栓孔直径之差为mm0.5mm螺杆与栓孔直径之差为螺杆与栓孔直径之差为1.51.53mm3mm抗剪性能抗剪性能好好较差较差经济性能经济性能价格高价格高价格经济价格经济用途用途构件精度很高的结构（机械构件精度很高的结构（机械结构）；在钢结构中很少采结构）；在钢结构中很少采用用沿螺栓杆轴受拉的连接；次沿螺栓杆轴

25、受拉的连接；次要的抗剪连接；安装的临时要的抗剪连接；安装的临时固定固定3.1.2 3.1.2 螺栓连接螺栓连接1. 1. 普通螺栓连接普通螺栓连接钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章

26、 连连 接接 Chapter 3 Connections2. 2. 高强度螺栓连接高强度螺栓连接 高强度螺栓是高强螺杆和配套螺母的合称。高强度螺栓是高强螺杆和配套螺母的合称。由由4545号、号、40B40B和和20MnTiB20MnTiB钢经过热处理加工而成。钢经过热处理加工而成。 4545号号8.88.8级；级；40B40B和和20MnTiB20MnTiB10.910.9级级 （a）大六角头螺栓）大六角头螺栓 （b）扭剪型螺栓）扭剪型螺栓钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Conn

27、ections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓承压型连接高强度螺栓承压型连接传力机理传力机理利用预拉力把被连接的部利用预拉力把被连接的部件夹紧，使部件的接触面件夹紧，使部件的接触面间产生很大的摩擦力，外间产生很大的摩擦力，外力通过摩擦力来传递力通过摩擦力来传递允许接触面滑移，依靠螺栓杆允许接触面滑移，依靠螺栓杆和螺孔之间的承压来传力和螺孔之间的承压来传力栓孔直径栓孔直径螺杆的公称直径螺杆的公称直径+1.5+1

28、.52.0mm2.0mm螺杆的公称直径螺杆的公称直径+1.0+1.01.5mm1.5mm特点特点剪切变形小，弹性性能好，剪切变形小，弹性性能好，特别适用于承受动力荷载特别适用于承受动力荷载的结构的结构连接紧凑，但剪切变形大，不连接紧凑，但剪切变形大，不得用于承受动力荷载的结构得用于承受动力荷载的结构高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接比较高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接比较钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Princip

29、les of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections连接方法连接方法优优 点点缺缺 点点焊焊 接接对几何形体适应性强，构对几何形体适应性强，构造简单，省材省工，易于造简单，省材省工，易于自动化，工效高自动化，工效高 。焊接残余应力大且不易控制，焊接残余应力大且不易控制，焊接变形大。对材质要求高，焊接变形大。对材质要求高，质量检验工作量大。质量检验工作量大。 铆铆 接接传力可靠，韧性和塑性好，传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力荷质量易于检查，抗动力荷载好。载好。 费钢、费工费钢、费工 。目前很少采用目前很少采用普通螺栓普通螺栓

30、连接连接装卸便利，设备简单装卸便利，设备简单螺栓精度低时不宜受剪，螺螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时加工和安装难度栓精度高时加工和安装难度较大较大 。高强螺栓高强螺栓连接连接 加工方便，对结构削弱少，加工方便，对结构削弱少，能承受动力荷载，耐疲劳，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好塑性、韧性好 。摩擦面处理，安装工艺略为摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高复杂，造价略高 主要连接方法及优缺点主要连接方法及优缺点钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计

31、原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections3.2 3.2 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算3.2.1 3.2.1 对接焊缝的构造对接焊缝的构造1. 1. 对接焊缝的坡口形式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。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。 图图3.2.1 对接焊缝的坡口形式对接焊缝的坡口形式a a）直边缝：适合板厚）直边缝：适合板厚t t 10mm 10mm b b）单边）单边V V形、

32、形、c c）双边）双边V V形：适合板厚形：适合板厚t t 101020mm 20mm d d）U U形、形、e e）K K形、形、f f）X X形：适合板厚形：适合板厚t t 20mm 20mm 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections2.2.对接焊缝的优缺点对接焊缝的优缺点优点：优点：用料经济、

33、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：需剖口，焊件长度要求精确。需剖口，焊件长度要求精确。 3.3.对接焊缝的构造处理对接焊缝的构造处理垫板垫板垫板垫板垫板垫板图图3.2.2 3.2.2 根部加垫板根部加垫板图图3.2.3 3.2.3 对接焊缝的引弧板对接焊缝的引弧板引弧板引弧板钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of S

34、teel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections1 1）为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板。）为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板。2 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）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。弧板和引出板，焊后将它们割除。3 3）在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差）在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm4mm以上以上时，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

35、于1:2.51:2.5的斜角，以使截面过渡和缓，减小应力集中。的斜角，以使截面过渡和缓，减小应力集中。图图3.2.4 不同厚度或宽度的钢板拼接不同厚度或宽度的钢板拼接a) 改变厚度改变厚度b) 改变宽度改变宽度1:2.51:2.5钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections4. 4. 对接焊缝的强度对接

36、焊缝的强度 1 1）受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等。）受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等。 2 2）三级检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗）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拉强度为母材强度的85%85%。 3 3）一、二级检验的焊缝的抗拉强度可认为与母材）一、二级检验的焊缝的抗拉强度可认为与母材强度相等。强度相等。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel

37、 Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections3.2.2 3.2.2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算1. 1. 轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝图图3.2.5 直对接焊缝连接直对接焊缝连接wcwtwfftlN或（3.2.1）lw焊缝计算长度，焊缝计算长度，t连接件的较小厚度，对连接件的较小厚度，对T T形接头为腹板的厚度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（对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值（P248P248附表附表1.21.2）；）；（1 1）对）对lw的取值：考虑到起落弧缺陷的影响，无引弧板时，焊缝计算长度取的取值

38、：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实际长度减去2t；有引弧板时，取实际长度。；有引弧板时，取实际长度。（2 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）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。一、二级焊缝，均与母材等强，不用计算。 （3 3）直对接焊缝需要计算焊缝强度的只有两种情况。）直对接焊缝需要计算焊缝强度的只有两种情况。a)a)没有引弧板时需要计没有引弧板时需要计算。算。b)b)受拉情况下的三级焊缝。受拉情况下的三级焊缝。 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Prin

39、ciples of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections图图3.2.6 斜对接焊缝斜对接焊缝bwcwtsinfftlNw或（3.2.2）wvwftlNcos（3.2.3）钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections斜向受力的对接焊缝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：夹角，其计算公式为：l

40、w斜焊缝计算长度。加引弧板时，斜焊缝计算长度。加引弧板时，lwb/sin ；不加引弧板时，；不加引弧板时，lwb/sin 2t。 fvw对接焊缝抗剪设计强度。（对接焊缝抗剪设计强度。（P248P248附表附表1.21.2）规范规定，当斜焊缝倾角规范规定，当斜焊缝倾角 56.3，即，即tan 1.5时，可认为对接时，可认为对接斜焊缝与母材等强，不用计算。斜焊缝与母材等强，不用计算。第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算wcwtworfftlN tlw2焊焊缝缝长长度度减减去去焊焊缝缝长长度度，无无引引弧弧板板为为 1. N1. N作用作用可可不不必必计计算算。若若满满足足：, 5 . 1t

41、an56 or直焊缝直焊缝斜焊缝斜焊缝 maxtwlNNlNN l一、二级和无拉应力三级对接焊缝无须计算。一、二级和无拉应力三级对接焊缝无须计算。验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。N=700KNN=700KN，钢材，钢材Q235Q235，E43E43焊条，质量等级为三级，不采用引弧板。焊条，质量等级为三级，不采用引弧板。 钢板承载能力验算钢板承载能力验算NN5008满足满足,7000008600002158500NNAf 23/8 .18081650010700mmN ）（ 焊缝承载能力验算焊缝承载能力验算【例题1】【解】tlNw 满满足足,/1852mmNf

42、wt 第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算2/185mmNfwt 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections2. 2. 承受弯距和剪力联合作用的对接焊缝承受弯距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焊缝内应力分布同母材。焊缝截面是矩形，正应力与剪应

43、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。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。 wVwwwmax23ftlVtIVS（3.2.5）wmaxt2w6wMMfWl t（3.2.4）图图3.2.7a 弯矩和剪力共同作弯矩和剪力共同作用下的对接焊缝用下的对接焊缝M焊缝承受的弯矩；焊缝承受的弯矩；Ww焊缝截面模量。焊缝截面模量。V焊缝承受的剪力；焊缝承受的剪力；Iw焊缝计算截面惯性矩；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。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。钢结构设计原理钢结构设计原理 Desig

44、n Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections 对于工字形或对于工字形或T T形截面除应分别验算最大正应力与最大剪应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力外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力: :wt21211 . 13f（3.2.6）式中式中 : : 1 1、 1 1为腹板与翼缘为腹板与翼缘交接处的

45、正应力和剪应力。交接处的正应力和剪应力。 1.11.1为考虑到最大折算应力只为考虑到最大折算应力只在局部出现，而将强度设计值适在局部出现，而将强度设计值适当提高系数。当提高系数。 图图3.2.7b 弯矩和剪力联合作弯矩和剪力联合作用下的对接焊缝用下的对接焊缝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。由腹板承担，这使得截面上各处的材料能达到充分的利用。第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算xybh22081bhbdyyShx )22(11111hhbhy

46、AS A0y0A1y1h13202121bhdybyIhx 62112123maxbhhbhyIWxx 3.2.2 对接焊缝计算)(2111hyAScw 22221322121311)2(121 )2(121AhyhhhbAhyhbIccx 2121211)2(2AAhhAhAyc 第三章 钢结构的连接1A1A2xx0y0b1h1h2b2yc验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。M=1008kN.mM=1008kN.m，V=240KNV=240KN，钢材，钢材Q235Q235，E43E43焊条，手工焊，质量等级为三级，采焊条，手工焊，质量等级为三级，采用引弧板。用

47、引弧板。1. 截面几何特征值计算截面几何特征值计算121000240103225033 wI【例题2】【解】第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算2501016161000MV46102898mm 5161028986max yIWww36106163. 5mm max 1 max 1 1508162501 wS250105001 wwSS3610282. 3mm 3610032. 2mm 2. 焊缝强度计算焊缝强度计算第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算max 1 max 1 22/125,/185mmNfmmNfwVwt 查查表表，wWM maxtIVSww max66106

48、163. 5101008 满满足足。,/185/5 .17922mmNfmmNwt 1010289810032. 210240663 ，满满足足。22/125/2 .27mmNfmmNwV hh0max1 wwwtISV 112/9 .173103210005 .179mmN 1010289810032. 210240663 2/8 .16mmN 21213 eq222/3 .1768 .1639 .173mmN ，满满足足。2/5 .2031851 . 11 . 1mmNfwt 【小结】wVwwwftIVS maxtlNwN wteqf1 . 1322 wMWM wwwtIVS11 wcwt

49、orff max【回顾】wcwtworfftlN 1. N1. N作用作用 maxtwlNNl矩形、工字形截面max 1 max 1 VVMM1wteqf1 . 132121 2. M,V2. M,V作用作用hh0max1 wwwtISV 11wtwfWM maxwVwwftIVS max钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapte

50、r 3 Connections3. 3. 受轴力、弯矩和剪力联合作用的对接焊缝受轴力、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：力，其计算公式为：wtwwMNmaxfWMAN（3.2.4*）wvwwmaxmaxftISV（3.2.5*） 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，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，其公式为其公式为 ： wt2121f1 . 13fMN（3.2.6*）tIVSw11hhWM0wM1式中式中钢结构设计原理钢

51、结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 Connections钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第三章第三章 连连 接接 Chapter 3 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：匀分布，其计算公式为：Aw牛腿处腹板牛腿处腹板的焊缝计算面积。的焊缝计算面积。wVwfAV（3.2.5*） 对接焊缝的计算除考虑焊缝长度是否减少，焊

52、缝强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。全相同。 第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算N,M,VN,M,V作用小结作用小结M max wVwwftIVS max矩形截面VVMMNNN wcwtMNorff maxwcwtwworffWMAN wtNeqf1 . 132max2 N N M VVMMNN工字形（T形）截面第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算M 1M max 1 1wtMNeqf11321211.)( N N N wVwwwftIVS maxwcwtM

53、Norff maxwtNeqf113222.max hhMM01 wwwtISV 1110081212200第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。M=50kN.mM=50kN.m，N=200KN, N=200KN, V=100KNV=100KN，钢材，钢材Q345Q345，E50E50焊条，手工焊，质量等级为三级，焊条，手工焊，质量等级为三级，采用采用引弧板引弧板。1. 截面几何特征值计算截面几何特征值计算122009222410033 wI【例题3】【解】46103332mm .1121033326 .maxyIWww

54、36102890mm .M max 1106121001 wS5081001012706 .wS36101670mm .36101270mm .N 240002008121002mmAw 1 1 MVNN200810012100122. 焊缝强度计算焊缝强度计算第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算22180265mmNfmmNfwVwt/,/ wwANWM max tIVSww max4000102001028901050366 .810333210167010100663 .，满足。，满足。22180564mmNfmmNwV/. 满满足足。,/.222650223500173mmNf

55、mmNwt 10081212200M max 1N 1 1 第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算hhMM01 wwwtISV 112/5 .154224200173mmN810333210127010100663 .2149mmN /. 212113 )(MNeq221 .493)5 .15450(，满足。22/5 .2912651 . 11 . 1/5 .221mmNfmmNwt10081212200M max 1N 1 1 2223max Neq22564350. ，满满足足。22529126511114122mmNfmmNwt/./. 对接焊缝计算步骤对接焊缝计算步骤 确定荷载；

56、确定荷载； 进行截面应力状态分析；进行截面应力状态分析； 计算截面几何特征值；计算截面几何特征值； 强度验算。强度验算。确定最不利位置；确定最不利位置；第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算wVwwwftIVS max wteqf11322. wcwtwwNorffANtlN wcwtwwMorffIyMWM maxmax, 验算如图所示牛腿与柱的对接焊缝连接。验算如图所示牛腿与柱的对接焊缝连接。F=170kNF=170kN，钢材，钢材Q390Q390，E55E55焊条，手工焊，质量等级为三级，不采用引弧板。焊条，手工焊，质量等级为三级，不采用引弧板。1. 截面几何特征值计算截面几何特征

57、值计算23219096812190101901210190).( 【作业1】【解】第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算96101219046100513mm .max bM aM F1601201220010ba19010961212951901069612 )(cymm968. 2190019010mmAw 2369681296121296).( wIxx0961219010yc第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算961012190max bM aM 3. 焊缝强度计算焊缝强度计算222205350300mmNfmmNfmmNfwVwcwt/,/,/ waaIMy max 6

58、610051396810227 .2. 荷载计算荷载计算kNFV170 mkNM 2271600170.223006143mmNfmmNwt/. wbbIMy max 661005139681219010227 .).(.223504277mmNfmmNwc/. wAV max 1900101703 ，满足。，满足。22205589mmNfmmNwV/. 223max bMeq2258934277. ，满足。，满足。2233030011118317mmNfmmNwt/./. F160ba【小结】N,M,VN,M,V共同作用下对接焊缝计算（矩形、共同作用下对接焊缝计算（矩形、I I形）形）对接焊

59、缝计算步骤对接焊缝计算步骤 确定荷载；确定荷载； 进行截面应力状态分析；进行截面应力状态分析； 计算截面几何特征值；计算截面几何特征值； 强度验算。强度验算。确定最不利位置；确定最不利位置；wteqf11322.max 【回顾】N,M,VN,M,V共同作用下工字形对接焊缝计算共同作用下工字形对接焊缝计算对接焊缝计算步骤对接焊缝计算步骤1. 确定荷载；确定荷载；2. 进行截面应力状态分析；进行截面应力状态分析；确定最不利位置；确定最不利位置；3. 计算截面几何特征值；计算截面几何特征值；4. 强度验算。强度验算。VVMMNNM 1M max 1 1N N N wwwtIVS max wteqf1

60、1322. wwNANtlN wwMIyMWMmaxmax, 验算如图所示工字形对接焊缝连接。验算如图所示工字形对接焊缝连接。 M=80kN.m，N=100KN,V=100KN，钢材，钢材Q390Q390，E55E55焊条，手工焊，质量等级为三级，焊条，手工焊，质量等级为三级，采用引弧板。采用引弧板。1. 截面几何特征值计算截面几何特征值计算【作业2】【解】第三章 钢结构的连接3.2.2 对接焊缝计算284003008250122mmAw 462310164122501562123008mmIw M max N 1 1 NN25081212300MV3661001116210164mmWw .