第三章 连接-焊缝

第三章连接§3-1概述钢结构是由若干构件组合而成的。连接的作用就是通过一定的方式将板材或型钢组合成构件，或将若干个构件组合成整体结构，以保证其共同工作。因此，连接方式及其质量优劣直接影响钢结构的工作性能。钢结构的连接必须符合安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。连接接头应有足够的强度，要有适宜于施行连接的足够空间。一、连接种类1.钢结构的连接方法可分为焊接连接、螺栓连接和铆钉连接。eq\o\ac(○,1)焊接连接：是钢结构最主要的连接方法。焊接连接又可分为对接焊缝和角焊缝。eq\o\ac(○,2)螺栓连接：可分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接。eq\o\ac(○,3)铆钉连接：由于其构造复杂、费钢费工且为热作业，现已很少使用。2.根据连接板的相对位置可分为对接、搭接和盖板拼接。二、焊接连接与螺栓连接的特点1.焊接连接优点：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。缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦萌生，就很容易扩展到整个构件截面，低温冷脆问题突出。2.螺栓连接（1）普通螺栓连接普通螺栓分为A、B、C三级。A级与B级为精制螺栓，螺栓表面光滑，尺寸准确，比大0.3~0.5㎜，对成孔质量要求高。由于精度较高，因而受剪性能较C级螺栓好。但由于制作和安装复杂，价格较高，已很少使用。C级为粗制螺栓，由未经加工的圆钢压制而成，表面粗糙，比大1.5～3㎜。由于栓杆与栓孔间的间隙较大，受剪力作用时，变形较大，工作性能差。但安装方便，且能有效地传递拉力，故一般可用于沿螺栓杆受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。（2）高强度螺栓连接高强度螺栓连接分为摩擦型连接和承压型连接。摩擦型连接的剪切变形小，弹性性能好，施工较简单，可拆卸，耐疲劳，特别适用于承受动力荷载的结构。承压型高强度螺栓的承载力高于摩擦型，但剪切变形大，故不得用于承受动力荷载的结构中。谈三、焊接粪相关知识梁简介糠1.枝政焊接方法古手工电弧榆焊、潮气体保护布焊、单丝范埋弧自动忠焊、双丝旨埋弧自动蔑焊、熔嘴举电渣焊、柄栓钉焊等养。仁（恋1占）手工电挤弧焊是最量常用的一螺种焊接方温法。通电桥后，在涂症有药皮的形焊条和焊它件间产生丢电弧，所晃用焊条应窝与焊件钢程材相适应其（国Q23场5酒选滨用柔E4震3稼型，徐Q34翻5信选从用垄E5桥0咏型霞，乓Q39恐0句、姻Q42春0惑选闻用况E5奇5姜型，）。栗其设备简亩单，操作范灵活方便肯，适于任和意空间位周置的焊接秋，特别适胳于焊接短画焊缝。但冒生产效率臭低，劳动联强度大，帅焊接质量丢随机性大较。竿（银2徐）埋弧焊栋是电弧在行焊剂层下网燃烧的一菊种电弧焊躬方法。由牙于采用了势自动或半委自动操作领，焊接是的的工艺条像件稳定，挥焊缝化学闷成分均匀谜，质量好加，但对焊高缝边缘的倒装配精度皇要求较高引。披（误3误）二氧化眼碳气体保引护焊是利狠用二氧化三碳气体作船为保护介葡质的一种凤电弧熔焊居方法。铜（饱4前）熔嘴电损渣焊是先吴打盲孔，看然后利用瓦通电焊条郑底融，从俗而形成焊摔缝。部（补5坛）栓钉焊院一般用于玩钢梁与压溉型钢板之爬间的焊接葬。个2.候应焊缝位置昏焊缝位置搜可分为平祸焊昏（塘俯焊顽）帅、横焊、骆立焊和仰招焊。交3.羡闯焊接缺陷册焊接缺陷锯指焊接过蜘程中产生窄于焊缝金悦属或附近抖热影响区洁钢材表面泥或内部的仅缺陷。滩（掌1妇）气撞孔炸寸谜由于焊接傍过程中的填水产生的皱氢气和氧残气而形成拥的。当气漆孔为孤立样时，对静拣载的影响管不大；当坐气孔为链书状时，相绵当于裂缝局，对静载拼的影响较注大。因此蜜，在焊接屑时，应对瓶焊条进行椅烘干、保抽温。韵（终2敬）夹口渣誓商昆主要由焊糖条的药皮高引起，焊赢接完需清天渣。设（漠3逐）咬脾肉鸽岗骆焊缝与热吉影响区的爹交界处形竖成的弧坑纯，对疲劳辩强度的影暮响较大。弟（狭4鄙）未焊袋透盐遥伏避免根部莫未焊透的泄措施：字①摧焊件离开叮一段距离亚；纺②弦采用垫逃板实焊。吃垫板的强是度越低，救越易焊透针（规易融合刺）未且应低于本母材的强尤度。趁（居5庸）裂姜纹勒起弱是焊接中弟最危险的橡缺陷。产赵生微裂缝代的原因有驾很多，如且钢材的化世学成分不撞当；焊接肤工艺条件沿选择不合货适等。俗4.休辞焊缝的质显量纵焊缝的质健量等级分亿为绍Ⅰ县、担Ⅱ幻、涛Ⅲ长三级。归Ⅰ养、外观检纹查＋屡10赛0计％姨的超声波收探测；腰Ⅱ湾、外观检亮测外，配航以权2教0抖％瓣超声波探妹伤；康Ⅲ刮、外观检跳查芝（航表面成型放、焊缝尺槽寸、剖口吸、剖角舌）饿。湾5.惧愁表示方法凉图御3-1申颤焊缝符号届§3-2理惜饼对接焊缝幼的构造与失计算一、构造凶1职、剖口要煌求显⑴鼓板厚蜓t贤≤咳1袄0扎㎜璃时，不开答剖口，直旗边对接焊躲；拐⑵放板厚恒1钥0概㎜此＜三t破≤择2效0恐㎜畏时，开末V魄型貌或践型咐剖口；那⑶咱板厚余t丧＞患2柱0予㎜论时，开竟U肾型、你K吹型馅或瞒X贞剖口。辛2轰、拼接要花求寸在对接焊章缝的拼接许处，当焊垫件的宽度册不同或厚志度相执差粥4坏㎜伙以上时，曲应分别在骨宽度方向录或厚度方横向从一侧暑或两侧做躲成坡度不胡大呼于体1:2.粥5买的斜角，授以使截面样过渡和缓守，减小应忧力集中。劝3尿、引、灭碎弧板及垫也板谣在焊缝的并起灭弧处圾，常会出汇现弧坑等转缺陷，这肝些缺陷对汁承载力影访响极大，扭故焊接时午宜设置引尼弧板，焊剂后将它割嫂除。当无煌法采用引滨、灭弧板鞭时，计算筹每道焊缝惕长度时应栋减痒去扶2吵t寿（亮t蔽为焊件的销较小厚度永）。奇垫板设在灵对接焊缝蝴下部，防磨止焊缝金污属熔融物域流淌，还骗可保证焊嚷透。谎※参对接焊缝精的余高否C抄，计算时驻不予以考罩虑，作强田度储备。写4旁、对接焊辨的优点：触可实现等枕强连接；矿缺点：对误剖口的要尽求较高，杠对加工制辰造要求较印高。查二、对接割焊缝的计蝶算亭类型款一院恩：瓦轴心受拉殿（压艳）欺锯拒炎无饲剩力作用繁其中触：碍岗N弯—陶兵轴力藏（舒N绢）；长—节舱焊缝的计须算长度，卧当有引、肆灭弧板时柜，取巡=确Ｂ（狡板宽浴）诉；阶当没有引苹灭弧板，洁取雕=祝Ｂ船-2温t农；灶t缎—悟休焊缝厚度抄，计算时番取挨min{攀}破；供—柔让当日N信为拉力时骡，焊缝的纪抗拉强度势设计值；拼—毕仓当住N决为压力时赶，焊缝的昂抗压强度螺设计值；浑※芒焊缝在压派应力的作刚用下，也胸可能破坏症。北类型际二底械：洽V偏作用捆或基耳其中：询—决—户对接焊缝才有效截面绣的惯性矩仓；臂—名—向中和轴以脖上焊缝有伍效截面的恢面积矩；毒—撒—其对接焊缝也的抗剪强续度设计值旬；乓类型环三食总：恐M侨作用掉其中：哗—赔—症焊缝有效锄截面的抵注抗矩；如咳矩形截面厨=尝类型冬四拖售：碎N寿、亦V触、驳M怜共同作用祖⑴飘受拉侧刮：屈搂⑵垦中和轴：疼⑶明中和轴扒：桑堆类型蜡五疤凑：符（工字形精截面梁）变受满N职、创V疫、爆M玩作用热⑴牲受拉侧：心⑵虾中和轴：为（第其中归指中和轴老处的厚度愉，即腹板雷的厚度楚）盯⑶纪翼缘和腹撕板相交处田：裕※※拼※赶：翼缘与权腹板相交高处的应力端为：衫；刮棍类型哄六驱缸：偏斜对接焊暂缝的计算砖∵亮N但⊥嗽=床N慧·si惰n谨θ培潮要N培∥信=N·c槽o知s唉θ左∴伍σ老=富·si趴n蔬θ哭申；干τ肉=菠·co淋s禾θ舱从而可得宋：猛t串g犹θ渐=1.5但恶；因而，它当民t荐g豪θ峰1.5筒时斜焊缝到与母材等吊强。滔三、钢结记构连接计需算题的一杀般步骤再(1)钩随力向焊秩缝稍(杰螺栓屡群扎)于形心简化琴，得到阀N椅、拖V秘、淘M皱（形心力披）；垃(2)纸非求焊缝有寇效截面的罪几何参数增（哪后用再补逃）昌如泄、毯、糟、陵等；幅(醒3)浆威分析形心泄力作用下怕焊勇缝穴(轰螺箩栓屿)灶中的内力如分布，找啊出危险蚀点渐(每螺广栓愿)驱；燕(科4)尿馒验算危险重点的内力重；挠(袖5)佣共结论。锻§3-3笛通荒角焊缝的旬构造与计牙算一、构造助1.雾院角焊缝的拦分类鞋按焊缝与吧力的作用孔线的夹角键分为：正富面焊缝、服侧面焊缝疑和斜焊缝愁；粪按角焊缝胖的断面形的式可分为纠：直角角衫焊缝和斜突角角焊缝节；搂直角角焊绵缝又有：铜普通型、辫平坦型和筑凹面型。幼图裙3-2洗雨直角角焊朋缝截面讨其中普通耕型最为常遭见，使用猎范围最广堪；凹面型缝的受力性甲能最好，卸但制造加窜工需要的参水平较高新，因而使密用较少。庄斜角角焊偷缝与直角奏角焊缝相诚似，如下们图所示：晶图聚3-3天圾斜角角焊许缝截面歉2.滩屡角焊缝的凳破坏形式乐可以分为雄三种：如积下图所示议截舒面血1机所示为：得焊缝与母扁材脱离（剂焊缝质量宪差所致）搬；煌截啄面返2唇所示为：料焊缝被剪些力剪断（狭焊缝质量歪差所致）晋；除截漂面株3横所示为：踪沿焊纤缝御45泳°岂截面破坏扶，是最为火常见的一披种破坏形补式。肚注：截沈面物1绘和截舟面佩2盟破坏多为谈焊缝质量幼差所导致皆的。宾3.特甘角焊缝的煤计算截面导注：恭C肾为焊缝的帆余高，在骆计算时不贸考虑仇为焊缝的研有效高度拔，毛；蹈为角焊缝忽的焊角尺羞寸。扯4.肌迹角焊缝的盒尺寸规定狗（攀1历）角焊缝伞的焊脚尺辰寸eq\o\ac(曲○务,1)抄援最大焊角捷尺寸认为了避免纠焊缝区的骗基本金属滋过烧，减交少焊件的戴焊接残余芦应力和残爱余变形，润除钢管结帆构外，角蚀焊缝的焊兽脚尺寸不丈宜大于较监薄焊件厚锋度站的驱1.渗2觉倍。如贞图乔3尺－小4炮所示。姓对板件边杏缘的角焊笋缝，当板帜件厚度跪时，根据定焊工的施歼焊经验，瑞不易焊满俊全厚度，毁故取沫；当纸时，通常胞采用小焊欠条施焊，蚂易焊满全成厚度，则迫取罩。如果另寺一焊件厚课度晋时，还应煌满足家的要求。穿图为3-4章谣最大焊脚饺尺寸eq\o\ac(微○理,2)纲愿最小焊脚杆尺寸致角焊缝的端焊脚尺寸赌也不能过秀小，否则触焊缝因输握入能量过扔小，而焊绕缝厚度较夸大，以致野施焊时冷愈却速度过辨快，产生犯淬硬组织堡，导致母奉材开裂。贱规范规定万：角焊缝胖的焊脚尺盗寸距h伟f遮不得小圣于芳1.5伏，腾t伸为较厚焊狐件厚度（炎单位为录mm善）。计算盖时，焊脚绒尺寸取嫌mm渴的整数，然小数点以贪后都进脾为扑1临。自动焊妹熔深度较城大，故所窑取最小焊醒脚尺寸可该减少寨1mm有；对彩T粒形连接的吹单面角焊愧缝，应增万加菊1姜mm栏；当焊件线厚度小于续或等汤于叶4墨mm县时，则取竿与焊件厚于度相同。御（勤2许）角焊缝棒的计算长盯度牵（对每条非焊缝取实粥际长度减定去冲2醋h熟f险）贸其中煌:焦不小于柔或麻40偷mm判；范在静载作椒用下，不剪大恩于板60衣，在动载承荷作用下滚，不大霸于罚40抵。谣汽※执焊缝长，骗传力、耐恭久性等并智不一定好也。疲二、角焊配缝的计算阴1.摇齿受力分析僵：片图转3-5饮青直角角焊嫂缝的计算副简图居由群可得封，茅可得从而肿其中淹为抗拉强恭度极限，因此∵∴过则方有闪域注咳：绣塔—置—呈外力辩⊥不焊缝的应工力；退—体—严外力报∥蕉焊缝的应膨力；迎—肉—舍角焊缝的醉强度设计袜值；厚—读—挑正面角焊器缝的强度捞增大系数薯。随2.弹疯计算类型座类型柿一库域：果正面角焊幕缝轿其中：道N爷—裹—担轴力称（委N歉）；料—运—议角焊缝的们强度增大和系数；蔬—上—暂角焊缝的摘焊脚尺寸愚（㎜）；需—足—定角焊缝的恐计算长度济（㎜），勾=b绍－伍2董；书—枕—补角焊缝的积强度设计健值博（趣N含/息㎜舒2彩）。尚类型峰二餐毕：汉侧面角焊抗缝馅其中：软N世—谦—辞剪力鄙（针N架）；湾—辞—欢角焊缝的局强度增大信系数；宁—听—授角焊缝的滨焊脚尺寸见（㎜）；草—倚—作角焊缝的艺计算长度挎（㎜），仰=b番－淡2裁；见—侦—仰角焊缝的王强度设计妄值拼（要N女/陶㎜猪2凳）。寄类型三：锣三面围焊浓对于正面卵焊缝：背对于侧面垫焊缝：树类型四：够角钢拼接视节点携（洋1延）三面围张焊洪假定：正鹊面焊缝充她分发挥其贝强度。①②-；-士③浅倚芽验算焊息缝嫂1筑、饲2；玻其中兽的取值如间下图所示蛮：扭图拒3-6纵盖角钢的内已力分配系浩数第（灶2盼）两面侧乡焊吗※休计算时，洪可令三面贼围焊中的薄。爱轴力涛Ｎ逗分配给焊伸缝激1傍，设2椒：；；倒※济设计角焊零缝时，焊页缝的实际浮长度：怖+送2到。剖（却3询）沙倒锅“宏L难”灯形焊缝时※窜这时，焊预缝吨3肢不能充分产发挥其强税度。战计算时，去可令三面仔围焊中的迟则乞锐；健遗类型五：棍N鱼、服V土、登M响共同作用eq\o\ac(惜○唤,1)筹栽力的简化由力T;楚 肯N来=膊Ｆ厨x处；且V伞=壮Ｆ毅y帜；核M=10拍0F间x胞－槽100F炎y羽；eq\o\ac(寻○辞,2)特画出焊缝脸的有效截足面，并求袜其助几何参数裕：挠A匹W煤；黑W挺。方A挨W顺＝森2×7×补180W=eq\o\ac(做○摄,3)驴验算窝其中估：贿抛※激（虾在直接承皇受动力荷锣载的结构型中的角焊党缝，取料；其它情炕况取臣）港。茄※艘剪应力的神分布，在喇对接焊缝庸中为抛物滩线型，在钥角焊缝中井为均匀分昌布。辟类型六：话椒V僚、茄T送共同作用eq\o\ac(辫○队,1)雷战焊缝有效燕截面简图南及截面几例何参数降确定有效东截面的形伶心凯O慢的位置，吸计算惯性树矩驰，有效截晶面面暂积密A葛W简。eq\o\ac(恐○回,2)代畏力的简化烂F降向形心可未以简化为萄V芹、倡T欢三个参数促，青T锹的应力又凉可分解为肌如上图所计示。eq\o\ac(垂○延,3)皮勺验算：灯找危险点律A画（离形心于越远，慧T屿的作用效唯应越大）匠;镰其中跃：袖懂∵校；∴=+桶注怖：饲阻①忘指所有焊艰缝之和；伞②陡疗有效截面盐形心位置示，由计算衬确定；模③吊危险点的旺坐标，取泻有效截面假最边缘一店点为饶A捕。忆§3-狼4亏焊接爬残余应力卧及焊接残巴余变形一、定义剪1宜、焊接残桌余应达力托—棋—低由于焊接杨过程中不截均匀的加洲热、冷却炸，在构件猜中所产生着的一种自列平衡的应尊力状态。壮2厚、焊接残讯余变装形组—揉—监由焊接残组余应力导耗致的变形陆。二、分类垃焊接应力序有沿焊缝碍长度方向易的纵向焊续接应力，际垂直于焊慎缝长度方付向的横向辣焊接应力悲和沿厚度疮方向的焊透接应力。悼三、分布窗状态撤规律：应散力分布与祸焊接顺序各有一定关猫系弹“删先焊产生眠压应力，积后焊产生吼拉应林力估”之。蒜四、测定炊方法大有盲孔法息、光弹法院五、残余系应力的影犬响蜂对结构静旬力强度无尿影响（焊扛接应力自也相平衡）聚；费刚度降低歼（增大了佩结构的变储形）；逝稳定性降匆低（残余奖拉应力对档稳定有利域，残余压得应