钢结构的连接（焊接螺栓连接）

1、第三章，钢结构连接，2，1，焊接连接，3.1钢结构连接方法，优点：截面不削弱，施工容易，连接刚性大的缺点：材质脆，残馀应力，对裂纹敏感。 3、3、螺栓连接、优点：连接刚性大、传递力可靠，普通螺栓连接高强度螺栓连接、二、铆钉连接、缺点：对施工技术要求高、劳动强度大、施工条件差、施工速度慢。 优点：装卸方便的缺点：板材变弱，4，1，钢结构常用焊接方法，1 .手动电弧焊，a，焊条的选择：焊条必须适合钢材。 原理：用电弧产生的热熔化焊条和母材形成焊接。 3.2焊接特性，5，照片点击播放，6、Q390、Q420钢为e5型焊条(E5500-5518 )，Q345钢为E50型焊条(E5000-5048 )，

2、b，焊条的表示方法：e焊条(Electrode )，第1，第2 焊接不同钢种的钢材，最好采用适合低强度钢材的焊条。 缺点：要求质量变动大，焊工等级高，劳动强度大，效率低。 优点：方便，特别是在高处和野外工作，是小型焊接，Q235钢为E43型焊条(E4300-E4328 )，c，优，缺点，7，2 .埋弧焊(自动或半自动)，8，a，焊接线的选择为焊接物等的强度。 b、优、缺点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。 缺点：设备投资大，施工地点有限等。 喂丝器，机械，9，3 .气体保护焊接，优点，缺点：焊接速度快，焊接质量好。 缺点：施工条件受到限制等。10、2、焊接连接形式和焊接形式、

3、1 .焊接连接形式、点击照片3-2再生、对接、11、卷板、点击照片3-3再生、12、2 .焊接形式、(1)对接焊接、(2)圆角焊接、13、3 .焊接位置、14、3、焊接缺陷内部检查主要采用超声波，有时用磁粉检查荧光检查等辅助检查方法。 也可以使用x射线、放射线的透射和照片。 16、钢结构工程施工和检查规范的规定：焊接根据其检查方法和质量要求分为一级、二级和三级。 三级焊接必须对所有焊接进行外观检查，并达到三级质量标准。 一、二次焊接除外观检测外，还要求达到一定数量的超声波检测和相应水平的质量标准。 在17、钢结构设计规范(GB50017-2003 )中，焊接质量等级的选择规定如下：(1)在需要

4、疲劳计算的构件中，垂直于力方向的横向对接焊接被拉伸时为一级，被压迫时为二级。 3、焊接质量等级和选择，(2)在不需要疲劳计算的构件中，母材等和强对接焊必须在二级以上的压迫是合时的。18、()重级作业制和起重量的中级作业制起重机梁的腹板与上翼缘板之间，以及起重机桁架上弦棒与节点板之间的形接头焊接的对接和角接合的组合焊接，不应该低于二级。()焊缝的质量等级一般为三级，需要直接承受动力载荷，管理疲劳和重量的中级工作制起重梁的焊缝外观质量必须符合二级。 19、20、4 .焊接编号，详细情况见表3-1、图3-1、21、1，对接焊接的坡口形式：一、对接焊接的结构，3.3对接焊接的结构和计算，对接焊接的焊接

5、品总是坡口，坡口形式与板厚和施工条件有关。t-焊接物的厚度(:t6mm (手动焊接)、t10mm (埋弧焊)的情况下，不制作坡口，能够采用直缝，(2)t=720mm的情况下，优选采用单边v形和双边v形坡口，(3) T222、23、2、v形、u形坡口焊接在一面实施焊接，但背面需要进行修补焊接3 .对接焊接的起点、消弧点容易出现缺陷，因此，一般用起弧板引出，焊接后不能切断的起弧板时，每个焊接的计算长度为实际的长度4 .板材的厚度和宽度在一侧相差4mm以上时，必须使斜度在1:2.5 (静载荷)以下或1:4 (动载荷)以下的斜角，缓慢地过度地减小应力集中。 24、点击照片3-6再生、25、对接焊接分为

6、焊接和部分焊接(自学)两种动载荷部分焊接的对接焊接，请不要作为垂直受力方向的连接焊接使用，静载荷下的一次和二次对接焊接的强度可视为与母材相同，进行计算三次焊接需要计算因为对接焊接可以看作焊接物的一部分，所以其计算方法与构件强度计算相同。 二、对接焊接的计算，26，1，轴心力对接焊接的计算，式中： n轴心拉力或压力t板构件的厚度小的t字连接中腹板的厚度ftw，fcw对接焊接的拉伸和抗压强度设计值。 不满足上式时，可以通过斜对接焊接如图b所示连接。tan1.5不需要管理！ 根据27、2、m、v共同作用的对接焊接的计算，因为焊接截面为矩形，m、v共同作用的应力图为：所以其强度计算式为：式中： Ww焊

7、接截面弹性模量； Sw-焊接截面积力矩Iw-焊接截面的惯性力矩。 (1)板材间对接连接，28，(2)山形截面梁对接计算，对a，焊接的max和max应满足式3-2和3-3的要求，b，对凸缘和腹板的接点焊接(1点)，换算应力还应满足下式的要求： 1.1最大换算应力、29、1、角焊形式：1、角焊形式和受力分析、3.4角焊结构和计算、直角角焊、斜角焊、(1)直角角焊、30、(2)斜角焊、135o或60o斜角焊实验表明，31、(1)侧面角焊(侧焊)，2 .直角角焊的受力分析，按图3-7再生，32，侧面角焊主要受剪切力，强度相对低，塑性性能好。 因为外力通过焊接时会弯曲，所以剪切应力沿焊接长度分布不均匀，

8、两端越大中间越小，lw/hf越大剪切应力分布越不均匀。 a .应力分析，33，b .破坏形式，34，(2)正面圆角焊接，点击照片3-3再生，35，a .应力分析，正面圆角焊接力复杂，应力集中严重，塑性差，但强度高，比侧面圆角焊接高35%-55%以上。 36，b .正面角焊的破坏形式，37，(3)斜焊、斜焊的受力性能介于侧面角焊和正面角焊之间。 点击照片3-8播放，38，例3.4连接山形钢和连接板，例3.5弯曲牛脚和柱的连接焊接，例3.6弯曲牛脚和柱的连接焊接，39，3，焊接变形，焊接变形为纵收缩，横收缩，弯曲变形，角变形和扭曲变形等，通常有几个变形40、点击图像3-4再生、41、点击图像3-9

9、再生、42、点击图像3-5再生、43、点击图像3-10再生、44、点击图像3-11再生、45、3.6普通螺栓连接结构和计算、一、普通螺栓的种类和结构要求、(一)普通螺栓的种类、 4表示fu 400 n/mm 2，0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8。类孔，孔径(do)-销径(d) 13mm。a、b级-精制螺栓，性能等级为5.6或8.8级的5或8表示fu500或800 n m/mm 2，0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8的类孔，孔径(do)-销径(d)0.30.5mm。 根据其加工的精度和强度分为：A、b、c三个阶段。46、(二)螺栓的排列，1 .并列简单，整齐，紧凑的连接板的

10、尺寸小，但部件的截面大而弱，2 .交错排列不紧凑，使用的连接板的尺寸大，但部件截面小受力要求：垂直受力方向：为了防止螺栓的应力集中相互影响，截面过度变弱，承载力下降，螺栓的馀量和端部的距离不可过小的顺力的作用方向：端部的距离不可过小，以免板材被拉伸或切断(2)结构要求螺栓的馀量和中央的距离不要太大。 板材之间的紧贴不良，请避免湿气腐蚀钢材。 48、(3)施工要求，螺栓中的距离必须在3db以上，以便用扳手拧紧螺母。 根据以上要求，规定了螺栓的容许间距。49 (三)螺栓连接的结构要求是，为了保证连接的可靠性，各部件的节点和接头的一端比两个永久螺栓少是不好的，在直接承受动载荷的普通螺栓连接中必须采用

11、双螺母，或通过其他措施防止螺母松动2 .承受静载荷的可拆卸的结构连接3 .临时固定部件的安装连接。50、2、螺栓连接的受力形式，a仅剪切力，b仅拉伸力，c剪切力与拉伸力的共同作用，51、3，普通的螺栓剪切连接，(1)工作性能和破坏形式1 .工作性能对图示的螺栓连接进行了抗剪试验，板材上的a、b两点的相对该曲线表明了抗剪螺栓受到的力的4个阶段，即(1)摩擦传递力的弹性阶段(01阶段)直线阶段的连接处于弹性状态。 这个阶段短摩擦力小。 在52，(2)滑动阶段(12段)克服摩擦力时，板间突然产生水平滑动，最大滑动量在针孔和销之间的距离，在曲线上出现在水平段。 (3)销的传递力的弹性阶段(23阶段)该

12、阶段主要依赖于销和孔壁的接触传递力。 销受到剪切力、拉伸力、弯曲力矩，孔壁受到压迫。 由于材料的弹性和销拉伸力的增大导致板材间摩擦力的增大，N-关系以曲线状态上升。 53、(4)弹塑性阶段(34段)达到3后，即使以微小的增量施加负荷，连接的剪切变形也会迅速增大，直到连接被破坏为止。 4点(曲线的最高点)是普通螺栓的抗剪连接的极限承载力Nu。 54，2 .破坏形式，(1)螺栓棒被剪切而螺栓棒细，板材厚时，(2)孔壁的按压破坏螺栓棒粗，板材薄时，(3)板材被剪切而截面变得过弱时，计算以上的破坏形式来解决。 55、(4)板材的端部被剪切(拉伸)而端力矩过小，端力矩不能在2dO以下，(5)销弯曲破坏螺

13、栓销过长，螺栓棒的长度不能大于5d、56。 (2)关于抗剪螺栓的单螺栓的承载力设计值，从破坏形式知道抗剪螺栓的承载力取决于螺栓棒的剪切和孔壁的受压两种情况，因此单螺栓的抗剪力通过以下2式决定：nv剪切面的数量，d螺栓杆径fvv 单栓抗剪承载力：抗剪承载力：57，剪切面数nv，58，(3)普通螺栓组的抗剪力计算，1，普通螺栓组的轴心力的抗剪力计算，实验证明，螺栓组在轴力下各螺栓的内力在螺栓组的长度方向上不均匀，两端大，中间小。 l115d0(d0为孔径)时，连接达到弹塑性动作状态后，内力再次分布，各螺栓内力相同，因此设计时假定n承载各螺栓。 因此，连接所需的螺栓数为：59，l115d0(d0为孔

14、径)时，连接处于弹塑性工作状态后，内力重新分布时各螺栓内力不均匀，端螺栓首先被破坏，依次被破坏。 试验中可以连接的剪切强度的减少系数和l1/d0的关系曲线。因此，连接所需的栓数：60，应该对板材进行净截面管理，防止普通螺栓组的轴心力导致板材断裂。 连接板的危险截面为2-2截面：a，螺栓并列排列的情况下为：主板的危险截面为1-1截面：61、b，螺栓交错排列的情况下为：主板的危险截面为1-1和1-1截面3360、62，连接板的危险截面为2-2和2-2截面3360 用普通螺栓组的偏心力计算剪切阻力，用f各螺栓受到力：用t连接是弹性设计，(1)连接板部件的绝对刚性，假设螺栓是弹性，(2) T使连接板部

15、件绕栓组的心形旋转，各螺栓的剪切力与到心形的距离呈线性关系64、很明显，1号螺栓因t而受到的剪切力最大(r1最大)。 根据假设(2)，在上式中为：在自由力平衡条件下：65、N1T沿着坐标轴分解为：66，由此，螺栓1的强度管理式为：此外，在螺栓配置比较细长(例如y13x1 )的情况下，xi=0 普通螺栓的拉伸连接的功能性、四、普通螺栓的拉伸连接、拉伸螺栓的连接，由于外力的作用，连接板部件的接触面有脱离的倾向，螺栓棒被轴向的拉力，扯成螺栓棒被破坏的形状。 (2)单一普通螺栓的拉伸承载力设计值，式中： Ae-螺栓的有效截面积de-螺栓的有效直径ftb-螺栓的拉伸强度设计值。 68、式的两点说明：(1

16、)螺栓的有效截面积为螺栓棒的螺纹倾斜方向，因此式为有效直径de，不是净直径dn，而是现行国家标准取：69、(2)螺栓垂直连接件的刚性对螺栓的拉伸承载力的影响，a、螺栓被拉伸时，一般是螺杆即螺杆没有被轴心拉伸，连接板部件变形时，螺栓有被拧开的倾向(杠杆作用)，螺杆的拉伸力增加(扭力q )，发生弯曲现象。 连接件的刚性越小，扭力就越大。 试验证明影响扭力的因素很多，其大小难以确定，规范了简化计算的方法，ftb=0.8f(f螺栓钢材的拉伸强度设计值)，考虑了其影响。 70、b，通过在结构上强化连接件的刚性的方法，可以减小杠杆作用产生的扭力，例如设置加强肋，可以减小或消除扭力的影响。 71、(3)普通

17、螺栓组的拉轴设计一般假定各螺栓均等地受力，因此紧固所需的螺栓数为：72、(4)普通螺栓组在弯管的作用下，在m的作用下，螺栓紧固被弹性设计。 其假设为： (1)紧固板的绝对刚性，螺栓为弹性；(2)螺栓组的中和轴位于最下列螺栓的形心，各螺栓受到的张力与到中和轴的距离成比例。 73，显然1号螺栓在m的作用下拉伸力最大，假设力学：74，前可得到：强度要求：75，(5)普通螺栓组在偏心拉伸力的作用下，在偏心力的作用下连接普通螺栓，采用安全偏颇的设计方法，即重叠法76、5、普通螺栓有拉伸、剪切联合作用，2、从试验来看，剪断力和拉伸力兼备的螺杆，其承载力的无量纲关系曲线近似于“四分之一圆”。 1、普通螺栓在拉力和剪力的共同作用下，可能出