3 钢结构的连接.ppt

1、，第三章，钢结构的连接，概述要求，1 .了解钢结构的连接种类和各自的特点。2.了解焊接连接的工作性能，了解焊接连接的计算方法和配置要求。3.了解焊接应力和焊接变形的原因及其对结构操作的影响。4.了解螺栓联接的性能，了解螺栓联接的计算和配置要求。1，焊接连接，3.1钢结构连接方法，优点：不削弱截面，施工方便，连接刚度大。缺点：材料脆，有残余应力，对裂纹敏感，低温冷脆。三、螺栓连接，优点：连接刚度大，力可靠；劈裂：普通螺栓连接高强度螺栓连接，第二，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。一般螺栓连接：分为a、b、c三个阶段。a级和b级是精制螺纹联接，c级是组螺栓。高强

2、度螺栓连接：两种方法工艺相同，但计算不同。摩擦型连接：基于设计，依赖于摩擦阻力，剪切力不超过接触面摩擦继电器。摩擦型剪切变形小，弹性性能好，施工相对简单，可拆卸，抗疲劳，特别是承受动力载荷的结构压力型载荷力高于摩擦型，连接紧密，但剪切变形大，不能用于承受动力载荷的结构。压力连接：允许接触面滑动，从而将破坏最大载荷力作为设计基础连接起来。1，钢结构常用焊接方法，1 .手动电弧焊，A，选择焊条：焊条必须适合焊接件钢。原理：用电弧生成的热熔焊条和母材形成焊接。3.2焊接方法和焊接连接形式，Q390，Q420钢选择E55英寸焊条(E5500-5518)，Q345钢选择E50英寸焊条(E5000-504

3、8)，B，焊条显示方法，不同钢材缺点：质量波动大，焊工等级高，劳动强度大，效率低。优点：方便，特别是在高空和室外工作，小焊接，选择Q235钢E43英寸焊条(E4300-E4328)，C，优，缺点，2。埋弧焊接电弧焊(自动或半自动)、A、导线选择必须与焊接件强度相同。b，优秀，缺点：优点：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、建设位置限制等。钢丝给料机，机器，3 .气体保护焊接，优良，缺点：优点：焊接速度，焊接质量。缺点：建设条件有限。2，熔接接合和熔接类型，1。焊接接头、环绕、圆角接头、t形接头、对接、2。熔接类型，(1)对接熔接，(2)填角熔接，3 .焊接位置，3

4、；内部无损检测：检查内部缺陷。内部检查主要使用超声波波，有时还使用磁粉检查、荧光检查等辅助检查方法。也可以用x射线或射线照射或拍摄。钢结构工程施工及验收规范规定：焊接根据检查方法及质量要求分为一级、二级、三级。第三次焊接只需要对所有焊接进行外观检查，符合第三次质量标准，第一、第二次焊接除外观检查外，还需要一定量的超声波检查和该级别的质量标准遵守。钢结构设计规范(GB50017 - 2003)中焊接质量等级的选择如下：(1)在需要疲劳计算的零部件中，垂直于力方向的侧对接焊缝必须为一级，压力时必须为二级。3 .对于不需要熔接品质等级和选取、(2)疲劳计算的元件，例如毛料等强大的抗拉对接熔接必须为次

5、要或更高。受到压力的时候是2级。()中级工作制及重量的中级工作制起重机梁的腹板与上部翼缘板之间、起重机桁架上弦杆与节点板块之间的形状连接穿透的对接和角度耦合焊接不得低于二次。、()角焊缝质量等级一般为3级，应直接承担动力载荷，检查疲劳和重量的中级工作制起重机梁的角焊缝外观质量符合2级。4 .焊缝、螺栓和孔图例、1、角焊缝形状：1、角焊缝形状和力分析、3.3角焊缝配置和计算、直角角、斜角角焊缝、(1)直角角焊缝、(2)斜角角焊缝、实验表明侧角焊缝主要承受剪切力外力通过焊缝时会发生弯曲，因此剪切应力沿焊缝长度分布不均匀，两端大，中间小，lw/hf越大，剪切应力分布越不均匀。a .应力分析，2 .直

6、角角焊缝的力分析，(1)侧角焊缝(侧焊缝)，b .破坏形状，a .应力分析，前角焊缝的力复杂，应力集中严重，塑性差，但强度高，还有侧角焊缝，(f)，(2)前角焊缝，b .前角焊缝的破坏形状，(，2，角焊缝的组成，1，最大焊脚尺寸hf，max，为了防止焊缝中局部过热，hf，max必须满足以下要求：hf，max1.2t1(不包括钢管结构)，板材边的角焊缝的角焊缝；T6mm、HF、maxt-(12)mm；2，最小焊脚尺寸hf，min，为了防止焊接金属中冷却速度导致硬化组织发生，母材裂纹，hf，min必须满足以下要求：形式中的： T2:-对于厚焊接件厚度其他3360埋弧自动焊接HF，T连接截面圆角焊接

7、HF需要在min处增加1mm。T24mm时hf，min=t2，3。侧角焊缝的最大计算长度，挠性会话中沿长度方向的力不均，两端大，中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大。如果焊缝长度不太大，则焊缝两端达到屈服强度后，施加继续载荷，应力会逐渐均匀。当焊缝长度达到特定长度时，焊缝两端可能破坏发生，因此，注：1，当实际长度大于上述值时，不考虑计算。2、如果内力沿侧焊缝的全长分布，则没有上述限制。4 .侧角焊缝的最小计算长度，焊脚尺寸大、长度小的焊缝，焊接件的部分加热严重，弧坑过近，可能出现缺陷，因此焊缝不可靠。因此，为了使焊缝具有一定的载荷力，5 .叠合连接的构造要求，如果板块端仅使用两个侧角焊缝连接

8、：A，零部件的应力不均匀，避免应力传递过度弯曲；规格：B，为了避免焊缝侧收缩，防止板拱过大，规格：c，如果角焊缝末端位于零部件角，则应为2hf的圆形焊缝，3，直角角焊缝的强度计算公式，1，实验结果表明，经常发生在直角角焊缝的破坏牙齿喉部。因此，通常使用45o截面作为计算截面。作用于牙齿剖面的应力如下图所示。2，实际上计算截面中每个应力分量的计算比较困难。为了简化计算，规格假定焊缝在有效截面上破坏。3.根据我国规范给出的角焊缝强度设计值，由剪切条件确定，4，直角角焊缝强度计算公式：33，34，替代32式：形式35是用于指定角焊缝强度计算的通用公式F正面角焊缝强度增加系数。静态负载采用1.22，动

9、态负载采用1.0。对于前角焊缝，f=0，35式：对于侧角焊缝，f=0，35式：上述角度中：he=0.7hf；Lw角焊缝计算长度，考虑到电弧缺陷，每个焊缝的实际长度减去2hf。，4，计算各种力状态下的直角角焊缝连接，1，枢轴力，(1)枢轴力下盖对接连接：A，仅使用侧角焊缝连接：B，使用三边环焊缝连接：(2)T角焊缝连接因此： 检查点位置，(2) V，m的熔接强度计算，a点：格式中：Iw所有熔接有效剖面对中和轴线的转动惯量； H1两翼边缘焊接最外侧之间的距离。附注：检查点A、B B、B:强度检查公式：格式中：H2、lw、2腹板熔接的计算长度He，2腹板熔接剖面有效高度。5，斜角焊缝计算，1，为简化

10、计算，因为斜角焊缝研究不足，规格：对于两个焊角为60o135o的斜t形连接，斜角焊缝采用与直角角焊缝相同的计算公式，且f=1.0一致。2，斜角圆角焊接的计算厚度hei，几何关系公式为：格式为1.5mmb，B1和b5mm，说明：B1，b2=0 B. B1和B2 5表示A. B1和b21.5mm，1，对接，t焊件厚度，(1) :t6mm(手动焊接)，t10mm(埋弧焊管电弧焊)不创建边，而是使用直边缝。(2)t=720mm时，必须使用单边v形边和双面v形边。(3)t20mm必须使用u、k和x形凹槽。2、V、U坡口焊缝截面焊缝，背面需要补焊。3、对接焊接开始，电弧消化点容易发生缺陷，因此一般引导至电

11、弧板，焊接后切割。如果无法制作弧板，则每个熔接的计算长度等于实际长度减去2t1，t1减去薄熔接件厚度。4.如果板块厚度或宽度在一侧相差超过4mm，则应使用1:2.5(静态负载)或1:4(动态负载)以下的坡度使其过度平坦，以减少应力集中。对接熔接分为贯穿和部分贯穿(自学)两种茄子类型。在动态负载下，部分熔接的对接熔接可以渡边杏用作垂直力方向的接合熔接。静态负载下，主要对接熔接和次要对接熔接的强度被视为与母熔接相同，且不与计算相同。第三次熔接需要计算。对接熔接可以视为熔接件的一部分，因此计算方式与元件强度计算方式相同。2，对接焊缝计算，1，通过枢轴力计算对接焊缝，格式：n轴张力或压力；t板小厚度；

12、t形连接是腹板厚度。Ftw、fcw对接焊缝的拉伸和抗压强度设计值。如果不能满足常识，则可以使用斜面对接焊缝连接，如图B所示。其他： tan1.5，不需要检查！2，M，V一起工作的对接熔接计算。强度计算公式为：形式中的：Ww焊缝截面系数，因为焊缝截面矩形、M、V共同作用，应力图如下；Sw -焊接截面面积力矩；Iw -焊接截面的转动惯量。(1)板块之间的对接连接，注：1)不检查折算应力。2)剪切应力计算，(2) I型截面轮廓对接连接计算，a，焊缝的最大值和最大值必须满足3-29和3-30的要求。B，对于凸缘和腹板相接的点熔接(1点)，转换应力必须符合以下要求：1.1最大转换应力考虑了局部发生的强度

13、增长系数。注意事项：(1)，(2)差异，35熔接应力和熔接变形，1，熔接残余应力的分类和发生原因1，熔接残余应力的分类a，垂直熔接残余应力沿熔接长度移动。b、侧焊缝残余应力垂直于焊缝长度方向。c、厚度方向的焊接残余应力。2、焊接残余应力的原因(1)垂直焊接残余应力，焊接过程不均匀加热冷却过程，在焊接件上产生不均匀温度场，焊接处可达1600oC，邻近区域温度骤降。高温钢材膨胀大，但两侧温度低、膨胀小的钢材限制，产生热塑性压缩，焊接冷却时塑料压缩的焊接区域倾向于收缩，但两侧钢材限制，产生拉伸应力。在低碳钢和低合金钢方面，牙齿拉伸应力使钢材达到屈服强度。焊接残余应力是无载荷的内部应力，因此在焊接件中

14、实现了自身平衡，因此在焊缝稍远的区域中可能会出现压力应力。(2)侧焊缝残余应力，原因： 1，焊缝纵向收缩，焊缝反转弯曲变形趋势，导致焊缝中间两个焊接件拉断，两端压缩。2、防止焊接时凝固的线焊缝、后焊焊缝横向膨胀，产生横向塑料压缩变形。熔接冷却时，后熔接的收缩受第一个熔接的限制，产生抗拉应力，第一个熔接产生压力应力，应力处于自平衡状态，而更远的熔接产生抗拉应力。应力分布与熔接方向相关。上述两种应力的组合是侧焊接残余应力。(3)厚度方向的焊接残余应力，在厚钢板的焊接接头中，焊接需要多层焊接，焊接时在厚度方向凝固的第一个焊接防止后焊接膨胀，从而产生塑料压缩变形。熔接冷却时，后熔接的收缩会受到第一个熔

15、接的限制而产生抗拉应力，而第一个熔接会产生压力应力，应力会自我平衡，而较远的熔接会产生抗拉应力。因此，除了横向和纵向焊接残余应力x，y外，还有厚度方向的焊接残余应力z。牙齿三个茄子应力形成相同号码(拉)的三向应力，从而显着降低连接的塑性。2，焊接残余应力对结构性能的影响，1，对结构静态强度的影响，焊接残余应力自我平衡，因此：板块整个截面达到fy，即N=Ny时：2，对结构刚度的影响，A，焊接残余应力存在时的结论：焊接残余应力的存在会增加结构的变形也就是说，降低了结构的刚度。B，如果截面没有焊接残余应力，则N作用下的变形增量为：此外，对于轴向压缩元件，熔接残余应力会降低挠曲刚性，从而降低压杆的稳定支撑力(请参阅第5章)。对于厚板或交叉焊接，会发生三向焊接残余拉伸应力，限制塑性的发展，增加钢的低温脆性倾向。因此，降低或消除焊接残余应力是改善结构低温制冷性的重要措施。3，对低温冷脆性的影响，4，对疲劳强度的影响，焊缝及其附近主体金属焊缝残余拉伸应力一般达到钢的屈服强度。牙齿部位是形成和发展疲劳