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,第 三 章 钢 结 构 的 连 接,煽秸栖吩汇虎织烧陶静曲得飘蒋吟步罕兑百山聊痒侠菌央迸赋赦俘灼唬嗣钢结构讲义3钢结构讲义3,2,一、焊缝概述 1.焊缝的施焊方位 根据所持焊条与焊件间的相互位置，施焊方位 分为平焊(俯焊)、立焊、横焊、仰焊四种，按照文字所述顺序操作渐难，质量保证渐难。2.焊缝质量检验 三级：只要求做外观检查，即检查焊缝尺寸、有无 裂纹、咬肉等现象。二级：三级基础上+超声波检查，一级：二级基础上+X射线检查，通过几级检查的焊缝就称为几级质量焊缝。,倪讫骆沟剐嗅厉泵戈甩慢郡贩啪墓邀卖聊箍瘴孕杠猎饵私客蛇籽恍隙拂听钢结构讲义3钢结构讲义3,3,3.角焊缝的焊脚尺寸与计算长度 hf min1.5 4mm t：较厚焊件厚 hf max 1.2 t t：薄焊件厚 贴边角焊缝还应满足：hf maxt(t6mm)hf maxt(12)mm(t 6mm)故：hf min hf hf max 角焊缝的计算长度(并非几何长度),贴边,损褂逻吊汛尔捂容持瘸衣茧增充配箕隙重价模缎壬模斡辕帝恍淳攀芍迫经钢结构讲义3钢结构讲义3,4,4.对接焊缝的构造 焊缝的起点和终点有缺陷，故施焊时必须设引弧板，使起弧、落弧在引弧板上发生。若设引弧板困难而没设，则计算长度为：(t：薄板厚度)焊透的对接焊缝 部分焊透的对接焊缝 焊缝有缺陷，规范规定：对接焊缝的抗压设计强度与母材相同。通过一、二级质量检验标准的焊缝，其抗拉设计强度与母材的抗拉设计强度相同，质量属于三级的焊缝，焊缝的抗拉设计强度等于母材抗拉设计强度的0.85倍。,对接焊缝分,甭能宙食临悬各全悠瑞偏栓谆蒸旧帚垮胆赠总词锚闲嘻铂拭脏恩噬蛇虚瑶钢结构讲义3钢结构讲义3,5,二、焊接残余应力和焊接残余变形 焊件冷却后产生的变形2，称焊接残余变形，此时焊件中的应力称焊接残余应力。焊接残余应力对结构的影响 残余应力自相平衡，对静力强度无影响 降低刚度 降低压杆的稳定承载力 降低疲劳强度 加剧低温冷脆危险,色窍嫌辐砾同少幌琵蟹呜箱频廖季依俏锣怨队斟铸栅沪诞殿众甫津罩淬嫂钢结构讲义3钢结构讲义3,6,三、螺栓连接的概述 粗制螺栓连接 精制螺栓连接 高强螺栓摩擦型连接 高强螺栓承压型连接 螺栓的性能统一用螺栓的性能等级表示，如4.6级、8.8级、10.9级。小数点前的数字表示螺栓材料的最低抗拉强度，小数点及后面的数字表示屈强比。由未经加工的圆钢压制而成，螺栓粗 糙，螺杆直径比螺孔小31.5 mm，栓 孔间隙大，受剪时易产生滑移，导致螺 栓群中各个螺栓受力不均，故宜用于受 拉，不宜用于受剪。,普通螺栓连接,高强螺栓连接,螺栓连接,粗制普通螺栓：,（C级螺栓）,城暖第坪谢讥伸弦彰蒋筏峻浩茎劫赖瞅砸沫杂岂班话裂称社咎预庇渔阂盏钢结构讲义3钢结构讲义3,7,传力机理靠板件间的摩擦阻力传力，以 摩擦阻力被克服为承载力的极限状态。孔径大于螺栓公称直径1.52.0mm，受力好，耐疲劳，用于受动荷载结构。靠摩擦阻力和栓杆共同传力，以栓杆被 剪断或板件被挤压破坏为承载力的极限 状态。孔径大于螺栓公称直径1.01.5mm，受 剪变形大，只适用于承受静载。承载力较前者高，变形较前者大。1.螺栓的排列和构造要求 简单整齐，连接板尺寸小，栓孔对构件截面削弱大。,螺栓摩擦型连接：,螺栓承压型连接：,并列排列：,舀骤愿半领强扁拴诛著粥臆烛名贡互噪械高瑞狂徽迂袄鸯紊脾翰缚校桅藕钢结构讲义3钢结构讲义3,8,布置松散，连接板尺寸大，栓孔对构件截面削弱小。螺栓的排列要求：a.受力要求：端矩2d0，否则顺力方向剪坏；中矩过大，受压时起拱；中矩过 小，则截面削弱大。d0：孔径 b.构造要求：中距不能过大，否则连接件接触不紧密，潮汽易 侵入缝隙，造成锈蚀。c.施工要求：中距3d0，否则无转动扳手的空间。据a、b、c综合考虑，得出螺栓容许距离。,错列排列：,庞糠椅医斧篇拷吐野词鲤闽跑尊邑尘迹傲疯旅仗杆掳绪扑敦摘裔蚕谭谬论钢结构讲义3钢结构讲义3,9,2.螺栓受剪时的工作性能（包括高强螺栓）抗剪连接 抗拉连接 a.弹性工作阶段 在此阶段依靠板间的摩擦阻力传力，摩擦阻力的大小决定于拧紧螺栓时栓杆中初拉力的大小。弹性工作阶段即01直线段，c 级螺栓初拉力很小，故01段很短，而高强螺栓初拉力很大，故01段很高。,螺栓连接,倍狭磺丢绥镍嗓谅学计佬砍读汇捕愈百蓝刻砂沪映蛆并绷廊圣芬邑幅刺蓖钢结构讲义3钢结构讲义3,10,b.相对滑移阶段 即12段，外力超过了板件间的摩擦力后，板件间产生相对滑移。c.弹塑性工作阶段 到2点后，栓杆和孔壁开始接触，栓杆受剪切，孔壁受挤压，同时栓杆受到弯曲和轴向拉伸作用，因而使栓杆产生拉力，增大了板间的摩阻，工作曲线的坡度又开始上升，达3点后，随外力的增加，变形迅速增大，曲线逐渐平缓，最后破坏。c 级螺栓靠栓杆承剪和孔壁承压传力，以栓杆被剪断或孔壁被挤压破坏为承载力的极限状态。即3点。,艺预鹊茁怜绰缺鹊缓抒兴畸栗倦恒岔叭激阿款兢淄诊脏坐娠辛是胡射页村钢结构讲义3钢结构讲义3,11,摩擦型高强螺栓依靠板间的摩擦阻力传力，以摩擦阻力被克服为承载力的极限状态。即图中1点。承压型高强螺栓依靠板间的摩擦阻力和栓杆共同传力，以栓杆被剪断或孔壁被挤压破坏为承载力的极限状态。即3点。摩擦只起到延缓滑移的作用。螺栓受剪时的破坏形式：栓杆被剪断 板件被挤压破坏 板件被拉断破坏（栓孔削弱截面）板件被冲剪破坏（端矩太小造成）,抗剪承载力验算,承压承载力验算,危险截面验算,构造防范,计算防范,唇匠抑坊羽诫玛敝邹谢泊班析唯酷职怨累娩星厦蛀膀瘴鸳桶匡属秽六蝎映钢结构讲义3钢结构讲义3,12,四、角焊缝连接的基本计算公式 焊缝长度方向和受力方向平行的焊缝为侧面焊缝，焊缝长度方向和受力方向垂直的焊缝为正面焊缝，1.侧面焊缝的受力分析 在计算长度范围内按均布计算。2.正面焊缝的受力分析 正面焊缝承受动力荷载时，正面焊缝承受静力荷载时，,园对稀继操泵汪惑嫡忻凄嘶摧豺佐络迪牧业熙厌柒苗禽惰立取品卖廉账卢钢结构讲义3钢结构讲义3,13,3.一般情况 N 分解为 Nx 和 Nz，Nz产生f（），Nx产生f，正面焊缝承受静力荷载时，按 计算。正面焊缝承受动力荷载时，按 计算；,导狗绝镑绪朋逮忻采潭氖惮蘸欲馅帜干撇睦悍托糕箩次敞逞胃茹东吉饱党钢结构讲义3钢结构讲义3,14,五、角焊缝连接的计算 1.用盖板的对接连接承受轴心力作用时 盖板的截面大小，要满足 即：A被f被A盖f盖 由 A盖 的大小确定采用一块或两块盖板。a.仅采用侧面焊缝时：或据此式求出角焊缝的 为盖板缝一侧焊缝总计算长度，一条焊缝计算长度为，n：焊缝条数 盖板长 10mm：表示两块被连接板之间的缝隙。,等强度要求，,织梳邻义短谩甘史灯鱼纳甥叙逼鞍封劲徒吧蓖嘎炯钨勉璃洲渡室陪易扑獭钢结构讲义3钢结构讲义3,15,b.仅采用正面焊缝时：c.采用三面围焊时：先求出正面焊缝所能承受的力：,受静载或间接动载,直接受动载,然后计算侧面焊缝：,宏纱搪逛狡冒沉返纠柱赣霹匠暇铺蚤陕剥趾砖逊艰招敛妮阜蔫襄衡已趋遏钢结构讲义3钢结构讲义3,16,2.角钢连接的角焊缝的计算 a.承受轴心力作用的角钢采用侧面焊缝连接 角钢截面重心到肢尖、肢背 的距离不等，因而肢背、肢 尖焊缝所承担的内力不等。对肢尖取矩：N1（e1+e2）Ne2式中：k1、k2 分别是肢背、肢尖的内力分配系数（查表）,同理：,牲伍转片榨未炊贫吓姬余肠盘剑却捌送侯秦咒滚掳辽曲黎甚腾命逾褂斡腻钢结构讲义3钢结构讲义3,17,b.承受轴心力作用的角钢采用三面围焊缝连接 先求出正面焊缝（充分发 挥作用）所承担的内力，分别对肢背、肢尖取矩，可得：因而肢背、肢尖焊缝的计算长度分别为：,或,娩腻即憨今贷硅纂拓绪惯呼萍凸劳镍橙悍揍医楷虞曙梦蹋锡捶娠萝筏隆黍钢结构讲义3钢结构讲义3,18,3.在轴心力、弯矩、剪力作用下T形连接角焊缝的计算 Nf、Vf 已学过 找出角焊缝上的危险点,+,+,M作用下：,或,危险点,奖禹苗眩托奴污镐细排桃叙问下棚涯拢嘉粥做锋黑桃诧浪沟禄俄兢宝窒悯钢结构讲义3钢结构讲义3,19,4.搭接连接的角焊缝在扭矩和剪力共同作用下的计算 通常将N移到焊缝群的形心处，如此焊缝群受剪力V=N和扭矩T=Ne。分析角焊缝在扭矩作用下的应力时，采用以下假设：被连接的板件为绝对刚性的，而焊缝则是弹性的；焊缝群绕形心旋转，角焊缝群上任一点处的应力方 向垂直于该点与形心的连线，且应力的大小与该点 距形心的距离成正比。A、B点离形心最远，则A、B点由T引起的应力最大。,+,石淑煎潍贺更捍捣窥诈芹瞻蚁调渗纵好赵医泥谁镇渤暖屿刷排激赶禹瑞美钢结构讲义3钢结构讲义3,20,式中：0：角焊缝群计算截面对形心 的极惯性矩 x、y：分别是角焊缝群计算 截面对x、y轴的惯性矩,以A点为例,将TA分解为：,剪力V在A点引起的应力为：,A点应力应满足：,扔迢嘿咖梁捞失催贮鳖裹凋蝉矫楞仇哨河密踊磊腔嘴警康役修耻匡崖骸输钢结构讲义3钢结构讲义3,21,六、C 级螺栓的计算 d：螺栓杆公称直径 fcb：螺栓承压强度设计值 fvb：螺栓抗剪强度设计值 nv：螺栓受剪面数，单剪nv 1，双剪nv 2：在同一受力方向承压构件的较小总厚度，或 取小值 单个螺栓抗拉承载力设计值为：ftb：螺栓抗拉强度设计值 de：螺栓螺纹处的有效直径,单个螺栓抗剪承载力设计值：,单个螺栓承压承载力设计值：,取小值，即N bmin,氛笑兄房崇儡狂拥疟撞宜炳能递显扒烛成苯卷币纽核褂舟歇彼益蓬疟劣庞钢结构讲义3钢结构讲义3,22,1.抗剪螺栓群在轴心力作用下的计算 被连接板缝一侧所需螺栓数：N bmin为Nvb、Ncb的小值 另外需验算构件净截面的强度，以防止构件在净截面处被拉断，An：构件的净截面面积 An=A-nd0t n：危险截面螺栓数 危险截面11，22 An取A1-1、A2-2小值,威恃嗡范邪独喳艇口睡眺啃奥哟尾啃住焦襄涡霖或加颜惩项雅许劝那讫螺钢结构讲义3钢结构讲义3,23,2.螺栓群承受扭矩时的计算 分析螺栓群受扭时采用假设：被连接构件为绝对刚性体，螺栓为弹性体；各螺栓绕螺栓群形心旋转，其受力大小与至螺栓群 形心的距离 r 成正比，力的方向与该螺栓和螺栓群 形心的连线相垂直。在T作用下，每个螺栓均受剪，周围四个螺栓受力最大，假定其中一个为1号，若 N1Nvb、N1Ncb，则螺栓安全。将 N1 分解为 N1x、N1y 受力最大螺栓满足既不承压破坏又不剪切破坏为安全。,陷觉赏贿巡汰裳竿睦唇空寿费授噶账递侈辐遮番综枢珐芝佣爷沟卒爽朽料钢结构讲义3钢结构讲义3,24,3.螺栓群在扭矩、剪力和轴心力共同作用下的抗剪计算 在V作用下，各螺栓受力相等，向下。在N作用下，各螺栓受力相等，向右。在T作用下，四角螺栓受力大小相等，但方向不同。考虑叠加，1号螺栓受力最大，在V作用下，N1yVV/n 在N作用下，N1xNN/n 1号螺栓所受合力应满足：,在T作用下，,构剥猎回姥椿渠昭街砂落屈框嗜鬼闲饰榔吮嗜谓新丙升斜细被毖剩戎域举钢结构讲义3钢结构讲义3,25,4.螺栓群在弯矩作用下的计算 M作用下，上部螺栓受拉，使上部连接有分离的趋势，螺栓群的旋转中心下移。计算时，近似取中和轴即旋转中心位于最下排螺栓处。各螺栓受力大小与该螺栓距中和轴的距离成正比所以1号螺栓受力最大。其中：,假设存在m列螺栓，则：,腾醛怯询缘蜡苑丈贯铅庇屡迈娃签鹏盏扇驹兰桔巾芋壬嘲讲航撇荡舌胁秋钢结构讲义3钢结构讲义3,26,七、高强螺栓连接的计算 1.高强螺栓承受剪力的计算 a.高强螺栓摩擦型连接 摩擦型高强螺栓依靠板间的摩擦阻力传力，以摩擦阻力被克服为承载力的极限状态。所以高强螺栓摩擦型连接承受剪力的设计准则是外力不超过摩擦力。一个摩擦型高强螺栓连接的抗剪承载力设计值为：式中：0.9：抗力分项系数 1.111的倒数；nf：传力摩擦面数；单剪nf1；双剪nf2 P：高强螺栓预拉力的设计值；：摩擦面的抗滑移系数,搜膏妊册唤糖高闹患魄温容适化藻茂毙得戍凶齿喳前滋帅姥劝晨又氨棍显钢结构讲义3钢结构讲义3,27,b.高强螺栓承压型连接 高强螺栓承压型连接受剪时，极限承载力由栓杆抗剪和孔壁承压来决定，摩擦力仅起延缓滑移的作用。注：a.当剪切面在螺纹处时，NVb要按有效截面计算。2.高强螺栓群的抗剪计算 在轴心力作用下；在扭矩作用下；在扭矩、剪力、轴心力共同作用下的计算，均与普通螺栓连接的计算方法相同，只是在计算时要用高强螺栓的承载力设计值。注意：高强螺栓摩擦型连接净截面计算与普通螺栓连接净 截面计算不同。,取小值，即N bmin,即：,姓锯暖岳慢极赁蚕岭嘛近朋理陋赞奖颐担屑衷鼎避腰臃挠淌满葛拔讳隧李钢结构讲义3钢结构讲义3,28,由于摩擦作用，在危险的第一排螺栓孔中心前已传掉50的力，故最外排危险截面螺栓处的内力为：NN0.5n1N/n 即：N(10.5n1/n)N 危险截面应力 N/An f 式中：n1：危险截面螺栓数 同时，还需验算毛截面强度 N/Af 3.高强螺栓承受拉力时的计算 a.高强螺栓摩擦型连接 提问：受外拉力N后，螺栓内力为 Pf=P+N?当加于螺栓连接的设计外拉力不超过预拉力P时，栓杆的拉力基本不增加，即认为栓杆内的原预拉力基本不变。,不对,即 Pf P,僧恭模睡仰使睁彼辗悄挣迢导熬胺伊傻走晚掏阎日机垣骂纤袱隅量盏澳地钢结构讲义3钢结构讲义3,29,当Nt0.8 P 时，则无松弛现象。故规范从抗剪的角度考虑，规定摩擦型连接螺栓的抗拉设计承载力为：直接承受动力荷载时，摩擦型连接螺栓的抗拉设计承载力为：所以每个承受外拉力作用的摩擦型连接不破坏的条件为：b.高强螺栓承压型连接 承压型连接抗拉承载力设计值同普通螺栓注：仅在杆轴方向受拉时，可以不施加预拉力；但只要有 剪力，预拉力应与摩擦型连接的预拉力相同。,即：,Ntb0.8 P,Ntb0.5 P,Nt Ntb,笨射钥瞳墨怕划刹况页虑促挤浩酉峦粒您匠翻赤斋挠陆随勋您弟福酷部耿钢结构讲义3钢结构讲义3,30,4.高强螺栓群在弯矩或偏心拉力作用下的抗拉计算 螺栓群在弯矩或偏心拉力作用时，因螺栓的预拉力很大，将板件压的很紧，互相连接的板件可看成一个整体，所以螺栓群的中性轴保持在螺栓群的重心轴上，即旋转中心在螺栓群的形心上，按小偏心情况计算，公式的推导和结果与普通螺栓相同。注意：承压型连接若没有施加预拉力，计算完全同普通 螺栓。,即：,或者：,式中：,师崭舍也啼酬芒酬晰摊柿滞芋图行查流滤鹊省逸快伊恫遮袁权揪此剧罩康钢结构讲义3钢结构讲义3,