No.14 连接习题课.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,钢结构,何嘉年,14.,连接习题课,焊缝连接计算,求出同一平面的焊缝群的形心；,将荷载向形心简化，找出最不利位置；,分别求出各荷载分量在最不利位置产生的应力；,区分侧焊缝受力与端焊缝受力，视荷载种类（静荷或动荷）代入公式，进行计算。,计算步骤,一牛腿连接，采用三面围焊直角角焊缝连接。钢材用,Q235B,，手工焊，焊条,E43,型。受到竖向力,F=200kN,的作用。设牛腿钢板厚度为,12mm,，柱翼缘板厚度为,20mm,。试设计角焊缝。,例,1,简易牛腿连接,三面围焊共同承受偏心竖向,F,的作用，在形心处化简为：,剪力,V,和,扭矩,联合作用,V,T,可以判断最不利点为,A,点。,焊缝连接设计一般可以根据焊缝构造要求，假设焊缝的高度或长度。多数情况下，焊缝长度根据构件尺寸确定，因此可假设焊缝高度。,焊缝高度最小尺寸：,焊缝高度最大尺寸：,为了将作用力向焊缝形心简化，首先要计算焊缝群的形心位置。,近似地按钢板与柱的搭接长度进行角焊缝的有效截面,计算,。由于三面围焊，所以只有水平焊缝需要减去,有时候为了计算快捷，甚至不考虑减去焊缝高度的尺寸变化,计算焊缝群的形心位置,对截面边缘的静矩,焊缝面积,焊缝有效截面的极惯性矩,焊缝有效截面的极惯性矩,对于,A,点,A,焊缝受到的作用力,V,T,对于,A,点,的应力,A,V,T,对于,A,点,的应力,A,V,T,某,角钢连接，承受静态轴心力,，采用,三面围焊连接。已知角钢,2,125,10,，与厚度为,8mm,的节点板连接，肢背的搭接长度为,300mm,，焊缝高度,h,f,=8mm,，钢材为,Q235-B,，手工焊，焊条为,E43,型，试设计肢尖焊缝，使连接的承载力充分发挥。,例,2,角钢连接,要使连接的承载力充分发挥，需要让焊缝充分发挥作用。,因此可按承载力计算。,端焊缝的计算长度等于相连角钢肢的宽度，即,l,w3,=b=125mm,，则端焊缝所能分担的内力,N,3,为,：,K,1,=0.70,，,K,2,=0.30,查表：,肢背角焊缝所能承受的内力,N,1,为：,由,焊缝完全发挥作用的时候，连接的承载力,由,角钢肢尖的内力为：,则，根据焊缝强度验算公式有：,由于角钢的角焊缝计算需要按照内力分配进行，因此角钢角焊缝连接的承载力并不是仅仅取决于某一焊缝的承载力，而是肢背与肢尖的焊缝需要满足相应的比例关系。,例如，上题中若肢尖的焊缝只有,80mm,，则当肢尖的焊缝达到承载极限的时候，肢背焊缝仍没有充分发挥作用，连接的承载力只有,885.5kN,；若肢尖的焊缝长度也设计为和肢背的焊缝一样长，即,300mm,，连接的承载力却不会相应的提高，仍然是,942.7kN,。,3-11.,试设计牛腿与柱的角焊缝连接。钢材,Q235B,，焊条,E43,型，手工焊，,N=98kN,（静力荷载），偏心,e=120mm,。,例,3,牛腿连接,1.,首先，需要明确焊缝的传力路径：,N,牛腿顶板,牛腿腹板,柱翼缘,焊缝,1,焊缝,2,焊缝,1,2.,明确焊缝的受力情况：,偏心压力,焊缝,2,偏心剪力,3.,焊缝高度的设计范围,4.,计算焊缝,1,N,=98kN,N,=98kN,M=Ne,N,=98,kN,M,=,Ne,=980.02=1.96,kN,m,设焊缝,1,的高度为,8mm,4.,计算焊缝,1,N,=98kN,M=Ne,设焊缝,1,的高度为,8mm,，则,焊缝,1,的应力为,5.,计算焊缝,2,V,=98kN,M=Ne,V,=98,kN,M,=,Ne,=980.12=11.76,kN,m,求解焊缝群的形心位置,O,设焊缝,2,的高度为,8mm,求解焊缝群的惯性矩,O,弯曲引起最大的应力,剪力引起的应力,V,=98kN,M=Ne,O,计算焊缝最不利点的应力,最不利点在,A,点处,A,工程上，一般地偏安全地认为弯曲由焊缝群承担，剪力由竖向焊缝平均承担,A,点的应力为：,O,A,螺栓连接计算,普通螺栓连接计算步骤,1.,判断螺栓的受力情况,2.,计算螺栓的最大内力（在偏心受拉时，注意大小偏心问题）,3.,计算单个螺栓的承载力,（抗拉承载力，抗压承载力，抗剪承载力。留意剪切面的个数，螺栓的构造要求）,4.,螺栓满足强度要求,5,、构件满足强度要求（验算危险截面）,高强度螺栓（摩擦型）连接计算步骤,1.,根据连接情况和荷载情况，判断螺栓的受力情况。,2.,计算螺栓的最大内力（在偏心受拉时，没有大小偏心问题）,3.,计算单个螺栓的承载力,（抗拉承载力，抗剪承载力，当为拉剪共存时，抗剪承载力的不同。留意剪切面的个数，螺栓的构造要求）,4.,螺栓满足强度要求,5,、构件满足强度要求（验算危险截面）,例,4,螺栓连接轴心受剪,钢板拼接连接，钢材为,Q235,，采用盖板拼接，采用螺栓连接，连接受到轴向力,N,的作用。,1,、,N=700kN,采用,C,级普通螺栓连接。螺栓采用,M20,，孔径为,21.5mm,。,2,、,N=950kN,，采用,M20,的,10.9,级高强螺栓，孔径也是,21.5mm,，按摩擦型高强螺栓计算,构件表面采用喷砂处理。,验算以上方案的螺栓强度。,N,N,N,N,1,、普通螺栓,480,70,70,280,t,=16mm,t,=12mm,A,、螺栓受剪,B,、强度指标：,C,、计算单个螺栓的承载力设计值,D,、计算单个螺栓的内力,E,、钢材验算,N,N,480,70,70,280,N,N,N,N,2,、摩擦型高强螺栓,480,70,70,280,t,=16mm,t,=12mm,A,、螺栓受剪,B,、计算参数：,C,、计算单个螺栓的承载力设计值,D,、计算单个螺栓的内力,E,、钢材验算,N,N,480,70,70,280,试验算如图所示拉力螺栓连接的强度。,C,级螺栓,M20,，所用钢材为,Q235B,。若改用,M20,的,8.8,级高强度螺栓摩擦型连接（摩擦面间仅用钢丝刷清理浮锈），其承载力有何差别？,例,4,螺栓连接拉剪联合作用,采用普通螺栓,螺栓拉剪作用,计算参数,计算单个螺栓的承载力,计算单个螺栓的内力,验算螺栓承载力,满足要求,采用高强螺栓摩擦型连接,计算参数,计算单个螺栓的承载力,验算螺栓承载力,为何？,一牛腿，用,C,级螺栓连接于钢柱上，牛腿下有一支托板。钢材为,Q235,，螺栓采用,M20,，栓距为,70mm,。荷载,V=100kN,作用点距离柱翼缘表面为,200mm,，水平轴向力,N=120kN,。验算螺栓强度和设计支托板出的焊缝。,例,5,螺栓连接拉弯剪联合作用,1,、受力分析,（由于有支托，所以螺栓连接承受,N,和,V,引起的弯距,M,。也就是螺栓偏心受拉）,2,、强度指标：,3,、计算单个螺栓的承载力,设计值,4,、计算螺栓的内力（偏心受拉）,假设以螺栓群形心旋转，则,假设不成立，应为大偏心，绕底排螺栓转动,顶排螺栓受最大的拉力：,O,O,5,、设计支托焊缝（采用角焊缝，支托两侧施焊，采用,E43,型焊条）,支托处焊缝承受剪力,根据构造要求，选侧焊缝高度为,8mm,则焊缝的应力为：,一受斜向偏心力作用的高强螺栓连接，偏心力,T=540kN,。钢材为,Q235,，螺栓用,10.9,级的,M20,高强螺栓，构件接触面经喷砂处理。校核螺栓是否安全。,例,6,螺栓连接拉弯剪联合作用,A,、受力分析。螺栓承受弯拉剪,B,、计算参数：,C,、计算螺栓形心处的内力,D,、螺栓的抗拉验算。确定危险螺栓。,E,、验算螺栓的抗剪强度：,危险螺栓的的剪力为：,危险螺栓的的剪力承载力为：,此方法考虑的是最危险螺栓的承载力，这样考虑的优点在于螺栓连接的安全储备更大。,另一种考察方法,考虑螺栓受到不同的拉力导致抗剪承载力不一样，采用螺栓群总的抗剪承载力考察螺栓连接的强度,N,t1,N,t2,N,t3,N,t4,N,t5,N,t6,N,t1,N,t2,N,t3,N,t4,N,t5,N,t6,此方法考虑的是螺栓总的抗剪承载力，问题在于螺栓的应力分布不清晰。,例,7,连接综合题,双角钢拉杆与柱的连接如图。拉力,N,550kN,。钢材为,Q235B,钢。角钢与节点板、节点板与端板采用焊缝连接，焊条采用,E43,型焊条。端板与柱采用,10.9,级,M20,高强螺栓连接。构件表面采用喷砂处理。,1,、角钢与节点板连接的焊缝长度,2,、节点板与端板的焊缝高度,3,、验算高强螺栓连接,1.,角钢与节点板连接的焊缝长度,由于角钢为不等肢角钢，且为长边相拼,肢背：,肢,尖,2.,节点板与端板的焊缝高度,F,V,由于钢板厚度为,14mm,，端板厚为,20mm,，可设焊缝高度为,10mm,3.,验算高强螺栓连接,螺栓的最大内力：,按摩擦型连接计算,：,按承压型连接计算,：,有,：,