钢结构-第三章(焊接).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,*,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,*,第,3,章 钢结构的连接,3.1,连接的种类与特点,3.2,对接焊缝构造与计算,3.3,角焊缝构造与计算,3.4,焊接应力与焊接变形,3.5,普通螺栓连接计算,3.6,高强螺栓连接计算,3.1,连接的种类和特点,（,1,）概述,钢结构中，连接占有相当重要的位置。,钢结构的连接通常有：,焊接连接,、,普通螺栓连接,高强度螺栓连接,等，,这些也是钢结构的基本连接方式。,（,2,）常用焊接方法,（,2-1,）电弧焊,通过通电后焊条与焊件之间产生的强大,电弧提供热源，溶化的焊条（焊丝）与焊,件溶化部分形成焊缝。焊缝质量可靠，为,最常用的一种焊接方法。,分手工电弧焊和自动埋弧焊（半自动）,。,手工电弧焊接工艺,Q235-E43,；,Q345-E50,；,Q390-E55,自动埋弧焊接工艺,Q235-H08,、,H08A,、,H08MnA;Q345,、,Q390-H08A,、,H08E,、,H08Mn,（,2-2,）电阻焊,利用电流通过焊件接触点表面产生的热量熔化金属，再通过压力使其焊合。适用薄壁型钢（,12mm,内）。,（,2-3,）气 焊,利用乙炔在氧气中燃烧而形成的火焰来熔化金属，形成焊缝。适用薄钢板或小型结构。,3,、焊缝连接形式和焊缝种类,焊缝连接形式按被连接钢材的,相互位置,可分为对接,(,或平接,),连接、搭接,(,或错接,),连接、,T,形,(,或顶接,),连接和,L,形,(,或角部,),连接等。,施焊方位,（,a,）平焊（俯焊）,（,b,）立焊,（,c,）横焊,（,d,）仰焊,质量及施工难易程度：,平焊好、立焊和横焊次,之、仰焊最差。,平焊,5,焊缝图纸表示,当焊缝分布比较复杂或用上述标注方法不能表达清楚时,螺栓及其孔眼图例,各种连接的特点,焊接连接：,优点,：不削弱构件截面，构造简单，节约钢材，加工方便，可采用自动化操作，生产效率高。刚度较大、密封性能好。,缺点,：焊缝附近存在热影响区，由高温快速降到常温，使钢材脆性加大；存在焊接残余应力及残余变形；焊接结构低温冷脆问题也比较突出。,螺栓连接,优点,：安装方便，便于拆卸。,缺点,：需要在板件上开孔和拼装时对孔，制造工作量大；螺栓孔还使构件截面削弱，被连接的板件需要相互搭接或另加拼接板，比焊接连接多费钢材,（,3,）各种连接的特点,3.2,对接焊缝构造与计算,3.2.1,对接焊缝的构造,1,、形式,2,、对接焊缝的优缺点,优点：,用料经济、传力均匀、无明显的,应力集中，利于承受动力荷载。,缺点,：需剖口，焊件长度要精确。,对接焊缝,对接焊缝加引弧板,3,、对接焊缝的构造处理,变厚度板对接,变宽度板对接,3.2.2,对接焊缝的构造和计算,例题,3-1,试验算图所示钢板的对接焊缝的强度。,图中,a,500 mm,，,b,12mm,，轴心拉力的设计值,N=1100kN,。钢材为,Q235BF,，手工焊焊条为,E43,型，三级焊缝，施焊时不用引弧板。,二、弯矩剪力共同作用,1,、弯曲正应力,2,、最大剪应力,3,、折算应力,承受弯矩和剪力的共同作用,3,、折算应力,正应力、剪应力都较大时,例题,例,3-2,：,图,3-2,所示，荷载设计值,F=550kN,，偏心距,e=300mm,，钢材,Q235B,，手工焊，焊条,E43,型，焊缝等级三级，使用引弧板，试验算工字钢截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝强度。,3.3,角焊缝的,构造和计算,3.3.1,角焊缝的构造,一、角焊缝形式,角焊缝连接对被连接件加工精度要求低、施工方便而常常被采用。角焊缝一般用于搭接连接和,T,形连接。,角焊缝连接（端焊缝连接）,角焊缝（三面围焊）,T,型连接焊接变形,垂直连接焊接变形,直角角焊缝,温度影响区,二、角焊缝种类,包括直角角焊缝（图,a,）和斜角角焊缝（图,b,）,1,、直角角焊缝,（,a,）普通焊缝,（,b,）平坡焊缝,（,c,）深熔焊缝,平坦型,凹面型,复杂钢构件,组合结构型钢构件,2,、斜角角焊缝：,（,a,）斜锐角焊缝（,b,）斜钝角焊缝（,c,）斜凹面角焊缝,3,表示方法,根据,焊缝轴线与外力作用线,的关系,1,、,正焊缝,(,亦称端焊缝,),焊缝长度方向垂直于力作用方向,2,、,侧面角焊缝,(,侧焊缝,),焊缝长度方向平行于力作用方向的焊缝,3,、,斜焊缝,焊缝长度方向既不垂直也不平行的,4,、围焊缝,三、角焊缝的尺寸要求,1,、最小焊脚尺寸,如果板件厚度较大而焊缝过小，则施焊时焊缝冷却速度过快而产生淬硬组织，易使焊缝附近主体金属产生裂纹。这种现象在低合金高强度钢中尤为严重。,2,最大焊脚尺寸,焊脚尺寸若过大，易使母材形成,“,过烧,”,现象，而且使构件产生较大的焊接残余变形和残余应力。,侧焊缝的应力变化,:,3,、角焊缝的最小长度,长度过小时，焊件局部加热严重，焊缝起落弧缺陷相距太近，加上可能有其他缺陷,(,气孔、夹渣等,),，使焊缝可靠性降低；焊缝集中在一很短距离内，焊件的应力集中也较大。,4,、角焊缝的最大长度,应力在长度上的分布不是均匀的，两端大中间小，同时附带参与应力与变形，导致内部应力很大。,根据,焊缝轴线与外力作用线,的关系,1,、,正焊缝,(,亦称端焊缝,),焊缝长度方向垂直于力作用方向,2,、,侧面角焊缝,(,侧焊缝,),焊缝长度方向平行于力作用方向的焊缝,3,、,斜焊缝,焊缝长度方向既不垂直也不平行的,4,、围焊缝,角焊缝连接（端焊缝连接,),角焊缝（三面围焊）,3.3.2,角焊缝的计算,一、角焊缝的受力特点,二、轴心力作用,三、角钢与节点板连接,四、剪力,+,扭矩作用,五、轴力,+,剪力,+,弯矩作用,一、角焊缝的受力特点,焊缝破坏面,角焊缝破坏面上的应力,角焊缝的有效截面,正焊缝：,，,侧焊缝：,，,二、,轴心力作用角焊缝的计算,两种计算方法,1,、利用下列公式,方法二,将,N,分解成,Nx,、,Ny,，,分别按正焊缝、侧焊缝计算应力,焊缝有效面积,Nx,、,Ny,假定在有效面上均匀分布,几种特殊情况,正焊缝：,侧焊缝：,斜焊缝，有,两种方法,：,其一：,式中,其二：将,N,沿着垂直、平行两个方向分解成,Nx,、,Ny,，分别求出 、，再利用基本公式计算,。,例题,例,3-1,：,图,3-1,所示的双盖板连接，钢材为,Q235-B,，手工角焊缝，焊条,E43,系列，焊脚尺寸,hf,=6mm,求该连接所能承受的最大静荷载,N,。,已知：,t,=12mm,t1,=8mm,三、角钢与节点板连接,(b),三边围焊,(c)L,形围焊,a),两边侧焊,两边侧焊,三边围焊,L,形围焊,四、剪力,+,扭矩作用,基本假定,假设焊缝是弹性体,被连接件是绝对刚性的，,在扭矩作用下它有绕焊缝形心,O,旋转的趋势,4.,剪力、轴力在有效面上均匀分布,结论,：,这样焊缝上任一点的应力其方向垂直于该点与,O,点的连线、大小与距离,r,成正比。,扭矩、剪力、轴力共同作用下,扭矩,T,作用下各点应力计算（以,A,点为例）：,Ix+Iy,为焊缝计算截面对形心的极惯性矩，,x,、,y,为焊缝角点到焊缝形心的坐标距离。,V,作用下,A,点,N,作用下,A,点,A,点合应力,，,例,3-2,：,如图,3-2,所示，三面围焊，钢材为,Q235-B,，手工焊，焊条,E43,型，偏心量,e=50mm,。求该角焊缝连接所能承受的最大静态轴心力,P,。,五、轴力,+,剪力,+,弯矩作用,分三个步骤,：,轴力作用,平均分配,剪力作用,平均分配,弯矩作用,三角形分布,弯矩、剪力、轴力共同作用下,轴力、剪力,在有效面上,平均分配,，但弯矩作用不是平均分配,1,、轴力,N,作用下,x,方向应力,2,、剪力作用下，,y,方向应力,3,、弯矩,M,作用下，,x,方向应力,M,、,V,和,N,共同作用下，焊缝上或下端点最危险处应满足,例题,3-5,如图所示的结构，钢材为,Q235-B,，手工角焊缝，焊条,E43,系列，焊脚尺寸,hf,=8mm,求该连接所能承受的最大静荷载,P,。,例,3-6,：,图,3-6,所示的结构，钢材为,Q235-B,，手工角焊缝，焊条,E43,系列，焊脚尺寸,hf,=8mm,求该连接所能承受的最大动荷载,P,。已知：,t,=12mm,tw,=8mm.,