精选第14章钢结构连接资料

搭接连接的构造要求
板件端部有两条侧面角焊缝时，间距b和每条
焊缝的长度lw应满足
16t
t 12mm
b 190mm t 12mm
b lw t—较薄板件厚度
搭接长度不小于 焊件较小厚度的 5倍，并不得小 于25mm
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w v
当焊缝与作用力方向夹角 满足tan 1.5时，
斜焊缝的强度不低于母材的强度，可不对焊缝 进行强度计算。
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弯曲变形中对接焊缝计算
截面边缘正应力强度

M Ww

f
t
w
或f
w c
中和轴上的剪应力强度

VSw Iwt
Sx1 260 16 198 8.237105 mm3 Sx Sx1 190 12 95 1.04106 mm3
内力设计值 M Fe 5500.3 165 kN.m
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第14章 钢结构连接
14.1 钢结构的连接方法 14.2 焊缝连接的特性和构造要求 14.3 焊缝连接计算 14.4 普通螺栓连接 14.5 高强度螺栓连接
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14.1 钢结构的连接方法
连接的概念
• 通过一定的手段
• 将板材或型材组合成构件，或将若杆构件 组合成整体结构
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焊缝质量等级
一级焊缝
• 外观检查符合要求
• 100%焊缝超声波检查，且符合要求
二级焊缝
• 外观检查符合要求
• 20%以上焊缝超声波检查，且符合要求
三级焊缝
• 全部焊缝外观检查
• 符合三级质量标准
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铆钉连接优缺点
铆接的优点
• 塑性和韧性好 • 传力可靠 • 质量易于检查
铆接的缺点
• 构造复杂 目前采用较少 • 费钢费工
适合于承受动力荷载作用、 荷载较大和跨度较大的结构。
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已被高强度螺 栓连接所替代
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14.2 焊缝连接的特性和构 造要求
• 其他结构，焊缝质量等级可为三级
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14.2.3 焊缝符号及标注方法
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14.2.4 焊缝连接的构造要求
对接焊缝的构造要求
坡口形式与焊件厚度有关
• 焊件厚度小(手焊6mm，埋弧焊10mm)：直边 • 一般厚度：单边V 或 V形坡口 • 焊件较厚(>20mm)：U、K、X形坡口
角焊缝构造
焊脚尺寸 • 最大焊脚尺寸 ，较薄焊件厚度的1.2倍
hfmax =1.2 t 板件边缘应符合
当t6mm时， hfmax=t 当t >6mm时， hfmax= t –(1~2)mm
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• 最小焊脚尺寸 hfmin =1.5 t1/2 (t为较厚焊件厚度mm) 当t4mm， hfmin = t 计算时，焊脚尺寸取mm的整数，小数
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14.1.2 螺栓连接
连接方法和特点
连接方法
• 螺栓、螺帽通过螺栓孔将钢材连接成整体
• 紧固连接（拧紧螺帽）
螺栓连接的特点
• 施工简单，安装方便
• 进度和质量易于保证
• 开孔对截面有削弱
• 需要辅助连接件，增加用钢量
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14.3.1 对接焊缝计算
对接焊缝轴心受力
正对接焊缝轴心受力


N lwt

f
t
w
或f
w c
未作引弧施焊时，每 条焊缝减去2t 作为lw
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斜对接焊缝轴心受力


N sin
lwt

f
t
w或f
w c


N cos
lwt

f

f
w v
工字形构件腹翼交界处综合应力
2
3 2

1.1
f
w t
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例题14.1
两块Q235钢板用对接焊缝连接，如图所示。 采用普通手工电弧焊，焊条E43型，施焊时未 能采用引弧板，焊缝质量为一级。已知钢板 宽450 mm，厚10 mm，承受轴向拉力设计值 N=900 kN，试验算焊缝强度。
好，适用于全位置的焊接 • 不适用于在风较大的地方施焊
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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焊缝连接的主要优缺点
主要优点
• 不削弱构件截面，节约钢材 • 构造简单，加工方便 • 连接的刚度大，密封性能好 • 易于采用自动化作业
主要缺点
• 焊缝热影响区材质变脆 • 残余应力（应变）使构件受到不利影响 • 焊接结构对裂纹敏感
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14.2.2 焊缝缺陷和质量等级
焊缝缺陷
缺陷类型
• 裂纹，焊瘤，烧穿，弧坑，气孔，夹渣， 咬边，未熔合，未焊透
• 焊缝尺寸不符合要求、焊缝成形不良
缺陷影响
• 削弱受力面积，引起应力集中 • 对强度、塑性、韧性产生不利影响
点后都进为1。 自动焊熔深较大，最小焊角尺寸可减小
1mm；对于T形连接的单面角焊缝，应增 加1mm。
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角焊缝的计算长度
• 不得小于8hf 和40 mm
• 侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf ，若大于 此值，超过部分在计算中不予考虑。若内力沿 侧面角焊缝全长分布时，其计算长度不受此限。
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板件拼接
• 厚度或宽度尽量相同
• 当相差超过4mm时，应做成坡度不大于 1:2.5的斜角，以减小应力集中
• 厚度不同时，焊缝坡口形式应按较薄厚度 焊件选用
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不同强度材料连接时，配与低强度材料相适应的焊条
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• 手工电弧焊的特点： 设备简单 操作灵活方便 适宜于任何空间位置的焊接 但效率低，劳动强度大，质量与焊工有关
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14.2.1 焊缝连接形式和焊缝形式
焊缝连接形式
对接连接
搭接连接
T形连接 角部连接
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焊缝形式
对接焊缝
• 正对接焊缝 • 斜对接焊缝
角焊缝
• 正面角焊缝 • 侧面角焊缝 • 斜向角焊缝
连续角焊缝 间断角焊缝：
受压构件l15t 受拉构件l30t
埋弧焊（自动或半自动）
• 电弧在焊剂层下燃烧的一种焊接方法 • 自动埋弧焊： 焊丝送进和电弧移动由专门机
构控制 • 半自动埋弧焊：焊丝送进专门机构
电弧移动靠人工
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焊丝、焊剂要保证熔敷金 属抗拉强度不低于相应手 工焊条的数值。
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• 埋弧焊的特点 （1）工艺条件稳定，与大气隔离、保护效
采用正面角焊缝时，搭接长度不得 小于焊件较小厚度的5倍，也不得小 于25mm
采用三面围焊时，转角处必须连续 施焊；对于非围焊的情况，当角焊缝 的端部在构件转角处时，可连续地作 长度为2hf 的绕角焊。
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14.3 焊缝连接计算
重级工作制和起重量Q50t的中级工作制 吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架 上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝
• 要求焊透 • 焊缝形式为对接与角接的组合焊缝 • 质量等级不应低于二级
不要求焊透的T形接头焊缝
• 对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的的结 构和吊车起重量50t的中级工作制吊车梁， 焊缝质量等级二级
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解答：
未用引弧板
lw l 2t 450 210 430 mm
查附表28 ftw 215 N/mm2
N 900 103
lwt 430 10
209.3 N/mm2
ftw 215 N/mm2
14.1.1 焊缝连接
• 将钢材连接处金属加热熔化，待冷却后形 成焊缝，将缝两侧钢材连成一体。
• 目前钢结构连接的主要方法。
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常用焊接方法
手工电弧焊
• 通电后，涂有药皮的焊条与焊件之间产生电 弧，温度可达 3 000 C
• 金属熔化，与焊丝液结合 • 冷却后即成焊缝 焊条与焊件材料相适应：Q235钢 E43型焊条， Q345钢E50型焊 条， Q390、Q420钢E55型焊条
果好，电弧热量集中； （2）熔深大，焊缝的化学成分均匀； （3）焊缝质量好，塑性和韧性较高； （4）生产效率高。
自动埋弧焊只适合于焊接 较长的直线焊缝。
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气体保护焊（气电焊）
• 利用CO2或其他惰性气体作为保护介质 • 防止有害气体侵入，保证焊接过程中稳定性 • 焊缝强度比手工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性
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螺栓连接的类型
普通螺栓连接
• C级为粗制螺栓，4.6级、4.8级 • A、B级为精制螺栓，5.6级、8.8级
高强度螺栓连接
• 摩擦型连接：剪切变形小，弹性好，可拆卸 耐疲劳 可用于承受动力荷载的结构
• 承压型连接：剪切变形大 不能用于承受动力荷载的结构
引弧板和引出板
• 施焊时的起点和终点，常因起弧和灭弧 （落弧）出现弧坑缺陷
• 采用引弧板和引出板可避免该缺陷发生在 构件上
• 焊接完毕后用气割切除，打磨平整
无法采用引弧板（引出板） 施焊时，计算每条焊缝的 长度时，应取
lw=实际长度- 2t
焊件的较小厚度
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质量等级选用
需要进行疲劳计算的构件，作用力垂直 于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形 对接焊缝与角接组合焊缝
• 受拉时应为一级 • 受压时应为二级
不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求 与母材等强的对接焊缝
• 受拉时不应低于二级 • 受压时宜为二级
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解答： 查附表29 ftw 185 N/mm2
f
w v
125
N/mm2
对焊缝的计算截面与牛腿的截面相同
Ix
12 380 3 12
260163
2
12

260
16
1982


3.812108 mm4
• 保证共同工作
对连接的要求
• 安全可靠，传力明确
• 构造简单，制造方便
• 节约钢材
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对接头的要求
• 有足够的强度 • 有适宜于施行连接手段的足够空间
常用连接方法
• 焊缝连接 • 螺栓连接 • 铆钉连接
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满足要求
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解毕 34
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例题14.2
计算工字形截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝 强度。截面尺寸如图所示。集中力F=550 kN （设计值），偏心距e=300mm。钢材为 Q235-B，焊条为E43型，手工焊。焊缝为三 级检验标准，上下翼缘加引弧板施焊。
螺栓等级8.8级、10.9级。
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14.1.3 铆钉连接
铆钉连接方法
铆钉
• 圆柱形 • 一端预制钉头
铆合
• 构件上开铆钉孔 • 烧红的铆钉插入铆钉孔后用 铆钉枪或压铆机进行铆合（压制另一钉头）
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