第三章钢结构连接
第三章 钢结构的连接课后习题答案
第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。
钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm = 内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-= 焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w w f fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
第三章 钢结构的连接(上)
销钉(pin bolt)、铆钉(rivett)、螺栓(bolt)、焊接(weld)及紧固
件连接(fastener)。
钢结构连接的设计原则(principles of design)： 安全可靠(safe and reliability)、传力明确(clear load tranfer path)、构造简单(simple constructional details)、制作方便 (convenient to be manufactured)和节约钢材(steel saving)。
3.1.1 焊缝连接 (welded connection)
1. 焊缝连接的特点(characteristics)
优点 (Advan tages) 构造简单，连接方便； 用料经济，不削弱截面； 加工方便，可实现自动化操作； 密闭性好，连接刚度大。
焊接应力和焊接变形降低承载力； (Disadvan 对裂纹敏感，局部裂纹易扩展到整体，尤其动载和冷脆； tages） 易存在各种缺陷。
（3）焊缝质量等级(quality grades of welding)的规定
《钢结构设计规范》（GB50017--2003）中，对焊缝质量等
级的选用有如下规定： ① 需要进行疲劳(fatigue)计算的构件中，垂直于(vertical)作用 力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。
②在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材(base material)
等强的受拉对接焊缝(butt weld)应不低于二级；受压时宜为二级。
③重级工作制(heavy-duty)和起重量 Ｑ＞５０ｔ的中级工作制 吊车梁(middle-duty crane beam)的腹板(web plate)与上翼缘板 (top flange plate)之间以及吊车桁架(crane truss)上弦杆(up
第3章钢结构连接1(2011)PPT课件
2、高强度螺栓
高强度螺栓一般采用45号钢，40B 钢和20MnTB钢加工制作， 经热处理后，螺栓抗拉强度应分别不低于8 00 n/mm2和1 000n/mm2 , 且屈强比分别为0 . 8 和0 . 9 ，因此，其性能等级分别 称为8.8 级和10 .9级。
及构造要求； 3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构工作
的影响； 4.了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算和构
造要求。
重点： 掌握焊接连接的特性和计算 普通螺栓连接、高强度螺栓连接的性能和计算
§3.1 钢结构的连接方法
钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接 (connections）构成的，各构件再通过安装连接架构成 整个结构。因此，连接在钢结构中处于重要的枢纽地位。 在进行连接的设计时，必须遵循安全可靠、传力明确、 构造简单、制造方便和节约钢材的原则。
C级---粗制螺栓，性能等级为4.6或4.8级； 4表示fu≥400N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8； Ⅱ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d) ＝1～3mm。
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。由于螺栓表面粗糙， 一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成的孔（Ⅱ类 孔）。螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~3mm。对于采用C 级螺栓的连接，由于螺杆与栓孔之间有较大的间隙，受剪力作 用时，将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。但安装方便， 且能有效地传递拉力，故一般可用于沿螺栓杆轴受拉的连接中， 以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。
(钢结构设计原理)第三章钢结构的连接
按工作性质分：强度焊缝（只作为传递内力）、密强焊缝 （除传递内力外，还须保证不使气体或液体渗漏）。
按施焊位置分：俯焊(平焊)、立焊、横焊和仰焊。应尽量避 免采用仰焊焊缝。
焊缝(hàn fénɡ)连接形式
第二十四页，共一百五十七页。
焊缝 形式 (hàn fénɡ)
对接焊缝连接(liánjiē)形式
钢结构的实际连接图片 第二页，共一百五十七页。
钢结构的连接(liánjiē)方法
焊缝(hàn fénɡ)连接
第三页，共一百五十七页。
焊缝(hàn 连接 fénɡ)
20世纪初开始在工程结构上较广泛应用。焊接是现代钢结构 最主要的连接(liánjiē)方法之一。
优点
*构造简单，任何形式的构件都可直接相连(xiānɡ lián)；
第三十三页，共一百五十七页。
焊缝 代 (hàn fénɡ) 号
对接焊缝连接的构造(gòuzào)要求
第三十四页，共一百五十七页。
对接焊缝连接的构造要求
对接(duì jiē)焊缝的坡口形式 对接焊缝的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊缝。坡口形式与焊件厚度(hòudù)有关。
对接焊缝的坡口形式
a）直边缝：适合(shìhé)板厚t 10mm b）单边V形、c）双边V形：适合板厚t ＝10～20mm
缺点：施工条件受限制，不
适用于在风较大(jiào dà)的 地方施焊。
电阻焊
第二十二页，共一百五十七页。
电阻 焊 (diànzǔ)
焊缝(hàn fénɡ)类型
第二十三页，共一百五十七页。
焊缝(hàn 类型 fénɡ)
按被连接构件间的相对(xiāngduì)位置分为对接、搭接 、T形连 接和角接四种。
《钢结构设计原理》3-1 钢结构的连接-焊缝连接
3. 气体保护焊
气体保护焊是利用二氧化碳气体或其他惰性气体 作为保护介质的一种电弧熔焊方法。
直接依靠保护气体在电弧周围造成局部的保护层， 以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程中的稳 定性。
气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能够清 楚地看到焊缝成型的过程；由于保护气体是喷射 的，有助于熔滴的过渡；又由于热量集中，焊接 速度快，焊件熔深大，故所形成的焊缝强度比手 工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置 的焊接。但不适用于在风较大的地方施焊。
3.4.1 角焊缝的构造要求
4 侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端 大中间小。焊缝越长，应力集中越明显。
若焊缝长度适宜，两端点处的应力达到屈服强度后， 继续加载，应力会渐趋均匀。
若焊缝长度超过某一限值时，有可能首先在焊缝的两 端破坏，故一般规定侧面角焊缝的计算长度
A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加 工精制而成。表面光滑，尺寸准确，对成孔质量 要求高。有较高的精度，因而受剪性能好。制作 和安装复杂，价格较高，已很少在钢结构中采用
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。螺栓表面 粗糙，一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻 模钻成设计孔径的孔(II类孔)。
螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~2mm。螺栓 杆与螺栓孔之间有较大的间隙，受剪力作用时， 将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。安装 方便，且能有效地传递拉力，可用于沿螺栓杆轴 受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装 时的临时固定。
3.4.1 角焊缝的构造要求
3 角焊缝的最小计算长度 焊脚尺寸大而长度较小时，焊件的局部加热严重，焊缝 起灭弧所引起的缺陷相距太近，以及焊缝中可能产生的 其他缺陷(气孔、非金属夹杂等)，使焊缝不够可靠。 搭接连接的侧面角焊缝，如果焊缝长度过小，由于力线 弯折大，会造成严重应力集中。
第三章 钢结构连接(螺栓)
但在重要的连接中，例如：制动梁或吊车梁上翼缘与
施工图中螺栓及其孔眼图例
螺栓及其孔眼图例见表3.3，
3．7 普通螺栓连接的工作性能和计算
普通螺栓连接按受力情况可分为三类
①螺栓只承受剪力； ②螺栓只承受拉力； ③螺栓承受拉力和剪力的共同作用。
：
下面将分别论述这三类连接的工作性能和计算
方法。
3 钢结构的连接
3．6 螺栓连接的构造
3．6．1 螺栓的排列
规范规定的钢板上螺栓的容许距离见表3.5（p62)。 在角钢、普通工字钢、槽钢截面上排列螺栓的线距应满 足表3.6、表3.7、表3.8的要求。
螺栓或铆钉的最大、最小容许距离 名称 位置和方向
表 3.4 最大容许距离 (取两者的较小值) 最小容许 距 离
1
外排(垂直内力方向或顺内力方向) 中 垂直内力方向 压力 顺内力方向 排 拉力
8d0 或 12t 16d0 或 24t 12d0 或 18t 16d0 或 24t 3d0
中 心 间 间 距 顺内力方向 中心至 垂直 构件边 内力 缘距离 方向 气割或锯割边 其他螺栓或铆钉 1.2d0 注：(1) d0 为螺栓或铆钉孔直径，t 为外层较薄板件的厚度； (2)钢板边缘与刚性构件(如角钢、槽钢等)相连的螺栓或铆钉的最大间距，可按 中间排的数值采用。 轧制边自动精密 高强度螺栓 剪切边或手工气割边 4d0 或 8t 1.5d0
距≥2d0来保证，第⑤种破坏形式通过限制夹紧长度在（4~6）d内 来保证。因此，抗剪螺栓连接的计算只考虑第①、②种破坏形式。
1 1
(a) e
(b)
(c)
(d)
1-1 剖面 图 3-12 抗剪螺栓的破坏性式
(e)
第三章 钢结构连接习题
第三章钢结构连接习题3、1简述钢结构连接得类型及特点3、2受剪普通螺检有哪几种可能得破坏形式？如何防止？3、3简述普通螺检连接与高强度螺栓摩擦型连接在弯矩作用下计算时得异同点？3、4为何要规定螺栓排列得最大与最小间距要求？3、5影响高强螺栓承载力得因素有哪些？3、6有一焊接连接如图所示，钢材为Q235钢，焊条为E43系列，采用手工焊接，承受得静力荷载设计值N = 600kN，试计算所需角焊缝得长度。
习题3、6图3、7如图所示得螺栓双盖板连接，构件钢材为Q235钢，承受轴心拉力，螺栓为8、8级高强度螺检摩擦型连接，接触面喷砂处理，螺栓直径d=20mm，孔径d o = 21、5 mm，试计算此连接最大承载力N=？3、8图示焊接连接采用三面围焊，焊脚尺寸为6mm,钢材为Q235B·F钢，试计算此连接所能承受最大拉力N=？习题3、8图3、9图示牛腿板承受扭矩设计值T=60kN·m,钢材为Q235B·F钢，焊条为E43系列。
①方案一：采用三面围焊得角焊缝与柱连接，试设计此角焊缝。
②方案二：采用四面围焊得角焊缝与柱连接，焊角尺寸可以减少多少？③方案二所耗焊条就是否少于方案一？习题3、9图3、10图示连接中，2∟I00x80x10（长肢相并）通过14mm厚得连接板与20mm厚得端板连接于柱得翼缘，钢材用Q235-B·F，焊条为E43系列型，采用手工焊接，所承受得静力荷载设计值N=540kN。
①要求确定角钢与连接板间得焊缝尺寸。
②取d1=d2 = 170mm，确定连接板与端板间焊缝得焊角尺寸h f=?③改取d1=150mm, d2 = 190mm,验算上面确定得焊角尺寸h f就是否满足要求？习题3、10图3、11图示为C级螺栓得连接，钢材为Q235钢，已知d = 20mm, d e =17、65mm, d o=21、5mm，承受设计荷载P=l50kN①假定支托承力，试验算此连接就是否安全？②假定支托不承力，试验算此连接就是否安全？习题3、11图3、12如图所示得连接构造，牛腿用连接角钢2L100 x 20及M22高强度螺栓(10、9级)摩擦型连接与柱相连。
钢结构第三章 钢结构的连接(螺栓)
排列因素：
受力要求：钢板端部剪断，端距不应小于2d0；受拉时，栓
距和线距不应过小；受压时，沿作用力方向的栓距不宜过大。 构造要求：栓距和线距不宜过大 施工要求：有一定的施工空间
3.6螺栓的构造
3.6.2 螺栓的排列
螺栓排列和最小距离：
3.6螺栓的构造
3.6.2 螺栓的排列
螺栓排列最大距离： 对于角钢、工字钢和 槽钢的螺栓排列见附 录四（型钢的螺栓准 线表）
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
普通螺栓连接按其受力方式分类：
抗剪螺栓 抗拉螺栓 同时抗剪抗拉螺栓
3.7.1普通螺栓的抗剪连接
3.7.1.1抗剪连接工作性能
抗剪螺栓连接的受力性能：静摩擦力阶段、相对滑移阶段、螺杆与 孔壁挤压传力的弹塑性阶段、破坏阶段。
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.1普通螺栓的抗剪连接
4x100=400 50 30 50
M Fe 280 0.21 58.8kN m
2. 单个螺栓的抗拉承载力：
N tb Ae f t b 244 .8 170 41620 N 41.62 kN
3.螺栓群强度验算 由前述可知1号螺栓受力最大，为设计控制点， 则对其进行强度验算：
3）. 螺栓群同时承受剪力和弯矩（轴心拉力） 的计算
螺栓群同时承受剪力和拉力
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.2普通螺栓的抗拉连接
3）. 螺栓群同时承受剪力和拉力的计算 支托仅起安装作用：螺栓群承受弯矩M和剪力V
N t N1M My1
m y
2 i
Nv V n
螺栓不发生拉剪破坏
20 12 305 73200 N 73.2 kN
第三章 钢结构的连接自测题答案
第三章 钢结构的连接一．选择题1.如图所示承受静力荷载的T 形连接，采用双面角焊缝，手工焊，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为（ B ）A.4mmB.6mmC.8mmD.10mm2.如图所示连接，焊缝中最危险点为（ A ）A.最上点B.最下点C.焊缝长度的中点D.水平荷载延长线与焊缝相交处3.T 形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin =1.52t ，最大焊脚尺寸h fmax =1.2t 1，式中的t 1和t 2分别为（ D ）A.t 1为腹板厚度，t 2为翼缘厚度B.t 1为翼缘厚度，t 2为腹板厚度C.t 1为较小的被连接板件的厚度，t 2为较大的被连接板件的厚度D.t 1为较大的被连接板件的厚度，t 2为较小的被连接板件的厚度4.根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难、质量最难于保证的施焊方位是( D ) A.平焊 B.立焊 C.横焊 D.仰焊4.钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用( A ) 的焊接位置。
A ．俯焊B ．仰焊C ．立焊D ．任意6.在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是( C )。
A.未焊透B.气孔C.裂纹D.夹渣7.结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是( B )A.弹性模量相适应B.强度相适应C.伸长率相适应D.金属化学成份相适应8.三级焊缝的质量检验内容为( C )A.外观检查和100％的焊缝探伤B.外观检查和至少20％的焊缝探伤C.外观检查D.外观检查及对焊缝进行强度实测9．可不进行验算对接焊缝是（ C ）。
题1图 题2图A ．I 级焊缝B ． 当焊缝与作用力间的夹角θ满足tan θ≤1.5时的焊缝C ． II 级焊缝D ． A 、B 、C 都正确10.图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（ A ）A.a 点B.b 点C.c 点D.d 点11．如图所示，连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ A ）A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点12.如图等边角钢与节点板仅采用侧面焊缝连接，角钢受轴心力N =500kN ，肢背焊缝受力N 1为( D) A.150kN B.250kN C.325kN D.350kN13.如图，两钢板用直角角焊缝连接，手工焊，合适的焊角尺寸f h = ( C )A.12mmB.10mmC.8mmD.5mm14．如图所示连接中，在拉力N 作用下，侧面角焊缝中沿焊缝长度方向的应力分布形式为（ D）题11图题10图题12图 题13图题14图15.对接焊缝采用引弧板的目的是( A )A.消除焊缝端部的焊接缺陷B.提高焊缝的设计强度C.增加焊缝的变形能力D.降低焊接的施工难度16.图示连接，角钢肢背、肢尖处角焊缝的最大焊脚尺寸分别为( B )A.9mm ，9mmB.6mm ，5mmC.9mm ，5mmD.6mm ，6mm17.在荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（ B ）A.40h fB.60h fC.80h fD.120h f18.规范规定侧焊缝的设计长度max 60w f l h ，这主要考虑到( B )A.焊缝的承载能力已经高于构件强度B.焊缝沿长度应力分布过于不均匀C.焊缝过长，带来施工的困难D.焊缝产生的热量过大而影响材质 19.焊接结构中的侧面角焊缝长度过长时,在外荷载作用下会造成（ B ）A.焊缝中间应力可能先达到极限值,从而先发生破坏B.焊缝两端应力可能先达到极限值,从而先发生破坏C.焊缝内部应力同时达到极限值,从而同时发生脆性破坏D.焊缝内部应力同时达到极限值,从而同时发生塑性破坏20.Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用( C )A.E55型B.E50型C.E43型D.H10MnSi21. 钢结构在搭接连接中，搭接的长度不得小于焊件较小厚度的（ B ）。
第三章钢结构的连接自测题解答
（D)
1５．对接焊缝采用引弧板的目的是(A）
Ａ.消除焊缝端部的焊接缺陷ﻩB.提高焊缝的设计强度
Ｃ．增加焊缝的变形能力ﻩD．降低焊接的施工难度
16.图示连接，角钢肢背、肢尖处角焊缝的最大焊脚尺寸分别为(Ｂ)
A．9ｍm,９mｍB.６ｍm,５mmC.9mｍ,5mｍD.6ｍm,６mm
17.在荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（Ｂ）
A.４0hfB.６０hｆC.80ｈｆD．１20hf
18.规范规定侧焊缝的设计长度 ,这主要考虑到(B)
A.焊缝的承载能力已经高于构件强度 Ｂ.焊缝沿长度应力分布过于不均匀
C．焊缝过长,带来施工的困难 Ｄ.焊缝产生的热量过大而影响材质
19.焊接结构中的侧面角焊缝长度过长时,在外荷载作用下会造成(B）
A．俯焊B.仰焊C.立焊D．任意
6.在下列各焊接连接缺陷中,对焊缝连接最危险的是(C)。
A.未焊透 B.气孔 C.裂纹 Ｄ．夹渣
7.结构焊接时,所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是(Ｂ)
Ａ．弹性模量相适应Ｂ.强度相适应C.伸长率相适应D.金属化学成份相适应
８.三级焊缝的质量检验内容为(Ｃ)
A.外观检查和100%的焊缝探伤B．外观检查和至少２0%的焊缝探伤
第三章-钢结构的连接自测题解答
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ﻩ
第三章 钢结构的连接
一．选择题
1．如图所示承受静力荷载的T形连接，采用双面角焊缝，手工焊，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为（B)
第三章钢结构连接习题及答案
第三章 钢结构的连接习题参考答案1． 已知A3F 钢板截面mm mm 20500⨯用对接直焊缝拼接，采用手工焊焊条E43型，用引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最大轴心拉力设计值。
解：查附表1.2得：2518mm N f w t =则钢板的最大承载力为：KNf bt N w t w 185010185205003=⨯⨯⨯==-2．焊接工字形截面梁，设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用荷载设计值：弯矩mm KN M ⋅=1122，剪力KN V 374=，钢材为Q235B ，焊条为E43型，半自动焊，Ⅲ级检验标准，试验算该焊缝的强度。
解：查附表1.2得：2518mm N f w t =，2512mm N f w v =。
截面的几何特性计算如下：惯性矩：44233102682065071428014280121210008121mm I x ⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=翼缘面积矩：41198744050714280mm S x =⨯⨯=则翼缘顶最大正应力为：2243185215021026820610281011222mm N f mm N .h I M w tx =<=⨯⨯⨯⨯=⋅=σ 满足要求。
腹板高度中部最大剪应力：2243125075281026820625008500198744010374mm N f mm N .t I VS w vw x x =<=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯⨯==τ满足要求。
上翼缘和腹板交接处的正应力：2120805075002150507500mm N ..=⨯=⨯σ=σ上翼缘和腹板交接处的剪应力：243116434810268206198744010374mmN .t I VS w x x =⨯⨯⨯⨯==τ 折算应力：2222212152031100606434320803mm N .f .mm N ...w t =<=⨯+=τ+σ 满足要求。
第三章 钢结构的连接
第三章：钢结构的连接本章知识点：§3.1 钢结构的连接方法§3.2 对接焊缝的构造与计算§3.3 角焊缝的构造与计算§3.4 焊缝应力和焊接变形§3.5 普通螺栓连接§3.6 高强螺栓连接本章重点难点：1．钢材的屈服点、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性。
2．化学成分碳、硫、磷对钢材性能的影响。
3．钢材疲劳破坏的概念和疲劳强度验算。
4．钢结构常用钢材的钢种和钢号。
本章学习目标：1．掌握钢结构的连接方法及各方法的适用条件。
2．掌握角焊缝、对接焊缝（焊透和部分焊透）的构造和计算。
4．了解焊接应力和焊接变形产生的原因以及对构件承载力的影响。
3．掌握普通螺栓连接和高强度螺栓连（摩擦型连接和承压型连接）的构造和计算。
本章小结：通过本章学习，掌握钢结构的连接方法及各方法的适用条件，掌握角焊缝、对接焊缝（焊透和部分焊透）的构造和计算，了解焊接应力和焊接变形产生的原因以及对构件承载力的影响，掌握普通螺栓连接和高强度螺栓连（摩擦型连接和承压型连接）的构造和计算。
第一节：钢结构的连接方法一．连接形式：平接（对接），搭接，垂直连接二．连接方法1．焊接连接优点：不削弱截面，方便施工，连接刚度大；缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。
（1）手工焊原理：利用电弧产生热量熔化焊条和母材形成焊缝。
原则：焊缝和母材等强度。
优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；焊条：E43××（T42××）——适用于Q235（A3）E50××（T50××）——适用于16Mn，16MnqE55××（T55××）——适用于15MnV，15MnVqkg；其中43，50，55——最小抗拉强度，单位为2mm××——电流种类，药皮及不同焊接位置。
缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。
(整理)第三章_钢结构的连接
第三章：钢结构的连接练习与作业（附答案）：例题载F 级。
图解：1．确定对接焊缝计算截面的几何特性 (1)确定中和轴的位置()()()()8.7910524010101605.127105240510101601≈⨯-+⨯-⨯⨯-+⨯⨯-=ymm2.1708.792502=-=y mm(2)焊缝计算截面的几何特征()()()244548.7111677.415.0245.0241121223≈⨯⨯-+⨯⨯-+-⨯⨯≈x I cm 4 腹板焊缝计算截面的面积： ()5.2315.024=⨯-=wA cm 22．确定焊缝所能承受的最大荷载设计值F 。
将力F 向焊缝截面形心简化得：F Fe M 160==（KN ·mm ）F V =（KN ） 查表得：215=w c f N/mm 2，185=w t f N/mm 2，125=w v f N/mm 2点a 的拉应力 Ma σ，且要求 Ma σ≤w t f18552.01024558.7910160431===⨯⨯⨯==w tx M af F F I My σ N/mm 2 解得：7.355≈F KN点b 的压应力 Mb σ ，且要求 Mb σ≤w c f21511.11024552.17010160432===⨯⨯⨯==w c x Mbf F F I My σ N/mm 2 解得：7.193≈F KN由F V =产生的剪应力 V τ ，且要求V τ≤wV f12543.0105.231023===⨯⨯=wV V f F F τ N/mm 2 解得：7.290≈F KN点b 的折算应力，且要求起步大于1.1w t f()()()wt V M bf F F 1.143.0311.132222=⨯+=+τσ解得： 2.152≈F KNF =420KN ，图3．Ⅱ．3 对接焊缝受偏心力作用 解：分析：由已知条件，此对接焊缝承受偏心拉力F 产生的弯矩M 和轴心拉力N 的共同作用，在M 作用下，a 点产生最大的拉应力Mσ，b 点产生最大的压应力Mσ；在N 作用下，焊缝均匀受拉，各点拉应力均为Nσ。
第三章 钢结构的连接-普通螺栓连接
公式的两点说明：
（1）螺栓的有效截面面积 因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以抗拉时公式取的是有效
直径de而不是净直径dn，现行国家标准取：
ded1 23 43t (t螺)距
dn de dm d
(2）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响
A、螺栓受拉时，一般是通过
与螺杆垂直的板件传递，即螺 杆并非轴心受拉，当连接板件 发生变形时，螺栓有被撬开的 趋势（杠杆作用），使螺杆中 的拉力增加（撬力Q）并产生 弯曲现象。连接件刚度越小撬 力越大。试验证明影响撬力的 因素较多，其大小难以确定， 规范采取简化计算的方法，取 ftb=0.8f（f—螺栓钢材的抗 拉强度设计值）来考虑其影响。
由假定‘(2)’得
y1 r1
N1Tx N1T
x N1Ty
T
N 1 TN 2 TN 3 T N nT
r1 r2 r3
rn
由上式得:
N 2 TN r1 1 Tr2 ； N 3 TN r1 1 Tr3 ； N nT N r1 1 Trn
得:
T N r 1 1 Tr 1 2 r 2 2 r n 2N r 1 1 Ti n 1r i2
简化计算： 令:xi=0，则NiTy=0
N 1Tx T ny r1 i2y r1 1T ny y1 i2
y 1 N1Tx
y1
r1
N1T
x N1Ty
i 1
i 1
x1
N 1 2 T x N 1 F 2 N m b in
三、普通螺栓的抗拉连接
（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能
N 1 TT nr1n
Tr1
n
ri2
xi2 yi2
第三章 钢结构的连接
max f t w或f cw
max
平焊 质量好
立焊 质量一般
横焊
仰焊 质量差
5.焊缝符号和标注方法
在钢结构施工图上要用焊缝代号标明焊缝形式、尺寸和辅助
要求。
焊缝代号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成。 具体有关代号规定和详细说明，可参照《建筑结构制图标准 》（GB/T 50105—2001）和《焊接符号表示法》（GB 324— 88）。
t
斜向受力的对接焊缝
对接焊缝斜向受力是指作用力通过焊缝重心，并与焊缝长度方向呈 夹角，其计算公式为：
N sin f t w 或 f cw l wt
N cos f vw l wt
l’w——斜焊缝计算长度。加引弧板时，l’w＝b/sinq；不加引弧板时，l’w＝ b/sinq－2t。
易于采用自动化，生产效率高。
（2）缺点：位于焊缝附近热影响区的材质有些变脆；
在焊件中产生焊接残余应力和残余变形，对结构
工作有不利的影响； 焊接结构对裂纹很敏感，一旦局部发生裂纹便有
可能迅速扩展到整个截面，尤其在低温下易发生脆断。
2. 常用的电弧焊的基本原理和设备
包括手工电弧焊、自动埋弧电弧焊和半自动埋弧电弧焊。
N M max N M f t w Aw Ww
Vmax S w max f vw I wt
（3. 6a）
（3.6b）
翼缘与腹板相交处焊缝的折算应力：
N M 1 2 3 12 1.1 f t w
式中：
（3.7）
M1
M h0 Ww h
(2)自动（或半自动）埋弧焊
①原理：埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。
第三章钢结构的连接-螺栓连接
位置和方向
外排(垂直内力或顺内力方向)
中
垂直内力方向
间 顺内力方向
排
构件受压力 构件受拉力
沿对角线方向
顺内力方向
垂直
剪切或手工气割边
内 力 轧 制 边 、自 动 气 高 强 度 螺 栓
方向
割或锯割边
其它螺栓
最大容许距离 最小容许距离
（取两者的较小值）
8d0 或 12 t
16d0 或 24 t
12d0 或 18 t
力发生重分布，螺栓群中 各螺栓受力逐渐均匀。
N/2 N/2 l1
平均值
螺栓的内力分布
当l1≤15d0(d0为孔径)时， 假定N由各螺栓均匀承担。
n
N Nb
m in
当l1＞l5d0后，各螺杆所受内力不易均匀，端部螺栓首
先达到极限强度而破坏，随后由外向里依次破坏。为防
止端部螺栓提前破坏，当l1＞l5d0 时，螺栓的抗剪和承 压承载力设计值应乘以折减系数η予以降低：
第三章 钢结构的连接
第六节 螺栓连接的构造
螺栓的工作
按受力情况分为
①剪力螺栓（抗剪螺栓）：螺栓杆垂直于力线
②拉力螺栓（抗拉螺栓）：螺栓杆平行于力线
③既受剪又受拉的螺栓
F
F
N
① 只受剪力
②只受拉力
③ 剪力+拉力
抗剪连接——板件之间有相互错动的趋势 抗拉连接——板件之间有相互脱开的趋势
抗剪连接
抗拉连接
1、破坏形式： 栓杆被拉断
2、单个普通螺栓的抗拉承载力设计值
N
b t
Ae
f
b t
de2
4
ftb
式中：Ae--螺栓的有效截面面积； de--螺栓的有效直径； ftb--螺栓的抗拉强度设计值。
第三章 钢结构的连接自测题答案
第三章钢结构的连接一．选择题1。
如图所示承受静力荷载的T形连接,采用双面角焊缝，手工焊,按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为（B）A。
4mm B。
6mm C。
8mm D.10mm题1图题2图2。
如图所示连接，焊缝中最危险点为（ A ）A.最上点B.最下点C.焊缝长度的中点 D。
水平荷载延长线与焊缝相交处3。
T形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin=1。
5t，最大焊脚尺寸h fmax=1.2t1，式中的t1和t2分2别为（D)A。
t1为腹板厚度，t2为翼缘厚度 B.t1为翼缘厚度，t2为腹板厚度C。
t1为较小的被连接板件的厚度,t2为较大的被连接板件的厚度D。
t1为较大的被连接板件的厚度,t2为较小的被连接板件的厚度4。
根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难、质量最难于保证的施焊方位是（D ) A。
平焊 B。
立焊 C.横焊 D.仰焊4。
钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用( A ) 的焊接位置。
A．俯焊 B．仰焊 C．立焊 D．任意6。
在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是（ C ).A。
未焊透 B。
气孔 C。
裂纹 D.夹渣7。
结构焊接时,所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是（ B )A.弹性模量相适应B.强度相适应C.伸长率相适应D.金属化学成份相适应8.三级焊缝的质量检验内容为( C ）A。
外观检查和100％的焊缝探伤B。
外观检查和至少20%的焊缝探伤C.外观检查D.外观检查及对焊缝进行强度实测9．可不进行验算对接焊缝是( C ）。
A ．I 级焊缝B ． 当焊缝与作用力间的夹角θ满足tan θ≤1。
5时的焊缝C ． II 级焊缝D ． A 、B 、C 都正确10。
图示焊接连接中,最大的焊缝应力发生在( A ）A 。
a 点B 。
b 点C 。
c 点D 。
d 点11．如图所示,连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ A ）A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点12。
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（二） 对接焊缝构造处理
1、在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度或厚度 相差4mm以上时，为使截面平缓过渡，减少应 力集中，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧 或两侧做成坡度不大于1∶2.5的斜角。
对于直接承受动力荷载且需要进行疲劳计算 的结构，斜角坡度不应大于1∶4。
第三章钢结构连接
2、起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。 但采用引弧板施工复杂，除承受动力荷载外， 一般不用，在计算时将每条焊缝长度减少2t(t 为焊件的较小厚度)。引弧板切割用气割切除， 并修磨平整。
第三章 钢的结构连接
第三章钢结构连接
第一节 钢结构的连接种类和特点
一、钢结构的连接种类和特点
第三章钢结构连接
第三章钢结构连接
第三章钢结构连接
第三章钢结构连接
第三章钢结构连接
❖ 普通螺栓连接可采用普通扳手拧紧螺栓。 根据螺栓的加工精度可以分为C级螺栓和A、 B级螺栓两种。
❖ A级螺栓是指螺栓杆直径d≤24mm和螺杆 公称长度L≤10d或L≤150mm(按较小值)时 的螺栓，否则为B级螺栓。
第三章钢结构连接
根据焊缝沿长度方向的布置，还可将其 分为连续角焊缝和断续角焊缝两种形式。
第三章钢结构连接
根据施焊位置划分 根据施焊位置，可将焊缝分为平焊、横 焊、立焊和仰焊等几种。
第三章钢结构连接
（四）焊缝符号
1．指引线
2．基本符号
第三章钢结构连接
第三章钢结构连接
封 名底 称焊
缝
I形焊 缝
hf
第三章钢结构连接
❖ 当焊缝分布比较复杂或用上述注标方法不 能表达清楚时，
❖ 可在标注焊缝代号的同时，在图上加栅线 表示焊缝。
(a） 正 面 焊 缝
（ b） 背 面 焊 缝
（ c） 安 装 焊 缝
（ d )背 面 安 装 焊 缝
第三章钢结构连接
（五）焊缝缺陷、焊缝质量检查及质量等级
1．焊缝缺陷 在焊接过程中，焊缝易存在裂纹、气孔、未 熔合、未焊透、焊瘤和咬边等多种缺陷。
❖ 螺栓的级别划分中，小数点前的数字表示 螺栓抗拉强度的最小值；小数点后的数字 表示屈强比(屈服点与抗拉强度之比)。
第三章钢结构连接
第三章钢结构连接
连接方法
焊接
铆接
普通螺栓 连接
高强螺栓 连接
优点
缺点
对几何形体适应性强，构 造简单，省材省工，易于 自动化，工效高，密封性 好，结构的刚度大
对材质要求高，焊接程序 严格，质量检验工作量大， 易产生焊接残余应力及残 余变形
性强
质量均匀、 塑性、韧性 好，抗腐蚀
性强
电阻焊
无
无
通电、加 压、机械
薄板点焊
一般用作构造焊 缝
气焊
短、光焊 条
无（还乙原炔第）三章钢手结构工连接
薄板、小 型、不同 材质结构
中
一般用作构造焊 缝
（二）焊缝的连接形式
焊缝连接形式可分为平接、搭接、T形连接和角接 四种 。
第三章钢结构连接
第三章钢结构连接
焊缝质量分三级: 一级焊缝需经外 观检查、超声波 探伤、x射线检验 都合格；二级焊 缝需外观检查、 超声波探伤合格； 三级焊缝需外观 检查合格。
第三章钢结构连接
第三节 对接焊缝的构造和计算
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。
传力可靠，韧性和塑性好， 质量易于检查，抗动力荷 截面有削弱，费钢、费工， 载好
装卸便利，设备简单
螺栓精度低时不宜受剪， 螺栓精度高时加工和安装 难度较大
加工方便，对结构削弱少， 可拆换，能承受动力荷载， 耐疲劳，塑性、韧性好
摩擦面处理，安装工艺略 为复杂，造价略高
第三章钢结构连接
焊接连接与铆钉、螺栓连接比较，有以下优点： 1）不需打孔，省工省时； 2）任何形状的构件可直接连接，连接构造方便； 3）气密性、水密性好，结构刚度较大，整体性 较好。 缺点是： 1）焊接附近有热影响区，材质变脆； 2）焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏，残 余变形使结构形状、尺寸发生变化； 3）焊接裂缝一经发生，便容易扩展。
一、对接焊缝的构造
（一）构造形式 根据焊件厚度t的不同，坡口形式可分为I形、
单边V形、Y形、U形、K形、X形焊缝等。
第三章钢结构连接
a）I形焊缝：适合板厚t 10mm b）带钝边的单边V形焊缝、双边V形、Y形焊 缝：适合板厚t ＝10～20mm c）U形、K形、X形：适合板厚t > 20mm
第三章钢结构连接
4．电渣焊
第三章钢结构连接
焊接方法
手工 焊
焊条
焊 剂 操作方式 适应范围
短焊条
(350 －400mm)
附于焊条 之药皮
全手 弧焊 焊
连续焊丝
焊剂
全自动
长而简单的 焊缝
半自 动 焊
连续焊丝
CO2气体 保护
人工操作 前进
任意焊缝
质量状况
比自动焊略 差
质量均匀、 塑性、韧性 好，抗腐蚀
第三章钢结构连接
二、焊缝和焊缝连接形式
第三章钢结构连接
（一）钢结构常用的焊接方法 钢结构中常用的焊接方法有电弧焊、气
体保护焊、电阻焊和电渣焊等 。 1．电弧焊 （1）焊条电弧焊
第三章钢结构连接
第三章钢结构连接
（2）埋弧焊
第三章钢结构连接
2 ．气体保护焊
第三章钢结构连接
3．电阻焊
第三章钢结构连接
冷裂纹
第三章钢结构连接
热裂纹
第三章钢结构连接
2．焊缝质量检查及焊缝质量等级
焊接质量检验：焊接时为保证质量，需 要注意之处： （1）对不熟悉的钢种焊接时，需做工艺 性能和力学性能的试验； （2）焊工要进行考核，持证上岗； （3）焊条、焊丝、焊剂按规定烘焙； （4）多层焊接需连续施焊，每层焊道之 间要清理； （5）焊缝出现裂缝，应申报、查明原因， 方能处理。 焊缝质量检验方法分：外观检查、超声 波探伤检验、X射线第三章检钢结验构连接
对接焊缝
V形 焊缝
单边 V形 焊缝
带钝 边的 V形 焊缝
带钝 边的 U形 焊缝
角焊 缝
塞焊 缝与 槽焊 缝
点焊 缝
符 号
第三章钢结构连接
3．辅助符号 4．补充符号
角焊缝
单面 双面焊 安装 形 焊缝 缝 焊缝 式
相同 焊缝
对接焊缝 塞焊缝
三面 围焊
α
c
α
c
p
标 注
h f
hf
α c
α
方
hf
hf
pc
法
h f
（三）焊缝形式
平接和T形连接为对接焊缝；T形连接、搭 接和角接则为角焊缝。 对接焊缝一般是沿着焊件厚度方向进行连 接的。根据作用力的方向，对接焊缝可分 为对接正焊缝和对接斜焊缝。
第三章钢结构连接
角焊缝一般是沿着被焊件表面进行连接 的。根据作用力的方向不同，角焊缝可 分为正面角焊缝和侧面角焊缝两种