第六章 钢结构的连接

普通螺栓
3、铆钉连接 、
第二节 焊接连接特性
一、常用焊接方法 1、手工电弧焊 、
2、自动化埋弧焊 、
3、电阻焊 、 4、气体保护焊 、
二、焊缝的缺陷 1、裂纹 、
焊缝裂纹是焊接过程中或焊接完成后在焊接区域中 出现的金属局部破裂的表现。 出现的金属局部破裂的表现。
横裂纹
纵裂纹
对接焊缝X射线照相底片 对接焊缝 射线照相底片
237页 例题 页 例题7-10
2、螺栓群受拉计算 、
⇒ Nt ≤ N
b t
1）轴力作用下受拉 ） 2）弯矩作用下受拉： ）弯矩作用下受拉： 中和轴位于螺栓群边缘
My1 Nt = 2 ∑ yi
N
3、螺栓群拉-剪计算 、螺栓群拉 剪计算
NV 2 Nt 2 ( b ) + ( b ) ≤1 NV Nt NV ≤ N
2）角钢连接焊缝计算 ）
N1 + N 2 = N N1e1 = N 2 e2
e2 N1 = N = K1 N e1 + e2 e1 N2 = N = K2 N e1 + e2
围焊缝连接公式： 围焊缝连接公式：
N3 N1 = K1 N − 2 N3 N2 = K2 N − 2
例题： 例题：214页 7-3 页
he ∑ lw
折算应力： 折算应力：
σ M +σ N 2 f f ( ) + (τ V ) 2 ≤ f fw f βf
例题： 例题：
图示某柱吊装时耳板构造，耳板厚 图示某柱吊装时耳板构造，耳板厚14mm，柱自重 吨， ，柱自重20吨 不考虑动力效应时，设计该焊缝。 不考虑动力效应时，设计该焊缝。
4、扭矩作用下角焊缝计算 、
二、连接方法
1、焊接 、 优点：构造简单， 优点：构造简单，不削弱截面 密封性好， 密封性好，刚度大 缺点：存在热影响区，有残余应力、 缺点：存在热影响区，有残余应力、残余变形 使低温冷脆倾向加重 局部裂纹易扩展到整体。 局部裂纹易扩展到整体。
2、螺栓连接 、
优点：施工简单， 优点：施工简单，拆装方便 缺点：用钢梁量大 缺点： 优点：连接紧密，受力良好， 高强度螺栓 优点：连接紧密，受力良好，耐疲劳 安装简单， 安装简单，不易松动
摩擦型： M 12 ~ 16 摩擦型： 承压型： 承压型： M 12 ~ 16 M 18 ~ 30
第八节 普通螺栓连接计 算 受力后—摩擦力承受 摩擦力承受---滑移 普通螺栓工作原理---- 受力后 摩擦力承受 滑移 一、普通螺栓工作原理
—栓杆受剪，孔壁承压 栓杆受剪， 栓杆受剪 1、受剪螺栓连接的破坏 、 2、受拉螺栓连接的破坏 、 3、单个螺栓的承载力 、 单个螺栓抗剪承载力: 单个螺栓抗剪承载力
二、普通螺栓连接计算 1、螺栓受剪计算 、
⇒ NV ≤ N
b min
1）轴向力作用下螺栓受剪计算 ）
图示钢板拼接中，被拼接钢板尺寸： × 例题 图示钢板拼接中，被拼接钢板尺寸：18×340,钢板承受 钢板承受 轴拉力设计值N=1000KN，钢材 级螺栓， 轴拉力设计值 ，钢材Q235A， C级螺栓， M18 ， 级螺栓 验算该连接的强度。 验算该连接的强度。
2 2 2 w σ f +τ f ≤ f f 3
3 令：β = 2
2 f
⇒
σf 2 2 w ( ) +τ f ≤ f f βf
-----角焊缝基本计算公式 角焊缝基本计算公式
β f − 端焊缝强度提高系数
二、角焊缝计算 1、承受轴向力作用的角焊缝计算 、
1）拼接板连接的焊件焊缝计算 ）
213页 例7-2 页
3、夹渣 、
夹渣是非金属固体物质残留于焊缝金属中的现象， 夹渣是非金属固体物质残留于焊缝金属中的现象， 夹杂物出现在熔焊过程中。 夹杂物出现在熔焊过程中。
对接电阻焊缝中的夹渣断口照片
4、焊瘤 、
焊接过程中金属流溢到加热不足的母材或焊缝上 焊接过程中金属流溢到加热不足的母材或焊缝上， 金属流溢到加热不足的母材或焊缝 这种未能和母材或前道焊缝熔合在一起而堆积的金属叫焊瘤 熔合在一起而堆积的金属叫焊瘤。 这种未能和母材或前道焊缝熔合在一起而堆积的金属叫焊瘤。
he = 0.7 h f
¦Θ
σ 11
σ⊥
σf
基本计算公式推导： 基本计算公式推导：
Nx σf = ∑ lwhe
τf
τf =
∑l
Ny
w e
h
2 σ 11 = σ f sin 45 = σf 2 σf ⇒ 2 0 σ ⊥ = σ f cos 45 = σf 2
0
σ⊥
τf
σ 11
焊缝计算截面上同时有三个方向的应力如图 焊缝计算截面上同时有三个方向的应力如图 同时 为平面应力状态，其中: 为平面应力状态，其中
7、咬边 、
在母体与焊缝熔合线附近因为熔化过强也会造成熔敷金属 与母体金属的过渡区形成凹陷，即是咬边。 与母体金属的过渡区形成凹陷，即是咬边。
钢板对接焊缝X射线照相底片 钢板对接焊缝 射线照相底片 V型坡口，手工电弧焊，外部咬边 型坡口， 型坡口 手工电弧焊，
8、未焊透 、 未焊透：母体金属接头处中间（ 坡口 或根部（ 、 坡口 坡口） 坡口） 未焊透：母体金属接头处中间（X坡口）或根部（V、U坡口） 的钝边未完全熔合在一起而留下的局部未熔合。 的钝边未完全熔合在一起而留下的局部未熔合。 未焊透降低了焊接接头的机械强度， 未焊透降低了焊接接头的机械强度，在未焊透的缺口和端部会形成 应力集中点，在焊接件承受载荷时容易导致开裂。 应力集中点，在焊接件承受载荷时容易导致开裂。
第七节 普通螺栓连接的构造
一、普通螺栓 A级：（ 直径d≤24，杆长 精制螺栓 级：（5.6-8.8级）----直径 级 直径 ，杆长L≤150 直径d＞ ，杆长L＞ （Ⅰ类孔 ） B级： （5.6-8.8级）----直径 ＞24，杆长 ＞150 级 级 直径 粗制螺栓C级：（4.6-4.8级） 粗制螺栓 级：（ 级 类孔） （Ⅱ类孔） 二、螺栓的排列和构造要求 螺栓排列见229页 表7-5，7-6，7-7，7-8 页 ， ， ， 1、螺栓排列的要求 螺栓排列见 、 1）受力要求： ）受力要求： 2）构造要求： ）构造要求： 3）施拧要求： ）施拧要求： 2、螺栓图例： 、螺栓图例： 见230页 表7-9 页
连接强度包括：螺栓强度、 连接强度包括：螺栓强度、拼接板强度
2）、扭矩作用下螺栓群受剪计算 ）、扭矩作用下螺栓群受剪计算 ）、
Tr1 N = xi2 + ∑ yi2 ∑
T 1
Ty1 N = 2 2 ∑ xi + ∑ yi
T x
Tx1 N = 2 2 ∑ xi + ∑ yi
T y
3）扭矩、剪力、轴向力共同作用下螺栓群计算 ）扭矩、剪力、
2、气孔 、 在熔化焊接过程中，焊缝金属内的气体或外界侵入的气体 在熔化焊接过程中，焊缝金属内的气体或外界侵入的气体 在熔池金属冷却凝固前未来得及逸出而残留在焊缝金属内部或 表面形成的空穴或孔隙。 表面形成的空穴或孔隙。
某钢板对接焊缝X射线照相底片 某钢板对接焊缝 射线照相底片 V型坡口，手工电弧焊，密集气孔 型坡口， 型坡口 手工电弧焊，
3、螺栓直径和孔径 、
C级：
M 12 ~ 16 M 18 ~ 24 M 27 ~ 30
d0 = d + 1 d 0 = d + 1 .5 d0 = d + 2 d 0 = d + 1.5 d0 = d + 2 d0 = d + 1 d 0 = d + 1 .5
A、B级
d0 = d M 18 ~ 30
lw ≥ b b ≤ 16t b ≤ 200 (t f 12) (t ≤ 12)
不满足时应采用端焊缝、槽焊缝、 不满足时应采用端焊缝、槽焊缝、塞焊缝
4、搭接长度： 、搭接长度：
5t 25
第五节 角焊缝的连接计算
一、角焊缝基本计算公式 1、角焊缝计算截面： 、角焊缝计算截面：
有效焊脚： 有效焊脚：
某钢板对接焊缝X射线照相底片 某钢板对接焊缝 射线照相底片 V型坡口，手工电弧焊，未焊透 型坡口， 型坡口 手工电弧焊，
三、焊缝检查 三级： 三级：通过外观检查 重要结构、 重要结构、焊缝金属强度等于被焊金属强度的对接焊缝 二级：通过外观检查，超声检查每条焊缝20%长度。 长度。 二级：通过外观检查，超声检查每条焊缝 长度
承受动荷载的重要构件 一级：通过外观检查，超声检查全部焊缝长度，射线探伤。 一级：通过外观检查，超声检查全部焊缝长度，射线探伤。
四、焊缝连接的形式wk.baidu.com焊缝形式 1、平接 、
2、搭接 、
3、T形连接 、 形连接
4、焊缝形式 、
5、焊接位置 、
五、焊缝代号
基本符号表7-1 基本符号表 辅助符号表7-2 辅助符号表 补充符号表7-2 补充符号表
焊瘤和焊接错位
5、未熔合 、
固体金属与填充金属之间
（焊道与母材之间），或者填充 焊道与母材之间），或者填充 ）， 金属之间（ 金属之间（多道焊时的焊道之间 或焊层之间）局部未完全熔化结合。 或焊层之间）局部未完全熔化结合。
根部未熔合
6、烧穿 、 当母体金属熔化过度时造成的穿透（穿孔）即为烧穿。 当母体金属熔化过度时造成的穿透（穿孔）即为烧穿。
σ =σ⊥
τ = σ +τ
2 11 2 f
由
σ e = σ 2 + 3τ 2 ≤ f y 可得： 可得：
2 2 σ ⊥ + （τ 2 + σ 11） f y 3 f ≤
2 2 2 2 2 σ f ) ≤ fy ( σ f ) + 3τ f + 3( 2 2 f y = 3 fv fv = f
w f
f min
≥ 1.5 t h
f
最大焊脚: 最大焊脚
h f max ≤ 1.2tb
板件边缘焊缝： 板件边缘焊缝： h
h f = t − (1 ~ 2)
=t
t ≤ 6 t≥6
2、侧焊缝长度： l ≥ 、侧焊缝长度： min
8h f
lmax
3、侧焊缝要求： 、侧焊缝要求：
40mm ≤ 60h f
第六章 钢结构的连接
第一节 钢结构对连接的要求及连接方法
一、连接的要求： 连接的要求：
1、连接应有足够的强度、刚度、延性： 荷载组合提供最不利工况 、连接应有足够的强度、刚度、延性： 计算模型与实际构造一致 构造传力直接 零件受力明确 3、连接构造简单，易于加工、制作、安装： 、连接构造简单，易于加工、制作、安装： 螺栓便于施拧 焊缝不易过分集中 2、使被连接构件保持正确的相互位置： 、使被连接构件保持正确的相互位置：
理论收缩线
残余拉应力
受拉区
热影响区 施焊加热
焊后冷却
2、横向焊接残余应力 、
3、厚度方向的残余应力 、
二、焊接残余应力的影响
1、对结构静力强度无影响 、 2、降低结构的刚度 、 3、降低压杆的稳定承载力 、 4、加重构件低温冷催倾向 、 5、降低构件疲劳强度 、 三、焊接残余变形的影响 四、减少焊接残余变形和残余应力的方法
[ τ τ τ
Tr τA = J
J = Ix + Iy
5、扭矩、剪力、轴力共同作用下角焊缝计算 、扭矩、剪力、
例题： 例题：217页7-6 页
第六节 焊接残余应力和残余变形
一、焊接残余应力的分类和产生的原因 1、纵向焊接残余应力 、
实际膨胀线 理论膨胀线
原始位置
原始位置
实际收缩线
压缩区 拉伸区
第三节 对接焊缝的构造和计算 一、对接焊缝的构造要求 1、焊缝形状 、
2、不同宽度、厚度焊件的焊接 、不同宽度、 3、引弧板 、 二、对接焊缝的计算（三级） 对接焊缝的计算（三级）
例题： 例题：201页 7-1 页
第四节 角焊缝的构造和计算
一、角焊缝的截面形状
二、角焊缝的应力分布
焊缝计算时按应力均布考虑 三、角焊缝尺寸限制 1、焊脚尺寸 、 最小焊脚: 最小焊脚 h
2、承受弯矩作用的角焊缝计算 、
σf =
M 1 2 he ∑ lw 6
≤ βf f
W f
3、弯矩、剪力、轴力共同作用下角焊缝计算 、弯矩、剪力、 弯矩、轴力、剪力产生的应力如下： 弯矩、轴力、剪力产生的应力如下：
σ
M f
=
6M he ∑ l N he ∑ lw V
2 w
σ =
N f
τ =
V f
N = nv
b V
πd
4
2
f
b v
单个螺栓承压承载力： 单个螺栓承压承载力：
N = d ∑ tf
b c
b c
单个螺栓抗拉承载力： 单个螺栓抗拉承载力：
N =
b t
πd
4
2 e
ft
b
规范规定：当受剪螺栓群长度： 规范规定：当受剪螺栓群长度：
l1 f 15 d 0时，螺栓的承载力应乘 折减系数 β l1 β = 1 .1 − 150 d 0 l1 f 60 d 0时，折减系数为 0 .7