第3章 钢结构的连接资料
钢结构第三章
第三章习题参考答案注意：①要求学生尽量图示；②若无特别说明，焊缝计算长度可不考虑起弧、落弧的影响。
③题中“（考虑荷载分项系数后）”的意思为荷载设计值，时刻提醒学生别忘了结构可靠度理论。
3.1 解：①对接焊缝：3125010208.318550012w t w N MPa f MPa l t σ⨯===>=⨯，不满足要求，改用斜对接焊缝，取切割斜度为1.5:l ，即5.1tan =θ、o 56=θ。
②围角焊缝、双拼接板：设盖板宽2460b mm =，注意拼接板截面面积必须验算：2246050012t ⨯≥⨯，取28t mm =（常用的板厚以偶数居多）。
角焊缝的焊脚尺寸h f 应根据板件厚度确定：由于此处的焊缝在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度t 2=8mm>6mm ，t 2< t 1，则()()max 21~281~26~7f h t mm mm =-=-=min 5f h mm ===取角焊缝的焊脚尺寸h f ＝6mm ，角焊缝的强度设计值2/160mm N f wf =，则()f e w f e w f f h l h f b h f N -=-422β代入数据，注意围焊缝只有一个起弧点和一个落弧点，有()31250102 1.221600.7646041600.766l ⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯-解、取整得 l ＝195mm上、下各一块拼接板的长度为 2l 10219510400mm L =+=⨯+= 最后选定的上、下拼接板的尺寸为2—460×8×400。
3.2 解：注意仅腹板在此拼接、翼缘在此无拼接，即翼缘处无焊缝、当然也无需验算，但截面依然是工字形的，不少同学仅按腹板矩形截面计算是完全错误的。
焊缝处1026.375M kN m =⋅、172.5V kN =3394112801032(2808)1000 2.979101212x I mm =⨯⨯-⨯-⨯=⨯ 63x S 280165085008250 3.27610mm =⨯⨯+⨯⨯=⨯ 63x1S 28016508 2.27610mm =⨯⨯=⨯最大剪应力为：3622max9172.510 3.2761023.7N/mm 125N/mm 2.979108w x v x VS f I t τ⨯⨯⨯===<=⨯⨯ 上翼缘和腹板交接处“l ”点的正应力：621191026.37510500172.3N/mm 2.97910x My I σ⨯⨯===⨯ 剪应力：362119172.510 2.2761016.5N/mm 2.979108x x VS I t τ⨯⨯⨯===⨯⨯ 由于“1”点同时受有较大的正应力和剪应力(无需单独验算)，故应验算折算应力：22174.7/ 1.1185204/N mm N mm =<⨯=均满足要求。
钢结构的连接-螺栓
钢结构的连接-螺栓钢结构的连接-螺栓1. 引言钢结构连接是钢结构设计和施工中的重要环节。
螺栓连接是一种常用的连接方式，它具有承载能力强、安装方便等优点，在钢结构工程中得到广泛的应用。
本文就钢结构的连接-螺栓进行详细介绍和解析。
2. 螺栓连接的基本原理2.1 螺栓的组成及分类螺栓由螺杆、螺母和垫圈组成，根据螺杆和螺母的形状和螺纹特征，可以将螺栓分为普通螺栓、高强度螺栓和特殊螺栓等几类。
2.2 螺栓连接的受力特点螺栓连接受力主要包括剪切力、压力和拉力，不同受力情况下，需要采取不同的螺栓连接方式和计算方法。
3. 螺栓连接的设计与计算3.1 螺栓的选用根据钢结构的受力特点和设计要求，选择适当的螺栓规格和等级进行连接。
考虑到安装的便捷性和经济性，还需考虑螺栓的标准化和模块化。
3.2 螺栓的预紧力和紧固力控制螺栓连接的预紧力和紧固力控制是保证连接质量和可靠性的关键。
本章介绍螺栓的预紧力计算方法、螺栓松动的问题及解决办法。
3.3 摩擦型和非摩擦型连接根据钢结构连接的要求和设计荷载，螺栓连接可以采取摩擦型或非摩擦型的连接方式。
本章介绍了两种连接方式的原理、计算方法和适用范围。
4. 螺栓连接的施工要点4.1 螺栓的安装顺序和步骤在钢结构的安装过程中，正确的螺栓安装顺序和步骤是保证连接质量的重要因素。
本章介绍了螺栓连接的安装要点和注意事项。
4.2 螺栓连接的检验与验收为了确保螺栓连接的质量和可靠性，需要进行相应的检验和验收工作。
本章介绍了螺栓的常见质量问题和检验方法。
5. 螺栓连接的局限性与发展趋势螺栓连接作为一种常用的钢结构连接方式，也存在一些局限性。
本章介绍了螺栓连接的局限性，并展望了未来螺栓连接发展的趋势和改进方向。
6. 扩展内容1、本文档所涉及附件如下：- 图表1：螺栓连接示意图- 图表2：螺栓连接的受力示意图- 表格1：常见螺栓规格和等级对照表- 表格2：螺栓预紧力计算表2、本文档所涉及的法律名词及注释：- 钢结构：指由钢材构成的结构体系。
水工钢结构第三章
焊缝的强度设计值（表3-1）
二、对接焊缝的强度计算 （2）对接焊缝承受弯矩和剪力
M w ft Ww VS w f vw I wt
312 1.1 ft w
2 1
Iw：焊缝截面对中和轴惯性矩。 Ww：截面抵抗矩：截面对其形心轴的惯性矩与界面 上所求点到形心轴距离比值。 Sw：所求应力点以上或者以下焊缝截面对中和轴的 面积矩。
t h 1 . 5 t f max 2）最小焊脚尺寸 ，max 为较厚焊
件厚度（mm）。自动焊时减小1mm,T形连接单面焊 时增加1mm。当 t 4mm 时，用 h f t max 。
max
一、受力特征和构造要求
h 1 . 2 t f min ， t min 是薄焊件 3）最大焊脚尺寸
焊缝连接螺栓连接铆钉连接螺栓连接铆钉连接焊缝连接螺栓连接铆钉连接钢结构连接方法的优缺点螺栓精度低时不宜受剪精度高时加工和安装难度大装卸便利设备简单普通螺栓螺对材质要求高产生残余应力和变形质量检验工作量大适应性强构造简单省材省工密封性好工效高不削弱结构焊缝连接对材质要求高产生残余应力和变形质量检验工作量大适应性强构造简单省材省工密封性好工效高不削弱结构焊缝连接缺点优点连接方法缺点优点连接方法费工费料传力可靠塑性韧性好质量易于检查抗动力荷载性能好铆钉连接摩擦面处理及安装工艺复杂造价高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高强螺栓费工费料传力可靠塑性韧性好质量易于检查抗动力荷载性能好铆钉连接摩擦面处理及安装工艺复杂造价高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高强螺栓度高时加工和安装难度大装卸便利设备简单螺栓螺栓连接栓连接第二节焊接方法和焊缝强度按焊接方法不同分类
两者联合使用称为围焊缝
一、受力特征和构造要求
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)
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
(钢结构设计原理)第三章钢结构的连接
对于工字形或T形截面除应分别验算最大正应力与最大剪应力 外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力:
12312 1.1ftw （3-4）
式中 : 1、1——为腹板与翼缘 交接处的正应力和剪应力。
1.1为考虑到最大折算应力只 在局部出现，而将强度设计值适 当提高系数。
弯矩和剪力联合作用下的对接焊缝
工字形截面梁在弯曲时，弯曲正应力主要由上、下翼缘承担，剪应力 主要由腹板承担，这使得截面上各处的材料能达到充分的利用。
轴力、弯矩和剪力作用的对接焊缝的强度计算
轴力、弯矩和剪力作用对接焊缝的强度计算
轴力、弯矩和剪力联合作用下的对接焊缝
牛腿处对接焊缝的强度计算
轴力、弯矩和剪力作用对接焊缝的强度计算
轴力和弯矩作用下对接焊缝产生正应力，剪力作用下产生剪应力，
铆钉连接
铆钉连接
19世纪20～30年代出现铆钉连接。把铆钉 加热到1000～1500℃，用铆钉枪铆合。
优点
*塑性和韧性较好； *传力可靠，质量易于检查和保证； *可用于承受动载的重型结构。
缺点
*工艺复杂，噪音大，劳动条件差，用钢量大； *现已很少采用。
栓钉连接
栓（焊）钉连接
*栓钉将钢板与混凝土板连接起来； *栓钉承受剪力。
钢结构常用的焊接方法
钢结构常用的焊接方法
电弧焊 埋弧焊 电渣焊 气体保护焊 电阻焊
熔化焊
手工电弧焊
手工电弧焊
原理：利用电弧产生热量熔化 焊条和母材形成焊缝。 优点：方便，适用于任意空间 位置的焊接，特别适用于在高 空和野外作业，小型焊接。
缺点 质量波动大，要求焊工等 级高，劳动强度大，生产效率低。
夹角，其计算公式为：
Nlsw tinftw或fcw
钢结构-第三章 钢结构连接方法
自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少， 塑性好，冲击韧性好，适合于焊接较长的直接 焊缝。半自动焊因人工操作，适用于焊曲线或 任意形状的焊缝。自动和半自动焊应采用与主 体金属相适应的焊丝和焊剂，焊丝应符合国家 标准的规定，焊剂应根据焊接工艺要求确定。
钢结构连接方式
* 气体保护焊是用惰性气体（或CO2）气体作
为电弧的保护介质，使熔化金属与空气隔绝， 以保持焊接过程稳定。气体保护焊电弧加热 集中，焊接速度快，熔深大，故焊缝强度比 手工焊的高。且塑性和抗腐蚀性好，适合于 厚钢板的焊接。
钢结构连接方式
（二）焊缝符号集及标注方法
《焊缝符号表示法》规定：焊缝符号一般由基本符 号与指引线组成，必要时还可加上补充符号和焊缝尺寸。 基本符号：表示焊缝的横截面形状，如用“ ”表 示角焊缝,用“V”表示V形坡口的对接焊缝； 补充符号：补充说明焊缝的某些特征，用“ ” 表示现场安装焊缝，用“ ”表示焊件三面带有焊缝； 指引线 ：一般由横线和带箭头的斜线组成，箭头 指向图形相应焊缝处，横线上方和下方用来标注基本符号 和焊缝尺寸等。
钢结构连接方式
本章小结
*一、知识点
* 1.钢结构的连接方法主要有焊接连接、螺栓连接和铆钉连接三
种方式。
* 2.钢结构常用的焊接方法、焊缝连接；对接焊缝和角焊缝的构
造；焊缝符号集及标注方法；焊缝质量检验和焊缝质量级别。
* 3. 普通螺栓连接的构造；
*二、重点内容
* 1.钢结构的连接方法 * 2.普通螺栓连接的构造
钢结构连接方式
A、B级螺栓（精制螺栓）采用8.8级钢材制作，经机床车削加工而成，表 面光滑，尺寸准确，且配用Ⅰ类孔（即螺栓孔在装配好的构件上钻成或扩钻成，孔 壁光滑，对孔准确）。由于其加工精度高，与孔壁接触紧密，其连接变形小，受力 性能好，可用于承受较大剪力和拉力的连接。但制造和安装较费工，成本高，故在 钢结构中较少采用。
第三章钢结构连接角焊缝设计
(3) 在次要构件或次要焊接连接中，可采用断续角 焊缝。断续角焊缝之间的净距，不应大于15t（对 受压构件）或30t（对受拉构件），t为较薄焊件的 厚度。
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 15 页
3.3.3 角焊缝受力特点
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 16 页
侧焊缝受力特点 f
f
lw
he
第三章钢结构连接角焊缝设计
2hf
必
b≤16t （t >12mm）
b≤190mm（t ≤ 12mm）
当宽度b超过此规定时，应加正面角焊缝或...
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 12 页
3.3.2 角焊缝截面尺寸
（6）搭接连接的构造要求
t1
t2
5t1,25
在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度 的5倍，且不得小于25mm。
第三章钢结构连接角焊缝设计
第5页
Ae
hf
hf
有效截面（破坏截面）面积 Ae= he lw =0.7hf lw
第三章钢结构连接角焊缝设计
第6页
角焊缝截面
（3）按焊缝方向与受力方向分
侧焊缝 （与力平行）
端焊缝 （与力垂直）
第三章钢结构连接角焊缝设计
第7页
3.3.2 角焊缝的构造要求
（1）、（2）角焊缝焊脚尺寸 hf
（5）角焊缝的最小计算长度lwmin
lwm in8hf,且 40m m
当焊件的焊接长度不受限制时，在满足最大焊缝长度的要 求下，小而长的焊缝比大而短的焊缝好。
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 11 页
3.3.2 角焊缝截面尺寸
（6）搭接连接的构造要求
lw
A、角焊缝的端部位于构件转角处
19年新钢结构连接第3章
34
步骤3：计算角钢肢背和肢尖上侧缝分担的轴力（N1 ,N2）
k1N
lw1
N
k2N
lw2
查得焊缝内力分配系数K1=0.65, K2=0.35
肢背角焊缝所承受的内力
N1=373.75kN
肢尖角焊缝所承受的内力
N2=201.25kN
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35
步骤4：计算角钢肢背和肢尖上侧缝长度（lw1 ,lw2）
强度折减：高空安装焊缝，强度设计值乘以0.9
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8
3.2.4 焊缝连接型式及焊缝型式
焊缝连接型式：对接、搭接、T形连接和角接
焊缝连接型式
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焊缝型式：对接焊缝和角焊缝
对接焊缝按受力与焊缝方向分： 1）正对接焊缝(a)：作用力方向与焊缝方向正交。 2）斜对接焊缝(b)：作用力方向与焊缝方向斜交。
(
f
f
)2
2 f
f
w f
f 1.22
正面角焊缝强度增大系数，直接承受 动力荷载时为1.0
20
3.3.3 常用连接方式的角焊缝计算
1. 受轴心力焊件的拼接板连接
仅侧面角焊缝：
f
N he lw
f
w f
仅正面角焊缝：
f
he
N lw
f
f
w f
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27
[分析] 方法一： 假定焊脚尺寸----焊缝长度----拼接盖板尺寸
步骤1：假定焊脚尺寸（hf） 角焊缝的尺寸是根据板件的厚度确定的。
最大焊脚尺寸：规范规定，当t>6mm时，hf≦t-(1～2)mm，t为 较薄焊件的厚度
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。
钢结构(第三版)戴国欣主编
《钢结构设计规范》GB50017-2003规定：
承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷 含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊 接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷 弯试验的合格保证。需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有 常温或负温冲击韧性的合格保证。对需要验算疲劳的非焊接结 构的钢材应具有常温冲击韧性的合格保证。
11 2.1 钢结构对材料的要求
第二章 钢结构的材料
2.2 钢材的破坏形式
塑性破坏：破坏前有明显的变形，破坏历时时 间长，可以采取补救措施。 脆性破坏：破坏前没有明显的变形，破坏发生 突然，没有机会补救。 脆性破坏的原因：钢材内部缺陷，焊接缺陷、构造
不合理、使用不当等。
应尽量发挥材料的塑性 避免一切脆性破坏的可能性
构的材料
常幅疲劳荷载——所有应力循环中，应力幅保持常量。 变幅疲劳荷载——在应力循环过程中，应力幅是变量。 同号应力循环: 应力比 min max 0 应力循环的形式 异号应力循环: 应力比 min max 0 （拉应力取正号，压应力取负号）
第二章 钢结构的材料
四、冷弯性能 冷弯性能是检验钢材适应冷加工（常温下加工） 的能力和显示钢材内部缺陷状况的一项指标 冷弯性能是考察钢材在复杂应力状态下发展塑性 变形能力的指标 冷弯性能由冷弯试验确定
19 2.3 钢材的主要性能
第二章 钢结构的材料
钢材物理性能指标 弹性模量 E 206 10 3 N mm 2 泊松比
2. 塑性、韧性好★
3. 材质均匀、性能稳定
4. 制作简便，施工工期短★
5. 密闭性好
6. 耐腐蚀性差
7. 耐热不耐火★
钢结构设计原理 第2版课件第3章
lw
;
N A
he
N
lw
;
T A
T ry J
;
T A
T
rx J
由剪力V引起的应力均匀分布，A点处应力垂直于焊缝长度方
向，属于正面角焊缝受力性质，可计算出：
V A
he
V
lw
;
N A
he
N
lw
;
T A
பைடு நூலகம்
T ry J
;
T A
T
rx J
由轴力N引起的应力在A点处平行于焊缝长度方向，属侧面
气体保护焊：
是利用惰性气体或 CO2气体作为保护介 质，在电弧周围形成 保护层，使被融化的 金属不与空气接触， 而形成的火焰来熔化 焊条，形成焊缝。
电弧加热集中，熔化 深度大，焊接速度快， 焊缝强度高，塑性好， 其效率是手工电弧焊 的3~4倍。
可以手工操作或自动 操作。
3.1.2 焊缝连接型式
lw —两焊件间角焊缝计算长度总和。每条焊缝取实际长度
减去 2h f 。
f
w f
—角焊缝的强度设计值，参见附表1-2。
圆钢与平板、圆钢与圆钢之间的焊缝的有效厚度：
圆钢与平板： he 0.7hf
圆钢与圆钢： he 0.1d1 2d2 a
式中：
d1、d2 —大、小圆钢直径。
a —焊缝表面至两个圆钢公切线距离。
按被连接构件的相对位置分：平接；T 形连接；搭接；角接；
按焊缝本身构造分：对接焊缝；角焊缝 按施焊位置分：俯焊（平焊）、立焊、
横焊和仰焊；
1. 焊缝连接形式
对接连接（用盖板的对接）、搭接连接、T形连接、 角部连接
对接焊缝
角焊缝
3第3章钢结构的连接-例题
页眉内容例 3.1 试验算图3-21所示钢板的对接焊缝的强度。
钢板宽度为200mm ，板厚为14mm ，轴心拉力设计值为N=490kN ，钢材为Q235 ，手工焊，焊条为E43型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。
（a ） （b ）图3-21 例题3-1 （a ）正缝；（b ）斜缝解：焊缝计算长度 mm l w172142200=⨯-=焊缝正应力为223/185/5.2031417210490mm N f mm N w t =>=⨯⨯=σ不满足要求，改为斜对接焊缝。
取焊缝斜度为1.5：1，相应的倾角056=θ,焊缝长度mm l w 2.21314256sin 200'=⨯-=此时焊缝正应力为2203'/185/1.136142.21356sin 10490sin mm N f mm N tl N w f w =<=⨯⨯⨯==θσ剪应力为2203'/125/80.91142.21356cos 10490cos mm N f mm N tl N w v w =<=⨯⨯⨯==θτ 斜焊缝满足要求。
48.1560=tg ，这也说明当5.1≤θtg 时，焊缝强度能够保证，可不必计算。
例 3.2 计算图3-22所示T 形截面牛腿与柱翼缘连接的对接焊缝。
牛腿翼缘板宽130mm ，厚12mm ，腹板高200mm ，厚10mm 。
牛腿承受竖向荷载设计值V=100kN ，力作用点到焊缝截面距离e=200mm 。
钢材为Q345，焊条E50型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。
解：将力V 移到焊缝形心，可知焊缝受剪力V=100kN ，弯矩 m kN Ve M ⋅=⨯==202.0100翼缘焊缝计算长度为mm 106122130=⨯-腹板焊缝计算长度为mm 19010200=-（a ） （b ）图3-22 例题3-2（a ）T 形牛腿对接焊缝连接；（b ）焊缝有效截面焊缝的有效截面如图3-22b 所示，焊缝有效截面形心轴x x -的位置 cm y 65.60.1192.16.107.100.1196.02.16.101=⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=cm y 55.1365.62.1192=-+=焊缝有效截面惯性矩4223134905.62.16.1005.411919121cm I x =⨯⨯+⨯⨯+⨯=翼缘上边缘产生最大拉应力，其值为22461/265/59.981013491065.61020mm N f mm N I My w t x t =<=⨯⨯⨯⨯==σ 腹板下边缘压应力最大，其值为22462/310/89.2001013491055.131020mm N f mm N I My w c x a =<=⨯⨯⨯⨯==σ 为简化计算，认为剪力由腹板焊缝承受，并沿焊缝均匀分布223/180/63.521019010100mm N f mm N A V w v w =<=⨯⨯==τ腹板下边缘正应力和剪应力都存在，验算该点折算应力222222/5.2912651.11.1/6.22063.5239.2003mmN f mm N w t a =⨯=<=⨯+=+=τσσ焊缝强度满足要求。
钢结构设计3章例题
523.3 136.7 N 985.1kN 0.67
由式（3.13）计算肢尖焊缝承受的内力 N 2 为：
N3 N2 2 N 0.33 985.1 136.7 188.4kN 2
由此可算出肢尖焊缝的长度为：
' lw 2
设计原理
N2 188.4 103 8 8 114mm w 2he ff 2 0.7 8 160
满足强度要求。 根据构造要求可知：
b 240mm lw 313mm 且b 16t 16 16 256mm
满足要求，故选定拼接盖板尺寸为
680mm 240mm 16mm。
设计原理
钢结构
第三章 钢结构的连接例题
（2）采用三面围焊时[图3.24（b）] 采用三面围焊可以减小两侧侧面角焊缝的长度,从 而减小拼接盖板的尺寸。设拼接盖板的宽度和厚度与 采用两面侧焊时相同，仅需求盖板长度。已知正面角 焊缝的长度lw’=b=240mm，则正面角焊缝所承受的内 力为：
Nx 242.5 103 f 155.8 N mm2 2helw 2 0.7 8 (155 16)
140 103 f 89.9 N mm2 2helw 2 0.7 8 (155 16) Ny
设计原理
钢结构
第三章 钢结构的连接例题
焊缝同时承受 f 和 f 作用，用式（3.6）验算：
侧面角焊缝：
N2 4hf lw2 ffw 2 0.7 10 (120 10) 160 492.8kN
设计原理
钢结构
第三章 钢结构的连接例题
斜焊缝：斜焊缝强度介于正面角焊缝与侧面角焊缝 之间，从设计角度出发，将斜焊缝视作侧面角焊缝进行 计算，这样处理是偏于安全的。
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焊接方法很多，但在钢结构中通常采用电弧焊。 电弧焊有手工电弧焊、埋弧焊（埋弧自动或半自动 焊）、气体保护焊以及电阻焊等。
3.1.1 焊缝连接
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图3-3 手工电弧焊
图3-4 埋弧自动电弧焊
1 焊件；2 V形坡口；3 垫板；4 焊剂；5 焊剂斗；6 焊丝； 7 送丝轮；8 导电器；9 电缆；10 焊丝盘；11 焊剂回收器；?
主要内容：
3.1 钢结构的连接方法 3.2 焊接方法和焊接连接形式 3.3 对接焊缝的构造与计算 3.4 角焊缝的构造及计算 3.5 焊接应力与焊接变形 3.6 普通螺栓连接的构造和计算 3.7 高强度螺栓连接的构造和计算
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钢结构设计原理
第3章
3.1 钢结构的连接方法
帮助
对接焊缝连接
角焊缝连接
钢结构设计原理
第3章
3.1.2 螺栓连接
分为：
普通螺栓连接
N
高强度螺栓连接
1.普通螺栓连接
分为A、B、C三个等级, 3A.1级.1和焊B缝级连为接精制螺栓，C级为粗 制螺栓。
1）A B级精制螺栓：Ⅰ类孔，孔径比杆径大0.3-0.5mm； 性能等级有5.6级和8.8级； 抗剪性能好, 制造安装费工，少用。
2.高强螺栓连接 材料：45号钢、40B钢和32.10.M1 n焊Ti缝B等连接 性能等级:8.8级和10.9级 1）摩擦型连接：只依靠摩擦阻力传力，并以剪力不超 过接触面摩擦力作为设计准则； 螺杆与螺孔之差1.5～2.0mm，变形小，承载力低，耐疲 劳、抗动力荷载性能好。
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第3章
3.气体保护焊
优、缺点： 优点：焊接速度快，焊接质量好。 缺点：施工条件受限制等。
3.1.1 焊缝连接
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钢结构设计原理
第3章
3.2.2 焊缝连接形式及焊缝形式
按被连接钢材的相互位置可分为对接、搭接、T形连接 和角部连接四种。
（1）对接焊缝
3.1.1 焊缝连接
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正对接焊缝 （2）角焊缝
斜对接 焊缝
T型对接焊缝
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焊缝位置
第3章
3.1.1 焊缝连接
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钢结构设计原理
第3章
3.2.3 焊缝缺陷及焊缝质量检测
3.1.1 焊缝连接
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钢结构设计原理
第3章
主要目标：
• 1掌握钢结构连接的分类、各种焊缝连接和螺栓连接在多种内力 作用下的计算方法；
• 2 熟悉焊缝连接和螺栓连接的构造要求、焊缝质量等级和螺栓连 接的破坏形式等；
• 3 了解焊接的常用施工方法、焊接和螺栓连接的工作性能； • 4 理解焊缝连接对结构的热影响区及其控制方法。
3.1钢结构的连接方法
应符合安全可靠、
传力明确，构造简单、
施工方便和节约钢材的
图3-1 钢结构的连接方法
原则。
3(.a1).焊1 缝焊连缝接连；(接b)铆钉连接；(c)螺栓连接
3.1.1 焊缝连接 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。
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第2章
3.1.3 铆钉连接
优点：连接刚度大，传力可靠； 缺点：对施工技术要求很高，劳动 强度大，施工条件差，3.施1.1工焊速缝度连慢接。
铆钉的材料通常采用专用钢BL2和BL3号钢制成，铆 钉连接的制造有热铆和冷铆两种方法。
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钢结构设计原理
第3章
3.2 焊接方法和焊接连接形式
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钢结构设计原理
第3章
1.手工电弧焊
原理：利用电弧产生热量
熔化焊条和母材形
成焊缝。
3.1.1 焊缝连接
A、焊条的选择：
焊条
焊钳
焊条应与焊件
焊机 保护气体
钢材相适应。
焊件
电弧
熔池 导线
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第3章
工艺：打火引弧---电弧周围的金属液化(熔池)—焊条熔
化—滴入熔池—结和冷却即形成焊缝。
2) C级粗制螺栓：Ⅱ类孔，孔径比杆径大1.5-2.0mm； 性能等级有4.6级和4.8级 ； 抗剪性能差，但传递拉力性能好。
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钢结构设计原理
第3章
1.普通螺栓连接 螺栓性能等级（以4.6级的C级螺栓为例）： 表示螺栓成品的抗拉强度不小于400N/mm2， 屈强比（屈服强度和抗拉强度之比）为0.6。
焊材：焊条应与焊件钢材相适应，采用等强度的原则： 主 页
对Q235钢采用E43型焊条（E4300～E4328）；
对Q345钢采用E50型焊条（E5001～E5048）；
目录
对Q390钢和Q420钢采3用.1.E15焊5型缝焊连条接（E5500～E5518）。 焊条型号：字母“E”表示焊条，前两位数字为熔敷金属
焊剂
、 、、、、、、、、、 、
焊件
埋弧自动焊
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钢结构设计原理
第3章
A、焊丝的选择应与焊件等强度。 B、优、缺点：
优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊 接质量好。
缺点：设备投资大，施工位置受限等。
3.1.1 焊缝连接
送
机
丝
器
器
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钢结构设计原理
钢结构设计原理
第3章
2）承压型连接：允许接触面滑移，以连接达到破坏的极 限承载力作为设计准则； 承载力高，但抗剪变形大，所以一般仅用于承受静力 荷载和间接承受动力荷载结构中的连接。
3.1.1 焊缝连接
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下一章
(a)大六角头螺栓；
(b)剪扭螺栓；
图3-2 高强度螺栓
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钢结构设计原理
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的最小抗拉强度，第三、四位数字表示适用焊接位置、 电流种类等。
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优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接； 缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效
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率低。
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第3章
2.埋弧焊（自动或半自动）
焊丝转盘 熔渣
送丝器
焊剂漏斗
、、、、、、
、 、
3.1.1 焊缝、 连接
、
、
钢结构设计原理 (电子教大大学学 钢结构研究所 研 制 人：胡习兵 袁智深
北京大学出版社
钢 第1章 绪论
结 第2章 钢结构材料
构 第3章 钢结构的连接
设
第4章 轴心受力构件
计 第5章 受弯构件
原
第6章 拉弯和压弯构件
理
钢结构设计原理
第3章
第3章 钢结构的连接