钢结构的连接.ppt

余下的问题同情况‘A’，即:
x
x
C、采用L形围焊 N2 0 可得:
N3
lw1 N1 e1 e2 b
N
N 3 2k 2 N N1 N N3
对于设计问题:
x x
N1 lw1 h f w e1 f hf 3 N3
f f fw lw3
例1 试设计角钢与连接板的连接焊缝，轴心设计N=803kN (静)，角钢为2∠125×80×10，长肢相连，连接厚度t=12mm, 1.2t 1.2 10 12mm 钢材 h Q235，手工焊，焊条E43。 t (1 ~ 2) 10 (1 ~ 2) 8 ~ 9mm 解：1确定焊角尺寸 h 1.5 t 1.5 12 5.2mm h f 8mm N
钢结构的连接方法
一、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。
对接焊缝连接
角焊缝连接
二、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， 施 工速度慢。 三、螺栓连接 分为： 普通螺栓连接 高强度螺栓连接 N
hf
t1
t
hf
t1
（2）最小焊脚尺寸hf,min 为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬 硬组织，导致母材开裂，hf,min应满足以下要求:
h f ,min 1.5 t 2
式中: t2----较厚焊件厚度
(计算数值只进不舍！ )
另:对于埋弧自动焊hf,min可减去1mm; 对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm; 当t2≤4mm时, hf,min=t2
焊剂漏斗
焊丝转盘
、 、 、
、
、
熔渣
、 、 、 、、 、、 、、 、 、
焊剂
焊件
埋弧自动焊
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，施工位臵受限等。
机 器
送 丝 器
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。
(2)t=7~20mm时，宜采用单边V形和双边V形坡口;
(3)t>20mm时，宜采用U形、K形、X形坡口。 t--焊件厚度
α
C=0.5~2mm
C=2~3mm
（ a）
（b）
α p
C=2~3mm
p （d）
C=3~4mm
（ C）
p
C=3~4mm
p
C=3~4mm
（ e）
（ f）
2、V形、U形坡口焊缝单面施焊，但背面需进行补焊；
3、对接焊缝的起、灭弧点易出现缺陷，故一般用引弧 板引出，焊完后将其切去；不能做引弧板时，每条 焊缝的计算长度等于实际长度减去2t1，t1—较薄焊 件厚度； 4、当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应做坡 度不大于1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜角，以平缓 过度，减小应力集中。
（二）角焊缝
e2
lw2
x
x
k 1 肢背焊缝内力分配系数 k 2 肢尖焊缝内力分配系数
B、采用三面围焊
lw1
w f
N3 lw3he3 f f
N1 N3 N2 lw2
e1 e2 b
N
N3 bhe3 f f fw
由力及力矩平衡得:
N3 N1 k1 N 2 N3 N 2 k2 N 2
D. 在
三 常用焊缝的表示方法
焊缝质量检查
外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸；
内部无损检验：检验内部缺陷。 内部检验主要采用超声
波，有时还用磁粉检验
荧光检验等辅助检验方
法。还可以采用X射线或
γ射线透照或拍片。
《钢结构工程施工及验收规范》规定： 焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级 和三级。 一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数 量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。 三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合 三级质量标准；
五 焊余应力的分类 A、纵向焊接残余应力—沿焊缝长度方向;
B、横向焊接残余应力—垂直于焊缝长度方向;
C、沿厚度方向的焊接残余应力。
2、焊接残余应力产生的原因
纵向焊接残余应力
焊接过程是一个不均匀的加热和冷却过程，焊件上 产生不均匀的温度场，焊缝处可达1600oC，而邻近区域 温度骤降。高温钢材膨胀大，但受到两侧温度低、膨胀 小的钢材限制，产生热态塑性压缩，焊缝冷却时被塑性 压缩的焊缝区趋向收缩，但受到两侧钢材的限制而产生 拉应力。对于低碳钢和低合金钢，该拉应力可以使钢材 达到屈服强度。
以上各式中： he=0.7hf； lw—角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺陷时，每条 焊缝取其实际长度减去2hf。
各种受力状态下的直角角焊缝连接计算 1、轴心力作用下 (1)轴心力作用下的盖板对接连接: A、仅采用侧面角焊缝连接：
lw
lw
’
f
N w ff he l w
N
N
B、采用三面围焊连接：
第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2)
第3、4适用焊接位置、电流及药皮的类型。
不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。
C、优、缺点
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，效率低。
2.埋弧焊（自动或半自动）
送丝器
、、 、、 、、
1、角焊缝的形式: 直角角焊缝、斜角角焊缝
（1）直角角焊缝
hf
hf 普通式
hf
1.5hf 平坡式
hf
hf 凹面式
（2）斜角角焊缝
按he=hf cos α 2
hf
按he=0.7hf
对于α>135
或α<60 斜
o
o
α hf
α
hf
hf
按he=hf cos α 2
角角焊缝,除
钢管结构外,
hf
按he=0.7hf
lw
N
N
t
N—轴心拉力或压力； t—板件较小厚度；T形连接中为腹板厚度； ftw、fcw —对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值。
A
当不满足上式时，可采用斜对 N 接焊缝连接如图B。
N sin f t w 或f cw lw t N cos f vw lw t
Nsinθ
N
θ t
四 焊缝的计算
（一） 对接焊缝的计算 对接焊缝分为：焊透和部分焊透（自学）两种； 动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受力
方向的连接焊缝；
N t
N
对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视为
与母材相同，不与计算。三级焊缝需进行计算
1、轴心力作用下的对接焊缝计算
N ft w或f cw lwt 式中：
（二）直角角焊缝的强度计算公式：
Ny f N h l helw
x f e w
┻ ┻
f
2
f ∥
σ┻ N
Nx Ny
σf
45O 45O τ┻
τ∥ = τf
hf
对于正面角焊缝，τf=0
对于侧面角焊缝，σf=0
N f f f fw lwhe N f f fw lwhe
min fmax 1 fmin max
N
N3 2 0.7hf bf ff 2 0.7 8 1251.22160 273kN
x
x
2.计算焊缝长度，确定节 点板形状端焊缝受力
肢尖、肢背受力：
N3 273 0.65 803 403KN 2 2 N 273 N 2 2 N 3 0.35 803 154KN 2 2 N1 1 N
(3)角钢角焊缝连接 A、仅采用侧面角焊缝连接 由力及力矩平衡得:
lw1
N1 N2
e1
N
b
N N1 N 2 N1e1 N 2e2 e2 k1 N 故: N1 N e1 e2 e1 N2 N k2 N e1 e2
e2 k1 e1 e 2 e1 k2 e1 e 2
（3）侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力均，
两端大而中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大。
如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后，
继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定的 长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故：
注：
l w 60h f
1、当实际长度大于以上值时，计算时不与考虑； 2、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。
lw b
B、为了避免焊缝横向收 缩时引起板件的拱曲 太大，规范规定：
b
b 16t（ 1 t 1 12mm ） 或190mm （t 1 12mm ）
t1
t2
C. 当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的绕 角焊，且转角处必须连续施焊。
lw
2hf b t1
5t 1 且25
t2
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。
（4）侧面角焊缝的最小计算长度
对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加
热严重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷， 使焊缝不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力， 规范规定：
lw 8h f
且不得小于40mm
（5）搭接连接的构造要求 当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时： A、为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力 lw 不均，规范规定：
Ncosθ
另:当tanθ≤1.5时,不用验算!