钢结构的连接.ppt

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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
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
力学与结构教研组
子项目二 钢结构的连接
任务一 焊缝连接 任务二 螺栓连接
大纲要求
1.了解钢结构连接的种类及各自的特点;
2.了解焊接连接的工作性能,掌握焊接连接的计算
方法及构造要求;
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。
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
(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。
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
五 焊接应力和焊接变形 (一)焊接残余应力的分类及其产生的原因
1、焊接残余应力的分类 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。
(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
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。
300oC 500oC 800oC
施 焊 方 向
300oC o 500 C o 800 C
8cm 6 4 2 0 2 4 6 8cm
+
+ +
-
-
-
y
y
+
施 焊 x 方 向
任务一 焊缝连接 一、钢结构常用焊接方法
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。 A、焊条的选择: 焊条应与焊件钢 材相适应。
焊件 电弧 熔池 导线 焊机
焊条
焊钳
保护气体
Q235钢选择E43型焊条(E4300--E4328) Q345钢选择E50型焊条(E5000--5048) Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--5518) B、焊条的表示方法: E—焊条(Electrode)
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
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

焊缝的形式与构造
1.焊接连接形式
对接 T形连接
搭接
角 部 连 接
2.焊缝形式 (1)对接焊缝
正对接焊缝 (2)角焊缝
斜对接焊缝
T型对接焊缝
3. 焊缝位臵
(一) 对接焊缝的构造 1、对接焊缝的坡口形式:
对接焊缝的焊件常做坡口,坡口形式与板厚和 施工条件有关。 (1)当:t<6mm(手工焊),t<10mm(埋弧焊)时可不做坡 口,采用直边缝;
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
、、 、、 、、
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;
(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;
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。
N f f
w f
he lw
f
N N f fw l w he
(2)T形角焊缝连接
f
N cosθ lwhe
lw
lw
2
2
θ Ny
Nx N
f
N sin lwhe
验算焊缝强度,即:
f w 2 f ff f
2
N
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
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
NΒιβλιοθήκη Baiduosθ
另:当tanθ≤1.5时,不用验算!
B
(2)工字形截面梁对接连接计算
τmax
1
3 1.1 ft
2 1 2 1 w
M V σ1 焊缝截面
σmax
τ
τ1
A、对于焊缝的σmax和τmax应满足相应要求; B、对于翼缘与腹板交接点焊缝(1点),其折算应 力尚应满足下式要求: 1.1—考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。
(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:
(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
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:
α hf
α hf
hf
(a)
(b)
不宜用作受
力焊缝。
斜角角焊缝 a)锐角角焊缝;b)钝角角焊缝
破坏形式
正面角焊缝的破坏形式
2、角焊缝的构造 (1)最大焊脚尺寸hf,max 为了避免焊缝处局部过热,减小焊件的焊接残余 应力和残余变形,hf,max应满足以下要求: hf,max≤1.2t1(钢管结构除外) 式中: t1---较薄焊件厚度。 对于板件边缘的角焊缝,尚应满足以下要求: 当 t≤6mm时,hf,max≤t; 当 t>6mm时,hf,max≤t-(1~2)mm; t
肢尖、肢背所需焊缝长:
N1 403103 l1 225mm 2 0.7hf f f 2 0.7 8 160
实际取225+5=230mm
l 2 N2 154103 86mm 2 0.7hf f f 2 0.7 8 160
实际取86+5=91mm,取90mm
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