钢结构的连接(焊接_螺栓连接)

max
173.0 50 223.0 N / mm 2 f t w 265 N / mm 2 , 满足。
max
VSw Iwt
100 10 3 0.167 10 6 32.33 10 6 8
28
64.5 N / mm 2 fVw 180 N / mm 2，满足。
焊缝形式 对接焊缝
角焊缝
对接焊缝
角焊缝
9
（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
10
对接焊缝
对接焊缝
12
角焊缝
13
角焊缝
14
按施焊时焊工所持焊条与焊件间的相对位置关系，焊 缝还分为： 焊缝施焊位置 平焊 横焊 立焊 仰焊
平焊
横焊
立焊
仰焊
15
三、焊缝缺陷及焊缝质量检查
max
VSw 240 10 3 2.032 106 Iwt 2898 106 10 27.2 N / mm 2 fVw 125 N / mm 2，满足。
1000 h0 179.5 173.9 N / mm 2 1032 h
1 max
N
当不满足上式时，可采用斜对 接焊缝连接如图B。 N
N sin f t w 或f cw lw t N cos f vw lw t
Nsinθ
lw
N
θ t B
21
Ncosθ
另:当tanθ≤1.5时,不用验算!
2、M、V共同作用下的对接焊缝计算 （1）板件间对接连接 因焊缝截面为矩形，M、
19
二、对接焊缝的计算 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；
对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构 件强度计算相同。
N
N
t
20
1、轴心力作用下的对接焊缝计算 N N f t w 或f cw ( 3 28) lw t t 式中： A 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。
ห้องสมุดไป่ตู้
max
V M
M V
max
VSw fVw Iwt
2 2 w
1
max
1
1
31
eq 1 31 1.1 f t
h0 V S w1 1 max 1 Iw tw h
3. N,M,V作用
矩形截面
N
N
V M N
M
N N
M V
max
12 8
N
M
1
100
200 12
max
1
1
M1 M
200 h0 223 202.7 N / mm 2 224 h
V S w1 100 10 3 0.127 10 6 2 1 49 . 1 N / mm Iw tw 32.33 10 6 8
122.4 N / mm 2 1.1 f t w 1.1 265 291.5 N / mm 2，满足。
29
2
2
回顾：对接焊缝计算步骤：
1. 内力计算(N,M,V)； 2. 确定截面形状（截面形状同母材）；
3. 进行截面应力状态分析；
4. 计算截面几何特征值；
确定最不利位置；
5. 强度验算。（公式同材料力学） N N N f t worf cw lwt Aw 正应力最大点 M ymax M M ,max f t w orf cw Ww Iw VS max w fVw 剪应力最大点； I w tw
Aw 2 100 12 8 200 4000 mm 2
100 224 3 92 200 3 Iw 32.33 106 mm 4 12 Iw 32.33 10 6 Ww 0.289 106 mm 3 ymax 112
S w1 100 12 106 0.127 106 mm 3
eq 12 3 12 1.1 f t w
正应力和剪应力都较大 的点位置；
30
不同作用情况下对接焊缝计算（矩形、I形）
1. N作用
max
N N
N f t w orf cw lw t
2. M,V作用
max
l
t
lw
矩形、工字形截面
M ftw Ww
V S w1 1 Iw tw
33
【习题1】验算如图所示牛腿与柱的对接焊缝连接。F=170kN，钢材Q390，
E55焊条，手工焊，质量等级为三级，不采用引弧板。
160 F a
—120×12
96 12 10 190
a M
max
96
b
—200×10
b M
x yc x0
【解】
1. 截面几何特征值计算
12 96 6 10 190 ( 95 12 ) yc 68.9mm 12 96 10 190
26
验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。M=50kN.m，N=200KN, 【例题3】
—200×8 N —100×12 N 12 8
V=100KN，钢材Q345，E50焊条，手工焊，质量等级为三级，采用 引弧板。
N
M
M
V
1
—100×12 100
200 12
max
1
1
【解】
1. 截面几何特征值计算
式中：Ww—焊缝截面模量； Sw--焊缝截面面积矩； Iw--焊缝截面惯性矩。 22
（2）工字形截面梁对接连接计算
M V 1 焊缝截面 σ1
τmax
σmax
τ
τ1
A、对于焊缝的σmax和τmax应满足式3-2和3-3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：
3 1.1 f t
S w 0.127 106 100 8 50 0.167 106 mm 3
27
12 8
N
M
1
100
200 12
max
1
1
2. 焊缝强度计算
f t w 265 N / mm 2 , fVw 180 N / mm 2
6 3 M N 50 10 200 10 6 Ww Aw 0.289 10 4000
一级
肉眼外观检查 ＋ 超声波 ＋ X射线 用于抗动力、疲劳荷载的重要连接－－不得存在未满
焊、咬边、根部收缩、裂纹、表面气孔、夹渣、电弧擦伤等缺陷
无损检测：一级焊缝全数检验，二级焊缝抽检20％以上
17
第三节对接焊缝的构造与计算
一、对接焊缝的构造
1、对接焊缝的坡口形式:
C=0.5~2mm
α
C=2~3mm
第 三 章
第一节 连接的类型
有焊接、螺栓和铆钉连接
焊缝连接
螺栓连接
铆钉连接
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
3
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
eq1 ( N M 1 )2 3 12 (50 202.7)2 3 49.12
266.6 N / mm 2 1.1 f t w 1.1 265 291.5 N / mm 2，满足。
eq 2 N 3 max 50 2 3 64.5 2
M
max N M f t orf
w
w c
N M f t w orf cw Aw Ww
max
VSw fVw Iwt
2 2
eq N 3 max 1.1 f t w
32
工字形（T形）截面
N M V V M N
N
1
M
N N
max
工速度慢。
三、螺栓连接 分为： 普通螺栓连接 高强度螺栓连接 优点：拆装方便 缺点：板件有削弱
4
N
第二节 焊接方法和焊接强度
一、钢结构常用焊接方法 1. 电弧焊 原理：利用电弧产生热量 熔化焊条和母材形 成焊缝。
焊条 焊钳
注：焊条应与焊件 钢材相适应。
焊机
保护气体
焊件
电弧
熔池 导线 5
2.埋弧焊（自动或半自动）
（ a） α p p
C=2~3mm
（b）
C=3~4mm
（ C） p
C=3~4mm
（d）
p
C=3~4mm
18
（ e）
2、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；
3、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。
2. 焊缝承载能力验算
N 700 10 3 180.8 N / mm 2 l w t （500 16） 8
f t w 185 N / mm 2 , 满足
8
24
【例题2】
验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。M=1008kN.m， V=240KN，钢材Q235，E43焊条，手工焊，质量等级为三级，采 max 16 用引弧板。
25
2. 焊缝强度计算
查表，f t w 185 N / mm 2 , fVw 125 N / mm 2
max
max
max
1 1 1008 106 M 2 w 2 6 179.5 N / mm f t 185 N / mm , 满足。 Ww 5.6163 10
V M
V共同作用下应力图为：
故其强度计算公式为：
t A
σ
lw
τ
max
max
M 6M 2 f tw Ww l w t
VS w 3 V fVw I w t 2 lw t
( 3 29)
( 3 30)
M ftw Ww
VS w f vw I wt
2 1 2 1
w
( 3 31)
1.1—考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。23
【例题1】
验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。N=700KN，钢材 Q235，E43焊条，质量等级为三级，不采用引弧板。
f t w 185 N / mm 2
500
【解】
1. 钢板承载能力验算
N
N
Af 500 8 215 860000 N 700000 N , 满足
送丝器
、、 、、 、、
焊剂漏斗
焊丝转盘
、 、 、
、
、
熔渣
、 、 、 、、 、、 、、 、 、
焊剂 焊件
埋弧自动焊
6
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。
7
二 焊缝连接形式和焊缝类型
连接形式（按板件的相对位置分）
对接（平接） 搭接 顶接（T形角接）
（重点）焊缝按构造分有两种：对接焊缝和角焊缝
1.焊缝缺陷
16
• 16.2.3.2焊缝质量检验
检 验 标 准
二级 三级 肉眼外观检查 用于一般连接－－所有焊缝均应作外观检验，不允许有可见裂纹
等缺陷。其它缺陷如咬边、表面气孔、夹渣等按规范要求；
肉眼外观检查 ＋ 超声波 用于有较大拉应力的较重要连接－－不得存在裂纹、表
面气孔、夹渣、电弧擦伤等缺陷
V S w1 240 10 3 2.032 106 2 1 16 . 8 N / mm Iw tw 2898 106 10
eq 1 31 173.92 3 16.82 176.3 N / mm 2
2
2
1.1 f t w 1.1 185 203.5 N / mm 2，满足。
M V 10
1
250
1000 16
max
1
1
【解】
1. 截面几何特征值计算
250 10323 240 10003 2898 106 mm 4 Iw 12 Iw 2898 106 Ww 5.6163 106 mm 3 ymax 516
S w1 250 16 508 2.032 106 mm 3 S w S w1 500 10 250 3.282 106 mm 3
M1
1
max N M f t w orf cw
max VSw fVw I w tw
2 2 w
eq 2 N 3 max 1.1 f t
eq1 ( N M 1 ) 3
2 2 1
M1
w
h0 M h
1.1 f t