鋼結(jié)構(gòu)的連接演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有173頁\編輯于星期四鋼結(jié)構(gòu)的連接現(xiàn)在是2頁\一共有173頁\編輯于星期四現(xiàn)在是3頁\一共有173頁\編輯于星期四主要內(nèi)容鋼結(jié)構(gòu)的連接對接焊縫的構(gòu)造和計算角焊縫的構(gòu)造和計算焊接殘余應(yīng)力和焊接變形普通螺栓的構(gòu)造和計算高強度螺栓的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是4頁\一共有173頁\編輯于星期四§3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接連接的方式焊縫連接、鉚釘連接和螺栓連接連接的原則安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡單、制造方便和節(jié)約鋼材圖3.1.1連接的方式a)NNNNc)NNb)螺栓連接鉚釘連接焊接連接§3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接現(xiàn)在是5頁\一共有173頁\編輯于星期四缺點第三章連接Chapter3Connections*構(gòu)造簡單任何形式的構(gòu)件都可直接相連；*用料經(jīng)濟不削弱截面；*制作加工方便可實現(xiàn)自動化操作；*連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好。

*材質(zhì)易變脆；*產(chǎn)生殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)變、焊接缺陷*降低壓桿穩(wěn)定、影響疲勞強度*對裂紋十分敏感*低溫冷脆問題較為突出。優(yōu)點3.1.1焊縫連接1.焊縫連接的特點現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式，應(yīng)用最廣泛。§3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接現(xiàn)在是6頁\一共有173頁\編輯于星期四2.鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法電阻焊電弧焊1）手工電弧焊2）自動半自動埋弧焊氣體保護焊（1）手工電弧焊原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化涂有焊藥焊條和母材形成焊縫。

焊機導(dǎo)線熔池焊條焊鉗保護氣體焊件電弧優(yōu)點：方便，適應(yīng)性強，特別適用于在高空和野外作業(yè)，小型焊接，應(yīng)用最廣泛。缺點：質(zhì)量波動大，要求焊工等級高，勞動強度大，生產(chǎn)效率低?！?.1鋼結(jié)構(gòu)的連接現(xiàn)在是7頁\一共有173頁\編輯于星期四A、焊條的選擇：焊條應(yīng)與焊件鋼材（主體金屬）相適應(yīng)。Q390、Q420鋼選擇E55型焊條(E5500--E5518)Q345鋼選擇E50型焊條(E5001--E5048)Q235鋼選擇E43型焊條（E4300--E4328)B、焊條的表示方法：E—焊條(Electrode)第1、2位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強度（kgf/mm2)第3、4表示適用焊接位置、電流及藥皮的類型。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強度鋼材相適應(yīng)的焊條?！?.1鋼結(jié)構(gòu)的連接現(xiàn)在是8頁\一共有173頁\編輯于星期四（2）埋弧焊（自動或半自動）光焊絲埋在焊劑下，通電后電弧使焊絲、焊件、焊劑熔化形成焊縫。焊劑溶化后形成焊渣浮在溶化金屬表面，隔絕空氣接觸，供給必要的合金元素。、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、焊絲轉(zhuǎn)盤送絲器焊劑漏斗焊劑熔渣焊件優(yōu)點：自動化程度高，焊接速度快，勞動強度低，焊縫質(zhì)量好。缺點：設(shè)備投資大，施工位置受限。焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強度?！?.1鋼結(jié)構(gòu)的連接現(xiàn)在是9頁\一共有173頁\編輯于星期四（4）電阻焊（3）氣體保護焊利用焊槍噴出的CO2或其他惰性氣體代替焊劑的電弧溶焊方法。直接依靠保護氣體在電弧周圍形成保護層，以防止有害氣體的侵入。

優(yōu)點：沒有熔渣，焊接速度快，焊接質(zhì)量好。缺點：施工條件受限制，不適用于在風(fēng)較大的地方施焊。利用電流通過焊件接觸點表面的電阻所產(chǎn)生的熱量來溶化金屬，再通過壓力使其焊合。適用于板疊厚度不大于12ｍｍ的焊接。

§3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接現(xiàn)在是10頁\一共有173頁\編輯于星期四3.焊接接頭及焊縫形式（1）焊接接頭：分為對接、搭接、T形連接和角部連接。§3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接現(xiàn)在是11頁\一共有173頁\編輯于星期四（2）焊縫形式：分為對接焊縫和角焊縫。對接焊縫按受力與焊縫方向分：

1）直對接焊縫2）斜對接焊縫角焊縫按受力與焊縫方向分：

1）正面角焊縫：作用力方向與焊縫長度方向垂直。2）側(cè)面角焊縫：作用力方向與焊縫長度方向平行?！?.1鋼結(jié)構(gòu)的連接對接與角接組合焊縫現(xiàn)在是12頁\一共有173頁\編輯于星期四角焊縫沿長度方向的布置

1）連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式。

2）間斷角焊縫：在起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中?！?.1鋼結(jié)構(gòu)的連接不重要或受力小的構(gòu)件，可采用間斷角焊縫連接≥50或10hf現(xiàn)在是13頁\一共有173頁\編輯于星期四平焊、立焊、橫焊和仰焊。施焊方式圖3.1.6施焊方式平焊立焊a)焊條d)仰焊b)c)橫焊§3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接質(zhì)量好質(zhì)量一般質(zhì)量差現(xiàn)在是14頁\一共有173頁\編輯于星期四4.焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量等級（1）焊縫缺陷

焊縫缺陷指焊接過程中產(chǎn)生于焊縫金屬或附近熱影響區(qū)鋼材表面或內(nèi)部的缺陷。常見的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透等；以及焊縫尺寸不符合要求、焊縫成形不良等。

§3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接裂紋焊瘤燒穿弧坑氣孔夾渣咬邊未熔合未焊透現(xiàn)在是15頁\一共有173頁\編輯于星期四（2）焊縫質(zhì)量等級《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205-2001規(guī)定焊縫按其檢驗方法和質(zhì)量要求分為一級、二級和三級。三級焊縫只要求對全部焊縫作外觀檢查且符合三級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，適用于一般連接?！?.1鋼結(jié)構(gòu)的連接外觀檢查（肉眼）—尺寸偏差、表面缺陷；無損檢驗（儀器）—檢驗內(nèi)部缺陷（超聲波探傷、X射線探傷、磁粉探傷、滲透探傷）。二級焊縫：外觀檢查+無損檢驗（超聲波探傷）合格，用于受較大拉應(yīng)力的重要連接。一級焊縫：外觀檢查+無損檢驗（超聲波探傷、X射線探傷）合格，用于抗動力、需要驗算疲勞的重要連接?，F(xiàn)在是16頁\一共有173頁\編輯于星期四（3）焊縫質(zhì)量等級及選用

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017--2003）中，對焊縫質(zhì)量等級的選用有如下規(guī)定：1）需要進行疲勞計算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受拉時應(yīng)為一級，受壓時應(yīng)為二級。平行于作用力方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級。2）在不需要進行疲勞計算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強的受拉對接焊縫應(yīng)不低于二級；受壓時宜為二級。

3）重級工作制和起重量Ｑ＞50t的中級工作制吊車梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點板之間的Ｔ形接頭焊透的對接與角接組合焊縫，質(zhì)量不應(yīng)低于二級。4）角焊縫質(zhì)量等級一般為三級，但對直接承受動力荷載且需要驗算疲勞和起重量Q＞50t的中級工作制吊車梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級?！?.1鋼結(jié)構(gòu)的連接現(xiàn)在是17頁\一共有173頁\編輯于星期四5.焊縫符號及標(biāo)注方法§3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接焊縫符號主要由圖形符號、輔助符號和引出線等部分組成《焊縫符號表示法》（GB/T324-1988）《建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50105-2001）現(xiàn)在是18頁\一共有173頁\編輯于星期四3.1.2螺栓連接現(xiàn)在是19頁\一共有173頁\編輯于星期四Chapter3Connections精制螺栓粗制螺栓代號A級和B級C級強度等級5.6級和8.8級4.6級和4.8級加工方式車床上經(jīng)過切削而成單個零件上一次沖成加工精度螺桿與栓孔直徑之差為0.25～0.5mm螺桿與栓孔直徑之差為1.5～3mm抗剪性能好較差經(jīng)濟性能價格高價格經(jīng)濟用途構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機械結(jié)構(gòu)）；在鋼結(jié)構(gòu)中很少采用沿螺栓桿軸受拉的連接；次要的抗剪連接；安裝的臨時固定1.普通螺栓連接§3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接現(xiàn)在是20頁\一共有173頁\編輯于星期四2.高強度螺栓連接高強度螺栓是高強螺桿和配套螺母、墊圈的合稱。由45號、40B和20MnTiB鋼經(jīng)過熱處理加工而成。

45號－8.8級；40B和20MnTiB－10.9級（a）大六角頭螺栓（b）扭剪型螺栓§3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接（a）大六角頭螺栓（b）扭剪型螺栓現(xiàn)在是21頁\一共有173頁\編輯于星期四高強度螺栓摩擦型連接和承壓型連接比較高強度螺栓摩擦型連接高強度螺栓承壓型連接傳力機理利用預(yù)拉力把被連接的部件夾緊，使部件的接觸面間產(chǎn)生很大的摩擦力，外力通過摩擦力來傳遞允許接觸面滑移，依靠螺栓桿和螺孔之間的承壓來傳力栓孔直徑＝螺桿的公稱直徑+1.5～2.0mm＝螺桿的公稱直徑+1.0～1.5mm特點剪切變形小，彈性性能好，特別適用于承受動力荷載的結(jié)構(gòu)連接緊湊，但剪切變形大，不得用于承受動力荷載的結(jié)構(gòu)§3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接現(xiàn)在是22頁\一共有173頁\編輯于星期四鉚釘連接及特點

鉚釘連接是用一端帶有半圓形預(yù)制釘頭的鉚釘，將釘桿燒紅迅速插入被連接件的釘孔中，再用鉚釘槍將另一端也打鉚成釘頭，使連接達到緊固。缺點費工費料、勞動強度高。目前承重鋼結(jié)構(gòu)連接中已很少應(yīng)用。優(yōu)點傳力可靠，塑性、韌性好，動力性能好現(xiàn)在是23頁\一共有173頁\編輯于星期四連接方法優(yōu)點缺點焊接對幾何形體適應(yīng)性強，構(gòu)造簡單，省材省工，易于自動化，工效高。焊接殘余應(yīng)力大且不易控制，焊接變形大。對材質(zhì)要求高，質(zhì)量檢驗工作量大。鉚接傳力可靠，韌性和塑性好，質(zhì)量易于檢查，抗動力荷載好。費鋼、費工。目前很少采用普通螺栓連接裝卸便利，設(shè)備簡單螺栓精度低時不宜受剪，螺栓精度高時加工和安裝難度較大。高強螺栓連接加工方便，對結(jié)構(gòu)削弱少，能承受動力荷載，耐疲勞，塑性、韌性好。摩擦面處理，安裝工藝略為復(fù)雜，造價略高主要連接方法及優(yōu)缺點§3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接現(xiàn)在是24頁\一共有173頁\編輯于星期四1.對接焊縫的坡口形式§3.2對接焊縫的構(gòu)造和計算3.2.1對接焊縫的構(gòu)造對接焊縫的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊縫。坡口形式與焊件厚度有關(guān)。

§3.2對接焊縫的構(gòu)造和計算板厚t＝10～20mm板厚t>20mm

板厚t

10mm

現(xiàn)在是25頁\一共有173頁\編輯于星期四3.對接焊縫的構(gòu)造處理2.對接焊縫的優(yōu)缺點優(yōu)點：用料經(jīng)濟、傳力均勻、無明顯的應(yīng)力集中，利于承受動力荷載。缺點：需剖口，焊件長度要求精確。

墊板墊板墊板§3.2對接焊縫的構(gòu)造和計算1）為防止熔化金屬流淌必要時可在坡口下加墊板。現(xiàn)在是26頁\一共有173頁\編輯于星期四2）在焊縫的起滅弧處，常會出現(xiàn)弧坑等缺陷，故焊接時可設(shè)置引弧板和引出板，焊后將它們割除。3）在對接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差4mm以上時，應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于1:2.5的斜角，以使截面過渡和緩，減小應(yīng)力集中。a)改變厚度b)改變寬度≤1:2.5≤1:2.5§3.2對接焊縫的構(gòu)造和計算引弧板現(xiàn)在是27頁\一共有173頁\編輯于星期四4.對接焊縫的強度1）受壓、受剪的對接焊縫與母材強度相等。2）三級質(zhì)量的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強度為母材強度的85%。3）一、二級質(zhì)量的焊縫的抗拉強度可認(rèn)為與母材強度相等?！?.2對接焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是28頁\一共有173頁\編輯于星期四3.2.2對接焊縫的計算1.軸心受力的對接焊縫（3.2.1）N——軸心拉力或壓力設(shè)計值lw——焊縫計算長度，無引弧板時，焊縫計算長度取實際長度減去2t；有引弧板時，取實際長度。t——連接件的較小厚度，對T形接頭為腹板的厚度

;ftw、fcw——對接焊縫的抗拉、抗壓強度設(shè)計值（P382表1.3）。與構(gòu)件母材強度計算方法相同，采用材料力學(xué)的計算公式加引弧板（引出板）施焊的情況下，一、二級對接焊縫不需計算。三級焊縫受拉時，或無引弧板（引出板）時才驗算。

§3.2對接焊縫的構(gòu)造和計算NNlt要點現(xiàn)在是29頁\一共有173頁\編輯于星期四斜向受力的對接焊縫

對接焊縫斜向受力是指作用力通過焊縫重心，并與焊縫長度方向呈夾角，其計算公式為：l’w——斜焊縫計算長度。加引弧板時，l’w＝b/sinq；不加引弧板時，l’w＝b/sinq－2t。

fvw——對接焊縫抗剪設(shè)計強度。（P382表1.3）規(guī)范規(guī)定，當(dāng)斜焊縫傾角≤56.3°，即tan≤1.5時，可認(rèn)為對接斜焊縫與母材等強，不用計算?！?.2對接焊縫的構(gòu)造和計算b（3.2.2）（3.2.3）現(xiàn)在是30頁\一共有173頁\編輯于星期四2.承受彎距和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫焊縫內(nèi)應(yīng)力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應(yīng)力與剪應(yīng)力圖形分布分別為三角形與拋物線形，其最大值應(yīng)分別滿足下列強度條件。

（3.2.5）（3.2.4）M——焊縫承受的彎矩；Ww——焊縫截面模量。V——焊縫承受的剪力；Iw——焊縫計算截面慣性矩；Sw——焊縫截面計算剪應(yīng)力處以上部分對中和軸的面積矩?！?.2對接焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是31頁\一共有173頁\編輯于星期四對于工字形或T形截面除應(yīng)分別驗算最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)力外，還應(yīng)驗算腹板與翼緣交接處的折算應(yīng)力:（3.2.6）式中:1、1——為腹板與翼緣交接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。

1.1為考慮到最大折算應(yīng)力只在焊縫局部出現(xiàn)，而將焊縫強度設(shè)計值適當(dāng)提高的系數(shù)。

工字形截面梁在彎曲時，彎曲正應(yīng)力主要由上、下翼緣承擔(dān)，剪應(yīng)力主要由腹板承擔(dān)，這使得截面上各處的材料能達到充分的利用?！?.2對接焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是32頁\一共有173頁\編輯于星期四3.受軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫軸力和彎矩作用下對接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其計算公式為：（3.2.4*）（3.2.5*）（3.2.6*）式中：§3.2對接焊縫的構(gòu)造和計算12現(xiàn)在是33頁\一共有173頁\編輯于星期四

對于梁柱節(jié)點處的牛腿，假定剪力由腹板承受，且剪應(yīng)力均勻分布，其計算公式為：Aw——牛腿處腹板的焊縫計算面積。（3.2.5**）對接焊縫的計算除考慮焊縫長度是否減少，焊縫強度要否折減外，對接焊縫的計算方法與母材的強度計算完全相同。

§3.2對接焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是34頁\一共有173頁\編輯于星期四對接焊縫計算步驟確定荷載；進行截面應(yīng)力狀態(tài)分析；計算截面幾何特征值；強度驗算。確定最不利位置；不同作用情況下對接焊縫計算（矩形、I形）§3.2對接焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是35頁\一共有173頁\編輯于星期四驗算如圖所示的鋼板對接焊縫的連接。M=1008kN.m，V=240KN，鋼材Q235，E43焊條，手工焊，質(zhì)量等級為三級，采用引弧板。1.截面幾何特征值計算【例題3.1】【解】2501016161000MV1§3.2對接焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是36頁\一共有173頁\編輯于星期四2.焊縫強度計算現(xiàn)在是37頁\一共有173頁\編輯于星期四驗算如圖所示牛腿與柱的對接焊縫連接。F=170kN，鋼材Q390，E55焊條，手工焊，質(zhì)量等級為三級，不采用引弧板?！纠}3.2】961012190F160—120×12—200×10ba§3.2對接焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是38頁\一共有173頁\編輯于星期四9610121902.荷載計算F160ba1.截面幾何特征值計算【解】xx0961219010yc§3.2對接焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是39頁\一共有173頁\編輯于星期四3.焊縫強度驗算§3.2對接焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是40頁\一共有173頁\編輯于星期四1.角焊縫的形式和強度3.3.1角焊縫的構(gòu)造§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算角焊縫按截面形式（兩焊腳邊的夾角）可分為直角角焊縫和斜角角焊縫。（1）直角角焊縫通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（a）。對承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，正面角焊縫的截面通常采用（b）的形式，側(cè)面角焊縫的截面則做成凹面式（c）。§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算（a）（b）（c）圖3.3.1直角角焊縫截面普通型平坡型凹面型現(xiàn)在是41頁\一共有173頁\編輯于星期四（2）斜角角焊縫兩焊邊的夾角>90°或<90°的焊縫。通常用于鋼漏斗和鋼管結(jié)構(gòu)中。圖3.3.2斜角角焊縫截面（d）斜銳角焊縫（e）斜鈍角焊縫（f）斜凹面角焊縫hehehehf—焊腳尺寸；—焊腳邊的夾角；

he—有效厚度（破壞面上焊縫厚度）并有，he＝hfcos/2對于α>135o或α<60o斜角角焊縫,除鋼管結(jié)構(gòu)外,不宜用作受力焊縫?！?.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是42頁\一共有173頁\編輯于星期四

（2）正面角焊縫：焊縫垂直于受力方向，應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜。焊縫截面各面都有正應(yīng)力和剪應(yīng)力，分布不均勻，焊縫根部形成高峰應(yīng)力，易于開裂。破壞強度高，但塑性差，彈性模量大。

（1）側(cè)面角焊縫：焊縫長度方向與受力方向平行，應(yīng)力分布簡單。主要承受剪應(yīng)力，彈性階段分布并不均勻，剪應(yīng)力兩端大，中間??；強度低，彈性模量低，但塑性較好。角焊縫的工作性能圖3.3.3角焊縫的應(yīng)力分布§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是43頁\一共有173頁\編輯于星期四圖3.3.4角焊縫荷載與變形關(guān)系斜焊縫的受力性能和強度介于正面角焊縫和側(cè)面角焊縫之間。

q為試驗焊縫與試件水平方向的夾角。正面角焊縫的破壞強度比側(cè)面角焊縫高?！?.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是44頁\一共有173頁\編輯于星期四2.構(gòu)造要求角焊縫的焊腳尺寸是指焊縫根腳至焊縫外邊的尺寸--hf（1）焊腳尺寸為了保證焊縫的最小承載能力以及防止焊縫由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬組織，導(dǎo)致母材開裂。a)最小焊腳尺寸(hf,min)§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算焊腳尺寸的限制焊縫計算長度的控制減小焊縫應(yīng)力集中的措施。手工焊角焊縫：t—較厚焊件的厚度。自動焊（溫度高而均勻）：焊件厚度t≤4mm時：取hfmin=tT形連接單面角焊縫（冷卻快）：現(xiàn)在是45頁\一共有173頁\編輯于星期四hfmax≤1.2t

t—較薄焊件的板厚。

b)最大焊腳尺寸(hfmax)

對板件（厚度t）邊緣的角焊縫（貼邊焊）

當(dāng)t≤6mm時，hfmax≤t； 當(dāng)t＞6mm時，hfmax≤t-(1～2)mm。

為了避免焊縫局部過熱，燒穿較薄的焊件，減小焊接殘余應(yīng)力和殘余變形。hf,max應(yīng)滿足以下要求:直接焊接鋼管結(jié)構(gòu)的尺寸不宜大于支管壁厚的2倍。對于圓孔或槽孔內(nèi)的角焊縫尺寸不宜大于圓孔直徑或槽孔短徑的1/3?！?.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是46頁\一共有173頁\編輯于星期四（2）角焊縫計算長度角焊縫計算長度（lw）取值lwmin≤lw

≤lwmax

焊腳尺寸的取值hfmin≤hf≤hfmax最小計算長度（lwmin）為了使焊縫能有一定的承載能力，根據(jù)使用經(jīng)驗，側(cè)面角焊縫和正面角焊縫的計算長度均不得小于：lwmin≥8hf

和40mm

考慮到焊縫兩端的缺陷，其實際長度應(yīng)較前述數(shù)值還要大2hflwmax≤60hf

若實際長度超過以上數(shù)值，則超過部分不納入計算長度中。若內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時，計算長度不受此限制。

b)側(cè)焊縫最大計算長度（lwmax）§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是47頁\一共有173頁\編輯于星期四（3）減小角焊縫應(yīng)力集中的措施tblw圖3.3.5側(cè)焊縫引起焊件拱曲為了避免焊縫橫向收縮引起板件的拱曲太大，兩側(cè)面角焊縫距離不宜過大。

b≤16t（t>12mm）或190mm（t≤12mm）；a)構(gòu)件端部僅有兩邊側(cè)縫連接時：試驗結(jié)果表明，連接的承載力與b/lw有關(guān)。為了避免應(yīng)力傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均，應(yīng)使：b

/lw≤1；b—兩側(cè)縫之間的距離；lw—側(cè)焊縫計算長度；t—較薄焊件的厚度?！?.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是48頁\一共有173頁\編輯于星期四

c)直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，角焊縫表面應(yīng)做成直線形或凹形，焊腳尺寸的比例：正面角焊縫宜為1:1.5，長邊與內(nèi)力方向一致；側(cè)面角焊縫可用直角焊縫為1:1。

b)僅用正面角焊縫的搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度的5倍或25mm。

d)當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)角處時，應(yīng)將焊縫延續(xù)繞過轉(zhuǎn)角加焊2hf。避開起落弧發(fā)生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。b)2hfa)2hf2hf圖3.3.7繞角焊縫§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算5t25圖3.3.6搭接連接現(xiàn)在是49頁\一共有173頁\編輯于星期四§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算破壞面常發(fā)生在45°斜面上。側(cè)焊縫端焊縫3.3.2直角焊縫的基本計算公式1.焊縫的破壞面圖3.3.8直角角焊縫截面計算截面均取焊縫45°處有效截面（有效厚度×計算長度）焊縫有效高度he

＝0.7hf焊縫計算長度lw=每條焊縫長度-2hf現(xiàn)在是50頁\一共有173頁\編輯于星期四2.有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)圖3.3.9角焊縫有效截面上的應(yīng)力國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）推薦用式（3.3.1）確定角焊縫的極限強度dadacche

∥在外力作用下，直角角焊縫有效截面上有三個應(yīng)力：

—垂直于焊縫有效截面的正應(yīng)力

—垂直于焊縫長度的剪應(yīng)力

∥—平行于焊縫長度方向剪應(yīng)力

上式相當(dāng)于國產(chǎn)Q235鋼提出，其它鋼種公式左邊系數(shù)（1.7～3.0）式中：

fuw

--焊縫金屬的抗拉強度§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是51頁\一共有173頁\編輯于星期四（3.3.3）ffw——角焊縫強度設(shè)計值我國《規(guī)范》采用了折算應(yīng)力公式，引入抗力分項系數(shù)后得角焊縫計算公式為：

出于偏于安全考慮，且與母材的能量強度理論的折算應(yīng)力公式一致，歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會（ECCS），將（3.3.1）的1.8改為3即：ffw由角焊縫抗剪條件確定，所以公式右邊相當(dāng)于角焊縫抗拉強度設(shè)計值?！?.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是52頁\一共有173頁\編輯于星期四圖3.3.10直角角焊縫的計算

如圖所示承受互相垂直的Ny、Nx兩個軸心力作用的直角角焊縫，Ny垂直于焊縫長度方向產(chǎn)生平均應(yīng)力f，其在有效截面上引起的應(yīng)力值為：（3.3.4）

f

對于有效截面既不是正應(yīng)力也不是剪應(yīng)力，但可分解為

和。對直角角焊縫：3.實用計算方法§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是53頁\一共有173頁\編輯于星期四圖3.3.10直角角焊縫的計算沿焊縫長度方向的力Nx，在有效截面上引起平行于焊縫長度方向的剪應(yīng)力f。（3.3.5）§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是54頁\一共有173頁\編輯于星期四則直角角焊縫在各種應(yīng)力綜合作用下的計算公式為：（3.3.3）（3.3.6）f

——正面角焊縫的強度設(shè)計值增大系數(shù)。靜載時f

＝1.22，對直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，f

＝1.0。

§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是55頁\一共有173頁\編輯于星期四正面角焊縫

f＝0，力N與焊縫長度方向垂直。側(cè)面角焊縫

f＝0，力N與焊縫長度方向平行。（3.3.7）（3.3.8）以上各式中：

he=0.7hf；lw—角焊縫計算長度，考慮起滅弧缺陷時，每條焊縫取其實際長度減去2hf。§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算計算公式現(xiàn)在是56頁\一共有173頁\編輯于星期四3.3.3角焊縫的計算1.軸心力（拉力、壓力和剪力）作用時角焊縫的計算

當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過連接焊縫群的中心，焊縫的應(yīng)力可認(rèn)為是均勻分布的。(1）用蓋板的對接連接A、僅采用側(cè)面角焊縫連接NNlwSlw－連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計算長度的總和§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是57頁\一共有173頁\編輯于星期四B、采用三面圍焊連接NNlwlw’先計算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力Slw′－連接一側(cè)的正面角焊縫計算長度的總和再計算側(cè)面角焊縫的強度Slw－連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計算長度的總和§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是58頁\一共有173頁\編輯于星期四(2）承受斜向軸心力的角焊縫NNxNyθff圖3.3.12軸心力作用下的角焊縫平行于焊縫長度方向的分力Ncos垂直于焊縫長度方向的分力Nsin

（3.3.9a）（3.3.9b）外力N和焊縫長度方向斜交，焊縫受到的力N被分解為：代入（3.3.6），得焊縫計算公式：→§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是59頁\一共有173頁\編輯于星期四（3.3.10）取得：令：則斜焊縫的計算公式為：0°20°30°40°50°60°70°80～90°f1.001.021.041.081.121.141.201.22將f（斜角焊縫強度增大系數(shù)）作成表格§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是60頁\一共有173頁\編輯于星期四（3）承受軸心力的角鋼端部連接

在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點板的連接焊縫常用兩面?zhèn)群?，或三面圍焊，特殊情況也允許采用L形圍焊（如圖所示）。腹桿受軸心力作用，為了避免焊縫偏心受力，焊縫所傳遞的合力的作用線應(yīng)與角鋼桿件的軸線重合。圖3.3.13桁架腹桿節(jié)點板的連接§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是61頁\一共有173頁\編輯于星期四NN1N2eb角鋼的側(cè)縫連接

a)僅用側(cè)面焊縫連接解上式得肢背和肢尖的受力為：（3.3.14）（3.3.15）

在N1、N2作用下，側(cè)縫的計算長度為：由平衡條件得：肢背肢尖K1—角鋼肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)K2—角鋼肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)（3.3.16）（3.3.17）§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是62頁\一共有173頁\編輯于星期四表3.3.1角鋼角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)K對于校核問題:對于設(shè)計問題:§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是63頁\一共有173頁\編輯于星期四

b)角鋼用三面圍焊時，可減小角鋼的搭接長度?？上燃俣ㄕ娼呛缚p的焊腳尺寸hf3，并算出它所能承受的內(nèi)力N3：（3.3.11）（3.3.12）通過平衡關(guān)系得肢背和肢尖側(cè)焊縫受力為:（3.3.13）角鋼角焊縫圍焊的計算NN1N2ebN3lw2lw1§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算（3.3.16*）（3.3.17*）現(xiàn)在是64頁\一共有173頁\編輯于星期四c)當(dāng)采用L形圍焊時，令N2＝0，得：L形圍焊角焊縫計算公式為：（3.3.19）若求出的hf3大于hfmax

,則不能采用L形圍焊。（3.3.18）（3.3.20）§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是65頁\一共有173頁\編輯于星期四例題3.3

試設(shè)計用拼接蓋板的對接連接。已知鋼板寬B＝270mm，厚度t1=28mm，拼接蓋板的厚度t2=16mm。該連接承受的靜態(tài)軸心力N＝1400kN（設(shè)計值），鋼材為Q235B，手工焊，焊條為E43型§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是66頁\一共有173頁\編輯于星期四設(shè)計拼接蓋板的對接連接有兩種方法。一種方法是假定焊腳尺寸求得焊縫長度，再由焊縫長度確定拼接蓋板的尺寸；另一方法是先假定焊腳尺寸和拼接蓋板的尺寸，然后驗算焊縫的承載力。如果假定的焊縫尺寸不能滿足承載力要求時，則應(yīng)調(diào)整焊腳尺寸，再行驗算，直到滿足承載力要求為止。

[解]方法一

角焊縫的焊腳尺寸hf應(yīng)根據(jù)板件厚度確定：

由于此處的焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度t2=16mm＞6mm，t2＜t1，則：

hfmax≤t-(1～2)mm=14～15mm取hf=10mmhfmin≥1.5(t)1/2，hfmin=7.9mm§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是67頁\一共有173頁\編輯于星期四§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是68頁\一共有173頁\編輯于星期四§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是69頁\一共有173頁\編輯于星期四方法2：采用菱形拼接蓋板。當(dāng)拼接板寬度較大時，采用菱形拼接蓋板可以減小角部的應(yīng)力集中，從而使連接的工作性能得以改善。設(shè)計時一般先假定拼接蓋板的尺寸再進行驗算。蓋板尺寸如圖所示：仍取hf=10mm§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算正面角焊縫：解：側(cè)面角焊縫：現(xiàn)在是70頁\一共有173頁\編輯于星期四§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算斜角焊縫：此焊縫與作用力夾角連接一側(cè)焊縫所能承受的內(nèi)力：連接設(shè)計滿足要求現(xiàn)在是71頁\一共有173頁\編輯于星期四例題3.4

試確定圖3.3.15所示承受靜態(tài)軸心力的三面圍焊連接的承載力及肢尖焊縫的長度。已知角鋼2∟125×10，與厚度為8mm的節(jié)點板連接，其搭接長度為300mm，焊腳尺寸hf=8mm，鋼材為Q235-B，手工焊，焊條為E43型。

解：角焊縫設(shè)計強度值K1=0.7，K2=0.3，lw3=b=125mm§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是72頁\一共有173頁\編輯于星期四正面角焊縫所能承受的內(nèi)力N3為：§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是73頁\一共有173頁\編輯于星期四

當(dāng)焊縫非軸心受力時，可以將外力作用分解為軸力、彎矩、剪力、扭矩等簡單受力情況，分別求出具各自的焊縫應(yīng)力，然后利用疊加原理，找出焊縫中受力最大的幾個點進行驗算。2.復(fù)雜受力時角焊縫連接計算§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是74頁\一共有173頁\編輯于星期四NθeNxNyMAσNxσMτNyhehet（1）受彎矩M、剪力V、軸力N聯(lián)合作用時角焊縫的計算——T形連接由軸心拉力Nx產(chǎn)生的應(yīng)力：由彎矩M產(chǎn)生的最大應(yīng)力：§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是75頁\一共有173頁\編輯于星期四A點產(chǎn)生的剪應(yīng)力：A點控制應(yīng)力最大為控制設(shè)計點A點產(chǎn)生的正應(yīng)力由兩部分組成：軸心拉力Nx和彎矩M產(chǎn)生的正應(yīng)力。直接疊加得：代入角焊縫實用計算公式（3.3.6）：xlwx0.7hf0.7hf有效截面§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是76頁\一共有173頁\編輯于星期四（2）V、M共同作用下焊縫強度計算h1σf1σf2τfxxhh222’1h1MeFVM對于1點：假設(shè)：腹板焊縫承受全部剪力，全部焊縫承受彎矩（3.3.21）2點處：式中：Iw—全部焊縫有效截面對中性軸的慣性矩；

h1—兩翼緣焊縫有效截面最外纖維間的距離§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是77頁\一共有173頁\編輯于星期四工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣角焊縫的連接另一種計算方法是使焊縫傳遞應(yīng)力近似與材料所承受應(yīng)力相協(xié)調(diào)，即假設(shè)腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，并將彎矩M化為一對水平力H=M/h。腹板焊縫的強度計算式：HH翼緣焊縫的強度計算式：V§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是78頁\一共有173頁\編輯于星期四（3）三面圍焊受扭矩、剪力聯(lián)合作用時角焊縫的計算——搭接連接圖3.3.19承受偏心力的三面圍焊Fe1rxahl2xxyyAA’0TVre將F向焊縫群形心簡化得:

軸心力V＝F扭矩T=Fe故：該連接的設(shè)計控制點為A點和A’點計算時按彈性理論假定:①被連接件絕對剛性，它有繞焊縫形心O旋轉(zhuǎn)的趨勢，而焊縫本身為彈性。②扭距在角焊縫群上產(chǎn)生的任一點的應(yīng)力方向垂直于該點與形心的連線，且應(yīng)力大小與連線長度r成正比。③在軸心力V作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布?！?.3角焊縫的構(gòu)造和計算T現(xiàn)在是79頁\一共有173頁\編輯于星期四xxyyrrxryA0θheTTfFA’T作用下A點應(yīng)力:Ip——為焊縫計算截面對形心的極慣性矩，Ip=Ix+IyIx，Iy——焊縫計算截面對x、y軸的慣性矩；rx、ry——為焊縫形心到焊縫驗算點在x、y方向的距離。軸力F產(chǎn)生的應(yīng)力按均勻分布計算，A點應(yīng)力:FA點垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力為:f，F(xiàn)，平行于焊縫長度方向的應(yīng)力為:T強度驗算公式：現(xiàn)在是80頁\一共有173頁\編輯于星期四角焊縫計算步驟確定荷載；進行截面應(yīng)力狀態(tài)分析；確定焊腳尺寸，計算截面幾何特征值；強度驗算。確定最不利位置；§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算（3.3.7）（3.3.8）端縫側(cè)縫現(xiàn)在是81頁\一共有173頁\編輯于星期四【解】例3.5計算圖示雙面角焊縫連接中的hf。已知連接承受動荷載，鋼材為Q235BF，焊條為E43。將外力F1，F(xiàn)2移向焊縫形心O，得：解得：hf

≥5.82mm，取

hf=6mm連接承受動力荷載：構(gòu)造要求：F1=180kNF2=240kN12090240t=8t=10§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是82頁\一共有173頁\編輯于星期四例3.6如圖所示鋼板與工字形柱的角焊縫T形連接，hf＝8mm，鋼板受斜向拉力F。鋼材為Q235B鋼，E43型焊條。求圖中e=0和e=5cm時，兩條角焊縫各能傳遞的靜載設(shè)計值F。oF435e2002001.焊縫有效截面的幾何性質(zhì)焊縫的有效截面面積：慣性矩：【解】焊縫的計算長度：截面模量：§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是83頁\一共有173頁\編輯于星期四2.焊縫截面上的有效應(yīng)力（e=5cm）把F分解成兩個分力并移至焊縫形心O處，焊縫實際受力為：水平軸心力剪力彎矩焊縫有效截面上應(yīng)力分量為：§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是84頁\一共有173頁\編輯于星期四當(dāng)e=5cm，焊縫強度應(yīng)滿足：可見當(dāng)連接存在偏心時將較大的降低其承載力3.求角焊縫所能傳遞的F當(dāng)e=0，M=0，焊縫強度應(yīng)滿足：§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是85頁\一共有173頁\編輯于星期四例3.6試設(shè)計如圖a所示牛腿和柱連接的角焊縫。已知F=420kN(靜力荷載），鋼材為Q235B，焊條為E43，手工焊?！窘狻坎捎萌鐖Db所示沿牛腿周邊圍焊的角焊縫，且再轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊。為避免焊縫相交的不利影響，將牛腿的上下角切去r＝15mm的弧形缺口，因此可取焊縫的有效截面如圖c所示。力F在角焊縫形心處引起的剪力：V=420kN彎矩：M=Fe=420×0.3=126kN.m，由于牛腿翼緣豎向剛度低，故一般考慮剪力由腹板上兩條豎向焊縫承受，彎矩則由全部焊縫承受。fBfAfB(a)(b)(c)F現(xiàn)在是86頁\一共有173頁\編輯于星期四1.焊縫有效截面的幾何性質(zhì)取兩條豎向焊縫的有效截面面積：全部焊縫有效截面對x軸的慣性矩：全部焊縫有效截面模量：§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是87頁\一共有173頁\編輯于星期四2.焊縫強度驗算B點，承受由彎矩和剪力共同作用滿足A點承受由彎矩產(chǎn)生的垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力滿足§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是88頁\一共有173頁\編輯于星期四例3.7試設(shè)計如圖所示厚度為12mm支托板與柱翼緣搭接連接的角焊縫。已知F=100kN(靜力荷載），鋼材為Q235B，焊條為E43，手工焊?！窘狻坎捎脠D示三面圍焊TffFFAX=21.1§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是89頁\一共有173頁\編輯于星期四A1.焊縫有效截面的幾何性質(zhì)焊縫有效截面的形心位置§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是90頁\一共有173頁\編輯于星期四TffFA2.焊縫強度驗算(A點)滿足§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是91頁\一共有173頁\編輯于星期四α1α2hf1hf1hf2hf2he2he1b1b2圖Aα1α2hf1hf1hf2hf2he2he1b圖B（1）不考慮應(yīng)力方向，統(tǒng)一取f=1.0。3.3.4斜角角焊縫和部分焊透對接焊縫的計算1.斜角焊縫的計算計算方法與直角焊縫相同，按公式（3.3.6）至（3.3.8）計算（2）在確定斜角角焊縫的有效厚度時，假定焊縫在其所成夾角的最小斜面上發(fā)生破壞?！?.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是92頁\一共有173頁\編輯于星期四（3）規(guī)范規(guī)定：當(dāng)兩焊腳邊夾角60o≤α2<90o，90o<α1≤135o，且根部間隙（b、b1、b2）不大于1.5mm時，取焊縫有效厚度為：

he=hfcos(a/2)（4）當(dāng)根部間隙（b、b1、b2）大于1.5mm時，焊縫有效厚度為：（5）任何根部間隙不得大于5mm?！?.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是93頁\一共有173頁\編輯于星期四（1）焊縫受力很小甚至不受力，且要求外觀齊平美觀。（2）焊縫受力雖較大，但采用焊透對接焊縫強度又得不到發(fā)揮；如采用角焊縫，焊腳又過大，于是做成用坡口加強的角焊縫。2.部分焊透對接焊縫的計算圖3.3.22部分焊透的對接焊縫截面型式坡口形式有V形（全V形和半V形）、U形和J形三種。在轉(zhuǎn)角處采用半V形和J形坡口時，不宜在板的厚度上開坡口，這樣可避免焊縫收縮的板厚度方向產(chǎn)生裂紋。§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是94頁\一共有173頁\編輯于星期四由于未焊透，在焊件之間存在縫隙，焊根處有較大的應(yīng)力集中，受力性能接近于角焊縫。規(guī)范規(guī)定：部分焊透的對接焊縫的強度按角焊縫強度公式計算，在垂直于焊縫長度方向的壓力作用下，取f＝1.22

；其他情況取f＝1.0

。

部分焊透對接焊縫計算——用角焊縫公式計算焊縫有效厚度he

的取值為：a)V形坡口≥60°時，取he=s；<60°時，取he=0.75s

b)單邊V形和K形坡口，≥45°±5°取he=s-3mmc)U形、J形坡口，取he=s

s為坡口根部至焊縫表面的最短距離（不考慮焊縫的凸度）為V形、單邊V形、K形坡口的角度。§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是95頁\一共有173頁\編輯于星期四部分焊透對接焊縫的禁用《規(guī)范》規(guī)定：（1）在直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，垂直于受力方向的焊縫不得采用部分焊透的對接焊縫；（2）對重級工作制和起重量大于或等于50噸的中級工作制吊車梁上翼緣和腹板間的T型連接應(yīng)采用焊透的對接焊縫。

§3.3角焊縫的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是96頁\一共有173頁\編輯于星期四§3.4焊接殘余應(yīng)力和焊接變形3.4.1焊接殘余應(yīng)力和變形的原因1.焊接殘余應(yīng)力的分類

▲縱向焊接應(yīng)力：長度方向的應(yīng)力▲橫向焊接應(yīng)力：垂直于焊縫長度方向且平行于構(gòu)件表面的應(yīng)力；▲厚度方向焊接應(yīng)力：垂直于焊縫長度方向且垂直于構(gòu)件表面的應(yīng)力。

§3.4焊接殘余應(yīng)力和焊接變形現(xiàn)在是97頁\一共有173頁\編輯于星期四§3.4焊接殘余應(yīng)力和焊接變形+--500oC800oC300oC300oC500oC800oC施焊方向8cm64202468cm施焊時焊縫附近達1600℃以上，而鄰近區(qū)域溫度驟降。焊縫周圍產(chǎn)生不均勻溫度場焊縫處鋼材受熱伸長，但受兩側(cè)低溫區(qū)域的限制產(chǎn)生熱塑性壓縮；焊縫冷卻時收縮又受到限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力；拉應(yīng)力大小可達鋼材屈服點fy;遠離焊縫區(qū)域產(chǎn)生縱向壓應(yīng)力，焊件內(nèi)應(yīng)力自相平衡。（1）縱向焊接殘余應(yīng)力2.焊接殘余應(yīng)力的成因-----++現(xiàn)在是98頁\一共有173頁\編輯于星期四（2）橫向焊接殘余應(yīng)力焊縫縱向收縮，焊件有反向彎曲變形的趨勢，在焊縫處中部受拉，兩端受壓；先焊焊縫凝固阻止后焊焊縫橫向自由膨脹，發(fā)生橫向塑性壓縮變形；焊縫冷卻，后焊焊縫收縮受限產(chǎn)生拉應(yīng)力，先焊焊縫產(chǎn)生壓應(yīng)力；應(yīng)力分布與施焊方向有關(guān)；橫向應(yīng)力是上述兩種應(yīng)力合成?！?.4焊接殘余應(yīng)力和焊接變形現(xiàn)在是99頁\一共有173頁\編輯于星期四(a)焊縫縱向收縮時的變形趨勢-+-(b)焊縫縱向收縮時的橫向應(yīng)力xy-+-+(d)焊縫橫向殘余應(yīng)力yx-++施焊方向(e)xy-+-施焊方向(f)yx不同施焊方向下,焊縫橫向收縮時產(chǎn)生的橫向殘余應(yīng)力§3.4焊接殘余應(yīng)力和焊接變形+-+施焊方向(c)焊縫橫向收縮時的橫向應(yīng)力xy現(xiàn)在是100頁\一共有173頁\編輯于星期四（3）沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊。沿厚度方向先焊焊縫凝固，阻止后焊焊縫的膨脹，產(chǎn)生塑性壓縮變形。-+-321σxσyσz冷卻時外圍焊縫散熱快先冷固，內(nèi)層焊縫收縮受限制產(chǎn)生沿厚度方向的拉應(yīng)力，外部則產(chǎn)生壓應(yīng)力?！?.4焊接殘余應(yīng)力和焊接變形因此除了橫向和縱向焊接殘余應(yīng)力x，y外，還存在沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力z，這三種應(yīng)力形成同號三向拉應(yīng)力，大大降低連接的塑性?，F(xiàn)在是101頁\一共有173頁\編輯于星期四在施焊時，由于不均勻的加熱和冷卻，焊區(qū)的縱向和橫向受到熱態(tài)塑性壓縮，使構(gòu)件產(chǎn)生變形。表現(xiàn)主要有：圖3.4.4焊接變形§3.4焊接殘余應(yīng)力和焊接變形橫向收縮彎曲變形角變形波浪變形扭曲變形3.焊接殘余變形的產(chǎn)生現(xiàn)在是102頁\一共有173頁\編輯于星期四（1）對結(jié)構(gòu)靜力強度的影響σ+--bfy+--bfyNyNy因焊接殘余應(yīng)力自相平衡，故：當(dāng)板件全截面達到fy，即N=Ny時：結(jié)論：焊接殘余應(yīng)力不會影響結(jié)構(gòu)的靜力強度+--fyσbBt3.4.2焊接應(yīng)力和變形對結(jié)構(gòu)工作性能的影響1.焊接應(yīng)力的影響§3.4焊接殘余應(yīng)力和焊接變形NcNtNN現(xiàn)在是103頁\一共有173頁\編輯于星期四（2）對結(jié)構(gòu)剛度的影響當(dāng)焊接殘余應(yīng)力存在時，因截面的bt部分拉應(yīng)力已經(jīng)達到fy

，故該部分剛度為零（屈服），這時在N作用下應(yīng)變增量為：σ+--bfyNN+--fyσNNbBt1>

2當(dāng)截面上沒有焊接殘余應(yīng)力時，在N作用下應(yīng)變增量為：結(jié)論：焊接殘余應(yīng)力使結(jié)構(gòu)變形增大，即降低了結(jié)構(gòu)的剛度。§3.4焊接殘余應(yīng)力和焊接變形現(xiàn)在是104頁\一共有173頁\編輯于星期四（3）對低溫冷脆的影響（4）對疲勞強度的影響

對于厚板或交叉焊縫，將產(chǎn)生三向焊接殘余拉應(yīng)力，阻礙塑性的發(fā)展，使裂縫容易發(fā)生和發(fā)展，增加了鋼材低溫脆斷傾向。所以，降低或消除焊接殘余應(yīng)力是改善結(jié)構(gòu)低溫冷脆性能的重要措施。

在焊縫及其附近主體金屬焊接殘余拉應(yīng)力通常達到鋼材的屈服強度，此部位是形成和發(fā)展疲勞裂紋的敏感區(qū)域。因此焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的疲勞強度有明顯的不利影響。

對于軸心受壓構(gòu)件，焊接殘余應(yīng)力使其撓曲剛度減小，降低壓桿的穩(wěn)定承載力。（5）對壓桿穩(wěn)定的影響§3.4焊接殘余應(yīng)力和焊接變形現(xiàn)在是105頁\一共有173頁\編輯于星期四焊接應(yīng)力的影響

▲常溫下不影響結(jié)構(gòu)的靜力強度；

▲增大結(jié)構(gòu)的變形，降低結(jié)構(gòu)的剛度；

▲降低疲勞強度；

▲在厚板或交叉焊縫處產(chǎn)生三向應(yīng)力狀態(tài)，阻礙了塑性 變形，在低溫下使裂紋易發(fā)生和發(fā)展；

▲降低壓桿的穩(wěn)定性。2.焊接變形的影響▲焊接變形若超出驗收規(guī)范規(guī)定，需花許多工時去矯正；▲影響構(gòu)件的尺寸和外形美觀，還可能降低結(jié)構(gòu)的承載力，引起事故?！?.4焊接殘余應(yīng)力和焊接變形現(xiàn)在是106頁\一共有173頁\編輯于星期四3.4.3減少焊接應(yīng)力和變形的措施1.合理的焊縫設(shè)計（1）合理的選擇焊縫的尺寸和形式（2）合理的安排焊縫的位置（3）盡量避免焊縫的過分集中和交叉（4）盡量避免母材在厚度方向的收縮應(yīng)力§3.4焊接殘余應(yīng)力和焊接變形圖3.4.5減小焊接殘余應(yīng)力的設(shè)計措施現(xiàn)在是107頁\一共有173頁\編輯于星期四（1）采用合理的施焊順序和方向;（2）采用反變形法減小焊接變形或焊接應(yīng)力;（3）錘擊或碾壓焊縫使焊縫得到延伸;（4）小尺寸焊件，應(yīng)焊前預(yù)熱或焊后回火處理。2.合理的工藝措施§3.4焊接殘余應(yīng)力和焊接變形圖3.4.5減小焊接殘余變形的工藝措施現(xiàn)在是108頁\一共有173頁\編輯于星期四螺栓規(guī)格精制螺栓粗制螺栓分類A級和B級C級強度等級5.6級和8.8級4.6級和4.8級加工方式車床上經(jīng)過切削而成單個零件上一次沖成加工精度螺桿與栓孔直徑之差為0.25～0.5mm螺桿與栓孔直徑之差為1.5～3mm受力特點抗剪差、抗拉好抗剪抗拉均好經(jīng)濟性能價格高價格經(jīng)濟用途構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機械結(jié)構(gòu)）；在鋼結(jié)構(gòu)中很少采用沿螺栓桿軸受拉的連接；次要的抗剪連接；安裝的臨時固定§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算注：A、B兩級的區(qū)別只是尺寸不同。A級用于d≤24mm,l≤150mm的螺栓，B級用于d>24mm,l>150mm螺栓。

§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是109頁\一共有173頁\編輯于星期四常用螺栓直徑為d=16，20，24mm，用M表示，如M16。螺栓符號螺栓孔為d0=d+1.5～3mmM12、M16大1.5mm，M18、M20、M22、M24大2mm，M27、M30大3mm現(xiàn)在是110頁\一共有173頁\編輯于星期四3.5.1螺栓的排列和構(gòu)造要求

螺栓的排列應(yīng)簡單、統(tǒng)一而緊湊，滿足受力要求，構(gòu)造合理又便于安裝。排列的方式有并列排列和錯列排列兩種。圖3.5.1螺栓的排列方式1.螺栓的排列并列比較簡單整齊，所用連接板尺寸小，但由于螺栓孔的存在，對構(gòu)件截面的削弱較大；錯列可以減小螺栓孔對截面的削弱，但螺栓空排列不如并列緊湊，連接板尺寸較大?！?.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是111頁\一共有173頁\編輯于星期四(1)受力要求

下限：防止孔間板破裂≥3d0上限：防止板間張口和鼓曲。b）螺孔中心距限制a）端距限制——防止孔端鋼板剪斷，≥2d0

；中心距太大<2d端距過?。?）構(gòu)造要求

螺栓的中距及邊距過大，則構(gòu)件接觸面不夠緊密，潮氣易侵入縫隙而發(fā)生銹蝕。（3）施工要求

要保證有一定的空間，以便轉(zhuǎn)動扳手，擰緊螺母?！?.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是112頁\一共有173頁\編輯于星期四端距邊距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d03d0端距端距端距中距邊距線距3d02d03d01.5d01.5d03d03d02d0邊距

根據(jù)規(guī)范規(guī)定（P86表3.5.1）的螺栓最大、最小容許間距，排列螺栓時宜按最小容許間距取用，且宜取5mm的倍數(shù)，并按等距離布置，以縮小連接的尺寸。最大容許間距一般只在起連系作用的構(gòu)造連接中采用?！?.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是113頁\一共有173頁\編輯于星期四§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是114頁\一共有173頁\編輯于星期四為了保證連接的可靠性，每個桿件的節(jié)點或拼接接頭一端不宜少于兩個永久螺栓；2.螺栓的其它構(gòu)造要求直接承受動荷載的普通螺栓連接應(yīng)采用雙螺帽，或其他措施以防螺帽松動；C級螺栓宜用于沿桿軸方向的受拉連接，以下情況可用于抗剪連接：

①承受靜載或間接動載的次要連接；②承受靜載的可拆卸結(jié)構(gòu)連接；③臨時固定構(gòu)件的安裝連接。沿桿軸方向受拉螺栓連接的端板，應(yīng)適當(dāng)加大剛度，以減小撬力對螺栓抗拉承載力的不利影響?！?.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是115頁\一共有173頁\編輯于星期四3.5.2普通螺栓的受剪連接

螺栓連接的受力形式分為：只受剪力，只受拉力。有時受剪力和拉力的共同作用。

FNFA剪力螺栓B拉力螺栓C剪力和拉力共同作用受力垂直螺桿，承剪、承壓。連接件有錯動趨勢受力平行螺桿，承拉連接件有脫開趨勢§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是116頁\一共有173頁\編輯于星期四NδO1234NNabNN/2N/2對圖示螺栓連接做抗剪試驗,即可得到板件上a、b兩點相對位移δ與作用力N的關(guān)系曲線,該曲線清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四個階段1.受剪連接的工作性能

(1)摩擦傳力的彈性階段(0~1段)

直線段—連接處于彈性狀態(tài)；該階段較短—摩擦力較小。(2)滑移階段(1~2段)

克服摩擦力后，板件間突然發(fā)生水平滑移，最大滑移量為栓孔和栓桿間的間隙，表現(xiàn)在曲線上為水平段?？辜袈菟ㄟB接受力后，首先由構(gòu)件間的摩擦力來傳遞外力。當(dāng)外力增大超過極限摩擦力后，構(gòu)件間相對滑移，螺桿開始接觸構(gòu)件的孔壁而受剪，孔壁則受壓。圖3.5.2單個螺栓抗剪試驗結(jié)果§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是117頁\一共有173頁\編輯于星期四NδO1234abNN/2N/2(3)栓桿傳力的彈性階段(2~3段)

該階段主要靠栓桿與孔壁的接觸傳力。栓桿受剪力、拉力、彎矩作用，孔壁受擠壓。由于材料的彈性以及栓桿拉力增大所導(dǎo)致的板件間摩擦力的增大，N-δ關(guān)系以曲線狀態(tài)上升。

(4)彈塑性階段(3~4段)

達到‘3’后，即使給荷載以很小的增量，連接的剪切變形迅速增大，直到連接破壞?！?’點（曲線的最高點）即為普通螺栓抗剪連接的極限承載力Nu?！?.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是118頁\一共有173頁\編輯于星期四圖3.5.3受剪螺栓的破壞情況螺桿被剪斷；b)連接件孔壁擠壓破壞；c)鋼板拉斷；d)鋼板沖剪破壞；e)螺桿彎曲破壞。2.受剪螺栓的破壞形式a)AB栓桿較細而板件較厚時b)BA栓桿較粗而板件較薄時c)A截面削弱過多時d)35o35oa1A端矩過小時；端矩≥2d0e)A板過厚螺栓桿過長；栓桿長度＜5da)、b)、c)通過計算解決d)、e)通過構(gòu)造解決§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是119頁\一共有173頁\編輯于星期四單個剪力螺栓的設(shè)計承載力：受剪承載力設(shè)計值：承壓承載力設(shè)計值：d3.單個普通螺栓的受剪計算剪力螺栓的承載力取決于螺栓桿受剪和孔壁承壓兩種情況，故單栓抗剪承載力由以下兩式?jīng)Q定:（3.5.1）（3.5.2）假定螺栓受剪面上的剪應(yīng)力均勻分布；假定擠壓力沿栓桿直徑平面（實際上是相應(yīng)于栓桿直徑平面的孔壁部分）均勻分布驗算：§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是120頁\一共有173頁\編輯于星期四受剪承載力設(shè)計值：承壓承載力設(shè)計值：t1<t2,Σt=t1t1t2t1t2t3t2<t1+t2,Σt=t2d+b<a+c+e,Σt=b+d圖3.5.4剪力螺栓的剪面數(shù)和承壓厚度§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算螺栓直徑承壓設(shè)計強度剪面數(shù)目螺栓抗剪設(shè)計強度承壓構(gòu)件一側(cè)總厚度的較小值現(xiàn)在是121頁\一共有173頁\編輯于星期四N/2Nl1N/2試驗證明,栓群在軸力作用下各個螺栓的內(nèi)力沿螺栓群長度方向不均勻，兩端大,中間小。

當(dāng)l1≤15d0(d0為孔徑)時，連接進入彈塑性工作狀態(tài)后，內(nèi)力重新分布，各個螺栓內(nèi)力趨于相同，故設(shè)計時假定N由各螺栓平均分擔(dān)。4.普通螺栓群抗剪連接計算（1）普通螺栓群軸心受剪計算

連接一側(cè)所需螺栓數(shù)為：(3.5.3)§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算平均值螺栓的內(nèi)力分布彈性階段塑性階段現(xiàn)在是122頁\一共有173頁\編輯于星期四ECCS我國規(guī)范試驗曲線8.8級M221.00.750.50.2501020304050607080l1/d0η平均值長連接螺栓的內(nèi)力分布當(dāng)連接長度l1>15d0(d0為孔徑)時，各個螺栓內(nèi)力難以均勻，端部螺栓受力最大首先破壞，然后依次破壞。由試驗可得連接的抗剪強度折減系數(shù)與l1/d0的關(guān)系曲線。則連接所需栓數(shù)：(3.5.5)§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算因此《規(guī)范》采用承載力折減系數(shù)考慮螺栓群受力不均?，F(xiàn)在是123頁\一共有173頁\編輯于星期四FeFTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F（2）普通螺栓群偏心受剪F作用下每個螺栓受力：基本假設(shè)①連接件絕對剛性,螺栓彈性；②

T作用下連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動，各螺栓剪力大小與螺栓至形心的距離ri成正比，方向與它和形心的連線垂直?！?.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算V=FT=Fe現(xiàn)在是124頁\一共有173頁\編輯于星期四（a）TxyN1TN1TxN1Tyr11顯然，T作用下‘1’號螺栓所受剪力最大（r1最大）。§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算根據(jù)平衡條件得：（c）將（c）式代入（a），得用N1T表達的T式：

由各螺栓剪力與r成正比：（b）由各剪力都用N1表示：現(xiàn)在是125頁\一共有173頁\編輯于星期四螺栓1離形心最遠是危險螺栓,最大剪力N1T:將N1T它分解為水平和豎直分力：（3.5.8）xi—第i個螺栓中心的x坐標(biāo)，yi—第i個螺栓中心的y坐標(biāo)yoxx11r1y1(3.5.7)驗算剪力最大螺栓:（3.5.9）此時計算F作用下的螺栓內(nèi)力時，不需考慮長接頭的折減系數(shù)現(xiàn)在是126頁\一共有173頁\編輯于星期四yoxx11r1y1如果y1≥3x1，則可假定xi=0。由此得N1Ty=0，則計算式為：（3.5.10）§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算如果x1≥3y1，則可假定yi=0。由此得N1Tx=0，則計算式為：（3.5.10）現(xiàn)在是127頁\一共有173頁\編輯于星期四3.5.3普通螺栓的受拉連接1.普通螺栓受拉的工作性能b)試驗證明影響撬力的因素較多，其大小難以確定，規(guī)范將螺栓的抗拉強度設(shè)計值降低20％來考慮撬力的影響，取ftb=0.8f（f—螺栓鋼材的抗拉強度設(shè)值）。a)螺栓受拉時，一般是通過與螺桿垂直的板件傳遞，即螺桿并非軸心受拉，當(dāng)連接板件發(fā)生變形時，螺栓有被撬開的趨勢（杠桿作用），使螺桿中的拉力增加（撬力Q）并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。連接件剛度越小撬力越大。圖3.5.6受拉螺栓的撬力§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是128頁\一共有173頁\編輯于星期四c)在構(gòu)造上可以通過加強連接件的剛度的方法，來減小杠桿作用引起的撬力，如設(shè)加勁肋，可以減小甚至消除撬力的影響。加勁肋圖3.5.7翼緣加強的措施2.單個普通螺栓受拉承載力（3.5.11）Ntb——單個螺栓抗拉承載力；Ae——螺栓螺紋處的有效面積；de——螺栓有效直徑；附表9.2(P455)ftb

——螺栓的抗拉強度設(shè)計值。ftb＝0.8f假定拉應(yīng)力在螺栓螺紋處截面上均勻分布，則一個拉力螺栓的承載力設(shè)計值：§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是129頁\一共有173頁\編輯于星期四dedndmd螺栓的有效截面面積因栓桿上的螺紋為斜方向的，所以公式取的是有效直徑de而不是凈直徑dn，現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)?。骸?.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是130頁\一共有173頁\編輯于星期四（1）栓群軸心受拉

當(dāng)外力通過螺栓群形心時，一般假定每個螺栓均勻受力，因此連接所需的螺栓數(shù)目為：（3.5.13）（3.5.11）3.普通螺栓群受拉N§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是131頁\一共有173頁\編輯于星期四M刨平頂緊承托(板)M1234受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸(2）栓群承受彎矩作用M作用下螺栓連接按彈性設(shè)計，其假定為：①連接板件絕對剛性，螺栓為彈性；②螺栓群的中和軸位于最下排螺栓的形心處，各螺栓所受拉力與其至中和軸的距離成正比?！?.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是132頁\一共有173頁\編輯于星期四M刨平頂緊承托(板)M1234受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸顯然‘1’號螺栓在M作用下所受拉力最大由力學(xué)及假定可得：§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是133頁\一共有173頁\編輯于星期四將式(c)代入式(b)得:由式(a)得:因此，設(shè)計時只要滿足下式即可：螺栓i的拉力:

即受力最大的最外排螺栓1的拉力不超過一個螺栓的抗拉承載力設(shè)計值§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算M1234現(xiàn)在是134頁\一共有173頁\編輯于星期四圖3.5.10螺栓群偏心受拉刨平頂緊承托(板)NeV(3）栓群偏心受拉①小偏心受拉

當(dāng)M/N較小時，所有螺栓均承受拉力作用，構(gòu)件B繞螺栓群的形心O轉(zhuǎn)動。螺栓群的最大和最小螺栓受力為：（3.5.15a）（3.5.15b）當(dāng)Nmin>0，e<ρ則表示所有螺栓受拉，螺栓群繞形心軸旋轉(zhuǎn)?！菟ㄓ行Ы孛娼M成的核心矩現(xiàn)在是135頁\一共有173頁\編輯于星期四②大偏心受拉

當(dāng)Nmin<0時，由于M/N較大，e>ρ，構(gòu)件B繞A點（底排螺栓）旋轉(zhuǎn)趨勢，偏于安全取中和軸位于最下排螺栓O’處，受拉力最大的螺栓要求滿足：（3.5.16）§3.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算O’現(xiàn)在是136頁\一共有173頁\編輯于星期四3.5.4剪－拉螺栓群的計算同時承受剪力和拉力作用的普通螺栓有兩種可能破壞形式：一是螺栓桿受剪受拉破壞；二是孔壁承壓破壞。圖3.5.12剪－拉聯(lián)合作用的螺栓圖3.5.13剪力和拉力的相關(guān)曲線試驗研究結(jié)果表明，兼受剪力和拉力的螺桿分別除以各自單獨作用的承載力，所得的相關(guān)關(guān)系近似為圓曲線?！?.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是137頁\一共有173頁\編輯于星期四規(guī)范規(guī)定：同時承受剪力和桿軸方向拉力的普通螺栓，應(yīng)分別符合下列公式的要求：

驗算剪-拉聯(lián)合作用：（3.5.17）（3.5.18）驗算孔壁承壓：Nvb——單個螺栓抗剪承載力設(shè)計值；Ncb——單個螺栓承壓承載力設(shè)計值Ntb——單個螺栓抗拉承載力設(shè)計值；Nv、Nt——單個螺栓承受的最大剪力和拉力設(shè)計值?！?.5普通螺栓連接的構(gòu)造和計算現(xiàn)在是138頁\一共有173頁\編輯于星期四例3.7驗算如圖所示，普通螺栓連接。N=349.5kN，M=17.475k