第3章鋼結(jié)構(gòu)的連接

主要內(nèi)容：鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.1對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.2角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.3焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形3.4高強(qiáng)度螺栓連接3.6普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.5鋼結(jié)構(gòu)的連接方法決定著結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與施工方法，影響結(jié)構(gòu)荷載傳遞方式及使用性能，對(duì)工程造價(jià)有較大的影響鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.1連接的分類及特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)采用的連接分類鋼結(jié)構(gòu)的連接形式主要有焊縫連接和緊固件連接兩大類a）焊接連接b）鉚釘連接c）螺栓連接d）輕鋼緊固件鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.1連接的分類及特點(diǎn)幾種典型連接方法特點(diǎn)比較連接方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)焊接構(gòu)造簡單，節(jié)省材料，對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件幾何形體適用性強(qiáng)，易于自動(dòng)化，工效高焊縫處力學(xué)性能有所降低，個(gè)別材質(zhì)不易施焊，存在殘余應(yīng)力和變形等缺陷鉚接連接牢固不松動(dòng)，傳力可靠，塑性和韌性好，抗動(dòng)力荷載效果好構(gòu)件需要鉆孔，制孔精度要求高，鉚接工藝較難，工效低普通螺栓連接構(gòu)件可拆卸更換、多次使用，裝配拆卸便利，設(shè)備簡單易松動(dòng)，板件搭接鉆孔，較焊接費(fèi)材料，螺栓精度低時(shí)不宜受剪高強(qiáng)螺栓連接加工方便，對(duì)構(gòu)件削弱較少，可拆換，塑性與韌性好，能承受動(dòng)力荷載，抗疲勞性強(qiáng)安裝工藝較復(fù)雜，造價(jià)略高近年應(yīng)用廣泛鋼結(jié)構(gòu)連接設(shè)計(jì)的原則應(yīng)根據(jù)施工環(huán)境條件和作用力的性質(zhì)選擇其連接方法；應(yīng)采用傳力可靠、制作方便、連接簡單、便于調(diào)整的構(gòu)造形式，并應(yīng)考慮臨時(shí)定位措施焊接與緊固件混合使用同一連接部位中不得采用普通螺栓或承壓型高強(qiáng)度螺栓與焊接并用的連接.可采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓與焊接承受同一作用力的栓焊并用連接鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.2

焊接連接優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造簡單，任何形式的構(gòu)件都可直接相連，用料經(jīng)濟(jì)，不削弱截面；制作加工方便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，效率高；連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大。材質(zhì)易脆：在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)局部材質(zhì)變脆，力學(xué)性能有所降低；存在殘余應(yīng)力、變形使受壓構(gòu)件承載力降低；對(duì)裂紋敏感：低溫冷脆問題較為突出。缺點(diǎn)焊接連接是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法鋼結(jié)構(gòu)采用的焊接方法為熔焊，將焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)完成焊接。熔焊有電弧焊、氣焊、電渣焊等，其中最常用的是電弧焊。鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.2

焊接連接鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法電弧焊

利用電流在焊條與焊件之間產(chǎn)生強(qiáng)大的電弧提供熱源，熔化焊條，并與焊件熔化部分結(jié)合成焊縫，將兩個(gè)焊件連成整體，焊接質(zhì)量比較可靠。1.鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.2

焊接連接電阻焊

在焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的工藝方法。特點(diǎn)：質(zhì)量高、輔助工序少、無須添加焊接材料，但只用于板厚較小構(gòu)件氣體保護(hù)焊利用CO2或其他惰性氣體作為保護(hù)介質(zhì)的一種焊接方法，適合于全方位焊接。特點(diǎn)：熱量集中，焊件熔深大；焊縫熔化區(qū)無熔渣，焊工能看清焊縫成型，焊接速度快，焊縫強(qiáng)度比手工電弧焊高，塑性和抗腐蝕性好。1.鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.2

焊接連接按焊縫的位置及熔敷金屬填充位置：對(duì)接焊縫和角焊縫2.焊縫的形式對(duì)接焊縫角焊縫正對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.2

焊接連接按連接板件的相對(duì)位置：對(duì)接接頭、T形接頭、十字接頭、角接接頭、搭接接頭等2.焊縫的形式T型連接角接對(duì)接搭接鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.2

焊接連接按連接板件的相對(duì)位置：平接(或?qū)?連接、搭接(或錯(cuò)接)、雙蓋板連接、T形(或頂接)連接和L形(或角部)連接2.焊縫的形式對(duì)接連接搭接連接雙蓋板連接T形連接L形角部連接鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.2

焊接連接優(yōu)點(diǎn)：兩構(gòu)件在同一平面內(nèi)，作用力方向不變，應(yīng)力均勻平緩，沒有明顯的應(yīng)力集中，且用料最經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)：焊件邊緣需要加工，對(duì)被連接兩板的間隙和坡口尺寸有嚴(yán)格的要求。2.焊縫的形式優(yōu)點(diǎn)：但構(gòu)造簡單，焊件邊緣不要求加工，施工方便，特別適用于不同厚度構(gòu)件連接缺點(diǎn)：兩個(gè)板件不在同一平面內(nèi)，作用力方向改變，產(chǎn)生附加力矩，應(yīng)力不均勻，材料較費(fèi)平接連接搭接連接從施焊者視角，與焊縫相對(duì)位置分為平焊（代號(hào)F）、橫焊（代號(hào)H）、立焊（代號(hào)V）及仰焊（代號(hào)O）四種施焊方位平焊方位操作最容易，焊縫質(zhì)量易保證；仰焊操作條件最差，焊縫質(zhì)量不易保證，不能用于重要的受力焊縫，應(yīng)盡量避免。按施焊的相對(duì)位置劃分鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.2

焊接連接2.焊縫的形式平焊

橫焊立焊仰焊鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.2

焊接連接3.焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)裂紋是焊接連接中最危險(xiǎn)的缺陷。焊縫缺陷：削弱焊縫的有效承載面積，在缺陷處引起應(yīng)力集中，對(duì)連接的強(qiáng)度、沖擊韌性及冷彎性能等均有不利影響鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.2

焊接連接3.焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)適用于不需疲勞驗(yàn)算結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)，主要檢驗(yàn)焊縫尺寸、焊縫成形質(zhì)量。包括：焊縫裂紋、未焊滿、根部收縮、電弧擦傷、接頭不良、表面氣孔、表面夾渣焊縫的外觀質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)在外觀檢測合格后進(jìn)行。分為A、B、C三級(jí)，A級(jí)檢驗(yàn)的完善程度要求最低，C級(jí)檢驗(yàn)的完善程度要求最高。超聲無損檢測焊縫的外觀質(zhì)量等級(jí)：一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)，一級(jí)焊縫質(zhì)量等級(jí)為最高級(jí)一級(jí)要求不得存在上述缺陷；三級(jí)僅要求不得存在裂紋。一級(jí)焊縫應(yīng)進(jìn)行100%的檢測，二級(jí)焊縫應(yīng)進(jìn)行抽檢，抽檢比例不應(yīng)小于20%鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.2

焊接連接4.焊縫的質(zhì)量等級(jí)選用根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特性、焊縫形式、工作環(huán)境以及應(yīng)力狀態(tài)等情況選用1）在承受動(dòng)荷載且需要進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的構(gòu)件中，受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)不應(yīng)低于二級(jí)；作用力平行于焊縫長度方向的縱向?qū)雍缚p不應(yīng)低于二級(jí)。2）在工作溫度等于或低于-20℃的地區(qū)，不得低于二級(jí)。3）不需要疲勞驗(yàn)算的構(gòu)件中，受拉時(shí)不應(yīng)低于二級(jí)，受壓時(shí)不宜低于二級(jí)。焊縫的質(zhì)量等級(jí)選用鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.2

焊接連接5.焊接材料焊條型號(hào)按熔敷金屬力學(xué)性能、藥皮類型、焊接位置、電流類型、熔敷金屬化學(xué)成分和焊后狀態(tài)等進(jìn)行劃分。熔敷金屬化學(xué)成分分類代號(hào)：“無標(biāo)記”或短“-”后的字母、數(shù)字或字母與數(shù)字組合；焊后狀態(tài)代號(hào)，“無標(biāo)記”表示焊態(tài)，“P”表示熱處理狀態(tài),“AP”表示焊態(tài)和熱處理兩種狀態(tài)均可。焊條型號(hào)與被焊接的母材相匹配，焊接材料熔敷金屬的力學(xué)性能不應(yīng)低于相應(yīng)母材標(biāo)準(zhǔn)的下限值。對(duì)直接承受動(dòng)力荷載或需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)，以及低溫環(huán)境下工作的厚板結(jié)構(gòu)，宜采用低氫型焊條。需適應(yīng)焊接場地、焊接方法、焊接方式。當(dāng)不同鋼種的鋼材連接時(shí)，宜用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.2

焊接連接焊接材料的選用《鋼結(jié)構(gòu)焊接標(biāo)準(zhǔn)》GB50661，推薦選擇焊接材料：①母材為Q235、Q235GJ、Q235NH等：選用E43系列，可選E50系列；②母材為Q355、Q345GJ、Q355NH、Q390等：選用E50系列，可選E5515；③母材為Q420、Q460、Q415NH等：選用E5515，可選E6015。5.焊接材料螺栓等級(jí)包括產(chǎn)品等級(jí)、材料性能等級(jí)。螺栓產(chǎn)品等級(jí)按加工精度劃分：分為A、B、C三級(jí)，其中，A級(jí)和B級(jí)為精制螺栓，C級(jí)為粗制螺栓。螺栓性能等級(jí)依據(jù)材料性能劃分：分4.6級(jí)、4.8級(jí)、5.6級(jí)、8.8級(jí)、9.8級(jí)、10.9級(jí)，其中8.8級(jí)及以上屬于高強(qiáng)度螺栓。鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.3螺栓連接幾種典型連接方法特點(diǎn)比較1.螺栓等級(jí)小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度代號(hào)，小數(shù)點(diǎn)數(shù)字表示屈強(qiáng)比，如4.6級(jí)螺栓抗拉強(qiáng)度為400N／mm2，屈強(qiáng)比為0.6。螺栓等級(jí)數(shù)字由毛坯在車床上切削加工精制而成，性能等級(jí)：分為5.6級(jí)、8.8級(jí)、9.8級(jí)、10.9級(jí)，螺紋規(guī)格：為M1.6~M64。應(yīng)用場景：A級(jí)用于公稱直徑d=1.6mm~24mm，長度l≤10d或l≤150mm(按較小值)的螺栓；B級(jí)用于d>24mm或l>10d或l>150mm（按較小值）的螺栓。栓孔要求：要求連接板件的栓孔表面光滑、尺寸準(zhǔn)確，質(zhì)量要求高(Ⅰ類孔)。特點(diǎn)：

A級(jí)B級(jí)螺栓連接的栓桿與螺栓孔壁緊密接觸，抗剪性能好，但制作復(fù)雜，安裝困難，價(jià)格較高。鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.3螺栓連接A級(jí)、B級(jí)螺栓1.螺栓等級(jí)鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.3螺栓連接1.螺栓等級(jí)由未經(jīng)加工的圓鋼壓制而成，性能等級(jí)：

4.6級(jí)和4.8級(jí)，螺紋規(guī)格：

M5~M64。板件采用：

在單個(gè)零件上沖孔或不用鉆模鉆孔，屬于Ⅱ類孔。栓孔直徑：

比栓桿直徑大1.5~3mm，優(yōu)點(diǎn)：

與栓孔之間的間隙較大，安裝方便應(yīng)用場景：

宜用于沿栓桿軸方向受拉連接。由于栓孔間隙大，受剪時(shí)連接的變形較大，受剪連接可用于：①承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中的次要連接；②

承受靜力荷載的可拆卸結(jié)構(gòu)的連接；③臨時(shí)固定構(gòu)件用的安裝連接。C級(jí)螺栓建筑鋼結(jié)構(gòu)中使用的螺栓常為六角頭外螺紋螺栓，通用規(guī)格為M8~M64“M”+“d×l-性能等級(jí)”名稱、國標(biāo)號(hào)、“M”、螺栓的公稱直徑d、公稱長度l、材料等級(jí)、表面氧化等八項(xiàng)組合表示，也可缺項(xiàng):完整標(biāo)記法——螺栓：GB/T5782-2000M12×80-8.8-A-O簡化標(biāo)記法——螺栓：GB/T5782M12×80-8.8（省略國標(biāo)年號(hào)、產(chǎn)品等級(jí)、表面氧化）鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.3螺栓連接2.螺栓規(guī)格表示方法有熱鉚和冷鉚兩種方法鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.4鉚釘連接熱鉚是將燒紅的釘坯插入構(gòu)件的釘孔中，用鉚釘槍或壓鉚機(jī)鉚合而成。建筑結(jié)構(gòu)中一般都采用熱鉚。鉚釘孔等級(jí)分兩級(jí)：Ⅰ類孔要求質(zhì)量高，采用鉆模鉆孔或先沖成較小孔再擴(kuò)鉆；Ⅱ類孔為沖孔或未使用鉆模鉆孔，制法簡單，構(gòu)件拼裝時(shí)釘孔不易對(duì)齊，質(zhì)量較差。塑性和韌性較好，傳力可靠，質(zhì)量易于檢查；構(gòu)造復(fù)雜，費(fèi)工費(fèi)鋼，多被高強(qiáng)度螺栓連接替代，但一些重型和直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)仍然采用。沉頭和半沉頭鉚釘不得用于其桿軸方向受拉的連接。鉚釘連接方法鉚釘連接特點(diǎn)在冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)中經(jīng)常采用自攻螺釘、鋼拉鉚釘、射釘?shù)葯C(jī)械式緊固件連接方式。鋼結(jié)構(gòu)連接方法概述3.13.1.5輕鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接主要用于壓型鋼板之間及壓型鋼板與冷彎型鋼等支承構(gòu)件之間的連接。自攻螺釘

拉鉚釘射釘對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.1對(duì)接焊縫的構(gòu)造a)I形b)單邊V形(代號(hào)L)c)雙邊V形d)單邊U形(代號(hào)J)e)U形

f)K形g)X形h)加墊板根據(jù)連接板件的厚度，采用不同的坡口形狀b：為坡口根部間隙或部件間隙，(手工焊0～3mm、埋弧焊一般為0mm)，可使焊縫有收縮余地且與斜坡口組成一個(gè)施焊空間，使焊條得以運(yùn)轉(zhuǎn)，焊縫能夠焊透；p：為坡口鈍邊，(手工焊0～3mm，埋弧焊2mm～6mm)，起托住熔化金屬的作用。α：為坡口角度(°)。對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.1對(duì)接焊縫的構(gòu)造應(yīng)結(jié)合焊件厚度和施焊條件，以保證焊縫質(zhì)量、便于施焊和減小焊縫截面面積的原則，按按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》GB50661要求選用。坡口形式選擇除橫焊位置以外，不宜采用L形和J形坡口。焊件厚度（mm）焊口選擇手工焊埋弧焊t≤6t≤12可采用I形坡口6<t<1610<t<20宜采用單邊V形(代號(hào)L)、雙邊V形或單邊U形(代號(hào)J)坡口t>16t>20則宜采用U形、K形或X形坡口對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.1對(duì)接焊縫的構(gòu)造①②③④⑤⑥焊接接頭坡口標(biāo)記各種符號(hào)：①焊接方法：

焊條電弧焊(M)、氣體保護(hù)電弧焊(G)、埋弧焊(S)②焊縫溶深：

完全焊透(C)、部分焊透(P)；③接頭形式代號(hào)：

對(duì)接接頭(B)、T形接頭(T)、角接接頭(C)；④坡口形式代號(hào)：I、V等；⑤襯墊：

鋼襯墊(BS)、其他材料的襯墊(BF)；⑥單雙面：

單面焊接(1)、雙面焊接(2)。標(biāo)記示例：“MC-BⅠ-BS1”表示：焊條電弧焊M、完全焊透C、對(duì)接接頭B、I形坡口I、背面加鋼襯墊Bs、單面焊接1的接頭。對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.1對(duì)接焊縫的構(gòu)造當(dāng)焊件寬度不同或厚度相差4mm以上時(shí)，應(yīng)作平緩過渡，連接處坡度不宜大于1:2.5寬度方向從兩側(cè)變坡，以保持軸線不變；厚度方向保持一側(cè)為平面，在另一側(cè)變坡，在對(duì)接焊縫的起弧處、落弧處，常出現(xiàn)弧坑等缺陷，會(huì)引起應(yīng)力集中并易產(chǎn)生裂紋，對(duì)承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)尤為不利。引弧板材質(zhì)及坡口形式應(yīng)與焊件的相同厚度過渡引弧板對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.2對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫可視作焊件截面的延續(xù)，故其計(jì)算方法與構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算相同。對(duì)接焊縫的抗壓、抗剪強(qiáng)度，以及一、二級(jí)對(duì)接焊縫的抗拉強(qiáng)度與母材相同，因此若采用引弧板施焊，則可不與計(jì)算。只有三級(jí)焊縫受拉力作用才需進(jìn)行計(jì)算（設(shè)計(jì)強(qiáng)度85%）！計(jì)算要求對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.2對(duì)接焊縫的計(jì)算1.軸心力作用的對(duì)接焊縫NNlwheN—軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值；lw—焊縫的計(jì)算長度he—板件較小厚度；T形連接中為腹板厚度；ftw、fcw

—對(duì)接焊縫的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.2對(duì)接焊縫的計(jì)算1.軸心力作用的對(duì)接焊縫當(dāng)不滿足上式且無條件改用一級(jí)或二級(jí)焊縫時(shí)最經(jīng)濟(jì)措施是采用引弧板以增加焊縫的有效長度。可選擇在受力較小的部位施焊；或者改用斜對(duì)接焊縫連接；當(dāng)tanθ≤1.5時(shí),斜焊縫的強(qiáng)度不用驗(yàn)算!NNheθNsinθNcosθlw對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.2對(duì)接焊縫的計(jì)算2.彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫lwt

MVστWw——焊縫截面模量；Sw

——焊縫截面面矩積；

Iw——焊縫截面慣性矩。tw

——腹板厚度（mm）fvw——抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2)彎矩作用最大正應(yīng)力：在焊縫截面的邊緣處剪力作用最大剪應(yīng)力：在焊縫截面的中和軸處對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.2對(duì)接焊縫的計(jì)算2.彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫對(duì)于焊縫的σmax和τmax應(yīng)滿足的條件：對(duì)于翼緣與腹板交接點(diǎn)（1點(diǎn)）焊縫，其折算應(yīng)力尚應(yīng)滿足下式要求：1.1——考慮最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)的強(qiáng)度增大系數(shù)。對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.2對(duì)接焊縫的計(jì)算正應(yīng)力剪應(yīng)力折算應(yīng)力lw

采用引弧板時(shí)：焊縫全長有效

未采用引弧板時(shí)：焊縫長度減去2tt連接件較小厚度：T型連接時(shí)取腹板厚度焊縫質(zhì)量等級(jí)為一、二級(jí)：與母材等強(qiáng)焊縫質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)：（受拉母材的85%）σf≤

1.1

ftw焊縫質(zhì)量的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)tσ

≤

ftwτ≤

fvw焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

ftw,fvw焊縫截面（計(jì)算長度lw，厚度t）強(qiáng)度校核對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.2對(duì)接焊縫的計(jì)算焊縫質(zhì)量的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)軸心受力的對(duì)接焊縫:斜向受力的對(duì)接焊縫受剪力作用的對(duì)接焊縫受剪力作用的對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.2對(duì)接焊縫的計(jì)算試驗(yàn)算圖中牛腿與柱連接的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。已知集中力F=550kN（設(shè)計(jì)值），鋼材Q235B，焊條E43系列，手工焊，施焊時(shí)采用引弧板，焊縫質(zhì)量為三級(jí)。【例3.1】對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.2對(duì)接焊縫的計(jì)算試驗(yàn)算圖中牛腿與柱連接的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。已知集中力F=550kN（設(shè)計(jì)值），鋼材Q235B，焊條E43系列，手工焊，施焊時(shí)采用引弧板，焊縫質(zhì)量為三級(jí)。采用引弧板施焊，對(duì)接焊縫面與構(gòu)件截面完全相同的工字形。外力F不通過焊縫截面形心，按懸臂梁將F向焊縫截面簡化，得到：剪力V和彎矩M；驗(yàn)算工字形焊縫的強(qiáng)度，包括三個(gè)方面：彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力、折算應(yīng)力難點(diǎn)：工字形截面幾何參數(shù)的計(jì)算提示：利用移軸定理分塊疊加計(jì)算組合截面。解題分析【例3.1】對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.2對(duì)接焊縫的計(jì)算因有引弧板，對(duì)接焊縫的計(jì)算界面與牛腿的截面相同（長度單位取cm）Iw

=

[1.2×383/12

+

2×26×1.6×(19+0.8)2

]=38105cm4Ww

=

[Iw

/

(19+1.6)

]

=

38105/20.6

=1850cm3Sw1

=

[

26×1.6×(19+0.8)

]=823.68cm3Sw=

(Sx1

+

1.2×192/2)=1040.28cm3焊縫截面幾何參數(shù)計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.2對(duì)接焊縫的計(jì)算計(jì)算焊縫截面內(nèi)力V

=

F

=

550

kNM

=

F·e

=

550×0.3

=165kN·m應(yīng)力驗(yàn)算1）最大彎曲正應(yīng)力N/mm2

<ftw=185N/mm2

2）最大剪應(yīng)力當(dāng)實(shí)際應(yīng)力比設(shè)計(jì)值大時(shí)，若超出的量在5%以內(nèi)，可認(rèn)為是安全的。N/mm2

≈fvw=125N/mm2

對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.23.2.2對(duì)接焊縫的計(jì)算應(yīng)力驗(yàn)算3）折算應(yīng)力，上翼緣與腹板交接處“1”點(diǎn)N/mm2N/mm2N/mm2

<1.1ftw=204N/mm2綜上，對(duì)接焊縫的彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力、折算應(yīng)力均滿足強(qiáng)度要求。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.1角焊縫的構(gòu)造直角角焊縫

1.角焊縫的形式按角焊縫的截面形式分為：直角角焊縫和斜角角焊縫兩類等邊直角焊縫（普通型）不等邊直角焊縫（平坦型）等邊凹形直角焊縫（凹面型）斜角角焊縫a）凹形銳角焊縫截面

b)鈍角焊縫截面

c)凹形鈍角焊縫截面角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.1角焊縫的構(gòu)造

1.角焊縫的形式鋼結(jié)構(gòu)一般采用表面微凸的普通型截面，力線彎折較多，應(yīng)力集中嚴(yán)重。直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，為了傳力平緩，正面角焊縫宜采用兩邊尺寸比例為1:1.5的平坦型焊腳且長邊順內(nèi)力方向側(cè)面角焊縫則宜采用比例為1:1的凹面型焊腳尺寸hf等邊直角焊縫（普通型）不等邊直角焊縫（平坦型）等邊凹形直角焊縫（凹面型）單面焊縫雙面焊縫四面相同安裝焊縫三面圍焊角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.1角焊縫的構(gòu)造

1.角焊縫的形式角焊縫的表示方法包括角焊縫斷面及焊縫走向兩部分。角焊縫斷面應(yīng)指明焊縫位置及焊腳尺寸，通常由引出線、圖形符號(hào)和輔助符號(hào)三部分組成。a)正面焊縫

b)背面焊縫

c)安裝焊縫當(dāng)焊件較厚而焊腳尺寸過小時(shí)，將因冷卻過快而在焊縫內(nèi)部形成淬硬組織，容易產(chǎn)生裂紋，在低合金高強(qiáng)度鋼中這種現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，為保證焊縫的承載能力，采用的角焊縫焊腳尺寸不宜太小。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.1角焊縫的構(gòu)造2.角焊縫的構(gòu)造要求最小焊腳尺寸hf,min

母材厚度t(mm)t≤66＜t≤1212＜t≤20t＞20hf,min取值(mm)3568承受動(dòng)荷載時(shí)角焊縫焊腳尺寸不宜小于5mm。《鋼標(biāo)》規(guī)定角焊縫的最小焊腳尺寸注：1.采用不預(yù)熱的非低氫焊接方法進(jìn)行焊接時(shí)，t等于焊接連接部位中較厚件厚度，宜采用單道焊縫；采用預(yù)熱的非低氫焊接方法或低氫焊接方法進(jìn)行焊接時(shí)，t等于焊接連接部位中較薄件厚度。2.焊縫尺寸hf

不要求超過焊接連接部位中較薄件厚度的情況除外。角焊縫焊腳尺寸過大，易使焊件發(fā)生燒傷燒穿等“過燒”現(xiàn)象，且使焊件產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力和焊接變形角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.1角焊縫的構(gòu)造2.角焊縫的構(gòu)造要求最大焊腳尺寸hf,max

除鋼管結(jié)構(gòu)外，角焊縫的焊腳尺寸不宜大于較薄焊件厚度的1.2倍，即角焊縫的最大焊腳尺寸應(yīng)符合hfmax≤1.2t2，t2表示較薄構(gòu)件的厚度。位于焊件邊緣的角焊縫，焊腳尺寸過大易“咬邊”，搭接焊縫沿母材棱邊的最大焊腳尺寸，當(dāng)板厚小于等于6mm時(shí)，應(yīng)為母材厚度，當(dāng)板厚大于6mm時(shí)，應(yīng)為母材厚度減去1mm～2mm為了控制焊件的焊接殘余應(yīng)力和焊接變形，焊條電弧焊角焊縫單道最大焊腳尺寸，平焊—10mm、橫焊—8mm、立焊—12mm、仰焊—8mm角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.1角焊縫的構(gòu)造角焊縫焊腳尺寸大而焊縫長度相對(duì)過短時(shí)，焊件局部受熱嚴(yán)重，且焊縫起落弧的弧坑相距太近，加上可能產(chǎn)生的其他缺陷，焊縫傳力可靠性降低角焊縫最小計(jì)算長度lwmin

規(guī)定最大、最小焊縫的有效長度:角焊縫的計(jì)算長度不宜小于8hf，且不應(yīng)小于40mm(扣除引弧、收弧長度后的焊縫長度，實(shí)際最小長度應(yīng)為10hf或50mm中較大者）計(jì)算焊縫強(qiáng)度時(shí)可以不考慮超過60hf

部分的長度2.角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.1角焊縫的構(gòu)造側(cè)面角焊縫沿長度方向的應(yīng)力分布很不均勻，呈現(xiàn)兩端大而中間小的形式。焊縫長度達(dá)到一定值時(shí)，中部焊縫應(yīng)力無法有效發(fā)揮作用。角焊縫最大計(jì)算長度lwmax

1）計(jì)算焊縫強(qiáng)度時(shí)可以不考慮超過60hf

部分的長度2）對(duì)全長焊縫的承載力進(jìn)行折減，但有效焊縫計(jì)算長度不應(yīng)超過180hf

:焊縫的承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù)αf：

，并不小于0.53）若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長分布時(shí)，其計(jì)算長度不受此限（如工字形截面柱或梁的翼緣與腹板的連接焊縫等）2.角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.1角焊縫的構(gòu)造在次要構(gòu)件或次要焊接連接中，可采用斷續(xù)角焊縫。斷續(xù)角焊縫斷續(xù)角焊縫焊段的最小長度不應(yīng)小于最小計(jì)算長度凈距a不應(yīng)大于15t（對(duì)受壓構(gòu)件）或30t（對(duì)受拉構(gòu)件），t為較薄焊件厚度腐蝕環(huán)境中不宜采用斷續(xù)角焊縫。2.角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.1角焊縫的構(gòu)造1）傳遞軸向力的部件受力時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加彎矩，搭接長度越小，附加彎矩越大，規(guī)定搭接連接最小搭接長度應(yīng)為較薄件厚度的5倍（L≥5tmin），且不應(yīng)小于25mm，并應(yīng)施焊縱向或橫向雙角焊縫。搭接連接的角焊縫尺寸及布置應(yīng)符合下列規(guī)定:傳力方向最小搭接長度2.角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.1角焊縫的構(gòu)造2）用搭接焊縫傳遞荷載的套管連接可只焊一條角焊縫，其管材搭接長度不應(yīng)小于25mm；搭接焊縫焊腳尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。搭接連接的角焊縫尺寸及布置應(yīng)符合下列規(guī)定:管材套管連接的搭接長度2.角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.1角焊縫的構(gòu)造3）構(gòu)件端部搭接連接的縱向角焊縫為避免應(yīng)力傳遞過分彎折,導(dǎo)致應(yīng)力不均,焊縫長度不應(yīng)小于兩側(cè)焊縫間的垂直間距。lw≥b為了避免焊縫收縮時(shí)引起板件的拱曲過大，桿件的寬度b不應(yīng)大于較薄件厚度t的16倍b≤16t若寬度b>16t時(shí)，應(yīng)加中間塞焊、槽焊等其他措施。搭接連接的角焊縫尺寸及布置應(yīng)符合下列規(guī)定:t1t2b2.角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.1角焊縫的構(gòu)造構(gòu)件制作焊接節(jié)點(diǎn)形式應(yīng)符合下列規(guī)定:采用角焊縫焊接連接，不宜將厚板焊接到較薄板上，如T形連接中腹板厚度不宜超過翼緣厚度型鋼與鋼板搭接，其搭接位置要求C≥2hf(為焊腳尺寸);搭接接頭上的角焊縫應(yīng)避免在同一搭接接觸面上相交2.角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.1角焊縫的構(gòu)造斜角焊縫部分焊透對(duì)接焊縫繞焊斷續(xù)焊hfhf圍焊普通焊縫平坡焊縫深熔焊縫hf

hfhfhf端縫:焊縫長度垂直力線側(cè)縫:焊縫長度平行力線1）直角焊縫與斜角焊縫直角焊縫2）端縫與側(cè)縫3）繞焊、圍焊、斷續(xù)焊

2hf

2hf1.5hfhf角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.2角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度驗(yàn)算公式1.角焊縫的有效截面正面焊縫的破壞強(qiáng)度是側(cè)面焊縫的1.35倍~1.55倍。為此，按角焊縫長度方向與外力作用方向的相互關(guān)系分為三類：正面焊縫：角焊縫長度軸線與作用力方向垂直；側(cè)面焊縫：角焊縫長度軸線與作用力方向平行；斜向焊縫：角焊縫長度軸線與作用力方向成一定斜角。N

N

N正面焊縫側(cè)面焊縫角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.2角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度驗(yàn)算公式假定焊縫沿45°方向破壞，忽略凸形余高，則焊縫等邊直角三角形（圖中虛線三角形）最小尺寸為斜邊高h(yuǎn)e。以45°角度沿角焊縫長度方向?qū)⒔呛缚p剖切，得到的矩形截面稱為角焊縫的有效截面，其寬度he稱為直角角焊縫的計(jì)算厚度、長度lw為焊縫的計(jì)算長度1.角焊縫的有效截面直角焊縫截面角焊縫有效截面及應(yīng)力角焊縫有效截面、計(jì)算長度、厚度角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.2角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度驗(yàn)算公式軸心力N與正面角焊縫的軸線垂直，在N作用下，產(chǎn)生的應(yīng)力與焊縫軸線垂直，記為σf。在有效截面上仍被假定是平均分布的3.正面角焊縫的應(yīng)力N——垂直于角焊縫的軸心力（N）將分解為有效截面上的正應(yīng)力分量σ⊥

(法向方向)和剪應(yīng)力分量τ⊥(在有效截面內(nèi))，下標(biāo)“⊥”表示應(yīng)力方向與焊縫軸線垂直。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.2角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度驗(yàn)算公式4.角焊縫的強(qiáng)度公式角焊縫處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，角焊縫有效截面上某點(diǎn)有σ⊥

、τ⊥和τ∥三個(gè)應(yīng)力分量

角焊縫不破壞的強(qiáng)度條件為：角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.2角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度驗(yàn)算公式4.角焊縫的強(qiáng)度公式∵βf

——

正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)，對(duì)承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)βf

=1.22，；對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，βf

=1.0正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.2角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度驗(yàn)算公式2.側(cè)面角焊縫的應(yīng)力軸心力V與側(cè)面角焊縫的軸線平行，在角焊縫的有效截面上產(chǎn)生平行于焊縫長度方向的剪應(yīng)力，記為τ∥分布特點(diǎn)：剪應(yīng)力沿焊縫長度方向分布不均勻，兩端大、中間小，但側(cè)面角焊縫塑性較好，在適當(dāng)長度范圍內(nèi)，應(yīng)力經(jīng)重新分布可趨于均勻。工程設(shè)計(jì)應(yīng)用中，按剪力在有效截面上平均分布計(jì)算

V

——平行于角焊縫的軸心力（N）

Aw——角焊縫的有效截面面積（mm2）

lw——角焊縫的計(jì)算長度（mm），角焊縫實(shí)際長度扣除起落弧長度，一般取

lw=lw′-2hf

he——直角角焊縫的計(jì)算厚度（mm）角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度驗(yàn)算公式角焊縫的計(jì)算厚度是角焊縫驗(yàn)算的重要參數(shù)，一般情況下，he=0.7hf

為焊腳尺寸當(dāng)兩焊件間隙不同時(shí)，《鋼標(biāo)》進(jìn)行細(xì)化：間隙b≤1.5mm時(shí)，he=0.7hf；間隙1.5<b≤5mm時(shí)，he=0.7(hf

-b)5.角焊縫的計(jì)算厚度角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算1.軸心力作用時(shí)的角焊縫計(jì)算當(dāng)作用力通過角焊縫有效截面群的形心時(shí)，稱為軸心力作用，認(rèn)為焊縫的應(yīng)力為均勻分布軸心力作用側(cè)焊縫：當(dāng)作用力平行于焊縫長度方向時(shí)，無垂直焊縫軸線方向受力，σf=0正焊縫當(dāng)作用力垂直于焊縫長度方向時(shí)，無平行焊縫軸線方向受力，τf=0角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算1.軸心力作用時(shí)的角焊縫計(jì)算斜焊縫：當(dāng)外力的作用方向與焊縫成一定角度時(shí)，可按兩種方法計(jì)算分力法：當(dāng)外力的作用方向與焊縫成一定角度時(shí)，先將其分解成兩分力：平行于焊縫長度方向的分力Ny=Ncosθ，垂直于焊縫長度方向的分力Nx=Nsinθ角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算1.軸心力作用時(shí)的角焊縫計(jì)算斜焊縫：當(dāng)外力的作用方向與焊縫成一定角度時(shí)，可按兩種方法計(jì)算合力法：軸心力N不分解，由于τf和σf由N引起的，與傾斜角θ有關(guān)，計(jì)算斜焊縫強(qiáng)度的增大系數(shù)βfθβfθ的值介于1.0~1.22之間，直接按下列公式計(jì)算驗(yàn)算斜焊縫強(qiáng)度角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算【例3.2】雙蓋板連接，鋼材為Q235-B，構(gòu)件厚度為12mm，蓋板厚度為8mm，手工角焊縫，焊條E43系列，焊腳尺寸hf=6mm,求該角焊縫連接所能承受的最大靜荷載N。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算【例3.2】雙蓋板連接，鋼材為Q235-B，構(gòu)件厚度為12mm，蓋板厚度為8mm，手工角焊縫，焊條E43系列，焊腳尺寸hf=6mm,求該角焊縫連接所能承受的最大靜荷載N?！窘忸}分析】雙蓋板連接，構(gòu)件在中間斷開，相當(dāng)于兩組連接。取左側(cè)或右側(cè)為研究對(duì)象，角焊縫沿著板邊施焊，有效截面呈槽形，有效截面中心線可取蓋板邊線。作用力N經(jīng)過整個(gè)有效截面的形心，屬于軸心力，各段角焊縫分別為正焊縫、側(cè)焊縫、斜焊縫。注意焊縫包括上下兩部分。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算mm查表，焊條E43，ffw=160N/mm21.畫出角焊縫的有效截面，確定角焊縫的的受力形式，角焊縫的計(jì)算厚度焊縫受到軸心力作用，包含正焊縫、側(cè)焊縫、斜焊縫三種情況。板件緊貼，間隙很小，1）正焊縫段承載力，βf=1.222.計(jì)算各個(gè)焊縫所能承受的最大力角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算2.計(jì)算各個(gè)焊縫所能承受的最大力（續(xù)）2）側(cè)焊縫段承載力，應(yīng)扣除一端起落弧長度3）斜焊縫段承載力，計(jì)算βfθ焊縫長度：傾斜角度：4)計(jì)算斜焊縫段承載力:3.圍焊縫所能承受的最大拉力，為正焊縫、側(cè)焊縫、斜焊縫三部分承載力之和N=N1+N2+N3=（327.94+790.27+622.13）=1740.34kN角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算2.角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接鋼桁架結(jié)構(gòu)，通過連接板采用角焊縫將弦桿和腹桿等桿件連接而成兩面?zhèn)群浮朵摻Y(jié)構(gòu)焊接標(biāo)準(zhǔn)》GB50661規(guī)定，當(dāng)桿件承受拉力時(shí)：焊縫應(yīng)在搭接桿件節(jié)點(diǎn)板的外邊緣處提前終止，間距a不應(yīng)小于hf；節(jié)點(diǎn)板每側(cè)比角鋼邊緣超出c=0.3t~0.5t。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算2.角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接鋼桁架結(jié)構(gòu)，通過連接板采用角焊縫將弦桿和腹桿等桿件連接而成三面圍焊L形焊角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算2.角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接肢背焊縫與肢尖焊縫的內(nèi)力分配1）采用三面圍焊端焊縫受力：肢背、尖受力：

Nlw1lw2N1N2N3b

η1、

η2——角鋼肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)，

η1=(b-z0)/b，

η2=z0/b。b

、

z0

——角鋼肢寬、角鋼形心距，由角鋼型鋼查得.角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算2.角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接每種型號(hào)角鋼的肢寬b及肢背形心距z0不同，為便于應(yīng)用，角鋼肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)可按下表的近似值取用。角鋼類型等邊角鋼拼接不等邊角鋼長肢拼接不等邊角鋼短肢拼接連接圖例內(nèi)力分配系數(shù)肢背η10.70.650.75肢尖η20.30.350.251）采用三面圍焊肢背焊縫與肢尖焊縫的內(nèi)力分配角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算2.角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接2）僅采用兩面?zhèn)群笩o正焊縫，中

N3

=

0，則角鋼肢背和肢尖焊縫分擔(dān)的內(nèi)力：3）采用L形焊只有角鋼肢背和端部有焊縫，肢尖側(cè)無焊縫，令

N2

=

0則得到角鋼端部、肢背焊縫分擔(dān)的內(nèi)力大小肢背焊縫與肢尖焊縫的內(nèi)力分配角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算2.角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接1）焊腳尺寸角鋼與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫確定肢背、肢尖焊縫傳遞的荷載大小后，設(shè)計(jì)焊腳尺寸和焊縫計(jì)算長度構(gòu)造上要求：端部焊縫的焊腳尺寸hf3應(yīng)與肢尖hf2相同，即hf3=hf2角鋼肢背焊腳尺寸hf1不應(yīng)小于肢尖的hf2，即：hf1≥hf2=hf3角鋼與連接板間隙很小，角焊縫的計(jì)算厚度he=0.7hf對(duì)L形焊，肢背的焊腳尺寸按構(gòu)造確定，但角鋼端部的正面角焊縫焊腳尺寸應(yīng)由端部傳力確定。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算2.角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接2）焊縫的計(jì)算長度角鋼與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫確定焊腳尺寸后，可按側(cè)面角焊縫，求出所需的肢背與肢尖焊縫的計(jì)算長度。雙角鋼肢背、肢尖焊縫的計(jì)算長度。和焊縫實(shí)際長度應(yīng)取其計(jì)算長度加2hf，并取5mm的倍數(shù)。采用兩側(cè)焊縫、L形焊縫，均應(yīng)繞角焊形式，繞角焊縫長度不小于2hf，但不計(jì)入計(jì)算。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算角鋼與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫單面相連的單角鋼與板連接：《鋼標(biāo)》規(guī)定，單角鋼按軸心受力計(jì)算連接角焊縫時(shí)，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以0.85的折減系數(shù)，以考慮偏心的影響。單角鋼肢背、肢尖焊縫的計(jì)算長度公式應(yīng)相應(yīng)調(diào)整：和2.角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算【解題分析】先按構(gòu)造要求確定焊腳尺寸，再計(jì)算焊縫長度。采用側(cè)面角焊縫或三面圍焊方案均可，本例采用三面圍焊方案?！纠?.3】試設(shè)計(jì)角鋼與節(jié)點(diǎn)板的連接角焊縫。軸心力設(shè)計(jì)值N=830kN（靜力荷載）。角鋼為2∠125×80×10，長肢相連，連接板厚度t=12mm，鋼材Q235B，手工焊，焊條E43系列。2.角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算1.按構(gòu)造確定焊腳尺寸查表得：

hfmin=5mm采用三面圍焊角焊縫，肢背、肢尖、端部采用相同焊腳尺寸，取

hf=8mm【例3.3】2.角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接2.采用三面圍焊，各條角焊縫承受的內(nèi)力1）角鋼端部正面角焊縫能承受的內(nèi)力，βf=1.222）肢背和肢尖焊縫分擔(dān)的內(nèi)力，查表取分配系數(shù)（不等邊角鋼長肢相拼）角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.角焊縫實(shí)際長度肢背和肢尖焊縫需要的焊縫計(jì)算長度，焊縫實(shí)際長度為：，取245mm，取105mm2.角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用承受斜向拉力F作用的角焊縫連接搭接接頭。將F力分解并向角焊縫有效截面形心O簡化，得到水平分力N、豎向分力V以及扭矩T=Ve，則角焊縫有效截面等效為軸心剪力V、軸力N及扭矩T共同作用。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用剪力V和軸力N作用經(jīng)過軸心O的豎向力V和水平力N，在角焊縫有效截面上的產(chǎn)生應(yīng)力平均分布，應(yīng)力與軸心力平行剪力V作用在危險(xiǎn)A點(diǎn)的應(yīng)力方向與焊縫軸線AB垂直，記為：水平力N作用在A點(diǎn)的產(chǎn)生應(yīng)力方向與水平焊縫軸線AB平行，記為：——表示角焊縫有效截面上A點(diǎn)由豎向力V產(chǎn)生的與焊縫軸線垂直的應(yīng)力分量；——表示角焊縫有效截面上A點(diǎn)由水平力N產(chǎn)生的與焊縫軸線平行的應(yīng)力分量；——表示角焊縫中各段焊縫計(jì)算長度之和（mm）。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用扭矩T作用研究扭矩T作用下角焊縫有效截面上產(chǎn)生的應(yīng)力時(shí)，假定：①被連接件是剛性體不變形，而焊縫是彈性體，在外力作用下發(fā)生變形；②在扭矩作用下，被連接件繞角焊縫有效截面形心O微微旋轉(zhuǎn)。焊縫有效截面上任意一點(diǎn)的應(yīng)力方向始終與該點(diǎn)與O的連線垂直，且與扭矩同向，應(yīng)力大小與該點(diǎn)與距O的距離r成正比。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用扭矩T作用距焊縫形心r處的應(yīng)力：

角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用扭矩T作用垂直于焊縫軸線的應(yīng)力平行于焊縫軸線的應(yīng)力斜向拉力F作用下，A點(diǎn)或C點(diǎn)是圍焊角焊縫中可能的最危險(xiǎn)點(diǎn)角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用剪力V、軸力N和扭矩T作用分別畫出扭矩T及剪力V、軸力N各自產(chǎn)生的應(yīng)力分量，最終確定A點(diǎn)為最危險(xiǎn)點(diǎn)，按焊縫軸線及其方向合并為根據(jù)在各種荷載綜合作用下角焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算的基本公式（3-7），A點(diǎn)焊縫應(yīng)滿足：角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用【需要掌握的知識(shí)點(diǎn)】焊縫的圖紙表示與實(shí)物的關(guān)系（正面與背面焊縫的表示）角焊縫有效截面的表示方法荷載向形心簡化求內(nèi)力（內(nèi)力分析回顧）危險(xiǎn)點(diǎn)（驗(yàn)算位置）的確定方法【例3.4】如圖所示，鋼板與立柱采用兩條角焊縫連接，手工焊，焊條E43系列，焊腳尺寸hf=8mm,鋼材為Q235-B，承受的靜荷載P=150kN，試驗(yàn)算該角焊縫的安全性。兩條豎向平行角焊縫承受偏心剪力作用驗(yàn)算角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用【需要掌握的知識(shí)點(diǎn)】焊縫的圖紙表示與實(shí)物的關(guān)系（正面焊縫用實(shí)線，背面焊縫用虛線表示）正面焊縫背面焊縫

（在虛線上表示）正面背面鋼板立柱鋼板立柱角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用【需要掌握的知識(shí)點(diǎn)】角焊縫有效截面的表示方法（尺寸和平面位置）有效厚度he=0.7hf=5.6mm角焊縫有效截面5.6角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用【需要掌握的知識(shí)點(diǎn)】荷載向形心簡化求內(nèi)力危險(xiǎn)點(diǎn)（T）的確定方法水平分力N產(chǎn)生應(yīng)力豎向分力產(chǎn)生應(yīng)力A焊縫截面扭矩T產(chǎn)生應(yīng)力角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用【例3.4】如圖所示，鋼板與立柱采用兩條角焊縫連接，手工焊，焊條E43系列，焊腳尺寸hf=8mm,鋼材為Q235-B，承受的靜荷載P=150kN，試驗(yàn)算該角焊縫的安全性?！窘忸}分析】本例是偏心剪力作用下角焊縫驗(yàn)算將P在作用點(diǎn)分解為水平力N和豎向力V，分別向焊縫形心簡化得到扭矩T。計(jì)算焊縫長度時(shí)考慮起落弧影響區(qū)長度，危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)在有效面積內(nèi)距形心最遠(yuǎn)位置。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用1.外力向形心簡化畫出角焊縫截面，角焊縫的尺寸比板邊尺寸大，按板邊尺寸計(jì)算標(biāo)出截面的形心2.截面幾何參數(shù)計(jì)算單側(cè)角焊縫的計(jì)算長度：有效面積：

慣性矩：T=N×(300-200）+V×(500+200）=（75×100+129.9×700）=98430kN·mm角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用3.應(yīng)力計(jì)算危險(xiǎn)點(diǎn)的判斷：A點(diǎn)為最危險(xiǎn)點(diǎn)，畫出A點(diǎn)的應(yīng)力分布圖4.焊縫強(qiáng)度判斷承受靜力荷載，βf=1.22，危險(xiǎn)點(diǎn)A。（注意應(yīng)力按相同方向組合）角焊縫接連接是安全的角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用【例3.5】如圖所示的角焊縫連接搭接接頭，采用三面圍焊，焊腳尺寸hf=8mm，手工焊，焊條E43型，鋼材為Q235-B，承受水平方向拉力P，偏心量e=100mm，求該角焊縫連接所能承受靜載P的最大值?！窘忸}分析】本例中注意三點(diǎn)：①因?yàn)椴捎萌鎳感问?，焊縫的有效尺寸比板邊大，可以近似按板邊尺寸計(jì)算，亦不需扣除起落弧影響區(qū)長度；②圍焊縫有效截面形心不能直觀確定，需要計(jì)算確定；③需將力P的單位設(shè)為kN或N。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用【例3.5】計(jì)算中取力的單位為kN。焊縫的實(shí)際尺寸比板邊尺寸大，可以按板邊尺寸計(jì)算，不減起落弧的長度畫出角焊縫有效截面1.計(jì)算截面形心及截面對(duì)形心的參數(shù)計(jì)算圍焊縫有效截面的形心，從板邊算起角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算【例3.5】2.受力分析將P轉(zhuǎn)化到形心，得扭矩T=P·e=100PkN·mm3.應(yīng)力計(jì)算危險(xiǎn)點(diǎn)的判斷，畫出A、B兩角點(diǎn)的應(yīng)力分布圖，故A點(diǎn)為最危險(xiǎn)點(diǎn)角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算3.扭矩、剪力和軸力共同作用4.確定最大承載力承受靜力荷載，βf=1.22，將A點(diǎn)的各個(gè)應(yīng)力分量代入求得P≤343.6kN，該角焊縫連接所能承受的最大力為343.6kN

角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用為一斜向拉力F作用的角焊縫連接T形接頭。將F力分解并向角焊縫有效面積的形心簡化后，得到彎矩M=V?e、軸力N和剪力V，角焊縫承受彎矩、剪力和軸力共同作用角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用彎矩M作用研究彎矩M作用下在角焊縫有效截面上產(chǎn)生的應(yīng)力時(shí)，仍假定：①被連接件是剛性體，焊縫是彈性體；②在彎矩作用下，角焊縫有效截面保持平面彎曲變形。彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力始終與焊縫軸線垂直。有效截面上邊緣點(diǎn)彎曲應(yīng)力最大，圖中焊縫端點(diǎn)A為危險(xiǎn)點(diǎn)Wwf——角焊縫有效截面的截面模量(mm3)角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用軸力N作用產(chǎn)生的應(yīng)力軸力N作用在角焊縫全部有效截面上平均，產(chǎn)生垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力σfNAw——角焊縫有效截面的全面積（mm2）剪力V作用產(chǎn)生的應(yīng)力剪力V作用由角焊縫有效截面中與剪力平行的面積均勻傳遞，產(chǎn)生平行于焊縫軸線的剪應(yīng)力τfVAwf——有效截面中與外力平行部分的面積（mm2）角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用彎矩M、軸力N和剪力V共同作用角焊縫有效截面上危險(xiǎn)點(diǎn)同時(shí)存在彎矩M、軸力N和剪力V共同作用產(chǎn)生的應(yīng)力,圖中A點(diǎn)焊縫的應(yīng)力應(yīng)滿足特點(diǎn)：彎矩M由全部焊縫承擔(dān)，而剪力只由腹板焊縫承擔(dān)焊縫有效截面上危險(xiǎn)點(diǎn)位置可能有兩處：翼緣焊縫有效截面最外纖維處（點(diǎn)1），該點(diǎn)只有彎矩產(chǎn)生的正應(yīng)力σfM翼緣焊縫與腹板焊縫交點(diǎn)處（點(diǎn)2），該點(diǎn)承受彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用工字形梁（或牛腿）與鋼柱的角焊縫連接

工字形梁與柱角焊縫連接點(diǎn)2處的彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用Iw——全部焊縫有效截面對(duì)中性軸的慣性矩（mm4）lw2——腹板焊縫的計(jì)算長度（mm）：腹板無切口滿焊時(shí)

lw2=h2，腹板有切口時(shí)

lw2=h2-2hf2彎曲應(yīng)力：剪應(yīng)力：角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算（4）彎矩、軸力和剪力共同作用【例3.6】鋼材為Q235-B，手工角焊縫，焊條E43系列，焊腳尺寸hf=8mm,求該連接所能承受的最大靜荷載P。角焊縫承受偏心力作用角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用【例3.6】1.焊縫有效截面幾何參數(shù)畫出焊縫截面圖，焊縫受彎矩、拉力、剪力共同作用，設(shè)定P的單位為kN2.外力計(jì)算剪力：軸力：作用點(diǎn)對(duì)截面形心的偏心量e=(200-130)/2=35mm，且只有水平方向力產(chǎn)生力矩彎矩：角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用【例3.6】3.焊縫應(yīng)力計(jì)算4.根據(jù)焊縫強(qiáng)度條件，確定最大承載力最危險(xiǎn)點(diǎn)為上、下邊緣處A，處于彎矩M、軸力N和剪力V共同作用，承受靜荷載βf=1.22解得：P=408.9kN該連接所能承受的最大靜荷載為408.9kN角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用【例3.7】若例3.1的牛腿與柱連接采用角焊縫連接，如圖所示，沿牛腿周邊圍焊的角焊縫，且在轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊（圖3-34b），為避免焊縫相交的不利影響，將牛腿腹板的上、下角各切去r=15mm的弧形缺口。焊條E43系列，手工焊，焊腳尺寸，鋼材Q235B，外力設(shè)計(jì)值F=420kN，試驗(yàn)算該連接強(qiáng)度是否滿足要求?！窘忸}分析】角焊縫的有效截面如圖，考慮在轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊，翼緣的角焊縫計(jì)算長度可以不扣除起落弧。屬于彎矩、剪力共同作用的角焊縫連接，彎矩由全截面承擔(dān)，而剪力則只由腹板焊縫承擔(dān)；危險(xiǎn)控制點(diǎn)有二處（圖中A點(diǎn)和B點(diǎn)），注意腹板的上、下角均有切口。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用【例3.7】若例3.1的牛腿與柱連接采用角焊縫連接，如圖所示，沿牛腿周邊圍焊的角焊縫，且在轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊（圖3-34b），為避免焊縫相交的不利影響，將牛腿腹板的上、下角各切去r=15mm的弧形缺口。焊條E43系列，手工焊，焊腳尺寸，鋼材Q235B，外力設(shè)計(jì)值F=420kN，試驗(yàn)算該連接強(qiáng)度是否滿足要求?！拘枰莆盏闹R(shí)點(diǎn)】焊縫的圖紙表示與實(shí)物的關(guān)系角焊縫有效截面的取法焊縫應(yīng)力分布特征危險(xiǎn)點(diǎn)（驗(yàn)算位置）的確定方法角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用【例3.7】若例3.1的牛腿與柱連接采用角焊縫連接，腹板的上、下角各切去r=15mm的弧形缺口【需要掌握的知識(shí)點(diǎn)】焊縫的圖紙表示與實(shí)物的關(guān)系焊縫形狀角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用【例3.7】若例3.1的牛腿與柱連接采用角焊縫連接，如圖所示，沿牛腿周邊圍焊的角焊縫，且在轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊（圖3-34b），為避免焊縫相交的不利影響，將牛腿腹板的上、下角各切去r=15mm的弧形缺口。焊條E43系列，手工焊，焊腳尺寸，鋼材Q235B，外力設(shè)計(jì)值F=420kN，試驗(yàn)算該連接強(qiáng)度是否滿足要求?！拘枰莆盏闹R(shí)點(diǎn)】角焊縫有效截面的取法考慮在轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊，翼緣的角焊縫計(jì)算長度可以不扣除起落弧。腹板焊縫有效長度要扣除起落弧。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用【例3.7】【需要掌握的知識(shí)點(diǎn)】焊縫應(yīng)力分布特征危險(xiǎn)點(diǎn)（驗(yàn)算位置）的確定方法彎矩應(yīng)力分布特征剪力應(yīng)力分布特征內(nèi)力圖角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用【例3.7】若例3.1的牛腿與柱連接采用角焊縫連接，如圖所示，沿牛腿周邊圍焊的角焊縫，且在轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊（圖3-34b），為避免焊縫相交的不利影響，將牛腿腹板的上、下角各切去r=15mm的弧形缺口。焊條E43系列，手工焊，焊腳尺寸，鋼材Q235B，外力設(shè)計(jì)值F=420kN，試驗(yàn)算該連接強(qiáng)度是否滿足要求?！窘忸}分析】角焊縫的有效截面如圖，考慮在轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊，翼緣的角焊縫計(jì)算長度可以不扣除起落弧。屬于彎矩、剪力共同作用的角焊縫連接，彎矩由全截面承擔(dān)，而剪力則只由腹板焊縫承擔(dān)；危險(xiǎn)控制點(diǎn)有二處（圖中A點(diǎn)和B點(diǎn)），注意腹板的上、下角均有切口。角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用【例3.7】畫出焊縫截面圖，標(biāo)出各段焊縫有效截面尺寸1.焊縫有效截面的幾何參數(shù)腹板豎向焊縫的計(jì)算長度，兩端減起落弧長度：全部焊縫有效截面對(duì)x軸的慣性矩：截面模量：角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用【例3.7】2.焊縫截面受力計(jì)算剪力：V=F=420

kN彎矩：3.截面最遠(yuǎn)危險(xiǎn)點(diǎn)（A點(diǎn)）強(qiáng)度驗(yàn)算A點(diǎn)只有由彎矩產(chǎn)生的垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力A點(diǎn)強(qiáng)度滿足角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.33.3.3角焊縫連接計(jì)算4.彎矩、軸力和剪力共同作用【例3.7】4.截面內(nèi)部和共同作用的危險(xiǎn)點(diǎn)（B點(diǎn)）強(qiáng)度驗(yàn)算可能危險(xiǎn)點(diǎn)B承受由彎矩和剪力產(chǎn)生的共同作用截面的剪力V，由兩條豎向焊縫承擔(dān)，受剪有效截面的面積承受靜荷載βf

B點(diǎn)強(qiáng)度滿足焊接殘余應(yīng)力是由焊接加熱和冷卻過程中不均勻收縮變形引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形3.43.4.1焊接殘余應(yīng)力的分類及產(chǎn)生的原因焊接殘余應(yīng)力Q235鋼等低合金鋼焊接后的殘余拉應(yīng)力?？筛哌_(dá)其屈服點(diǎn)。殘余應(yīng)力是構(gòu)件未受荷載作用而早已殘留在構(gòu)件截面內(nèi)的應(yīng)力，因而截面上的殘余應(yīng)力自相平衡。焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形3.43.4.1焊接殘余應(yīng)力的分類及產(chǎn)生的原因縱向焊接殘余應(yīng)力：沿焊縫長度方向橫向焊接殘余應(yīng)力：垂直于焊縫長度方向且平行于構(gòu)件表

面的應(yīng)力沿焊縫厚度方向的殘余應(yīng)力：垂直于焊縫長度方向且垂直

于構(gòu)件表面的應(yīng)力

焊接殘余應(yīng)力縱向焊接殘余應(yīng)力焊縫區(qū)：產(chǎn)生縱向拉應(yīng)力焊縫稍遠(yuǎn)區(qū)段：產(chǎn)生壓應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形3.43.4.1焊接殘余應(yīng)力的分類及產(chǎn)生的原因考慮整體冷卻與焊接次序的疊加橫向焊接殘余應(yīng)力沿焊縫厚度方向的殘余應(yīng)力厚度小于25mm時(shí)，厚度方向應(yīng)力不大；但板厚大于50mm時(shí)，厚度方向應(yīng)力可達(dá)50N/mm2左右。厚板焊接需多層施焊（縱向、橫向和厚度方向形成三向應(yīng)力，大大降低連接的塑性）焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形3.43.4.2焊接殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的影響靜載作用下，由于鋼材具有一定塑性，焊接殘余應(yīng)力不會(huì)影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。焊接殘余應(yīng)力會(huì)降低結(jié)構(gòu)的剛度。降低軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載能力使材料變脆，特別是在低溫下，加速了構(gòu)件的脆性破壞傾向?qū)Y(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度有明顯的不利影響焊接殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的影響：焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形3.43.4.2焊接殘余變形的形式及控制措施1.焊接殘余變形的形式包括縱向收縮、橫向收縮、角變形、彎曲變形、扭曲變形和波浪變形波浪變形焊接變形應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205的規(guī)定，否則必須加以矯正，以保證構(gòu)件的承載力和正常使用。焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形3.43.4.2焊接殘余變形的形式及控制措施2.減小焊接變形和焊接應(yīng)力的措施盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸，采用適宜的焊腳尺寸和焊縫長度，焊縫盡可能對(duì)稱布置，連接盡量平滑；避免焊縫過分集中或多方向焊縫相交于一點(diǎn)，以免相交處形成三向受拉應(yīng)力狀態(tài)使材料變脆。（次要焊縫斷開）搭接連接中不應(yīng)只采用正面角焊縫傳力；焊縫應(yīng)布置在焊工便于施焊的位置。焊縫設(shè)計(jì)方面

焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形3.43.4.2焊接殘余變形的形式及控制措施2.減小焊接變形和焊接應(yīng)力的措施采取合理的焊接次序：鋼板對(duì)接時(shí)采用分段焊，厚度方向分層焊，工字形截面采用對(duì)角跳焊，鋼板分塊拼焊施加預(yù)變形小尺寸焊件，施焊前預(yù)熱或施焊后回火錘打，可減小焊接殘余應(yīng)力采用機(jī)械方法或氧-乙炔局部加熱反彎焊接工藝措施方面

普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.5將兩個(gè)或兩個(gè)以上構(gòu)件（或零件）緊固連接成為一件整體時(shí)所采用的一類機(jī)械零件的總稱，包括普通螺栓、錨栓、鉚釘、高強(qiáng)度螺栓以及輕鋼緊固件等緊固件緊固件連接設(shè)計(jì)總的原則是：應(yīng)使鋼材凈截面的抗拉強(qiáng)度大于或等于鋼材的承壓強(qiáng)度；盡量使毛截面屈服先于凈截面破壞；保證鋼板的緊密貼合以及緊固件間鋼板的穩(wěn)定；受力時(shí)避免在孔壁周圍產(chǎn)生過度的應(yīng)力集中；避免施工時(shí)的影響，如打鉚時(shí)不振松鄰近的鉚釘和便于擰緊螺帽等。普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.53.5.1緊固件連接構(gòu)造要求螺栓連接或拼接節(jié)點(diǎn)中，每一桿件一端的永久性的螺栓數(shù)不宜少于2個(gè)。螺栓（鉚釘）連接宜采用緊湊布置，排列基本原則應(yīng)盡量簡單、統(tǒng)一、整齊、緊湊，其連接中心宜與被連接構(gòu)件截面的重心相一致。并列排列比較簡單整齊，所用連接板尺寸小，但在同一截面上螺栓孔較多，對(duì)構(gòu)件截面的削弱較大。錯(cuò)列排列可以減小螺栓孔對(duì)截面的削弱，但螺栓孔排列不如并列緊湊，連接板尺寸較大。螺栓布置原則并列布置

錯(cuò)列布置普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.53.5.1緊固件連接構(gòu)造要求螺栓（鉚釘）的排列布置應(yīng)滿足受力、構(gòu)造和施工方面的要求1）受力要求螺栓端距過小，鋼板有剪斷的可能；垂直于作用力方向，鋼板截面過度削弱，板件抗拉承載力不足；防止連接板件發(fā)生鼓曲。2）構(gòu)造要求順內(nèi)力方向栓距過大，壓力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加力矩降低鋼板穩(wěn)定性；垂直內(nèi)力方向栓距不宜過大，防止潮氣侵入縫隙使鋼材銹蝕。3）施工要求連接處應(yīng)有必要的螺栓施擰空間。普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.53.5.1緊固件連接構(gòu)造要求螺栓或鉚釘?shù)拈g距、邊距和端距的最大及最小容許值應(yīng)符合下表的規(guī)定注：1.

d0為栓孔直徑，t為外層較薄板件的厚度。2.鋼板邊緣與剛性構(gòu)件（如角鋼、槽鋼等）相連的螺栓或鉚釘?shù)淖畲箝g距，可按中間排數(shù)據(jù)采用。3.計(jì)算螺栓孔引起的截面削弱時(shí)可取d+4mm和d0的較大者。普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.53.5.1緊固件連接構(gòu)造要求《鋼標(biāo)》規(guī)定，在下列情況的連接中，螺栓或鉚釘?shù)臄?shù)目應(yīng)予增加：1）一個(gè)構(gòu)件借助填板或其他中間板與另一構(gòu)件連接的螺栓（摩擦型連接的高強(qiáng)度螺栓除外）或鉚釘數(shù)目，應(yīng)按計(jì)算增加10%。2）當(dāng)采用搭接或拼接板的單面連接傳遞軸心力，因偏心引起連接部位發(fā)生彎曲時(shí)，螺栓（摩擦型連接的高強(qiáng)度螺栓除外）數(shù)目應(yīng)按計(jì)算增加10%。3）在構(gòu)件的端部連接中，當(dāng)利用短角鋼連接型鋼（角鋼或槽鋼）的外伸肢以縮短連接長度時(shí)，在短角鋼兩肢中的一肢上，所用的螺栓或鉚釘數(shù)目應(yīng)按計(jì)算增加50%。4）當(dāng)鉚釘連接的鉚合總厚度超過鉚釘孔徑的5倍時(shí)，總厚度每超過2mm，鉚釘數(shù)目應(yīng)按計(jì)算增加1%（至少應(yīng)增加1個(gè)鉚釘），但鉚合總厚度不得超過鉚釘孔徑的7倍。普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.53.5.1緊固件連接構(gòu)造要求螺栓的孔徑d0螺栓的孔徑d0較螺栓桿徑d（公稱直徑）大，間隙小不便于安裝，間隙過大對(duì)構(gòu)件截面削弱大，也影響構(gòu)件的整體質(zhì)量.《鋼標(biāo)》規(guī)定：B級(jí)普通螺栓的孔徑：d0=d+(0.2~0.5)（mm）；C級(jí)普通螺栓的孔徑：d0=d+(1.0~1.5)（mm）。其他螺栓連接容易產(chǎn)生松動(dòng)現(xiàn)象，要求直接承受動(dòng)力荷載構(gòu)件的螺栓連接，普通螺栓受拉連接應(yīng)采用雙螺帽或其他能防止螺帽松動(dòng)的有效措施。抗剪連接時(shí)，應(yīng)采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓。普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.53.5.2普通螺栓連接受剪作用按受力情況,普通螺栓或鉚釘連接分為三類：螺栓連接只承受剪力作用、螺栓連接只承受拉力作用、螺栓受剪連接承受拉力與剪力共同作用。N螺栓受拉F螺栓同時(shí)受剪受拉螺栓受剪NN普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.53.5.2普通螺栓連接受剪作用1.受剪螺栓連接的工作性能由零載一直加載至螺栓連接破壞的全過程，螺栓連接大體可分四個(gè)階段：摩擦傳力階段滑移階段螺栓與孔壁擠壓傳力彈塑性階段abNN/2N/2NNNδO1234普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.53.5.2普通螺栓連接受剪作用摩擦傳力階段靜摩擦階段（N-δ

曲線上0-1斜直線段）：加載初期荷載較小，依靠構(gòu)件之間接觸面的摩擦力傳遞荷載，螺栓桿與孔壁之間的間隙不變，螺栓連接處于。普通螺栓：預(yù)拉力很小，連接板件之間的壓緊力

較小，提供的摩擦阻力很小，計(jì)算時(shí)

不考慮其作用。高強(qiáng)螺栓：預(yù)緊力很大，連接件間產(chǎn)生很大的摩

擦阻力，高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接就是

以最大摩擦力作為其極限承載力。1.受剪螺栓連接的工作性能NδO1234普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.53.5.2普通螺栓連接受剪作用滑移階段滑移階段（N-δ

曲線上1-2水平段）：隨著荷載增大，拉力N超過構(gòu)件間摩擦力的最大值時(shí)，板件產(chǎn)生相對(duì)滑移，滑移量為螺栓桿與孔壁之間的間隙，直至螺栓與孔壁接觸狀態(tài)。普通螺栓：連接栓孔間隙較大，水平滑移平臺(tái)較

長；高強(qiáng)螺栓：連接的栓孔質(zhì)量高間隙較小，滑移量

小。1.受剪螺栓連接的工作性能NδO1234普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.53.5.2普通螺栓連接受剪作用螺栓與孔壁擠壓傳力1.受剪螺栓連接的工作性能螺栓與孔壁擠壓傳力（N-δ

曲線上2-3段）：板件滑移使栓桿與板件孔壁接觸后，通過板件孔壁與栓桿相互擠壓傳遞拉力N，此時(shí)栓桿主要承受剪力作用，還有軸向拉力和彎矩作用，而板件孔壁受到擠壓。隨著擠壓力增加，螺栓與板件發(fā)生變形，相對(duì)位移開始增加，呈直線上升，說明螺栓和板件處于彈性狀態(tài)。NδO1234普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.53.5.2普通螺栓連接受剪作用彈塑性階段1.受剪螺栓連接的工作性能彈塑性階段（3-4段曲線）：繼續(xù)加載，N-δ曲線升勢趨緩，出現(xiàn)明顯變彎現(xiàn)象，說明螺栓或板件產(chǎn)生塑性變形，荷載達(dá)到最高點(diǎn)（4#點(diǎn)）后開始下降，直至破壞。最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的剪力，即為螺栓連接的受剪極限承載力。NδO1234普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.53.5.2普通螺栓連接受剪作用2.受剪螺栓連接的破壞形式普通螺栓受剪連接達(dá)到極限承載力時(shí)，可能有以下五種破壞形式：1）螺栓桿被剪斷當(dāng)螺栓桿較細(xì)而板件較厚時(shí)，栓桿可能先被剪斷2）連接板被擠壓破壞。當(dāng)栓桿較粗而板件相對(duì)較薄時(shí)，薄板可能先被擠壓發(fā)生“壓潰”現(xiàn)象而破壞。NNN/2NN/2普通螺栓及鉚釘連接的構(gòu)造和計(jì)算3.53.5.2普通螺栓連接受剪作用