第三章连接2.pptVIP

第三章 钢结构的连接 按截面形式可分为直角角焊缝和斜角角焊缝 侧面角焊缝：焊缝长度方向与受力方向平行，主要承受剪应力，其特点为应力分布简单些，但分布并不均匀，剪应力两端大，中间小。弹模低强度低，但塑性较好 有效厚度he=0.7hf为焊缝横截面的内接等腰三角形的最短距离，即不考虑熔深和凸度 直角角焊缝的破坏常发生在喉部 角焊缝的有效截面为焊缝有效厚度（喉部尺寸）与计算长度的乘积也即以45°方向的最小截面 角焊缝极限强度： 规范采用折算应力，引入抗力分项系数 ： 对正面角焊缝，τf=0 3.3.4.1 承受轴心力作用时角焊缝连接计算 三面围焊： 先按式3.7计算正面角焊缝承担的内力N’： 再由（N-N‘）计算侧面角焊缝的强度： 分力法： 垂直于焊缝分力： Nx＝Nsinθ 平行于焊缝分力： Ny ＝Ncosθ 角钢角焊缝内力分配系数K 例3.2 试设计用拼接盖板的对接连接。已知钢板宽B=270mm，厚度t1=28mm，拼接盖板厚度t2=16mm。该连接承受的静态轴心力N=1400kN（设计值），钢材为Q235-B，手工焊，焊条为E43型。 解：角焊缝的焊脚尺寸hf应根据板件厚度确定：由于此处的焊缝在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度t2=16mm＞6mm，t2＜t1，则： (1)采用两面侧焊时： 设计时，一般先假定拼接盖板的尺寸再进行验算。拼接盖板尺寸如图所示，则各部分焊缝的承载力分别为： 轴力Nx 剪力Ny 弯距 M＝Nx×e 弯矩M作用下，x方向应力 假设腹板焊缝承受全部剪力，弯矩则由全部焊缝承受 竖向剪力V＝F 扭距T＝F（e1+e2） 扭矩T引起的剪应力τT最大在A点和A’点最大，A点和A’点为设计控制点 扭距T作用下，A点（或A‘点）的应力τT： 对接焊缝（butt?welds）的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊缝（groove?welds） 直边缝：适合板厚t ? 10mm 单边V形：适合板厚t ＝10～20mm 双边V形：适合板厚t ＝10～20mm U形：适合板厚t 20mm K形：适合板厚t 20mm X形：适合板厚t 20mm 变厚度板对接，在板的一面或两面切成坡度不大于1：2.5的斜面，避免应力集中 分焊透和部分焊透两种情况 轴心受力的对接焊缝 计算公式： 未加引弧板时lw取实际长度减去2t 正应力与剪应力图形分别为三角形与抛物线形分别验算最大正应力、最大剪应力 不仅需分别验算最大正应力和剪应力，对腹板与翼缘的交接点处同时受有较大正应力和较大剪应力处，还验算该处折算应力： 焊接残余应力（welding?residual?stresses）简称焊接应力：焊接后冷却时，焊缝与焊缝附近的钢材不能自由收缩，由此约束而产生的应力 纵向焊接应力：沿焊缝长度方向； 横向焊接应力：垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力 ； 沿厚度方向焊接应力：垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力 横向焊接应力产生于两个原因 最终横向焊接应力为两个原因之间的应力合成 厚板焊接需多层施焊 纵向、横向和厚度方向形成三向应力，大大降低连接的塑性 对常温下承受静力荷载结构的强度没有影响，但刚度降低； 由于焊接应力使焊缝处于三向应力状态，阻碍了塑性变形，裂纹易发生和发展； 降低疲劳强度； 降低压杆的稳定性； 使构件提前进入弹塑性工作阶段； 合理安排焊接位置 焊缝尺寸要适当 焊缝数量宜少，且不宜过分集中 应尽量避免两条或三条焊缝垂直交叉 采用适当的焊接程序，如分段焊、分层焊； 尽可能采用对称焊缝，使其变形相反而抵消； 施焊前使结构有一个和焊接变形相反的预变形； 对于小构件焊前预热、焊后回火，然后慢慢冷却，以消除焊接应力； 3.5.1.3 厚度方向焊接应力 3.5.2 焊接应力对结构性能的影响 由式（3.14）计算肢尖焊缝承受的内力N2为： 3.3.4.1 承受弯距、轴心力、剪力联合作用的角焊缝连接计算 A点应力最大为控制点 弯矩、剪力、轴力共同作用下的顶接连接角焊缝 （3.22） 剪力作用下，y方向应力 轴力N作用下，x方向应力 M和N作用下的应力方向相同，可直接叠加，故A点垂直于焊缝长度方向的应力σf为 （3.6） 弯矩、剪力共同作用下工字梁角焊缝连接计算 弯曲应力沿梁高度呈三角形分布，最大应力发生在翼缘焊缝的最外纤维1处 为焊缝分布较合理，宜在每个翼缘的上下两侧均匀布置焊缝 翼缘焊缝只承受垂直于焊缝长度方向的弯曲应力，翼缘焊缝最外纤维处的应力满足角焊缝的强度条件 （3.23） 腹板焊缝承受弯曲应力和剪应力的联合作用： 弯曲应力垂直于焊缝长度方向且沿梁高度呈三角形分布 剪应力平行于焊缝长度方向且沿焊缝截面均匀分布 设计