第三章钢结构连接讲义.ppt

3 铆钉连接及特点 （2）工字形截面梁对接连接计算 普通螺栓群轴心力作用下，为了防止板件被拉断尚应进行板件的净截面验算。 拼接板的危险截面为2-2截面: N N b t t1 b1 A、螺栓采用并列排列时: 主板的危险截面为1-1截面: 1 1 2 2 N N t t1 b c2 c3 c4 c1 B、螺栓采用错列排列时: 主板的危险截面为1--1和 1’--1’截面: 1 1 1’ 1’ N N b t t1 b1 c2 c3 c4 c1 拼接板的危险截面为2--2和2’--2’截面: 2 2 2’ 2’ F e F T T x y N1T N1Tx N1Ty r1 1 F 1 N1F （2）普通螺栓群在扭矩作用下 F作用下每个螺栓受力： 基本假设 ① 连接件绝对刚性, 螺栓弹性； ② T作用下连接板件绕栓群形心转动，各螺栓剪力大小与螺栓至形心的距离ri成正比，方向与它和形心的连线垂直。 §3.5 普通螺栓连接的构造和计算 V=F T=Fe （a） T x y N1T N1Tx N1Ty r1 1 显然，T作用下‘1’号螺栓所受剪力最大（r1最大）。 §3.5 普通螺栓连接的构造和计算 根据平衡条件得： （c） 将（c）式代入（a），得用N1T表达的T式： 由各螺栓剪力与r成正比： （b） 由各剪力都用N1表示： 螺栓1离形心最远是危险螺栓,最大剪力N1T: 将N1T它分解为水平和竖直分力： （3.5.8） xi—第i个螺栓中心的x坐标， yi—第i个螺栓中心的y坐标 y o x x1 1 r1 y1 ( 3.5.7) 例3.6 试设计如图a所示牛腿和柱连接的角焊缝。已知F=420kN(静力荷载），钢材为Q235B，焊条为E43，手工焊。 【解】 采用如图b所示沿牛腿周边围焊的角焊缝，且再转角处连续施焊。为避免焊缝相交的不利影响，将牛腿的上下角切去r＝15 mm的弧形缺口，因此可取焊缝的有效截面如图c所示。 力F在角焊缝形心处引起的剪力：V=420kN 弯矩：M=Fe=420×0.3=126kN.m，由于牛腿翼缘竖向刚度低，故一般考虑剪力由腹板上两条竖向焊缝承受，弯矩则由全部焊缝承受。 ?fB ?fA ?fB (a) (b) (c) F 1. 焊缝有效截面的几何性质 取 两条竖向焊缝的有效截面面积： 全部焊缝有效截面对x轴的惯性矩： 全部焊缝有效截面模量： §3.3 角焊缝的构造和计算 2. 焊缝强度验算 B点，承受由弯矩和剪力共同作用 满足 A点承受由弯矩产生的垂直于焊缝长度方向的应力 满足 §3.3 角焊缝的构造和计算 例3.7 试设计如图所示厚度为12mm支托板与柱翼缘搭接连接的角焊缝。已知F=100kN(静力荷载），钢材为Q235B，焊条为E43，手工焊。 【解】 采用图示三面围焊 ? T ?f ?f ?F F A X=21.1 §3.3 角焊缝的构造和计算 A 1. 焊缝有效截面的几何性质 焊缝有效截面的形心位置 §3.3 角焊缝的构造和计算 ? T ?f ?f ?F A 2. 焊缝强度验算(A点) 满足 §3.3 角焊缝的构造和计算 §3.5 焊接残余应力和焊接变形 3.5.1 焊接残余应力和变形的原因 1.焊接残余应力的分类 ▲纵向焊接应力：长度方向的应力 ▲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 ； ▲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。 §3.4 焊接残余应力和焊接变形 §3.4 焊接残余应力和焊接变形 + - - 500oC 800oC 300oC 300oC 500oC 800oC 施焊方向 8cm 6 4 2 0 2 4 6 8cm 施焊时焊缝附近达1600℃以上，而邻近区域温度骤降。 焊缝周围 产生不均 匀温度场 焊缝处钢材受热伸长，但受两侧低温区域的限制产生热塑性压缩； 焊缝冷却时收缩又受到限制而产生拉应力； 拉应力大小可达钢材屈服点 fy; 远离焊缝区域产生纵向压应力，焊件内应力自相平衡。 （1）纵向焊接残余应力 2.焊接残余应力的成因 - - - - - + + （2）横向焊接残余应力 焊缝纵向收缩，焊件有反向弯曲变形的趋势，在焊缝处中部受拉，两端受压； 先焊焊缝凝固阻止后焊焊缝横向自由膨胀，发生横向塑性压缩变形；焊缝冷却，后焊焊缝收缩受限产生拉应力，先焊焊缝产生压应力； 应力分布与施焊方向有关； 横向应力是上述两种应力合成。 §3.4 焊接残余应力和焊接变形 (a) 焊缝纵向收缩 时的变形趋势 - + - (b) 焊缝纵向收缩 时的横向应力 x y - + - + (d) 焊缝横向 残余应力 y x - + + 施焊方向