大工13秋《钢结构》辅导资料六.doc

钢结构辅导资料六 主 题：第三章 钢结构的连接 第三节 对接焊缝构造及计算 学习时间：2013年11月4日－11月10日 内 容： 这周我们将学习本门课的第三章钢结构的连接。 第三章 第三节 对接焊缝构造及计算 一、学习要求 1.掌握对接焊缝构造及计算 二、主要内容 基本概念：对接焊缝及角焊缝。 知识点：对接焊缝连接的方法、构造要求、设计和计算。 （一）对接焊缝的构造要求 1、加工坡口 对接焊缝中，应对板件边缘加工坡口，以便焊接时有必要的焊条运转的空间，保证在板件全厚度内焊透。坡口型式随板厚和焊接方法而不同，具体情况如图所示。 图1 2、设置引弧板 焊缝的起点和终点处，常因不能焊透而出现凹陷的焊口（即弧坑），此处极易产生应力集中和裂纹。为避免弧坑缺陷，施焊时应在焊缝两端设置引弧板，使起弧落弧的弧坑发生在引弧板上，焊后将其用气割切除，并将板边修磨平整。 3、变截面要有过渡段 当用对接焊缝接不同宽度或不同厚度（相差4mm以上）的钢板，为使传力平顺，减少应力集中，应将较宽或较厚板件加工成≤1:4坡度，形成平滑过渡。对于厚度相差小于4mm的两钢板，可不做斜坡，直接用焊接表面斜坡来找坡。 （二）对接焊缝的计算 对接焊缝按照焊缝是否被焊透，分为焊透的对接焊缝和未焊透的对接焊缝两种。 钢结构中采用较多的是焊透的对接焊缝。 （1）计算假定 假定焊缝中的应力状态与焊件中的应力状态相同。 （2）对接焊缝的设计强度 ①对接焊缝的抗压、抗剪强度设计值与钢材的强度设计值相同， 即、。 ②对接焊缝的抗拉强度设计值按焊缝检验等级不同来取值。 （3）轴心力N作用时对直焊缝的计算 ①矩形截面 焊缝强度按下式计算： 式中——轴心拉力或压力设计值；——焊缝的计算长度； （没有引弧板时，焊缝长度减去10mm） T——对接接头中连接件的较小厚度，T形接头中为腹板的厚度； ——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值 ②工字形截面 式中——焊缝计算截面的面积。 （4）弯矩M和剪力V共同作用时对接直焊缝的计算 ①矩形截面 从焊缝截面的应力分布图看出：正应力达到最大值时，剪应力为零；剪应力达到最大值时，正应力为零。故应分别验算最大的正应力和剪应力，即 式中M——计算截面的弯矩；V——与焊缝长度方向平行的剪力； 、——焊缝计算截面对中和轴的惯性矩、抵抗矩； ——焊缝截面计算应力处以上或以下部分对中和轴的面积矩； t——构件厚度。 ②工字形截面 从焊缝截面的应力分布图看出：上、下翼缘边缘有最大正应力，剪应力为零；腹板中部有最大剪应力，正应力为零；在腹板和翼缘交接处同时有较大正应力和较大剪应力。因此，除按式验算最大正应力、最大剪应力外，还应验算腹板和翼缘交接处的折算应力，即 式中——腹板和翼缘交接处的正应力； 、——分别为工字形截面高度和腹板高度； ——腹板和翼缘交接处的剪应力； ——翼缘对中和轴的面积矩； ——腹板厚度； 1.1——考虑最大折算应力只发生在焊缝的局部而将强度设计值提高的系数。 （5）M、V和N共同作用时对接直接焊缝的计算 ①矩形截面 从焊缝截面的应力分布图看出：截面的两端有最大正应力，剪应力为零；截面的中和轴上有最大剪应力 和轴心力产生的正应力，弯曲正应力为零。故应分别验算最大正应力、最大剪应力和截面中和轴处的折算应力，即； ②工字形截面 从焊缝截面的应力分布图看出：上、下翼缘边缘有最大正应力，剪应力为零；腹板中部有最大剪应力和轴心力产生的正应力，弯曲正应力零；在腹板和翼缘交接处有较大剪应力、轴心力产生的正应力和弯矩产生的正应力故除按式验算外，还应验算腹板和翼缘交接处的折算应力。 三、典型习题 计算题 1、如下图所示对接焊缝连接。钢材为，E43型焊条，手工焊，焊缝质量为三级，施焊时加引弧板，已知：，，试求此连接能承受的最大荷载？ 解：（1）计算荷载：令图中拉力为F，单位为kN，题中的对接焊缝承偏心拉力F的作用，将拉力移至焊缝形心处，可得 （2）计算承载力 焊缝连接首先要满足抗拉强度设计值，即 ，所以， 焊缝连接还需要满足抗压强度设计值，即 ，所以， 由此可见，此焊缝连接能承受的最大偏向力为 大连理工大学网络教育学院 第1页 共5页