铁塔设计钢结构基本连接方式.pptx

（2 2）焊缝连接形式）焊缝连接形式 ）按相对位置分：平接、搭接、顶接（角焊缝、K型对接焊缝）按构造分对接焊缝（直缝、斜缝）（分等级）角焊缝（侧缝、端缝）、（连续焊缝、断续焊缝）（不分等级）按受力转换）按施焊位置分：俯焊、立焊、横焊、仰焊第1页/共37页（3 3）对接焊缝的形式）对接焊缝的形式序号名称简图适应板厚范围优缺点图示1直边缝t 6mm无需坡口，不宜焊透2V形缝6 t 40mm便于加工坡口，焊后易变形3K形缝6 t40mm熔敷金属量小，焊后内应力、变形小，可翻转时用4X形缝12 t 60mm同上第2页/共37页（4 4）对接焊缝的优缺点）对接焊缝的优缺点 ）优点：用料经济，传力平顺，无明显应力集中，利于 承受动力荷载 ）缺点：需要坡口加工；焊件长度须精确（无调整余地）。（5 5）对接焊缝的构造处理方式）对接焊缝的构造处理方式 ）利用引弧板保证焊缝起点、终点的质量，以免应力集中；不用引弧 板时焊缝长度减去10mm，引弧板要割除；）不同厚度钢板对接焊时，在板的一面或两面刨成坡度不大于1：4的 斜面；）不同宽度钢板对接焊时，在板的一侧或两侧切成坡度不大于1：4的 斜边。（6 6）对接焊缝计算（总原则是将对接焊缝作为较薄被连接板计算）对接焊缝计算（总原则是将对接焊缝作为较薄被连接板计算）对接焊缝轴向受力计算：lwl 有引弧板时l10 无引弧板时式中：lw为焊缝长度；t为较薄焊件厚。第3页/共37页（7 7）角焊缝的形状和构造要求）角焊缝的形状和构造要求部位项目构造要求备注焊脚尺寸hf上限t1为较薄焊件厚下限t为较厚焊件厚，对自动焊可减1mm；对单面T型焊应加1mm焊缝长度lw上限内力沿侧缝全长均匀分布者不限下限双侧焊缝长度lw距离l0t为较薄焊件厚端部转角转角处焊缝须连续施焊对肢背：hf 1.2t1；对板边t1 6，hf t1t16，hf t11hf1.5 ；当t 4时，hft40hf（受动力荷载）；60hf（其他情况）8hf或40mmlw l0l0 16t（t 12mm时）；l0 200（t 12mm时）两面侧缝时，转角处加焊一段长度2hf或用三面围焊第4页/共37页（8 8）角焊缝实用计算公式）角焊缝实用计算公式其中：端缝强度增大系数 端缝应力：侧缝应力:）第5页/共37页）计算原则 焊缝形心与构件形心基本一致；求单独外力作用下焊缝应力，并区分端缝受力f和侧缝受力f；确定若干危险点，将危险点上同种应力叠加，再检验。）在轴力作用下，在焊缝有效截面上产生均匀应力；其中：为由轴力N在端（侧）缝中产生的应力；为焊缝有效截面面积。）平面焊缝群受剪 根据被连接件的刚度（相对于受力方向）判断哪一部分受剪力作用；在受剪焊缝上，为受剪焊缝有效面积第6页/共37页5.3 5.3 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算 （1 1）普通螺栓连接的分类）普通螺栓连接的分类类别强度等级加工精度抗剪性能成本适用范围A、B级8.8高高高构件精度很高的结构，机械结构；连接点仅用一个螺栓或有模具套钻的多个螺栓连接的可调节杆件C级4.6，4.8，5.6，8.8（抗拉）较低（隙缝11.5mm）较低低抗拉连接；静力荷载下抗剪连接；加放松措施后受风振作用抗剪；可拆卸连接；安装螺栓；与抗剪支托配合抗拉剪联合作用注：注：A A级用于级用于M24M24以下，以下，B B级用于级用于M24M24以上。以上。第7页/共37页（2 2）螺栓的排列和构造要求）螺栓的排列和构造要求 ）受力要求：端距限制防止孔端钢板剪断，2d0。螺孔中距限制下限：防止孔间板破裂，3d0。）构造要求：防止板翘曲后浸入潮气而腐蚀，限制螺孔中距 最 大值。非受力方向端距）施工要求：为便于拧紧螺栓，留适当间距（不同的工具有不同要求）。1.5d0（切割边）1.2d0（轧制边）（3 3）螺栓的传力机理）螺栓的传力机理 螺栓连接受力较小时：构件A 构件B 螺栓连接受力较大时：构件A 螺栓抗剪 构件B摩擦传力A孔壁承压B孔壁承压第8页/共37页（4 4）螺栓破坏的形式）螺栓破坏的形式 螺杆剪切破坏；钢板孔壁挤压破坏；钢板由于螺孔削弱而净截面拉断；钢板因螺孔端距或螺孔中距太小而剪坏；钢板因太长或螺孔大于螺杆直径而产生弯、剪破坏。（5 5）普通螺栓连接受力计算）普通螺栓连接受力计算 ）一个剪力螺栓的承载力 抗剪切强度：孔壁承压强度：注：上式中nv为剪面数；d为螺杆直径；t为同向板厚之和，取 小值。受剪面须在螺杆处，不得在螺纹处。第9页/共37页）一个拉力螺栓的承载力式中：de为螺栓有效直径。）剪力螺栓群受力通过形心时所需螺栓数（抗剪）其中：l1为螺栓沿受力方向的连接长度；为单个螺栓抗剪承载力和承压承载力中较小值净截面强度验算：（为连接板材料设计强度）第10页/共37页5.4 5.4 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算 1 1）高强度螺栓的传力机理）高强度螺栓的传力机理单个螺栓应力应变曲线第11页/共37页2 2）预拉力）预拉力其中：第一个0.9因扭剪降低抗拉而乘的折减系数；第二个0.9因超张拉而引起的预应力损失；1.2材料抗力变异。3 3）抗剪承载力）抗剪承载力其中：0.9 抗力分项系数之倒数；nf 摩擦面数；抗滑移系数。0.9n0.9nf f P P第12页/共37页第六节 构架式塔的节点设计6.1 6.1 角钢连接角钢连接 6.1.1 6.1.1 角钢连接计算框图角钢连接计算框图根据角钢肢宽选螺栓直径根据角钢肢宽选螺栓直径螺栓数量螺栓数量n n最大内力最大内力Nmax/Nmax/单个螺栓抗剪力单个螺栓抗剪力QQ，并取整，并取整验算角钢厚度是否满足最小厚度要验算角钢厚度是否满足最小厚度要求（净截面验算、局部承压验算）求（净截面验算、局部承压验算）选择节点板厚选择节点板厚t t2 2（局部承压验算）（局部承压验算）输出所有节点参数输出所有节点参数放样画节点图，并验算节点板净截面强度放样画节点图，并验算节点板净截面强度第13页/共37页6.1.2 6.1.2 角钢柱的拼接角钢柱的拼接1 1）标准图）标准图第14页/共37页2 2）角钢柱采用错列拼装，）角钢柱采用错列拼装，4.64.6级、级、4.84.8级普通螺栓连接节点参数如下表：级普通螺栓连接节点参数如下表：项目公式，单位M16M20M24M30单独螺栓设计抗剪承载力Q适应角钢肢宽B螺栓中距b螺栓端距a角钢最小厚度螺栓中心至角钢肢背距离e26.1（35.4）40.8（55.4）58.8（79.8）91.9（124.7）mm75901001251401601802005365779535435163mm6（8）8（10）10（12）12（15）注：注：）双剪连接则表中承载力提高一倍；）双剪连接则表中承载力提高一倍；）每端螺栓数不应少于）每端螺栓数不应少于6 6个。个。连接轴心受力，连接轴心受力，d d为螺栓直径，括号内为为螺栓直径，括号内为5.65.6级螺栓，级螺栓，d d0 0为螺孔直径为螺孔直径第15页/共37页6.1.3 6.1.3 角钢与节点板的单剪连接角钢与节点板的单剪连接1 1）标准图：）标准图：第16页/共37页2 2）角钢横杆、斜杆、横隔端部单剪连接节点参数）角钢横杆、斜杆、横隔端部单剪连接节点参数连接偏心受力，承载力作折减，其它说明同拼装连接偏心受力，承载力作折减，其它说明同拼装项目公式，单位M12M16M20M24M30单独螺栓设计抗剪承载力Q适应角钢肢宽B螺栓中距b螺栓端距a角钢最小厚度t1螺栓中心至角钢肢背距离e节点板厚度t212.5（17.0）22.2（30.1）34.9（47.4）50（67.9）78.1（106.0）mm4556638090110 12514016020041536577952735435163mm5（6）6（8）8（10）10（12）12（14）mm6（8）8（10）10（12）12（14）14（16）第17页/共37页6.2 6.2 钢管的连接钢管的连接6.2.1 6.2.1 钢管连接形式的选择钢管连接形式的选择所连杆件截面形式节点及连接形式和编号受力要求压拉剪弯扭静力间接动力动力和疲劳静力间接动力动力和疲劳钢管圆管（1）对焊（2）相贯线焊（3）普通法兰（4）端面磨平顶紧法兰（5）插板双剪（8）螺栓球节点（9）空心焊接球节点受力大（1）（4）、（9）受力小（5）（8）（1）（2）（3）（5）（8）（9）（1）（2）（3）（8）（9）（1）（2）（3）（9）（1）（2）（3）（5）（9）同拉（1）（2）（3）（9）矩形管（1）对焊（2）相贯线焊（3）法兰（4）断面磨平顶紧法兰（6）双剪拼接焊（7）双剪高强螺栓拼接（1）（2）（3）（4）（6）（7）（1）（2）（3）（6）（7）（1）（2）（3）（7）（1）（2）（3）（7）（1）（2）（3）（6）（7）同拉（1）（2）（3）（6）（7）第18页/共37页6.2.2 6.2.2 钢管相贯线焊接钢管相贯线焊接相贯线焊缝的分区及坡口形式：）对于t6mm钢管，周边角焊缝hf 1.2t ）对于t8mm钢管，一般采用三分区方法。注：趾部用角焊缝注：趾部用角焊缝第19页/共37页）对于t 8mm钢管，受力很大者（如桁架的支座腹杆，或直接承受动力荷载 的杆件）用四分法 注：趾部坡口焊熔透注：趾部坡口焊熔透第20页/共37页A区详图D区详图B区详图第21页/共37页详图A区B区C区D区使用范围180o150o150o75o75o37.5o37.5o20o坡口角度45o37.5o 60o/2，最大37.5o/2C区详图Tl（见下表）1.501.702.00180o 70o70o 40o40o 20o第22页/共37页6.2.3 6.2.3 钢管法兰连接钢管法兰连接A A）构造：）构造：法兰连接的优点：便于连接，刚度 大，承载力大法兰连接的缺点：用钢量大，易发 生焊接变形第23页/共37页（1 1）拉压兼用型：）拉压兼用型：第24页/共37页（2 2）主要受压型）主要受压型注：注：L L 88时，时，“C”C”、”D”D”用双面角焊缝，用双面角焊缝，h hf f0.80.8 L L（取整）；（取整）；L L 88时时，“C”C”、”D”D”用用坡口焊熔坡口焊熔 透；焊缝透；焊缝“B”B”双面坡口熔透。双面坡口熔透。第25页/共37页B B）法兰的计算）法兰的计算 （1）按抗拉选择螺栓直径d和个数n。（同时顾及 受压的均 衡性）公式：Nn 其中 为螺栓的受拉承载力设计值。（2）选择螺栓中心圆直径r2。螺栓离管壁距离要超过最大操作距离加焊脚尺寸。螺栓环向中距要大于最小操作距离加加劲板厚L。（3）选择螺栓中心到法兰板边的距离。使r1r21.2(d+1.5mm)使加劲板端焊缝能满足承压要求。（与环焊缝共同 受力）第26页/共37页（4）焊缝计算：压力（或绝对值大于压力的拉力）由法兰上下两条环形焊缝和 加劲板的端焊缝共同承担，按有效截面分担。公式：若用坡口熔透焊，则可将 换为 （对接焊缝抗压强度）将加劲板所承担的压力按比例取出，作用在加劲板端焊缝的 中心，按弯、剪复合验算加劲板竖焊缝。公式：端缝：侧缝：注：lf焊缝实际长度10mm为角焊缝强度第27页/共37页（5）法兰盘厚度计算：按最大平均压应力作用在三边支承的近似矩形平板上 （一边由管壁，二边由加劲板支撑），查钢结构设计手 册计算得到板中最大弯矩Mmax（单位板宽）。求板厚：（6）若是水平梁受弯。则以钢管受压外边缘为转动中心，螺 栓拉力与其离转动中心的距离成正比，选择螺栓。公式：然后按拉力最大区域或压力最大区域求法兰板厚（同5），若有剪力则用相关公式复算在拉、剪复合作用下螺栓承载 力。第28页/共37页（7）若是受压型法兰无拉力，则用端面承压传递压力，但 螺栓抗剪之合力须满足下式：（8）在设计工作中，为了减少计算工作量，对于空间管桁 架中受拉、压轴向力的钢管的法兰连接，可以按表3求 得法兰的各种设计参数。表中所列为一个8.8级螺栓所 对应的抗拉(压)承载力。使用时可将杆件实际受拉(压 力除以表中适当)螺栓的Nt或Na值，求得螺栓数量，再 用钢管直径加上表中e值求螺栓中心圆，求出螺栓间距 看其满足与否。若llmin，则直接取用表中参数即可，若llmin1.2以上，则重新计算f。第29页/共37页螺栓管壁厚t（mm）最小间距lmin（mm）e（mm）k（mm）f（mm）L（mm）H1（mm）抗拉承载力Nt（KN）抗拉承载力Na（KN）M166，84622222061005673562222206100568410，12522626208100569452262620810056109M208，10582727228120881446827272481208816012，14583131228120881536831312481208816916，18653535241012088229803535281012088248M2410，12，1464343422814012416978343426814012419016，18，207040402610140124273804040321014012431822，24764444301214012436910244443612140124441M3014，168041413010160200302954141341016020033618，2080454530101602003271004545341016020037422，24834949321216020043111049494012160200508M3620，2288494932101802883711104949381018028842422，24945353321218028842210053534010180288493法兰设计参数表法兰设计参数表第30页/共37页6.2.4 6.2.4 钢管结构的双剪连接钢管结构的双剪连接 1 1）钢管双剪连接的构造）钢管双剪连接的构造 在钢管结构中相对次要的杆件连接时，可采用双剪连接的形 式，见下图。注：焊缝厚度等于较薄焊件厚注：焊缝厚度等于较薄焊件厚第31页/共37页双剪连接标准图第32页/共37页2 2）钢管双剪连接的计算框图）钢管双剪连接的计算框图次钢管受拉（压）次钢管受拉（压）夹板角焊缝抗剪夹板角焊缝抗剪节点夹板净截面受拉（压）节点夹板净截面受拉（压）孔壁承压孔壁承压螺栓抗剪螺栓抗剪节点中板净截面受拉（压）节点中板净截面受拉（压）节点板与主钢管焊缝验算节点板与主钢管焊缝验算第33页/共37页螺栓布置2M122M162M202M242M304M164M204M244M30所连支管最小管径min（mm）7395114140180121152219245抗剪承载力设计值（KN）58.56104.55163.36234.34329.4209.1326.73468.48658.8“U”形板厚度156881068810中间夹板厚度281214161812161618加劲板厚度3446684668螺栓中心距板边距离a243240486032404860螺栓中心距管端距离b303846546638465466螺栓中心到加劲板边距c182430364524303645扳手S182430364424303644“U”形板嵌入长度l374956768488102141158注：普通螺栓注：普通螺栓4.64.6、4.84.8级级 Q235Q2353 3）钢管双剪连接设计参数表：）钢管双剪连接设计参数表：第34页/共37页6.3 6.3 柔性斜拉杆连接设计柔性斜拉杆连接设计节点根据拉杆直径在表中直接读取参数。标准图：B BB BA AA A第35页/共37页销同杆径d162024303642485054607280双剪板厚t14668810121412141618中间板厚t281012141618222624263236板宽B4d648096120144168192200216240288320l（5d/8）+1040505464758596110106118140154a2d32404860728496100108120144160b2d10425058708294106110118130154170 d1d/141620242832404042485664c=1.25d+1535404555607075808590105115=2d32404860728496100108120144160注：注：1 1。本表中参数为同种材料条件下适用，即拉杆和节点须用同种材料；。本表中参数为同种材料条件下适用，即拉杆和节点须用同种材料；2 2。左右焊缝均为满焊，坡口焊熔透。左右焊缝均为满焊，坡口焊熔透。第36页/共37页感谢您的观看！第37页/共37页