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1、第三章第三章 连连 接接l第一节第一节 钢结构的连接方法钢结构的连接方法l其次节其次节 焊缝及其连接形式焊缝及其连接形式l第三节第三节 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算l第四节第四节 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算l第五节第五节 焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形l第六节第六节 螺栓连接的构造螺栓连接的构造l第七节第七节 一般螺栓的计算一般螺栓的计算l第八节第八节 高强度螺栓连接的计算高强度螺栓连接的计算pp连接要求连接要求连接要求连接要求pp力力力力学学学学方方方方面面面面：平平平平安安安安牢牢牢牢靠靠靠靠，具具具具有有有有足足足足够够够够强强强强度度度度、刚刚刚刚度度度度和

2、和和和延延延延性；性；性；性；pp施工方面：构造简洁，制造便利施工方面：构造简洁，制造便利施工方面：构造简洁，制造便利施工方面：构造简洁，制造便利pp连接方法：焊接、铆接和螺栓连接连接方法：焊接、铆接和螺栓连接连接方法：焊接、铆接和螺栓连接连接方法：焊接、铆接和螺栓连接（a a）焊接连接；（）焊接连接；（b b）铆钉连接；（）铆钉连接；（c c）螺栓连接）螺栓连接 第一节第一节 钢结构的连接方法钢结构的连接方法表表1 1 三种连接方法优缺点三种连接方法优缺点 其次节其次节 焊缝连接形式焊缝连接形式一、焊接方法一、焊接方法 分类：电弧焊、气焊和电阻焊等分类：电弧焊、气焊和电阻焊等 原理：利用电弧

3、产生的热能使连接处的焊件钢材局原理：利用电弧产生的热能使连接处的焊件钢材局部熔化，并添加焊接时由焊条或焊丝熔化的钢液，部熔化，并添加焊接时由焊条或焊丝熔化的钢液，冷却后共同形成焊缝使两焊件连成一体。冷却后共同形成焊缝使两焊件连成一体。焊缝与空气的隔离：焊接过程中假如焊缝干脆与空焊缝与空气的隔离：焊接过程中假如焊缝干脆与空气接触，那么空气中的氧、氮等气体会进入焊缝而气接触，那么空气中的氧、氮等气体会进入焊缝而使焊缝变脆。使焊缝变脆。1 1、手工电弧焊：、手工电弧焊：原理：原理：特点：适用于各种焊接位置特点：适用于各种焊接位置 药皮：药皮：焊条型号与焊件母材钢号的匹配：焊条型号与焊件母材钢号的匹配

4、：Q235 Q235（E43E43型焊条）型焊条）Q345 Q345（E50E50型焊条）型焊条）Q390 Q390和和Q420Q420（E55E55型焊条）；型焊条）；不同强度钢材焊接，接受与较低强度钢材匹配的焊不同强度钢材焊接，接受与较低强度钢材匹配的焊条；条；2 2、自动（半自动）埋弧焊：、自动（半自动）埋弧焊：u 特点：效率高，熔化深度大、质量好，塑性韧特点：效率高，熔化深度大、质量好，塑性韧性好，焊接变形小，热影响区范围小；适用于长性好，焊接变形小，热影响区范围小；适用于长而直的焊缝而直的焊缝u 焊剂层：焊剂层：3 3、气体爱护焊：、气体爱护焊：原理同埋弧焊，只是改用利用原理同埋弧焊

5、，只是改用利用CO2CO2作为爱护介质；作为爱护介质；速度快，焊件熔深大、焊接质量好；速度快，焊件熔深大、焊接质量好；四周风速不能太大。四周风速不能太大。4 4、电阻焊：、电阻焊：原理：利用电流通过焊件接触点表面的电阻产生原理：利用电流通过焊件接触点表面的电阻产生的热量来熔化金属，再通过压力使其熔合。的热量来熔化金属，再通过压力使其熔合。焊接厚度焊接厚度12mm12mm表表2 2 各种焊接方法的特点各种焊接方法的特点二、焊缝连接形式二、焊缝连接形式连接形式：依据被连接焊件的相互位置：连接形式：依据被连接焊件的相互位置：平接（对接）平接（对接）搭接搭接T T形连接形连接角部连接角部连接三、焊接位

6、置三、焊接位置 依据所持焊条与焊缝的相对位置：依据所持焊条与焊缝的相对位置：a a）俯焊（平焊）、）俯焊（平焊）、b)b)立焊、立焊、c)c)横焊、横焊、d d）仰焊；）仰焊；u 其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量也最好；仰焊最难操作、质量不易保证；也最好；仰焊最难操作、质量不易保证；四、焊缝符号四、焊缝符号四、焊缝符号四、焊缝符号作用：表明焊缝形式、尺寸和协助要求作用：表明焊缝形式、尺寸和协助要求作用：表明焊缝形式、尺寸和协助要求作用：表明焊缝形式、尺寸和协助要求表示方法：指引线、基本符号，必要时加上协助表示方法：指引线、基本符号，必要时加上协助表示方法

7、：指引线、基本符号，必要时加上协助表示方法：指引线、基本符号，必要时加上协助符号、补充符号和焊缝尺寸；符号、补充符号和焊缝尺寸；符号、补充符号和焊缝尺寸；符号、补充符号和焊缝尺寸；指引线：基准线（一实一虚）和箭头线；指引线：基准线（一实一虚）和箭头线；指引线：基准线（一实一虚）和箭头线；指引线：基准线（一实一虚）和箭头线；基本符号：表示焊缝的形态基本符号：表示焊缝的形态基本符号：表示焊缝的形态基本符号：表示焊缝的形态常用焊缝基本符号常用焊缝基本符号第三节第三节第三节第三节 焊缝类别及其构造要求焊缝类别及其构造要求焊缝类别及其构造要求焊缝类别及其构造要求焊缝类别焊缝类别对接焊缝对接焊缝角焊缝角焊

8、缝一、对接焊缝：一、对接焊缝：一、对接焊缝：一、对接焊缝：（一）特点：传力干脆、焊缝受力明确，不产生应（一）特点：传力干脆、焊缝受力明确，不产生应（一）特点：传力干脆、焊缝受力明确，不产生应（一）特点：传力干脆、焊缝受力明确，不产生应力集中；力集中；力集中；力集中；（二）分类：（二）分类：（二）分类：（二）分类：1 1 1 1）直缝：作用力方向与焊缝方向正交）直缝：作用力方向与焊缝方向正交）直缝：作用力方向与焊缝方向正交）直缝：作用力方向与焊缝方向正交 2 2 2 2）斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交）斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交）斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交）斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交

9、 （三）构造要求（三）构造要求 1 1）坡口形式：依据板厚和施工条件选择）坡口形式：依据板厚和施工条件选择 板厚板厚 （1 1）t=10mmt20mmt20mm：U U、K K、X X形；形；（a a）I I形缝；形缝；（b b）带钝边单边）带钝边单边V V形缝；形缝；（c c）V V形缝形缝（d d）U U形；形；（e e）K K形缝；形缝；（f f）X X形缝形缝g g）加垫板的）加垫板的I I形缝形缝 h h）加垫板的带钝边单边）加垫板的带钝边单边V V形缝形缝 i i）加垫板的）加垫板的V V形缝形缝 u 施工条件：施工条件：为保证施工质量，当一侧施焊完毕后，常需翻为保证施工质量，当一

10、侧施焊完毕后，常需翻过来在反面清除根部后进行一次补焊，如无条件，过来在反面清除根部后进行一次补焊，如无条件，则应在正面施焊时在焊缝的根部加设临时垫板；则应在正面施焊时在焊缝的根部加设临时垫板；3 3）厚度或者宽度不同时：确定坡度使截面平缓过）厚度或者宽度不同时：确定坡度使截面平缓过渡；渡；2 2 2 2）引弧板的设置：）引弧板的设置：）引弧板的设置：）引弧板的设置：消退焊口引起的应力集中现象；消退焊口引起的应力集中现象；消退焊口引起的应力集中现象；消退焊口引起的应力集中现象；（一）（一）特点：特点：无需坡口，构造较对接焊缝简洁无需坡口，构造较对接焊缝简洁（二）按受力与焊缝方向分：（二）按受力与

11、焊缝方向分：1 1）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直 2 2）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行 二、角焊缝二、角焊缝（三）截面形式（三）截面形式:斜角角焊缝斜角角焊缝 直角角焊缝直角角焊缝a)a)一般焊缝一般焊缝 b b）平坡焊缝）平坡焊缝c c）深熔焊缝）深熔焊缝 有效截面、有效厚度有效截面、有效厚度有效截面、有效厚度有效截面、有效厚度（四）应力分布（四）应力分布 1 1、侧面角焊缝：应力分布不匀整，两端大中间小，、侧面角焊缝：应力分布不匀整，两端大中间小，焊缝越长，不匀整分布越显著；由于塑性变形，破焊缝越长，不匀整

12、分布越显著；由于塑性变形，破坏前趋于匀整。坏前趋于匀整。2 2、正面角焊缝：截面受力状态较为困难；、正面角焊缝：截面受力状态较为困难；3 3、正面角焊缝与侧面角焊缝力学性能比较、正面角焊缝与侧面角焊缝力学性能比较（1 1）正面角焊缝强度）正面角焊缝强度和刚度都高于侧面角和刚度都高于侧面角焊缝；焊缝；（2 2）侧面角焊缝塑性）侧面角焊缝塑性性能较正面角焊缝好。性能较正面角焊缝好。（五）角焊缝构造要求（五）角焊缝构造要求（五）角焊缝构造要求（五）角焊缝构造要求 1 1、焊脚尺寸、焊脚尺寸h hf f p 最最 小小 焊焊 脚脚 尺尺 寸寸：对对 手手 工工 焊焊，h hf f应应 不不 小小 于于

13、 ，t tmaxmax为为较较厚厚焊焊件件的的厚厚度度；对对自自动动焊焊，可可减减小小1mm1mm；p 最大焊脚尺寸：最大焊脚尺寸：不大于较薄焊件厚度的不大于较薄焊件厚度的1.21.2倍。倍。p 板板件件边边缘缘的的焊焊缝缝，当当t t 6mm6mm时时，h hf f t t；当当t t6mm6mm时时，h hf f t t(1(12)mm2)mm。2 2、焊缝长度、焊缝长度 l lw wp 太短：太短：使焊缝起弧点和落弧使焊缝起弧点和落弧点太近，焊缝端部易坍塌；点太近，焊缝端部易坍塌；不宜小于不宜小于8 8h hf f或或40 mm40 mm p 太长：太长：侧面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝侧

14、面角焊缝沿长度方向应力分布不均，两沿长度方向应力分布不均，两端大中间小，过长则可能使两端先破坏；端大中间小，过长则可能使两端先破坏；不宜大于不宜大于6060hfhf3 3、其他构造要求：、其他构造要求：P42-43P42-43第四节第四节 焊缝强度计算焊缝强度计算角焊缝强度计算角焊缝强度计算角焊缝强度计算角焊缝强度计算对接焊缝强度计算对接焊缝强度计算对接焊缝强度计算对接焊缝强度计算一、角焊缝强度计算一、角焊缝强度计算一、角焊缝强度计算一、角焊缝强度计算（一）角焊缝强度计算公式（一）角焊缝强度计算公式角焊缝承受三个方向力：角焊缝承受三个方向力：角焊缝基本公式角焊缝基本公式仅有平行于焊缝长度方向的

15、轴心力仅有平行于焊缝长度方向的轴心力仅有一垂直于焊缝长度方向的轴心力仅有一垂直于焊缝长度方向的轴心力同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力（一）角焊缝强度计算公式（一）角焊缝强度计算公式p 留意环节：留意环节：p1 1、计算长度：考虑起弧和落弧由实际长度减去、计算长度：考虑起弧和落弧由实际长度减去2hf2hf；p2 2、一般只考虑一个垂直于焊缝长度方向的力；、一般只考虑一个垂直于焊缝长度方向的力；p3 3、强度设计增大系数：强度设计增大系数：p4 4、正应力和剪应力的正确理解；、正应力和剪应力的正确理解；p 角焊缝强度计算步骤角焊缝强度计算步骤p1 1、依

16、据构造要求初定焊接尺寸、依据构造要求初定焊接尺寸hfhf；p2 2、确定总的有效面积，需考虑多条焊缝；、确定总的有效面积，需考虑多条焊缝；p3 3、分别求解平行于焊缝长度方向的应力、分别求解平行于焊缝长度方向的应力 和垂直和垂直于焊缝长度方向的应力于焊缝长度方向的应力 ，然后代入公式计算。，然后代入公式计算。（二）受轴心力作用的拼接板连接（二）受轴心力作用的拼接板连接1 1、仅侧面角焊缝、仅侧面角焊缝强度验算：强度验算：承载力验算：承载力验算：p算例算例1 1 如图所示两块板厚如图所示两块板厚t t14mm14mm的板接受上下两块盖的板接受上下两块盖板（板厚板（板厚t t8mm8mm）连接，钢

17、材接受）连接，钢材接受Q235Q235，手工焊，手工焊，焊条焊条E43E43，承受静态轴心力，承受静态轴心力N N500KN500KN，已知端缝长，已知端缝长度为度为Lw1Lw1400mm400mm，侧缝长度为，侧缝长度为Lw2Lw2300mm300mm，依据下，依据下列状况设计焊缝：列状况设计焊缝：（1 1）仅有侧面角焊缝；）仅有侧面角焊缝；（2 2）仅有正面角焊缝；）仅有正面角焊缝；解：依据构造要求焊角尺寸解：依据构造要求焊角尺寸 hf 1.2x8 hf 1.2x8 t-(1 t-(12)2)取取hf=6mmhf=6mm（1 1）仅有侧面角焊缝；）仅有侧面角焊缝；（二）受轴心力作用的拼接板

18、连接（二）受轴心力作用的拼接板连接2 2、仅正面角焊缝、仅正面角焊缝强度验算：强度验算：承载力验算：承载力验算：p算例算例1 1 如图所示两块板厚如图所示两块板厚t t14mm14mm的板接受上下两块盖的板接受上下两块盖板（板厚板（板厚t t8mm8mm）连接，钢材接受）连接，钢材接受Q235Q235，手工焊，手工焊，焊条焊条E43E43，承受静态轴心力，承受静态轴心力N N500KN500KN，已知端缝长，已知端缝长度为度为Lw1Lw1400mm400mm，侧缝长度为，侧缝长度为Lw2Lw2300mm300mm，依据下，依据下列状况设计焊缝：列状况设计焊缝：（1 1）仅有侧面角焊缝；）仅有侧

19、面角焊缝；（2 2）仅有正面角焊缝；）仅有正面角焊缝；解：依据构造要求焊角尺寸解：依据构造要求焊角尺寸 hf 1.2x8 hf 1.2x8 t-(1 t-(12)2)取取hf=6mmhf=6mm（2 2）仅有正面角焊缝；）仅有正面角焊缝；3、三面围焊先计算正面角焊缝受力N1，剩余的N-N1由侧面角焊缝担当。（一般接受连续焊接，即hf相等）1 1）正面角焊缝担当内力）正面角焊缝担当内力N1 N1：2 2）剩余的）剩余的N-N1N-N1由侧面角由侧面角焊缝担当：焊缝担当：（三）受轴心力作用的角钢连接（三）受轴心力作用的角钢连接1 1、当用侧面角焊缝连接时、当用侧面角焊缝连接时:两面侧焊两面侧焊肢背

20、 N1=e2 N/（e1+e2）=K1 N 肢尖 N2=e1 N/（e1+e2）=K2 N 肢背、肢尖焊缝强度验算肢背、肢尖焊缝强度验算p 焊缝内力安排系数焊缝内力安排系数2 2、三面围焊时：先计算正面角焊缝受力、三面围焊时：先计算正面角焊缝受力N3N3，剩余，剩余的的N-N3N-N3由侧面角焊缝担当。由侧面角焊缝担当。1）正面角焊缝担当的力 N3=0.7hflw3f ffw2）侧面角焊缝担当的力 肢背 N1=e2 N/（e1+e2）N3/2=K1 NN3/2 肢尖 N2=e1 N/（e1+e2）N3/2=K2NN3/2 3 3）肢背、肢尖焊缝强度验算）肢背、肢尖焊缝强度验算p 算例算例2 2

21、 如图所示某桁架腹杆接受角钢如图所示某桁架腹杆接受角钢2L140X102L140X10，用角焊，用角焊缝三面围焊与节点板连接，钢材接受缝三面围焊与节点板连接，钢材接受Q235Q235，手工焊，手工焊，焊条焊条E43E43，承受静态轴心力，承受静态轴心力N N1170KN1170KN，已知焊角尺寸，已知焊角尺寸hfhf8mm8mm，肢背焊缝长度，肢背焊缝长度Lw1Lw1400mm400mm，肢尖焊缝长度，肢尖焊缝长度Lw2Lw2250mm250mm，验算焊缝连接是否平安：，验算焊缝连接是否平安：1 1）正面角焊缝承担的力）正面角焊缝承担的力 N3=0.7hflw3f ffw 0.7x8x140

22、x2x1.22x160306kN2 2）肢背受力：）肢背受力：3)3)肢尖受力：肢尖受力：N1=K1 NN3/2 0.7x1170-306/2=666kN0.7x8x2x(400-8)x160=702kN0.7x8x2x(400-8)x160=702kNN2=K2NN3/20.3x1170-306/2=198kN0.7x8x2x(250-8)x160=434kN0.7x8x2x(250-8)x160=434kN（四）弯矩作用下的焊缝强度计算（四）弯矩作用下的焊缝强度计算1 1、确定焊缝有效截面；、确定焊缝有效截面；2 2、计算焊缝的有效截面模、计算焊缝的有效截面模量；量；3 3、计算弯曲正应力

23、：、计算弯曲正应力：（五）弯矩、剪力和轴心力共同作用（五）弯矩、剪力和轴心力共同作用p 算例算例3 3 验算如图所示牛腿与钢柱连接角焊缝强度。钢材验算如图所示牛腿与钢柱连接角焊缝强度。钢材接受接受Q235Q235，手工焊，焊条，手工焊，焊条E43E43，N N300KN300KN，V V200KN200KN，e e100mm100mm，已知焊角尺寸，已知焊角尺寸hfhf8mm8mm，焊缝长，焊缝长度度LwLw400mm400mm。剪力剪力V V产生产生弯矩弯矩M MVeVe产生产生轴力轴力N N产生产生焊缝强度验算：焊缝强度验算：（六）扭矩作用下的焊缝（六）扭矩作用下的焊缝 基本假定基本假定

24、（1 1）被）被连连接构件是确接构件是确定定刚刚性的，而性的，而焊缝则焊缝则是是弹弹性的；性的；（2 2）被）被连连接板件接板件绕绕角角焊缝焊缝有效截面形心有效截面形心o o旋旋转转，角角焊缝焊缝上任一点的上任一点的应应力力方向垂直于方向垂直于该该点与形心点与形心o o的的连线连线，应应力的大小与力的大小与其距离其距离r r的大小成正比。的大小成正比。p 基本步骤：基本步骤：p（1 1）求解）求解J JIxIxIyIy；p 焊缝形心求解；焊缝形心求解；p（2 2）求解扭转应力）求解扭转应力p（3 3）求解垂直于和平行于焊缝长度方向的应）求解垂直于和平行于焊缝长度方向的应力重量：力重量：p（4

25、4）代入角焊缝强度验算公式：）代入角焊缝强度验算公式：（七）扭矩、剪力和轴心力共同作用（七）扭矩、剪力和轴心力共同作用u 角焊缝计算思路：角焊缝计算思路：u1 1、依据荷载状况明确角焊缝参数，包括焊角尺、依据荷载状况明确角焊缝参数，包括焊角尺寸寸hfhf、焊缝长度、焊缝长度lwlw、截面模量、截面模量w w、惯性矩等；、惯性矩等；u2 2、分别求解各种荷载工况下的截面应力；、分别求解各种荷载工况下的截面应力；u3 3、求解垂直于截面和平行于截面应力，应力合、求解垂直于截面和平行于截面应力，应力合成，代入计算公式成，代入计算公式p 算例算例4 4：p54p54，例，例3 35 5二、对接焊缝的计

26、算二、对接焊缝的计算二、对接焊缝的计算二、对接焊缝的计算（一）对接焊缝强度（一）对接焊缝强度（1 1）钢材牌号焊条型号）钢材牌号焊条型号（2 2）焊缝质量检验标准：）焊缝质量检验标准：I I、IIII、IIIIII级级 压剪：压剪：焊缝和焊件等强；不需计算焊缝强度焊缝和焊件等强；不需计算焊缝强度 拉拉：I I、IIII级级焊焊缝缝和和焊焊件件等等强强，不不需需计计算算焊焊缝缝强强度度；IIIIII级级：0.85f（母材强度），计计算算焊焊缝缝强度。强度。焊透对接焊缝焊透对接焊缝部分焊透对接焊缝部分焊透对接焊缝（二）焊透对接焊缝：厚度与焊件相同，焊件截（二）焊透对接焊缝：厚度与焊件相同，焊件截面

27、（假如厚度不一则取薄板截面）面（假如厚度不一则取薄板截面）（1 1）轴心受力的对接焊缝）轴心受力的对接焊缝 N（lwt）fwt或fwc（2 2）受弯、受剪的对接焊缝计算）受弯、受剪的对接焊缝计算 最大应力值验算最大应力值验算 max MWw fwt maxVS（Iwt ）fwV焊缝为矩形截面焊缝为矩形截面焊缝为工字形截面焊缝为工字形截面 折算应力验算折算应力验算 考虑到最大折算应力只发生在局部个别点，所以考虑到最大折算应力只发生在局部个别点，所以将强度设计值适当提高将强度设计值适当提高1010。-320 x20-320 x20-320 x20-320 x20-1160 x10-1160 x10

28、p 算例算例5 5 如图所示焊接工字形梁仅在腹板上设一道对接拼如图所示焊接工字形梁仅在腹板上设一道对接拼接焊缝，钢材接受接焊缝，钢材接受Q345Q345，手工焊，焊条，手工焊，焊条E50E50，拼接，拼接处弯矩处弯矩M M2600kNm2600kNm，剪力，剪力V V244kN244kN，设置引弧板，设置引弧板，质量等级三级，试验算最大应力和折算应力。质量等级三级，试验算最大应力和折算应力。验算内容：验算内容：（1 1）最大应力验算）最大应力验算（2 2）折算应力验算）折算应力验算（1 1）焊缝所处截面的惯性矩：）焊缝所处截面的惯性矩：上翼缘对上翼缘对x x轴的面积矩：轴的面积矩：上半截面对上

29、半截面对x x轴的面积矩：轴的面积矩：（2 2）焊缝最大应力验算：）焊缝最大应力验算：（2 2）折算应力验算：腹板与上翼缘交界点）折算应力验算：腹板与上翼缘交界点折算应力：折算应力：（三）部分焊透的对接焊缝（三）部分焊透的对接焊缝应用：联系或是临时连接应用：联系或是临时连接坡口形式：按角焊缝计算坡口形式：按角焊缝计算一、焊接应力的分类和产生的缘由一、焊接应力的分类和产生的缘由 纵向焊接应力纵向焊接应力第五节第五节第五节第五节 焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形 横向横向焊接应力焊接应力（1 1）纵向收缩（）纵向收缩（2 2）施焊先后不同：）施焊先后不同：后

30、冷却的受拉后冷却的受拉 厚度方向的厚度方向的焊接应力焊接应力（1 1）中间受拉，四周受压应力状态；）中间受拉，四周受压应力状态；（2 2）中间厚板焊缝三向受拉，降低塑性）中间厚板焊缝三向受拉，降低塑性；二、焊接应力对结构性能的影响二、焊接应力对结构性能的影响二、焊接应力对结构性能的影响二、焊接应力对结构性能的影响 对结构静力强度的影响：对结构静力强度的影响：承载力没有影响承载力没有影响 对结构刚度的影响：对结构刚度的影响：塑性部分没法供应刚度，刚度降低塑性部分没法供应刚度，刚度降低 对对低温冷脆低温冷脆的影响：的影响：两向或者三向应力，变脆两向或者三向应力，变脆 对疲惫强度的影响：降低疲惫强度

31、或允许应力幅对疲惫强度的影响：降低疲惫强度或允许应力幅三、三、三、三、焊接变形焊接变形焊接变形焊接变形 残余变形形式残余变形形式 残余变形形式残余变形形式1 1 1 1、合理的焊缝设计、合理的焊缝设计、合理的焊缝设计、合理的焊缝设计 焊接位置要合理，布置应尽量对称于截面重心焊接位置要合理，布置应尽量对称于截面重心 焊缝尺寸（焊脚和焊缝长度）要适当，接受瘦长焊缝焊缝尺寸（焊脚和焊缝长度）要适当，接受瘦长焊缝 焊缝不宜过分集中（图焊缝不宜过分集中（图a a）：过大的焊接应力）：过大的焊接应力 应尽量避开三向焊缝交叉（图应尽量避开三向焊缝交叉（图b b）焊条易达到（图焊条易达到（图d d），避开仰焊

32、），避开仰焊2 2、合理的工艺措施、合理的工艺措施 实行合理的施焊次序实行合理的施焊次序 施焊前加相反的预变形（图施焊前加相反的预变形（图a a、b b）焊前预热，焊后回火（图焊前预热，焊后回火（图c c）2 2、合理的工艺措施、合理的工艺措施第六节第六节 螺栓连接的构造螺栓连接的构造一、引一、引 言言 分类：分类：一般螺栓一般螺栓 高强螺栓高强螺栓 直径：有效直径（直径：有效直径（de de ，AeAe）和公称直径）和公称直径d d（M20M20M24M24）精制螺栓：精制螺栓：A A级和级和B B级，级，5.65.6级和级和8.88.8级级粗制螺栓：粗制螺栓：C C级，级，4.64.6级和

33、级和4.84.8级级摩擦型螺栓：板件间的摩擦力为极限状态；摩擦型螺栓：板件间的摩擦力为极限状态；承压型螺栓：摩擦力先被克服，直至螺杆承压型螺栓：摩擦力先被克服，直至螺杆剪切或者孔壁承压破坏；剪切或者孔壁承压破坏；二、螺栓连接的排列和构造要求二、螺栓连接的排列和构造要求 排列方式：排列方式：并列：简洁整齐并列：简洁整齐 错列：紧凑错列：紧凑 排列要求排列要求 受力要求：钢板端部剪断，端距不应小于受力要求：钢板端部剪断，端距不应小于2d02d0；受拉时，栓距和线距不应过小；受拉时，栓距和线距不应过小；受压时，沿作用力方向栓距不宜过大；受压时，沿作用力方向栓距不宜过大；构造要求：边距和中距不宜过大，

34、否则接触面不紧构造要求：边距和中距不宜过大，否则接触面不紧密，潮气入侵造成锈蚀；密，潮气入侵造成锈蚀；施工要求：有确定的施工空间，便于转动扳手拧紧施工要求：有确定的施工空间，便于转动扳手拧紧螺帽。螺帽。孔、螺栓图例孔、螺栓图例 传力方式：传力方式：抗剪螺栓：抗剪螺栓：螺栓杆抗剪和螺栓杆抗剪和螺栓杆对孔壁承压传递剪螺栓杆对孔壁承压传递剪力；力；抗拉螺栓：抗拉螺栓：螺栓杆承受沿螺栓杆承受沿杆长方向的拉力；杆长方向的拉力；同时同时抗剪、抗拉螺栓抗剪、抗拉螺栓:第七节第七节 一般螺栓连接的计算一般螺栓连接的计算一、抗剪螺栓一、抗剪螺栓工作性能：工作性能：克服界面摩擦力，螺杆承压（剪切和弯曲），塑性破坏

35、克服界面摩擦力，螺杆承压（剪切和弯曲），塑性破坏1 1、破坏形式：、破坏形式：螺栓杆剪断；孔壁压坏；板被拉断；螺栓杆剪断；孔壁压坏；板被拉断；板端被剪断；螺栓杆弯曲板端被剪断；螺栓杆弯曲 2 2、一个抗剪螺栓的设计承载力计算一个抗剪螺栓的设计承载力计算u 抗剪承载力设计值：抗剪承载力设计值：u 承压承载力设计值：承压承载力设计值：(a)单剪单剪 (b)双剪双剪 (c)四剪面四剪面一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式较小值一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式较小值 3 3、一般螺栓的抗剪连接计算、一般螺栓的抗剪连接计算1 1）轴心力作用下的抗剪计算）轴心力作用下的抗剪计算 螺栓强度螺栓强度

36、板件净截面强度板件净截面强度 净截面面积净截面面积A An n（1 1）并列）并列N1=N；N2=N(n1/n)N；N3=N(n1+n2)/n N 对被连接板：对被连接板：An=t(bn1d0)对拼接板：对拼接板：An=2t1(bn3d0)（2 2）错列）错列:p 算例算例6 6 如图所示某钢板的搭接连接，板件厚如图所示某钢板的搭接连接，板件厚t t16mm16mm，宽宽b b240mm240mm，拼接板，拼接板t1t17mm7mm，接受，接受C C级螺栓级螺栓M22M22，孔径孔径d0d023.5mm23.5mm，承受轴心力，承受轴心力N N500kN500kN，钢材接受，钢材接受Q235Q

37、235，试设计该连接。，试设计该连接。抗剪承载力设计值：抗剪承载力设计值：承压承载力设计值：承压承载力设计值：抗剪螺栓的承载力设计值抗剪螺栓的承载力设计值抗剪螺栓数：抗剪螺栓数：取螺栓数取螺栓数n n6 6板件净截面强度板件净截面强度:2 2）扭矩作用下的抗剪计算）扭矩作用下的抗剪计算基本假定基本假定 被连接构件是被连接构件是确定刚性的，而螺确定刚性的，而螺栓则是弹性的；栓则是弹性的；各螺栓绕螺栓群形心各螺栓绕螺栓群形心o o旋转，其受力大小与旋转，其受力大小与其至螺栓群形心其至螺栓群形心o o的距离的距离r r成正比，力的方向与成正比，力的方向与其至螺栓群形心的连线相垂直。其至螺栓群形心的连

38、线相垂直。平衡条件：平衡条件：依据螺栓受力大小与其至形心依据螺栓受力大小与其至形心o的距离的距离r成正比条件成正比条件 则则 或或 验算验算 3 3）螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作用下的抗剪计算）螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作用下的抗剪计算在扭矩在扭矩T作用下，螺栓作用下，螺栓1 受力为受力为 在剪力在剪力V和轴力和轴力N作用下，螺栓匀整受力：作用下，螺栓匀整受力：则螺栓则螺栓1受的最大剪力受的最大剪力N1应满足：应满足：例题例题7 p74 7 p74 例题例题3 39 93 3）螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作用下的抗剪计算）螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作用下的抗剪计算二、抗拉螺栓连接二、抗拉螺栓连接

39、1 1、受力性能：、受力性能：撬力现象：撬力现象：有效面积：有效面积：2 2、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算或者或者3、螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算、螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算 假定：中和轴在最下排螺栓处假定：中和轴在最下排螺栓处 则则 4 4、M M、N N共同作用（偏心受拉）螺栓计算共同作用（偏心受拉）螺栓计算三、螺栓群同时受剪力和拉力的计算三、螺栓群同时受剪力和拉力的计算螺栓不发生拉剪破坏：螺栓不发生拉剪破坏：板不发生承压破坏：板不发生承压破坏：（1 1）支托仅起安装作用：）支托仅起安装作用：螺栓群受力为螺栓群受力为M M=VeVe和剪力和剪力V V，则

40、，则例题例题9 9：P80P80，例题，例题3-123-12（2 2）支托承受剪力：）支托承受剪力：螺栓群只承受弯矩螺栓群只承受弯矩M M=VeVe作用，则作用，则支托与柱翼缘的角焊缝验算：支托与柱翼缘的角焊缝验算：为考虑剪力为考虑剪力V偏心对角焊缝的影响，取偏心对角焊缝的影响，取1.251.35第八节第八节 高强螺栓连接的计算高强螺栓连接的计算一、概述一、概述分类：摩擦型与承压型分类：摩擦型与承压型受力特性：抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承受力特性：抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺载力极限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与

41、孔壁承压破坏为承载力极限状态（同一般螺杆抗剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态（同一般螺栓），所以承载力大于前者。受拉时两者无区分。栓），所以承载力大于前者。受拉时两者无区分。材料与强度等级材料与强度等级:由高强材料经热处理制成，按强度等由高强材料经热处理制成，按强度等级分级分10.910.9与与8.88.8级。级。10.9 10.9级：一般为级：一般为20MnTiB20MnTiB、40Cr40Cr等材料，等材料，fu1000N/mm2 fu1000N/mm2，fy/fu fy/fu0.90.9；8.8 8.8级：一般为级：一般为3535号、号、4545号钢和号钢和40B40B钢制成，钢制成，fu

42、800N/mm2 fu800N/mm2，fy/fu fy/fu0.80.8。1、高强螺栓连接的预拉力、高强螺栓连接的预拉力施加方法：扭矩法、转角法（大六角头型）、扭剪施加方法：扭矩法、转角法（大六角头型）、扭剪法（扭剪型）法（扭剪型）预拉力设计值：高强度螺栓预拉力设计值按材料抗预拉力设计值：高强度螺栓预拉力设计值按材料抗拉强度和螺栓有效截面积确定，取值时考虑：拉强度和螺栓有效截面积确定，取值时考虑：螺栓材质的不匀整性，引入折减系数螺栓材质的不匀整性，引入折减系数0.9；施加预应力时为补偿预拉力损失超张拉施加预应力时为补偿预拉力损失超张拉5%10%，引入折减系数，引入折减系数0.9；在扭紧螺栓时

43、，扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉承载力，引入折减系数栓的抗拉承载力，引入折减系数1/1.2；钢材由于以抗拉强度为准，引入附加平安系数钢材由于以抗拉强度为准，引入附加平安系数0.9。1、高强螺栓连接的预拉力、高强螺栓连接的预拉力2、高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数、高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数 滑移系数与处理方法和构件的钢号有关滑移系数与处理方法和构件的钢号有关，P83表3-10：二、二、高强度螺栓摩擦型连接计算高强度螺栓摩擦型连接计算1 1、受剪计算、受剪计算 抗剪承载力抗剪承载力 连接所需螺连接所需螺栓数栓数 构件净截面强度构件净截面强度：需考需考

44、虑孔前传力的影响（占螺虑孔前传力的影响（占螺栓传力的栓传力的50%50%）2 2、受拉计算、受拉计算 抗拉承载力：由于高强螺栓的基本承载力为摩抗拉承载力：由于高强螺栓的基本承载力为摩擦力，而摩擦力预压力有关，为保证板件间保留擦力，而摩擦力预压力有关，为保证板件间保留确定的压紧力规范规定：确定的压紧力规范规定：轴心受拉：轴心受拉：弯矩作用时：弯矩作用时：板不被拉开，板面始终受压，中和板不被拉开，板面始终受压，中和轴在螺栓群形心处轴在螺栓群形心处3 3、同时承受剪力和拉力连接计算、同时承受剪力和拉力连接计算u 由于外拉力的作用，板件间的挤压力降低；由于外拉力的作用，板件间的挤压力降低；u 抗滑移系

45、数随板件间的挤压力的减小而降低，抗滑移系数随板件间的挤压力的减小而降低，抗剪承载力也随之削减。抗剪承载力也随之削减。三、高强度螺栓承压型连接计算三、高强度螺栓承压型连接计算 破坏状态同一般螺栓，极限承载力由杆身抗剪和破坏状态同一般螺栓，极限承载力由杆身抗剪和孔壁承压确定，摩擦力只起延缓滑动作用，计算方孔壁承压确定，摩擦力只起延缓滑动作用，计算方法和一般螺栓相同；法和一般螺栓相同；(1)(1)接受承压型高强螺栓设计值接受承压型高强螺栓设计值(2)(2)当剪切面在螺纹处时公式中当剪切面在螺纹处时公式中d d 改用有效直径改用有效直径dede1 1、抗剪计算、抗剪计算 2 2、抗拉计算：同一般螺栓、抗拉计算：同一般螺栓 3 3、同时受剪和受拉计算：同一般螺栓、同时受剪和受拉计算：同一般螺栓 p 算例算例1010如图所示某钢板接受高强度螺栓的搭接连接，板件如图所示某钢板接受高强度螺栓的搭接连接，板件厚厚t t16mm16mm，宽，宽b b240mm240mm，拼接板，拼接板t1t18mm8mm，孔径，孔径d0d021.5mm21.5mm，承受轴心力，承受轴心力N N600kN600kN，钢材接受，钢材接受Q235Q235，8.88.8级级M20M20螺栓，摩擦面为喷砂后生赤锈，试分别按螺栓，摩擦面为喷砂后生赤锈，试分别按摩擦型和承压型设计该连接。摩擦型和承压型设计该连接。