钢结构的连接和节点构造-文档资料.ppt
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1、第第 七七 章章 钢结构的连接和节点构造钢结构的连接和节点构造1主要内容:主要内容:7.1 钢结构对连接的要求及连接方法钢结构对连接的要求及连接方法7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算7.5 焊接残余应力和残余变形焊接残余应力和残余变形7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算7.7 高强螺栓连接的性能和计算高强螺栓连接的性能和计算7.8 焊接梁翼缘焊缝计算焊接梁翼缘焊缝计算7.12 柱脚设计柱脚设计2连接要求连接要求 足够的强度、刚度和延性足够的强度、刚度和延性连接方法连接方法 焊接、铆
2、接和螺栓连接焊接、铆接和螺栓连接7.1 钢结构对连接的要求及连接方法钢结构对连接的要求及连接方法3 焊接,广泛采用焊接,广泛采用 铆接,应用较少铆接,应用较少 螺栓连接螺栓连接 普通螺栓普通螺栓 A、B级级 C级级 高强螺栓高强螺栓 摩擦型连接摩擦型连接 承压型连接承压型连接特点:特点:4 电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等 手工电弧焊焊条手工电弧焊焊条与焊件与焊件金属强度相适应金属强度相适应:Q235钢用钢用E43系列;系列;Q345用用E50系列;系列;Q390、Q420用用E55系列。系列。手工电弧焊手工电弧焊7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性7.
3、2.1 焊接方法焊接方法EXX的的XX表示焊条的表示焊条的最低抗拉强度。最低抗拉强度。5 焊条和焊剂要保焊条和焊剂要保证熔敷金属的抗拉证熔敷金属的抗拉强度强度不低于相应手不低于相应手工焊条数值。工焊条数值。埋弧焊埋弧焊6电渣焊电渣焊气体保护焊气体保护焊电阻焊电阻焊7 优点优点省工省材省工省材任何形状的构件均可直接连接任何形状的构件均可直接连接密封性好,刚度大密封性好,刚度大 缺点缺点材质劣化材质劣化残余应力、残余变形残余应力、残余变形一裂即坏、低温冷脆一裂即坏、低温冷脆7.2.2 焊接连接的优缺点焊接连接的优缺点87.2.3 焊缝缺陷焊缝缺陷焊缝缺陷焊缝缺陷裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边
4、、裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、焊瘤等焊瘤等910三级焊缝:外观检查,外观尺寸和缺陷;三级焊缝:外观检查,外观尺寸和缺陷;二级焊缝:在外观检查的基础上再做无损检验,用超二级焊缝:在外观检查的基础上再做无损检验,用超 声波检验每条焊缝的声波检验每条焊缝的20长度,且不小于长度,且不小于200mm;一级焊缝:在外观检查的基础上用超声波检验每条焊;一级焊缝:在外观检查的基础上用超声波检验每条焊;全部长度,以便揭示焊缝内部缺陷;全部长度,以便揭示焊缝内部缺陷;对承受动力荷载的重要构件焊缝,增加伽马射线探伤。对承受动力荷载的重要构件焊缝,增加伽马射线探伤。焊缝等级:焊缝等级:钢结构工程施工质量验
5、收规范钢结构工程施工质量验收规范(GB50205)三级)三级强度折减:强度折减:高空安装焊缝,强度设计值乘以高空安装焊缝,强度设计值乘以0.9。117.2.4 焊缝连接型式及焊缝型式焊缝连接型式及焊缝型式连接型式连接型式平接、平接、搭接、搭接、T T形连接、形连接、角接角接12焊缝型式焊缝型式 对接焊缝和角焊缝对接焊缝和角焊缝13按施焊位置按施焊位置焊缝沿长度分布情况:连续角焊缝和断续角焊缝焊缝沿长度分布情况:连续角焊缝和断续角焊缝14 作用作用 表明焊缝型式、尺寸和辅助要求表明焊缝型式、尺寸和辅助要求表示方法表示方法(GB324-88)由由基本符号、引出线、辅助符号、补充符号基本符号、引出线
6、、辅助符号、补充符号和和焊缝尺寸焊缝尺寸等部分组成等部分组成7.2.5 焊缝代号焊缝代号15161718 分为:分为:I形缝、形缝、V形缝、带钝边单边形缝、带钝边单边V形缝、带钝形缝、带钝边边V形缝(也叫形缝(也叫Y形缝)、带钝边形缝)、带钝边U形缝、带钝边形缝、带钝边单边单边V形缝和双形缝和双Y形缝等形缝等7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算7.3.1 构造要求构造要求 坡口形式坡口形式 斜坡口为了和焊缝根部共同形成一个焊条能运转斜坡口为了和焊缝根部共同形成一个焊条能运转的施焊空间的施焊空间1920不同宽度和厚度的钢板拼接不同宽度和厚度的钢板拼接动载时不大于动载时不大于1:41:
7、4,计算时取较薄焊件厚度,计算时取较薄焊件厚度21227.3.2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算 计算原则计算原则 用用计计算算焊焊件件的的方方法法。I、II级级等等强强不不计计算算,仅仅计算计算III级焊缝级焊缝(1)轴心受力的对接焊缝)轴心受力的对接焊缝 N/(lw t)f wt 或或 f wc23(2)受弯、受剪的对接焊缝计算)受弯、受剪的对接焊缝计算 M/Ww f wt VS/(Iwt)f wv24(3)轴轴力力、剪剪力力和和弯弯矩矩共共同同作作用用时时,对对接接焊焊缝缝的的最最大大正正应应力力为为轴轴力力和和弯弯矩矩引引起起的的应应力力之之和和,剪力和折算应力和上面相同。剪力和折算应力
8、和上面相同。257.3.3 部分焊透的对接焊缝部分焊透的对接焊缝计算原则:计算原则:按角焊缝计算按角焊缝计算267.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 7.4.1 构造和强度构造和强度截面形状、有效截面截面形状、有效截面27 应力分布应力分布 侧面角焊缝的应力分布侧面角焊缝的应力分布28 正面角焊缝的应力分布正面角焊缝的应力分布29角焊缝的应力角焊缝的应力位移曲线位移曲线30 hf 应与焊件的厚度相适应。应与焊件的厚度相适应。对对手手工工焊焊,hf应应不不小小于于 ,t为为较较厚厚焊焊件件的的厚厚度度(mm),对自动焊,可减小,对自动焊,可减小1mm;hf应不大于较薄焊件厚度的应不大于较
9、薄焊件厚度的1.2倍。倍。焊脚尺寸的限制焊脚尺寸的限制不等边角焊缝要求不等边角焊缝要求不等边角焊缝要求不等边角焊缝要求31 对对于于板板件件边边缘缘的的焊焊缝缝,当当t6mm时时,hft;当当t6mm时时,hf t(12)mm。焊缝长度焊缝长度lw 也不应太长或太短,其计算长度不宜小于也不应太长或太短,其计算长度不宜小于8hf和和40mm,且对侧面角焊缝,不宜大于,且对侧面角焊缝,不宜大于60hf,超出部,超出部分不计。若内力分不计。若内力沿侧面角焊缝全长分布沿侧面角焊缝全长分布沿侧面角焊缝全长分布沿侧面角焊缝全长分布,则不受此限。,则不受此限。327.4.2 角焊缝计算的基本公式角焊缝计算的
10、基本公式33则有则有34仅有仅有平行平行于焊缝长度方向的轴心力时于焊缝长度方向的轴心力时角焊缝计算的基本公式为角焊缝计算的基本公式为:仅有仅有垂直垂直于焊缝长度方向的轴心力时于焊缝长度方向的轴心力时 同时有同时有平行和垂直平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力时于焊缝长度方向的轴心力时357.4.3 常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算1、受轴心力作用的拼接板连接、受轴心力作用的拼接板连接仅侧面角焊缝(图仅侧面角焊缝(图a a)仅正面角焊缝(图仅正面角焊缝(图b b)36三面围焊时(图三面围焊时(图c)先计算计算正面角焊缝先计算计算正面角焊缝l1受力受力N1,剩,剩 余的余的N N1由侧
11、面角焊缝由侧面角焊缝l2承担。承担。菱形拼接板(图菱形拼接板(图d)简化计算不计正面及斜焊缝的简化计算不计正面及斜焊缝的 f:372、受轴心力作用的角钢连接、受轴心力作用的角钢连接当用侧面角焊缝连接时(图当用侧面角焊缝连接时(图a)肢背肢背 N1=e2 N/(e1+e2)=K1 N 肢尖肢尖 N2=e1 N/(e1+e2)=K2 N=NN1 3839三面围焊时(图三面围焊时(图b)正面角焊缝承担的力为正面角焊缝承担的力为 N3=0.7hflw3f ffw侧面角焊缝承担的力为侧面角焊缝承担的力为 肢背肢背 N1=e2 N/(e1+e2)N3/2=K1 NN3/2 肢尖肢尖 N2=e1 N/(e1
12、+e2)N3/2=K2NN3/2 40L形焊缝(图形焊缝(图c)正面角焊缝承担的力为正面角焊缝承担的力为:N3=0.7hflw3f ffw侧面角焊缝承担的力为侧面角焊缝承担的力为:N1=NN3 413、弯矩作用下的焊缝、弯矩作用下的焊缝424、扭矩作用下的焊缝、扭矩作用下的焊缝 焊缝群受扭:焊缝群受扭:假定假定:43环焊缝受扭环焊缝受扭445、弯矩、剪力和轴心力共同作用、弯矩、剪力和轴心力共同作用456、扭矩、剪力和轴心力共同作用、扭矩、剪力和轴心力共同作用467、塞焊计算、塞焊计算477.5.1 焊接残余应力的分类和产生的原因焊接残余应力的分类和产生的原因纵向残余应力纵向残余应力7.5 焊接
13、残余应力和残余变形焊接残余应力和残余变形48横向横向残余应力残余应力49厚度方向的厚度方向的残余应力残余应力50约束状态下的焊接约束状态下的焊接应力应力517.5.2 焊接残余应力的影响焊接残余应力的影响对结构静力强度的影响:无影响对结构静力强度的影响:无影响52对结构刚度的影响对结构刚度的影响对压杆稳定的影响:残余压应力对压杆稳定的影响:残余压应力53对低温冷脆的影响:三向应力对低温冷脆的影响:三向应力对疲劳强度的影响:高额残余拉应力对疲劳强度的影响:高额残余拉应力547.5.3 焊接残余变形焊接残余变形残余变形形式残余变形形式55残余变形形式残余变形形式567.5.4 减小焊接残余应力和焊
14、接残余变形的方法减小焊接残余应力和焊接残余变形的方法采取合理的施焊次序采取合理的施焊次序57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)587.5.5 合理的焊缝设计合理的焊缝设计焊接位置要应尽量对称于截面重心焊接位置要应尽量对称于截面重心焊缝尺寸要适当,采用较小的焊脚尺寸焊缝尺寸要适当,采用较小的焊脚尺寸焊缝不宜过分集中(图焊缝不宜过分集中(图a a)应尽量避免三向焊缝交叉(图应尽量避免三向焊缝交叉(图b b)考虑钢板分层问题(图考虑钢板分层问题(图c c)焊条易达到(图焊条易达到(图d d)避免仰焊避免仰焊59607.
15、6.1 螺栓连接的排列和构造要求螺栓连接的排列和构造要求排列方式:排列方式:并列或错列并列或错列7.6 普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算61 受力要求受力要求:钢板端部不剪断,端距不应小于钢板端部不剪断,端距不应小于2 2d d0 0;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,沿作用力方向的栓距不宜过大受压时,沿作用力方向的栓距不宜过大 构造要求:构造要求:栓距和线距不宜过大栓距和线距不宜过大 施工要求:施工要求:有一定的施工空间有一定的施工空间排列要求排列要求6263孔、螺栓图例孔、螺栓图例 647.6.2 普通螺栓连接受剪、受拉时的性能普通螺栓连接受剪、受拉时
16、的性能传力方式:传力方式:抗剪螺栓和抗拉螺栓抗剪螺栓和抗拉螺栓651 1、抗剪螺栓连接、抗剪螺栓连接破坏形式:破坏形式:螺栓杆剪断;孔壁压坏;板被拉断;板端螺栓杆剪断;孔壁压坏;板被拉断;板端被剪断;螺栓杆弯曲被剪断;螺栓杆弯曲 66受力状态:受力状态:弹性时两端大而中间小,进入塑性阶段弹性时两端大而中间小,进入塑性阶段后,因内力重分布使各螺栓受力趋于均匀。后,因内力重分布使各螺栓受力趋于均匀。67为防止为防止“解纽扣解纽扣”破坏,当连接长度破坏,当连接长度l1 较大时,应较大时,应将螺栓的承载力乘以将螺栓的承载力乘以折减系数折减系数 :当当 l115d0 时,时,=1.0当当 15d0l16
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