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1、7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理7 7 钢结构的连接钢结构的连接7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理7 7 钢结构的连接钢结构的连接7.1 焊缝连接的基本知识焊缝连接的基本知识7.2 角焊缝连接的设计角焊缝连接的设计7.3 对接焊缝连接的设计对接焊缝连接的设计7.4 焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形7.5 螺栓连接的基本知识螺栓连接的基本知识7.6 普通螺栓连接的设计普通螺栓连接的设计7.7 高强度螺栓连接的设计高强度螺栓连接的设计7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理7.1 7.1 焊缝连接的基本知识焊缝连接的基本知识优点优点
2、 构造简单构造简单 用料经济用料经济 制作方便制作方便 密闭性好，刚度大密闭性好，刚度大缺点缺点 焊缝区局部变脆焊缝区局部变脆 残余应力、残余变形使压杆承载力下降残余应力、残余变形使压杆承载力下降 对裂纹敏感，低温冷脆突出对裂纹敏感，低温冷脆突出1、焊缝连接的特点、焊缝连接的特点7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理角焊缝角焊缝 对接焊缝对接焊缝 7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理 角焊缝角焊缝按截面形式按截面形式2、焊缝连接的形式、焊缝连接的形式角焊缝、对接焊缝角焊缝、对接焊缝直角角焊缝直角角焊缝 斜角角焊缝斜角角焊缝 7 钢结构的连接钢结构的连接钢结
3、构基本原理钢结构基本原理 角焊缝角焊缝按作用力与焊缝之间位置关系按作用力与焊缝之间位置关系7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理 对接焊缝对接焊缝按是否焊透按是否焊透焊透的对接焊缝焊透的对接焊缝 部分焊透的对接焊缝部分焊透的对接焊缝 7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理 对接焊缝对接焊缝按作用力与焊缝之间位置关系按作用力与焊缝之间位置关系（a）正对接焊缝）正对接焊缝 （b）斜对接焊缝）斜对接焊缝 7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理3、焊缝符号表示、焊缝符号表示（a）正面焊缝；（）正面焊缝；（b）背面焊缝；（）背面焊缝；（c）安装焊缝）
4、安装焊缝7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理4、焊缝施焊的位置、焊缝施焊的位置（a）平焊）平焊 （b）横焊）横焊 (c) 立焊立焊 （d）仰焊）仰焊7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理5、焊缝施焊的方法、焊缝施焊的方法 手工电弧焊手工电弧焊 在高温作用下，电弧周围的焊件金属变成液态形成在高温作用下，电弧周围的焊件金属变成液态形成熔池；同时焊条中的焊丝熔化滴落入熔池中，与焊件的熔池；同时焊条中的焊丝熔化滴落入熔池中，与焊件的熔融金属相互结合，冷却后即形成焊缝。熔融金属相互结合，冷却后即形成焊缝。 焊条药皮则在焊接过程中产生气体，保护电弧和熔焊条药皮则在焊接
5、过程中产生气体，保护电弧和熔化金属，并形成熔渣覆盖着焊缝，防止空气中的氧、氮化金属，并形成熔渣覆盖着焊缝，防止空气中的氧、氮等有害气体与熔化金属接触而形成易脆的化合物。等有害气体与熔化金属接触而形成易脆的化合物。 7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理焊条与焊件的组配焊条与焊件的组配同一钢种同一钢种Q235 E43型（型（E43）Q345 E50型（型（E50）Q390、Q420 E55型（型（E55 ）不同钢种（低组配方案）不同钢种（低组配方案）420MPa490MPa540MPa7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理 埋弧焊埋弧焊电弧在焊剂层下燃烧电弧在
6、焊剂层下燃烧埋弧自动电弧焊埋弧自动电弧焊 （焊丝送进自动、电弧移动自动）（焊丝送进自动、电弧移动自动） 埋弧半自动电弧焊（焊丝送进自动、电弧移动人工）埋弧半自动电弧焊（焊丝送进自动、电弧移动人工） 气体保护焊气体保护焊CO2或惰性气体作保护介质或惰性气体作保护介质7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理6、焊缝缺陷及检验、焊缝缺陷及检验(a)裂纹裂纹 (b)焊瘤焊瘤 (c)烧穿烧穿 (d)弧坑弧坑 (e)气孔气孔 (f)夹渣夹渣 (g)咬边咬边 (h)未熔合未熔合 (i)未焊透未焊透7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理检验方法：检验方法： 外观检查外观检查
7、外观缺陷、几何尺寸外观缺陷、几何尺寸 无损检验无损检验 内部缺陷内部缺陷 超声波检验超声波检验 磁粉检验、荧光检验磁粉检验、荧光检验射线射线射线透照或拍片射线透照或拍片 焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；一级、二级焊缝则除外观检查符合三级质量标准；一级、二级焊缝则除外观检查外，还要求一定数量的超声波检验并符合相应级别外，还要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。的质量标准。 7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理7.
8、2 7.2 角焊缝连接的设计角焊缝连接的设计侧面角焊缝：侧面角焊缝： 主要受剪力；主要受剪力； 塑性较好，强度较低；塑性较好，强度较低； 力线弯折，应力分布不均，力线弯折，应力分布不均， 但在届临塑性时，但在届临塑性时， 由于应由于应 力重分布，不均趋缓和。力重分布，不均趋缓和。1、角焊缝的工作性能、角焊缝的工作性能7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理正面角焊缝：正面角焊缝： 受力复杂，截面中各面均有受力复杂，截面中各面均有、，焊根处应力集中严重；，焊根处应力集中严重； 强度侧面角焊缝，塑性侧面角焊缝；强度侧面角焊缝，塑性侧面角焊缝；斜焊缝：斜焊缝： 受力性能和强度值介于正
9、面角焊缝和侧面角焊缝之间；受力性能和强度值介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间；7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理有效厚度有效厚度he=0.7hf有效截面有效截面helw=0.7hflw（或计算截面）（或计算截面）2、直角角焊缝强度计算的基本公式、直角角焊缝强度计算的基本公式h焊缝厚度焊缝厚度 hf焊脚尺寸焊脚尺寸 he焊缝有效厚度（焊喉部位）焊缝有效厚度（焊喉部位）h1熔深熔深 h2凸度凸度 d焊趾焊趾 e焊根焊根试验表明角焊缝的破坏常发生在焊喉。试验表明角焊缝的破坏常发生在焊喉。7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理焊缝有效截面的应力焊缝有效截面的应力 垂
10、直焊缝有效截面的正应力垂直焊缝有效截面的正应力 垂直焊缝长度方向的剪应力垂直焊缝长度方向的剪应力 沿焊缝长度方向的剪应力沿焊缝长度方向的剪应力2223()3wwufff7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理代入代入yyfe we w2NN12h lh l22 f2 xfe wNh lllllwf3()3 f222222llll7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理22ff2wff33 f22 2f2wff433 f2 2f2wffff f=1.22正面角焊缝强度增大系数；正面角焊缝强度增大系数； 但对直接承受动载结构，取但对直接承受动载结构，取f=1.0对正
11、面角焊缝，对正面角焊缝，f=0对侧面角焊缝，对侧面角焊缝，f=0 wfffe wNfh l wffe wNfh l7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理计算时不考虑焊缝方向，取计算时不考虑焊缝方向，取f=1.03、斜角角焊缝的计算、斜角角焊缝的计算（假定焊缝在所成夹角的最小斜面上破坏）假定焊缝在所成夹角的最小斜面上破坏）22wffff根部间隙根部间隙 1.5mm，根部间隙根部间隙1.5mm，根部间隙根部间隙5mm，改变作法（图，改变作法（图b） efhh cos2efhhcossin2 根根部部间间隙隙0000216090 ,90135当当7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基
12、本原理钢结构基本原理 由于角焊缝的内部质量不易探测，故规定其质由于角焊缝的内部质量不易探测，故规定其质量等级一般为三级，只对直接承受动力荷载且需要量等级一般为三级，只对直接承受动力荷载且需要验算疲劳和起重量验算疲劳和起重量Q50t的中级工作制吊车梁才规定的中级工作制吊车梁才规定角焊缝的外观质量应符合二级。角焊缝的外观质量应符合二级。4、角焊缝的等级要求、角焊缝的等级要求7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理（1）最大焊脚尺寸）最大焊脚尺寸5、角焊缝的构造要求、角焊缝的构造要求（2）最小焊脚尺寸）最小焊脚尺寸fmaxh1.5 t对自动焊，对自动焊，1对对T形连接的单面角焊缝，形
13、连接的单面角焊缝，1当当 取取 maxfmaxt4ht ， 7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理（3）侧面角焊缝的最大计算长度）侧面角焊缝的最大计算长度 一般情况：一般情况：lw60hf 超限部分计算不考虑超限部分计算不考虑 当内力沿全长分布，当内力沿全长分布， lw可不受限可不受限（4）角焊缝的最小计算长度）角焊缝的最小计算长度 lw8hf 和和 40mm7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理（5）搭接连接的构造要求）搭接连接的构造要求 仅两条侧面角焊缝仅两条侧面角焊缝 b lw b 16t (t12mm)或或190mm (t12mm) 仅正面角焊缝仅正
14、面角焊缝 搭接长度搭接长度l 5tmin且且l 25mm 三面围焊的转角应连续施焊，非围焊可连续作三面围焊的转角应连续施焊，非围焊可连续作2hf的绕角焊的绕角焊7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理（1）承受轴心力作用）承受轴心力作用6、直角角焊缝连接的应用举例、直角角焊缝连接的应用举例sin xNNcos yNN20.7 xffwNh l20.7 yffwNh l2f2wffff 7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理 wffe wNfh l仅侧面角焊缝：仅侧面角焊缝：仅正面角焊缝：仅正面角焊缝：三面围焊：计算正面角焊缝所承受内力三面围焊：计算正面角焊缝所
15、承受内力 由（由（N-N）计算侧面角焊缝）计算侧面角焊缝wfffe wNfh l wffe wNfh l wffe wNNfh l7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理三面围焊：先假设正面角焊缝的三面围焊：先假设正面角焊缝的hf3（原则：焊缝群传递的合力作用线应与角钢杆件的轴线重合）（原则：焊缝群传递的合力作用线应与角钢杆件的轴线重合） w3f 3ffN20.7h bf 3311N beNNNNb22 3322NNNeNNb22 1be2b3 2e1b3由由N1、N2，假定，假定hf1、hf2 lw1、lw2 lw1= lw1+hf1、 lw2= lw2+hf2 由由M07
16、钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理两面围焊：两面围焊：N3=0 11NN 22NN未绕角焊未绕角焊 lw1= lw1+2hf1、 lw2= lw2+2hf2 绕角焊绕角焊 lw1= lw1+hf1、 lw2= lw2+hf2L形围焊：形围焊：N2=0 332f 3ww3ffNN2Nh20.7lf 13NNN 1w1wf 1fNl20.7hf（假设（假设hf1）7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理（2）承受弯矩、剪力或轴力作用）承受弯矩、剪力或轴力作用 xfNM2e we wN6M2hl2hl yfye wN2h l2f2wffff A点处点处 7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理翼缘焊缝：翼缘焊缝： 方法一：假设腹板焊缝承全部剪力方法一：假设腹板焊缝承全部剪力,弯矩由全部焊缝承受弯矩由全部焊缝承受wf 1ffwMhfI22f 2whMI2 fe2 w2Vh l 2f 22wffff 腹板焊缝：腹板焊缝： 7 钢结构的连接钢结构的连接钢结构基本原理钢结构基本原理翼缘焊缝：翼缘焊缝： 方法二：假设腹板焊缝承全部剪力方法二：假设腹板焊
