第4章钢结构连接.ppt
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第四章大纲要求大纲要求1.1.了解钢结构连接的种类及各自的特点；了解钢结构连接的种类及各自的特点；2.2.了解焊接连接的工作性能，了解焊接连接的工作性能，掌握焊接连接的计算掌握焊接连接的计算方法及构造要求；方法及构造要求；3.3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构工作的影响；工作的影响；4.4.了解螺栓连接的工作性能，了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算掌握螺栓连接的计算和构造要求。
和构造要求。
一、一、焊缝连接焊缝连接4.1钢结构的连接方法对接焊缝连接对接焊缝连接优点：
不削弱截面，方便施工，连接刚度大；优点：
不削弱截面，方便施工，连接刚度大；缺点：
材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。
缺点：
材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。
角焊缝连接角焊缝连接三、螺栓连接三、螺栓连接优点：
连接刚度大，传力可靠；优点：
连接刚度大，传力可靠；分为：
分为：
普通螺栓连接普通螺栓连接高强度螺栓连接高强度螺栓连接二、铆钉连接二、铆钉连接N缺点：
对施工技术要求很高，缺点：
对施工技术要求很高，劳动强度大，施工条件差，劳动强度大，施工条件差，施施工速度慢。
工速度慢。
一、钢结构常用焊接方法一、钢结构常用焊接方法1.1.手工电弧焊手工电弧焊A、焊条的选择：
焊条的选择：
焊条应与焊件焊条应与焊件钢材相适应。
钢材相适应。
原理：
利用电弧产生热量原理：
利用电弧产生热量60006000熔化焊条和母材形熔化焊条和母材形成焊缝。
成焊缝。
4.2焊接方法和焊接连接形式焊机焊机导线导线熔池熔池焊条焊条焊钳焊钳保护气体保护气体焊件焊件电弧电弧Q390Q390、Q420Q420钢选择钢选择E55E55型焊条型焊条（E5500-5518）（E5500-5518）Q345Q345钢选择钢选择E50E50型焊条型焊条（E5000-5048）（E5000-5048）BB、焊条的表示方法：
焊条的表示方法：
E焊条焊条（Electrode）第第11、22位数字为熔融金属的最小抗拉强度位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2）第第33、44适用焊接位置、电流及药皮的类型。
适用焊接位置、电流及药皮的类型。
不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。
不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。
缺点：
质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。
缺点：
质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。
优点：
方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；优点：
方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；Q235Q235钢选择钢选择E43E43型焊条（型焊条（E4300-E4328）E4300-E4328）CC、优、缺点优、缺点2.2.埋弧焊（自动或半自动）埋弧焊（自动或半自动）、焊丝转盘焊丝转盘送丝器送丝器焊剂漏斗焊剂漏斗焊剂焊剂熔渣熔渣焊件焊件埋弧自动焊埋弧自动焊AA、焊丝的选择应与焊件等强度。
焊丝的选择应与焊件等强度。
BB、优、缺点：
优、缺点：
优点：
自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，优点：
自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。
焊接质量好。
缺点：
设备投资大，施工位置受限等。
缺点：
设备投资大，施工位置受限等。
送送丝丝器器机机器器3.3.气体保护焊气体保护焊优、缺点：
优、缺点：
优点：
焊接速度快，焊接质优点：
焊接速度快，焊接质量好。
量好。
缺点：
施工条件受限制等。
缺点：
施工条件受限制等。
二、焊接连接形式和焊缝形式二、焊接连接形式和焊缝形式1.1.焊接连接形式焊接连接形式搭接搭接对接对接T型连接型连接2.2.焊缝形式焊缝形式
（1）对接焊缝）对接焊缝正正对接焊缝对接焊缝
（2）角焊缝）角焊缝T型对接焊缝型对接焊缝斜对接焊缝斜对接焊缝3.3.焊缝位置焊缝位置三、焊缝缺陷及焊缝质量检查三、焊缝缺陷及焊缝质量检查1.1.焊缝缺陷焊缝缺陷2.2.焊缝质量检查焊缝质量检查外观检查：
外观检查：
检查外观缺陷和几何尺寸；检查外观缺陷和几何尺寸；内部无损检验：
内部无损检验：
检验内部缺陷。
检验内部缺陷。
内部检验主要采用超声内部检验主要采用超声波，有时还用磁粉检验波，有时还用磁粉检验荧光检验等辅助检验方荧光检验等辅助检验方法。
还可以采用法。
还可以采用XX射线或射线或射线透照或拍片。
射线透照或拍片。
钢结构工程施工及验收规范钢结构工程施工及验收规范规定：
规定：
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。
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焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；三级质量标准；一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。
量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。
钢结构设计规范钢结构设计规范（GB50017-2003GB50017-2003）中，对焊缝中，对焊缝质量等级的选用有如下规定：
质量等级的选用有如下规定：
（1）
（1）需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。
的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。
3.3.焊缝质量等级及选用焊缝质量等级及选用
（2）
（2）在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。
等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。
（）重级工作制和起重量（）重级工作制和起重量的中级工作的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的形接头焊透的对接与角接组合焊缝，与节点板之间的形接头焊透的对接与角接组合焊缝，不应低于二级。
不应低于二级。
（）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷（）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷载且需要验算疲劳和起重量的中级工作制载且需要验算疲劳和起重量的中级工作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。
吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。
4.4.焊缝代号焊缝代号11、对接焊缝的坡口形式、对接焊缝的坡口形式:
一、对接焊缝的构造一、对接焊缝的构造4.3对接焊缝的构造与计算对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与板厚和对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与板厚和施工条件有关。
施工条件有关。
t-t-焊件厚度焊件厚度
（1）
（1）当当:
t6mm（:
t6mm（手工焊手工焊）,t10mm（）,t20mm（3）t20mm时，宜采用时，宜采用U形、形、K形、形、X形坡口。
形坡口。
C=0.52mm（a）C=23mm（b）C=23mm（C）pp（d）C=34mmppC=34mmpp（e）C=34mmpp（f）22、VV形、形、UU形坡口焊缝单面施焊，但背面需进行补焊；形坡口焊缝单面施焊，但背面需进行补焊；33、对接焊缝的起、灭弧点易出现缺陷，故一般用引弧、对接焊缝的起、灭弧点易出现缺陷，故一般用引弧板引出，焊完后将其切去；不能做引弧板时，每条板引出，焊完后将其切去；不能做引弧板时，每条焊缝的计算长度等于实际长度减去焊缝的计算长度等于实际长度减去2t1，tt11较薄焊较薄焊件厚度；件厚度；44、当板件厚度或宽度在一侧相差大于、当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm4mm时，应做坡时，应做坡度不大于度不大于1:
2.5（1:
2.5（静载静载）或或1:
4（1:
4（动载动载）的斜角，以平缓的斜角，以平缓过度，减小应力集中。
过度，减小应力集中。
1:
2.51:
2.5对接焊缝分为：
焊透和部分焊透（自学）两种；对接焊缝分为：
焊透和部分焊透（自学）两种；动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受力方向的连接焊缝；力方向的连接焊缝；对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视为与母材相同，不与计算。
三级焊缝需进行计算；为与母材相同，不与计算。
三级焊缝需进行计算；对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构件强度计算相同。
件强度计算相同。
二、对接焊缝的计算二、对接焊缝的计算NNt1、轴心力作用下的对接焊缝计算轴心力作用下的对接焊缝计算式中：
式中：
N轴心拉力或压力；轴心拉力或压力；t板件较小厚度；板件较小厚度；T形连接中为腹板厚度；形连接中为腹板厚度；ffttww、ffccww对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值。
对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值。
NNlwwtA当不满足上式时，可采用斜对当不满足上式时，可采用斜对接焊缝连接如图接焊缝连接如图B。
另另:
当当tantan1.51.5时时,不用验算不用验算!
NNtBNsinsinNcoscoslww2、M、V共同作用下的对接焊缝计算共同作用下的对接焊缝计算lwwtAMV因焊缝截面为矩形，因焊缝截面为矩形，M、V共同作用下应力图为：
共同作用下应力图为：
故其强度计算公式为：
故其强度计算公式为：
式中：
式中：
WWww焊缝截面模量；焊缝截面模量；SSww-焊缝截面面积矩；焊缝截面面积矩；IIww-焊缝截面惯性矩。
焊缝截面惯性矩。
（1）板件间对接连接）板件间对接连接
（2）工字形截面梁对接连接计算工字形截面梁对接连接计算MV1焊缝截面焊缝截面AA、对于焊缝的对于焊缝的maxmax和和maxmax应满足式应满足式3-29和和3-30要求；要求；max11maxBB、对于翼缘与腹板交接点焊缝（对于翼缘与腹板交接点焊缝（1点），其折算应点），其折算应力尚应满足下式要求：
力尚应满足下式要求：
1.11.1考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。
考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。
hehfhf普通式普通式hehf1.5hf平坡式平坡式11、角焊缝的形式、角焊缝的形式:
一、角焊缝的形式和受力分析一、角焊缝的形式和受力分析4.4角焊缝的构造与计算直角角焊缝、斜角角焊缝直角角焊缝、斜角角焊缝
（1）直角角焊缝hehfhf凹面式凹面式
（2）斜角角焊缝对于对于135135oo或或606mmt6mm时，时，hhf,maxf,maxt-（1t-（12）mm2）mm；hfftt11t22、最小焊脚尺寸、最小焊脚尺寸hf,min为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬组织，导致母材开裂，硬组织，导致母材开裂，hf,min应满足以下要求应满足以下要求:
式中式中:
t:
t2-较厚焊件厚度较厚焊件厚度另另:
对于埋弧自动焊对于埋弧自动焊hf,min可减去可减去1mm;对于对于T型连接单面角焊缝型连接单面角焊缝hf,min应加上应加上1mm;当当tt24mm时时,hf,min=t=t23.3.侧面角焊缝的最大计算长度侧面角焊缝的最大计算长度侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均，侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均，两端大而中间小。
焊缝长度越长，应力集中系数越大。
两端大而中间小。
焊缝长度越长，应力集中系数越大。
如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后，如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后，继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定的继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定的长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故：
长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故：
注注：
11、当实际长度大于以上值时，计算时不与考虑；、当实际长度大于以上值时，计算时不与考虑；22、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。
、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。
4.4.侧面角焊缝的最小计算长度侧面角焊缝的最小计算长度对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊严重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊缝不可靠。
故为了使焊缝具有一定的承载力，规范规缝不可靠。
故为了使焊缝具有一定的承载力，规范规
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