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1、第三章 钢结构的连接 焊缝连接 螺栓连接 第三章 钢结构的连接 教学目的、要求 教学内容 1.掌握全焊透对接焊缝和直角角焊缝的构造与计算； 2.理解普通螺栓和高强螺栓的构造与计算； 3.了解焊缝的残余应力和残余变形； 1.钢结构的连接方法及应用 2.全焊透对接焊缝的构造与计算重点 3.角焊缝的构造与计算重点 4.焊缝的残余应力和残余变形 5.普通螺栓和高强螺栓的构造与计算难点 教学时间安排 16学时 1.角焊缝的形式和强度 第三章 连 接 3.3角焊缝的构造和计算 3.3.1 角焊缝的构造 角焊缝按截面形式（两焊脚边的 夹角）可分为直角角焊缝和斜角 角焊缝。 （a）普通型 （b）平坡型 （c）
2、凹面型 图3.10 直角角焊缝截面 （1）直角角焊缝 通常做成表面微凸的等 腰直角三角形截面（a） 。对承受动力荷载的结 构中，正面角焊缝的截 面通常采用（b）的形式 ，侧面角焊缝的截面则 做成凹面式（c）。 he hfcos45=0.7hf 第三章 连 接第三章 钢结构的连接 第三章 连 接 （2）斜角角焊缝 两焊边的夹角a90或a135o或12mm）或 190mm（t12mm）； a) 构件端部仅有两边侧缝连接时： 试验结果表明，连接的承载力与b / lw有关。为了避免应力传递 的过分弯折而使构件中应力不均，每条侧缝长度b / lw 1； t为较薄焊件的厚度。 第三章 连 接第三章 连 接
3、第三章 钢结构的连接 第三章 连 接 c)直接承受动力荷载的结构中，角焊缝表面应做成直线形 或凹形，焊脚尺寸的比例：正面角焊缝宜为1:1.5，长边与内 力方向一致 ；侧面角焊缝可用凹形直角焊缝为1:1 。 b) 在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5 倍或25mm。 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 t1 t2 （t1t2） 搭接图 第三章 连 接 d) 当焊缝端部在焊件转角处时，应将焊缝延续绕过转角 加焊2hf。避开起落弧发生在转角处的应力集中。 b) 2hf a) 2hf2hf 图3.15绕角焊缝 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 第三章 连 接 焊
4、角尺寸：hf d c b a d c b a he hf hf 1）焊缝的破坏面 3.3.4 直角角焊缝的基本计算公式 假定：直角角焊缝破坏发生于45截 面上，既有效厚度方向发生。 图3.17 直角角焊缝截面 有效厚度：he 0.7hf 焊缝厚度：有效厚度+熔深+凸度 有效截面：有效厚度计算长度 计算时假定有效截面上应力均匀分布。 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 （作用力平行于焊缝方向） 1、侧面角焊缝 N N 图3.24 侧面角焊缝的应力分布示意图 当承受动力荷载时： -正面角焊缝强度增大系数，1.22 。 2、正面角焊缝 （作用力垂直于焊缝方向） NN 图3.25 正面角
5、焊缝的应力分布示意图 3、斜向角焊缝 N Ny= Ncos Nx=Nsin 图3.26 斜向轴心力作用 第三章 连 接 3.3.4 角焊缝的计算 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 主体钢结构形成整体的巨型 空间马鞍形钢桁架编织式“鸟 巢”结构,设计用钢量4.2万吨 ，是目前国内外体育场馆中 用钢量最多、规模最大、施 工难度最大、拥有多项世界 顶级施工技术难题的大型钢 结构工程。该工程设计使用 年限为100年。建筑面25.8 万平方米,建筑造价：34亿 元人民币。高空全焊接钢结 构，焊缝总长30万米。 第三章 连 接 3.4.3 角焊缝的计算 第三章 连 接第三章 连 接第三章
6、钢结构的连接 基督教礼拜堂项目 ，总建筑面积 为13484.02m2 ，地上建筑主体为 高底大于24m的单层公共建筑。钢 构件间的连接采用全熔透坡口焊 接和高强度螺栓连接两种形式， 焊缝采用焊脚尺寸均为双面焊8mm 角焊缝。 第三章 连 接 3.3.4 角焊缝的计算 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 第三章 连 接 3.3.4 角焊缝的计算 1、教学内容：角焊缝的连接计算 (1)轴心力作用下角焊缝连接计算 (2)弯矩、轴心力作用下的连接计算 (3)扭矩、剪力作用下的连接计算 2、重点：轴心力作用下盖板类、角钢类连接计算 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 第三章
7、连 接 3.3.4 角焊缝的计算 1.轴心力（拉力、压力和剪力）作用时角焊缝的计算 当焊件受轴心力，且轴心力通过连接焊缝群的中心， 焊缝的应力可认为是均匀分布的。 (1）用盖板的对接连接 A、仅采用侧面角焊缝连接 NN lw Slw连接一侧的侧面角焊缝 计算长度的总和 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 第三章 连 接 B、采用三面围焊连接 NN lw lw 先计算正面角焊缝承担的内力 Slw连接一侧的正面角焊缝 计算长度的总和 再计算侧面角焊缝的强度 Slw连接一侧的侧面角焊缝 计算长度的总和 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 第三章 连 接 (2）承受斜向轴心
8、力的角焊缝 N Nx Ny ff 轴心力 作用下的角焊缝 平行于焊缝长度方向的分力Ncos 垂直于焊缝长度方向的分力Nsin 外力N和焊缝长度方向斜交，焊缝受到的力N被分解为： 代入公式，得焊缝计算公式： 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 第三章 连 接 例题3.1 试设计用拼接盖板的对接连接。已知钢板宽B 270mm，厚度t1=28mm，拼接盖板的厚度t2=16mm。该连 接承受的静态轴心力N1400kN（设计值），钢材为 Q235B，手工焊，焊条为E43型 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 第三章 连 接 分析 方法一： 假定焊脚尺寸-焊缝长度-拼接盖板尺寸
9、 步骤1：假定焊脚尺寸（hf） 角焊缝的尺寸是根据板件的厚度确定的。 最大焊脚尺寸：规范规定，当t6mm时，hft-(12)mm，t为 较薄焊件的厚度 hfmax =1415mm 取hf=10mm,查表可得角焊缝强度设计值：ffw160N/mm2 最小焊脚尺寸：规范规定，hf1.5(t)1/2，t为较厚焊件的厚度 hfmin = 7.9mm 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 第三章 连 接 步骤2：计算焊缝长度（lw） 假设采用两面侧焊缝，拼接盖板采用上下两块。 根据公式 算得连接一侧所需四条焊缝总长度 拼接盖板的长度 L=2lw+10=3332+10=676mm, 取680m
10、m 式中，10为两块被连接钢板的间隙 一条侧焊缝的实际长度: lw =1250/4+210= 333mm 验算lwmin=10hf=1010=100lw=333lwmax=60hf=6010=600 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 第三章 连 接 步骤3：确定拼接盖板的宽度（b） 虽然沿拼接盖板的宽度方向没有施焊，但也应该根据强度条件和 构造要求确定其宽度。 强度条件：假设b=240mm,则一块拼接盖板的横截面积A=3840mm2, 根据静态轴力计算的强度值 s=N/2A=1.4106/（23840）=182.3 N/mm26mm时，hft-(12)mm，t为 较薄焊件的厚度
11、10mm hfmax =89mm 取hf=6mm 最小焊脚尺寸：规范规定，hf1.5(t)1/2，t为较厚焊件的厚度 14mm hfmin = 5.6mm 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 第三章 连 接 步骤3：计算角钢肢背和肢尖上侧缝分担的轴力（N1 ,N2） 查表得焊缝内力分配系数K1=0.65, K2=0.35 肢背角焊缝所承受的内力 N1=0.65575=373.75kN 肢尖角焊缝所承受的内 N2=0.35575=201.25kN N k1N k2N lw2 lw1 第三章 连 接第三章 连 接第三章 钢结构的连接 第三章 连 接 步骤4：计算角钢肢背和肢尖上侧缝长度（lw1 ,lw
