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1、17.1.6 角焊缝连接的构造和计算,一、角焊缝的形式,按两焊角边的夹角分：,按与外力作用方式不同分：,按截面形式分：,焊脚尺寸hf 有效截面（计算截面）、有效厚度he 普通直角角焊缝he=0.7hf ；其它情况依其相应方式计算。,二、角焊缝的构造要求 1）：最小焊脚尺寸,2）：最大焊脚尺寸,对板件边缘：,3）、最小计算长度,4）、侧面角焊缝的最大计算长度,5）、搭接长度,6）、板件端部用两侧缝连接,7）、作绕角焊,三、角焊缝连接计算,1、角焊缝应力分析 应力分布、破坏形态、破坏位置、承载力 侧面角焊缝受轴心力作用,端焊缝受轴心力作用,2、角焊缝的强度 强度设计值ffw的确定 计算假定：1）假
2、定有效截面（计算截面） 直角角焊缝的有效厚度he=0.7hf 2）假定破坏截面上应力沿焊缝全长均匀分布。,公式得来：,3、角焊缝连接的计算,(1）角焊缝受轴心力作用时的计算 侧面角焊缝或作用力平行于焊缝长度方向的角焊缝,正面角焊缝或作用力垂直于焊缝长度方向的角焊缝,两方向力综合作用,周围角焊缝 由侧面、正面及斜向角焊缝共同受力时,例17-3 试设计图示一双盖板的对接接头。已知：钢板截面为250*14，盖板截面为2-200*10，轴心力设计值N=700KN（静力荷载），钢材Q235，焊条E43型，手工焊。,解：确定焊角尺寸 Hf=8mmhfmax=1.2tmin hfmax=t-(1-2)mm
3、hfmin=5.6mm,采用侧面角焊缝 每条焊缝所 需计算长度,盖板总长及构造要求。,采用三面围焊,正面角焊缝所能承担内力,接头一侧所须侧缝的计算长度,盖板总长：,(2)角钢连接的角焊缝计算 1）用两侧缝连接,由力的平衡求N1 N2,计算肢背、肢尖所需焊缝的计算长度,2）采用三面围焊,由构造要求确定hf3 并计算其可承担的力N3,由力的平衡得：,由N1 N2确定侧面焊缝长度：,2）采用三面围焊,由力的平衡确定N1 N3,分别计算角钢正面角焊缝（hf3)和肢背侧面角焊缝(lw1),例17.4 图示角钢与连接板的连接，轴心力设计值N=800KN，钢材Q235，E43焊条，手工焊。试确定所需焊角尺寸
4、和焊缝长度。,按构造要求确定hf=8mm，查表ffw=160N/mm2 求内力；,求焊缝需实际长度,（3)在弯矩.剪力.轴力共同作用下T型连接的计算,应力情况：,代入基本公式验算,例17-5：图示角钢与柱用角焊缝连接，钢材Q345，焊条E50，手工焊，确定所能承受的最大静力荷载设计值F,解、1/ 焊缝计算截面几何参数AW WW 2/ 求应力分量：,3/ 求F,例17-6、验算图示牛腿与柱的连接角焊缝。钢材Q235，E43焊条，手工焊，设计值F=380KN。,求截面几何特征AW IW WW 求内力M V 验算危险点,4、在扭矩,轴力,剪力共同作用下搭接连接的计算,1)角焊缝承受扭矩作用,应力情况
5、：,A点（B点）焊缝的强度计算公式为：,2）角焊缝受扭矩、轴力、剪力共同作用,应力情况：,最不利A点的强度计算公式为：,例17-7：图示梁与柱的简支连接，已知钢材Q235-B.F,焊条E43型,手工焊,梁端反力设计值R=600KN,角钢长300mm，梁端缩进连接角钢背面10mm。试验算该连接角焊缝是否安全。,有效计算截面,截面几何特征,荷载设计值,焊缝1点验算（应力情况，基本公式）,受弯、受扭的判定,在弯矩或扭矩作用下 焊缝群中任何一点的应力方向都垂直该点和形心的连线 若同时垂直于焊缝长度方向，则为受弯， 否则为受扭,17.1.7 残余应力和焊接变形,一、残余变形和残余应力及其产生的原因 讲述
6、目的：了解其危害，并能在设计、制造中采取适当措施消除或减少它的影响。 产生原因：焊接过程中，结构经历了一个不均匀的升温冷却过程，导致焊件各部分热胀冷缩不均匀，从而在结构内产生：,残余变形,焊接残余应力,对厚度较大的焊缝，可能沿厚度方向产生残余应力，形成三向应力场。,二、残余变形和残余应力的危害,是焊接结构的主要缺点 残余变形的影响：使构件不能保持准确尺寸、位置，严重的使各个构件无法安装就位。 残余应力的危害：造成应力集中、复杂应力引起脆性破坏。,三、消除及减少残余变形和残余应力的措施,设计方面 保证符合各个构造要求：合适的焊脚尺寸、焊缝长度，焊缝尽量对称、不过于集中，连接过渡尽量平缓等。,制造
7、加工方面 合理施焊顺序,预先反变形,局部加热后机械矫正。 构件先预热等。,17.2 螺栓连接,一、普通螺栓连接的构造 1、螺栓的规格 形式：大六角头型 代号：M公称直径的毫米数。例：M16 M20 螺栓直径d的选定：根据整个结构及其主要连接的尺寸和受力情况选定。一般同一结构最多2-3种。建筑常用M16 M20 M24 施工图表示： 永久螺栓,安装螺栓,高强度螺栓,圆形螺栓孔,长圆形螺栓孔,17.2.1 普通螺栓连接的构造和计算,2、螺栓的排列,边距、端距、中距的要求：不利于扳手操作 & 不能太大:钢板不易夹紧,湿气侵入,钢板鼓曲。,防止型钢上螺栓靠近截面倒角和圆 角处，还应符合表3.7-3.9
8、的要求。,二、普通螺栓连接的受力性能和计算,(一）受剪螺栓连接 1、受力性能,受剪螺栓极限承载力的确定：,2、破坏形式及防治措施 破坏形式 防治措施 栓杆被剪断 孔壁挤压破坏,通过计算单个螺栓承载力来控制,构件净截面过小，被拉断或压坏。,螺栓之间或端部钢材被剪穿。,验算净截面强度,保证边距、中距尺寸,（二）受拉螺栓连接,1、受力性能和破坏形式,靠螺栓张拉传力，破坏形式是栓杆被拉断，拉断部位常在螺纹削弱的截面处。 承载力的确定：根据螺纹削弱处有效截面来确定其承载力。,（三）拉剪螺栓连接,对C级螺栓，因其抗剪性能差，一般不用其承担剪力，而是设承托。,17.2.2 高强度螺栓连接的构造和计算,一、高
9、强度螺栓连接的种类与构造 高强度螺栓受剪时分为：摩擦型、承压型 受拉时无区别。 构造和排列要求：与普通螺栓相同。 1、高强度螺栓的材料和性能等级 性能等级：10.9级 8.8级 整数(10或8)表示螺栓成品的抗拉强度 小数(0.9或0.8)表示屈强比 材料选用 一般配用类孔:摩擦型 承压型,2、高强度螺栓的预拉力P 查表17-6 由下式得来：,3、高强度螺栓的紧固法 形式：大六角头型、扭剪型 为保证预拉力值的准确，施工中应严格控制螺母的紧固程度。 紧固方法： 转角法不须专用扳手，工具简单但不够精确 扭矩法适用于大六角头型螺栓 扭掉螺栓尾部梅花卡头法扭剪型螺栓适用。,二、高强度螺栓抗剪连接计算
10、1、摩擦型高强度螺栓抗剪连接计算,& 摩擦型高强度螺栓主要用于抗剪连接中。它是通过拧紧螺栓使栓杆产生预拉力，在预拉力的作用下，使被连接构件的接触面上产生强大的摩擦阻力，来传递剪力的。,& 摩擦型高强度螺栓承受剪力的设计准则是：外力不超过极限摩擦力。 & 每个螺栓产生的摩擦力大小与摩擦面的抗滑移系数、螺栓杆中的预拉力P及摩擦面数正比，再考虑材料抗力分项系数的影响。,（1）计算公式：一个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力为：,=0.9nfP,（2）高强螺栓群连接一侧所需螺栓数可按下式计算：,（3）高强度螺栓连接的净截面强度计算与普通螺栓连接不同，需要考虑螺栓孔前传力 的因素。,设连接一侧的螺栓数为n ,
11、计算截面处的螺栓数为 n1，则构件净截面受力为:,净截面强度计算公式为:,通过以上分析可以看出：采用摩擦型高强度螺栓连接时，开孔对截面的削弱影响较普通螺栓连接小，有时可能无影响。,2、承压型高强度螺栓抗剪连接计算 承压型高强度螺栓受剪时，极限承载力由螺栓杆抗剪和孔壁承压决定，摩擦力仅起延缓滑移的作用，因此计算和普通螺栓相同。 一个受剪承压型高强度螺栓的承载力设计值按(17-28)式和（17-29）式计算，即,连接一侧所需高强度螺栓数为:,例17-8 试设计一双盖板拼接的钢板连接（见图17-44）。钢材Q235，高强度螺栓为8.8级的M20，连接处构件接触面用喷砂处理，作用在螺栓群形心处的轴心拉力设计值 N=800kN，试设计此连接。,解： （1）采用摩擦型连接： 由表17-6查得：8.8级的M20高强度螺栓的预拉力 P=125kN, 由表17-7查得对于Q235钢材接触面作喷砂处理时，=0.45。, 一个螺栓的承载力设计值为:,=0.9nfP=（0.920.45125） =101.3kN, 所需螺栓数:,螺栓排列如图17-44右边所示,实际取螺栓个数为9个。, 净截面强度验算：,满足要求,（2）采用承压型连接时： 一个螺栓的承载力设计值：,=（2020470）kN =188 kN, 所需螺栓数：,取6个, 净截面强度验算:,满足要求。,
