第三讲钢结构的连接.

项目3钢结构的连接Page2任务3.1钢结构的连接方法和特点连接方法铆钉连接螺栓连接焊缝连接Page3任务3.1钢结构的连接方法和特点(a)(b)(c)图3-1钢结构的连接方法(a)焊缝连接；(b)铆钉连接；(c)螺栓连接焊缝连接铆钉连接螺栓连接钢结构连接的基本方式(3)•材质易变脆•产生残余应力、残余变形、焊接缺陷•对钢结构疲劳、稳定有不利影响•较多地依赖焊工的技能水平•质量检验要求较高时检验工作量较大缺点现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛优点•构造简单—任何形状的构件可直接连接，无需辅助零配件•省工省料—加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面•施工快速—可自动化操作•连接的密闭性好，刚度大，整体性好焊接的特点钢结构连接的基本方式(4)工厂构件焊接、工地节点螺栓连接钢结构发展方向优点•施工简单，装拆方便，对安装工的要求高•摩擦型高强度螺栓连接动力性能好•耐疲劳，易阻止裂纹扩展缺点•费料、开孔截面削弱•螺栓孔加工精度要求高2螺栓连接的特点钢结构连接的基本方式(5)优点塑性、韧性好，动力性能好缺点费料、加热铆合过程极其费工目前承重钢结构连接中已很少应用3铆钉连接的特点钢结构连接的基本方式(6)•栓钉将钢板与混凝土板连接起来•栓钉承受剪力4栓（焊）钉连接的特点钢结构连接的基本方式(7)射钉枪•用于薄壁构件（压型钢板屋面板、墙板与梁、柱）的连接•可采用射枪、铆枪等专用工具安装5射钉、自攻螺钉的特点Page9任务3.1钢结构的连接方法和特点焊接连接焊接连接是现代钢结构最主要的连接方式，它的优点是任何形状的结构都可用焊缝连接，构造简单。铆钉连接需要先在构件上开孔。孔比钉直径大1mm，加热至900～1000℃，并用铆钉枪打铆。DCPage10任务3.2焊接连接的特性和焊缝质量等级3.2.2焊缝连接形式及焊缝形式焊缝连接形式图3-4焊缝连接的形式(a)对接连接；(b)用拼接盖板的对接连接；(c)搭接连接；(d)、(e)T形连接；(f)、(g)角部连接Page11任务3.2焊接连接的特性和焊缝质量等级3.2.2焊缝连接形式及焊缝形式焊缝的形式图3-5焊缝形式(a)正对接焊缝；(b)斜对接焊缝；(c)角焊缝•用料经济，传力平稳，动力性能好•较厚的板需开剖口，费工•施工简便•传力不均，应力集中严重，搭接时费料对接焊缝直焊缝斜焊缝角焊缝侧焊缝（与力平行）端焊缝（与力垂直）焊缝形式－－对接焊缝与角焊缝Page13任务3.2焊接连接的特性和焊缝质量等级3.2.2焊缝连接形式及焊缝形式连续角焊缝间断角焊缝焊缝沿长度方向的布置Page14任务3.2焊接连接的特性和焊缝质量等级3.2.2焊缝连接形式及焊缝形式图3-6连续角焊缝和间断角焊缝示意图(a)连续角焊缝；(b)间断角焊缝焊缝沿长度方向的布置Page15任务3.2焊接连接的特性和焊缝质量等级3.2.2焊缝连接形式及焊缝形式焊缝按施位置平焊仰焊立焊横焊Page16任务3.2焊接连接的特性和焊缝质量等级3.2.2焊缝连接形式及焊缝形式焊缝按施位置图3-7焊缝按施焊位置分类(a)平焊；(b)横焊；(c)立焊；(d)仰焊热裂纹冷裂纹气孔烧穿夹渣根部未焊透边缘未熔合焊缝层间未熔合咬边焊瘤任务3.2焊接连接的特性和焊缝质量等级3.2.3焊缝缺陷和质量检验Page18任务3.2焊接连接的特性和焊缝质量等级焊缝质量检验焊缝质量检验一般可用外观检查及内部无损检验，前者检查外观缺陷和几何尺寸，后者检查内部缺陷。内部无损检验目前广泛采用超声波检验。该方法使用灵活、经济，对内部缺陷反应灵敏，但不易识别缺陷性质；有时还用磁粉检验、荧光检验等较简单的方法作为辅助检验。此外还可采用X射线或射线透照或拍片。3.2.3焊缝缺陷和质量检验焊缝等级：《钢结构工程施工质量验收规范》分三级三级焊缝：外观检查；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20％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缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷。强度折减：高空安装焊缝，强度设计值乘以0.9Page20任务3.2焊接连接的特性和焊缝质量等级3.2.4焊缝代号图例表3-1焊缝代号形式角焊缝对接焊缝塞焊缝三面围焊单面焊缝双面焊缝安装焊缝相同焊缝标注方法栅线的表示Page22任务3.3对接焊缝的构造和计算3.3.1对接焊缝的构造(1)坡口形式图3-9对接焊缝的坡口形式(a)直边缝；(b)单边V形坡口；(c)V形坡口；(d)U形坡口；(e)K形坡口；(f)X形坡口Page23任务3.3对接焊缝的构造和计算3.3.1对接焊缝的构造(2)引弧板对接焊缝的起点和终点，常因不能熔透而出现凹形的焊口，受力后易出现裂缝及应力集中。为此，施焊时常采用引弧板。但采用引弧板时很麻烦，一般在工厂焊接时可采用引弧板，而在工地焊接时，除了受动力荷载的结构外，一般不用引弧板，而是在计算时扣除焊缝两端板厚的长度。引弧板Page24任务3.3对接焊缝的构造和计算3.3.1对接焊缝的构造(3)截面的改变图3-10钢板拼接(a)改变宽度；(b)改变厚度Page25任务3.3对接焊缝的构造和计算3.3.2对接焊缝的计算对接焊缝的强度钢材的牌号焊条型号焊缝质量的检验标准Page26任务3.3对接焊缝的构造和计算3.3.2对接焊缝的计算轴心受力的对接焊缝计算wmin/()Nlt≤wtf或wcf(3-1)mintwtfwcf式中——对接连接中较小的厚度，在T形接头中为腹板厚度；——对接焊缝抗拉强度；——对接焊缝抗压强度；——焊缝的计算长度(板宽减去2t)，若加引弧板则焊缝的计算长度即为板宽。wlPage27任务3.3对接焊缝的构造和计算3.3.2对接焊缝的计算轴心受力的对接焊缝计算图3-11轴心受力的对接焊缝连接Page28任务3.3对接焊缝的构造和计算3.3.2对接焊缝的计算弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算maxw/MWwtf≤(3-2)式中wW——焊缝计算截面的截面模量。Page29任务3.3对接焊缝的构造和计算3.3.2对接焊缝的计算弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算剪力作用下焊缝截面上C点剪应力最大，其计算公式为：maxmaxww/()VSIt≤wvf(3-3)maxSwI式中——焊缝截面面积矩；——焊缝截面惯性矩。Page30任务3.3对接焊缝的构造和计算3.3.2对接焊缝的计算弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算图3-12弯矩和剪力共同作用下的对接焊缝Page31任务3.3对接焊缝的构造和计算3.3.2对接焊缝的计算弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算22f113≤1.1wtf(3-4)11式中——腹板与翼缘交接处焊缝正应力；——腹板与翼缘交接处焊缝剪应力；1.1——考虑到最大折算应力只在局部出现，而将强度设计值适当提高的系数。Page32任务3.3对接焊缝的构造和计算3.3.2对接焊缝的计算轴心力、弯矩和剪力共同作用下的对接焊缝计算图3-13轴力、弯矩和剪力共同作用下的对接焊缝Page33任务3.3对接焊缝的构造和计算3.3.2对接焊缝的计算轴心力、弯矩和剪力共同作用下的对接焊缝计算maxwwNMNMAW≤wtf(3-5)maxmaxww/()VSIt≤wvf(3-6)式中wA——焊缝计算面积。≤1.1(3-7)22f11()3NMwtfPage34任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.1角焊缝的形式和构造要求角焊缝的形式侧面角焊缝斜焊缝正面角焊缝Page35任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.1角焊缝的形式和构造要求角焊缝的构造要求1．最小焊角尺寸f21.5ht(3-8)式中2t——较厚焊件厚度，mm。图3-15直角角焊缝截面Page36任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.1角焊缝的形式和构造要求角焊缝的构造要求2．最大焊角尺寸f11.2ht≤(3-9)式中1t——较薄焊件厚度，mm。图3-16最大焊角尺寸Page37任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.1角焊缝的形式和构造要求角焊缝的构造要求3．角焊缝的最小计算长度角焊缝的焊角尺寸大而长度较小时，焊件的局部加热严重，焊缝起灭弧所引起的缺陷相距太近，加之焊缝中可能产生的其他缺陷(气孔、非金属夹杂等)使焊缝不够可靠。因此，为了使焊缝能够具有一定的承载能力，根据使用经验，侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于f8h和40mm。Page38任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.1角焊缝的形式和构造要求角焊缝的构造要求4．侧面角焊缝的最大计算长度侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端大而中间小。焊缝越长，应力集中越明显。如果焊缝长度超过某一限值时，有可能首先在焊缝的两端破坏，故一般规定侧面角焊缝的计算长度。当实际长度大于上述限值时，其超过部分在计算中不予考虑。wf60lh≤Page39任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.1角焊缝的形式和构造要求角焊缝的构造要求5．搭接连接的构造要求图3-17焊缝长度及两侧焊缝间距Page40任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.1角焊缝的形式和构造要求角焊缝的构造要求5．搭接连接的构造要求图3-18搭接连接Page41任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.1角焊缝的形式和构造要求角焊缝的构造要求6．减小角焊缝应力集中的措施杆件端部搭接采用三面围焊时，在转角处截面突变，会产生应力集中，如在此处起灭弧，可能出现弧坑或咬肉等缺陷，从而加大应力集中的影响。故所有围焊的转角处必须连续施焊。对于非围焊情况，当角焊缝的端部在构件转角处时，可连续地实施长度为的绕角焊，如图3-17所示。f2hPage42任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.2角焊缝的受力特点及强度3.4.2.1焊缝破坏面3.4.2.2直角角焊缝的计算ef0.7hh(3-10)22wfffff≤(3-11)1．直角角焊缝强度计算的基本公式wfffewNfhlwffewNfhl≤(3-12)(3-13)Page43任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.2角焊缝的受力特点及强度3.4.2.2直角角焊缝的计算(3-14)2．轴心力作用的角焊缝连接计算(1)采用盖板的角焊缝连接计算。w1ffew1Nfhlw1ffewNNfhl≤(3-15)Page44任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.2角焊缝的受力特点及强度3.4.2.2直角角焊缝的计算图3-19受轴心力的盖板连接Page45任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.2角焊缝的受力特点及强度3.4.2.2直角角焊缝的计算3．承受斜向轴心力的角焊缝连接计算轴心力图3-21斜向轴心力作用Page46任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.2角焊缝的受力特点及强度3.4.2.2直角角焊缝的计算3．承受斜向轴心力的角焊缝连接计算轴心力fewsinFhlfewcosFhl(3-16)(3-17)Page47任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.2角焊缝的受力特点及强度3.4.2.2直角角焊缝的计算4．轴心力作用下，角钢与其他构件连接的角焊缝计算图3-22角钢的侧缝连接Page48任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.2角焊缝的受力特点及强度3.4.2.2直角角焊缝的计算4．轴心力作用下，角钢与其他构件连接的角焊缝计算表3-2角钢角焊缝的轴力分配系数角钢类型连接形式角钢肢背角钢肢尖等肢0.700.30Page49任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.2角焊缝的受力特点及强度表3-2角钢角焊缝的轴力分配系数角钢类型连接形式角钢肢背角钢肢尖不等肢(短肢相连)0.750.25不等肢(长肢相连)0.650.35Page50任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.2角焊缝的受力特点及强度3.4.2.2直角角焊缝的计算4．轴心力作用下，角钢与其他构件连接的角焊缝计算w1ff1w1w2ff2w20.70.7NfhlNfhl≤≤(3-18)Page51任务3.4角焊缝的构造和计算3.4.2角焊缝的受力特点及强度3.4.2.2直角角焊缝的计算4．轴心力作用下，角钢与其他构件连