第三章-钢结构连接-2

1第第三章三章钢结构的连接钢结构的连接第一节钢结构的连接方法第二节焊接工艺和质量要求第三节对接焊缝的构造与计算第四节角焊缝的构造与计算2第四节角焊缝的构造与计算直角角焊缝（图直角角焊缝（图aa、、bb、、cc））斜角角焊缝斜角角焊缝（图（图dd、、ee、、ff、、gg））11、角焊缝的断面形式、角焊缝的断面形式：：一、角焊缝形式和构造要求直角焊缝a)b)c)斜角焊缝d)e)f)g)3第四节角焊缝的构造与计算直角焊缝(最常用)：α=900a)b)c)a）普通焊缝b）平焊缝c）深熔焊缝4第四节角焊缝的构造与计算a)b)c)aba）普通焊缝普通焊缝：两焊脚尺寸都等于hf，常用。但应力集中较严重（a、b处材料突变严重）。平焊缝：是在一侧焊脚处将焊缝宽度加宽至1.5hf而成。易焊，应力集中介于普通焊缝与凹焊缝之间，用于动荷。深熔焊缝：两边的焊缝宽度被加宽成凹面，应力集中小，用于受动荷的结构中可提高疲劳强度，但手工焊费工。b）平焊缝c）深熔焊缝5第四节角焊缝的构造与计算斜角焊缝：600≤α≤1200斜角焊缝除用于焊接管道外，不作受力焊缝使用。d)6第四节角焊缝的构造与计算端焊缝端焊缝与与侧焊缝侧焊缝22、角焊缝与作用力的关系：、角焊缝与作用力的关系：7第四节角焊缝的构造与计算特点：受剪应力作用，塑性好，但强度偏低，约为端焊缝特点：受剪应力作用，塑性好，但强度偏低，约为端焊缝强度的强度的7575％。两端大、中间小，焊缝越长，分布越不均匀％。两端大、中间小，焊缝越长，分布越不均匀11）平行受力方向的焊缝称为侧焊缝）平行受力方向的焊缝称为侧焊缝（剪应力为主）（剪应力为主）22、角焊缝与作用力的关系：、角焊缝与作用力的关系：侧面角焊缝应力分布侧面角焊缝应力分布8第四节角焊缝的构造与计算22）垂直受力方向的焊缝称为端焊缝（三向应力））垂直受力方向的焊缝称为端焊缝（三向应力）特点：应力状态比较复杂，即非剪应力，亦非正应力，而是特点：应力状态比较复杂，即非剪应力，亦非正应力，而是介于二者之间的一种应力。因含有正应力成份，端焊缝比侧介于二者之间的一种应力。因含有正应力成份，端焊缝比侧焊缝强度高，但相对较脆焊缝强度高，但相对较脆22、角焊缝与作用力的关系：、角焊缝与作用力的关系：9第四节角焊缝的构造与计算33、角焊缝的、角焊缝的有效截面有效截面（计算截面）（计算截面）直角角焊缝的实际破坏面很不规则，计算中假定沿直角角焊缝的实际破坏面很不规则，计算中假定沿4545°°度面破度面破坏，该截面称为焊缝有效截面，对应的焊缝宽度称焊缝有效厚度坏，该截面称为焊缝有效截面，对应的焊缝宽度称焊缝有效厚度（焊喉）。（焊喉）。假定：有效截面上应力均匀分布，且抗拉、抗压、抗剪均采假定：有效截面上应力均匀分布，且抗拉、抗压、抗剪均采用用——抗剪设计强度抗剪设计强度wfffhhe7.0=hfd′c′b′a′dcbahehfhfhfhe注不计余高和熔深10第四节角焊缝的构造与计算33、角焊缝的、角焊缝的有效截面有效截面（计算截面）（计算截面）直角角焊缝的实际破坏面很不规则，计算中假定沿直角角焊缝的实际破坏面很不规则，计算中假定沿4545°°度面破度面破坏，该截面称为焊缝有效截面，对应的焊缝宽度称焊缝有效厚度坏，该截面称为焊缝有效截面，对应的焊缝宽度称焊缝有效厚度（焊喉）。（焊喉）。假定：有效截面上应力均匀分布，且抗拉、抗压、抗剪均采假定：有效截面上应力均匀分布，且抗拉、抗压、抗剪均采用用——抗剪设计强度抗剪设计强度wfffhhe7.0=45°BACEDhfhfhe图中，hf—焊脚尺寸，he—焊缝有效厚度。并有，he=0.7hfhe—总是450斜面上的最小高度11第四节角焊缝的构造与计算33、角焊缝的有效截面（计算截面）、角焊缝的有效截面（计算截面）各种角焊缝的有效截面：各种角焊缝的有效截面：a)b)c)d)e)f)g)12第四节角焊缝的构造与计算44、角焊缝的尺寸要求、角焊缝的尺寸要求11）直接承受动荷载（两边焊缝高度之比））直接承受动荷载（两边焊缝高度之比）正面：正面：11：：1.51.5平坦型，减缓应力集中平坦型，减缓应力集中侧面：侧面：11：：1.01.0凹面型凹面型13第四节角焊缝的构造与计算原因：原因：aa、、保证最小承载能力，并防止冷却过快而产生裂纹保证最小承载能力，并防止冷却过快而产生裂纹bb、、过大时，焊接收缩产生较大的焊接变形，热影响过大时，焊接收缩产生较大的焊接变形，热影响区扩大，易产生脆裂或烧穿构件区扩大，易产生脆裂或烧穿构件22））值不能过大、过小值不能过大、过小fhtt44、角焊缝的尺寸要求、角焊缝的尺寸要求14第四节角焊缝的构造与计算2t212.15.1thtf≤≤1t--较厚焊件厚度较厚焊件厚度--较薄焊件厚度较薄焊件厚度对边缘施焊的角焊缝要求对边缘施焊的角焊缝要求::thmmtf≤≤,6ammthmmtf)2~1(,6−=b44、角焊缝的构造要求、角焊缝的构造要求22））值不能过大、过小值不能过大、过小fhtt15第四节角焊缝的构造与计算33）侧焊缝计算长度限制）侧焊缝计算长度限制过短：过短：局部加热严重，且起落弧坑相距太近，加之可局部加热严重，且起落弧坑相距太近，加之可能的缺陷，焊缝不牢靠能的缺陷，焊缝不牢靠过长：过长：超长部分不予计算。超长部分不予计算。ffhlh608W1≤≤（静载、间接动荷载）（静载、间接动荷载）（或（或40mm40mm））ffhlh408W1≤≤（或（或40mm40mm））（动载）（动载）44、角焊缝的尺寸要求、角焊缝的尺寸要求16第四节角焊缝的构造与计算33）侧焊缝计算长度限制）侧焊缝计算长度限制注意：注意：内力若沿焊缝全长分布，计算长度不受此限。内力若沿焊缝全长分布，计算长度不受此限。如：如：梁柱翼缘和腹板连接焊缝，梁柱翼缘和腹板连接焊缝，屋架弦杆与节点板连接焊缝，屋架弦杆与节点板连接焊缝，支承加劲肋与腹板的连接焊缝。支承加劲肋与腹板的连接焊缝。《《桥规桥规》》：：fW150hl≤桥规中均为间接动荷载，不允许角焊缝直接承受动荷载桥规中均为间接动荷载，不允许角焊缝直接承受动荷载44、角焊缝的尺寸要求、角焊缝的尺寸要求17第四节角焊缝的构造与计算44）绕角焊）绕角焊fh2端部转角处，为避免起落弧缺陷发生在应力集中较大处。端部转角处，为避免起落弧缺陷发生在应力集中较大处。44、角焊缝的尺寸要求、角焊缝的尺寸要求18第四节角焊缝的构造与计算不满足时不满足时,,加槽焊或电铆钉，或改三面围焊加槽焊或电铆钉，或改三面围焊作用：作用：避免应力传递的过分弯折而使避免应力传递的过分弯折而使板件应力过分不均；板件应力过分不均；避免因焊缝横向收缩时引起板避免因焊缝横向收缩时引起板件拱曲太大。件拱曲太大。55）仅两条侧焊缝时，）仅两条侧焊缝时，)12(200,Wmmtbbl≤≤≥)12(16mmttbor≤44、角焊缝的尺寸要求、角焊缝的尺寸要求t1t2bwl19第四节角焊缝的构造与计算44、角焊缝的尺寸要求、角焊缝的尺寸要求20第四节角焊缝的构造与计算焊脚尺寸hf与焊缝长度L的构造要求44、角焊缝的尺寸要求、角焊缝的尺寸要求小结小结（5）两条侧缝最大间距规定：传力均匀性（1）最小焊脚尺寸：防止收缩开裂（2）最大焊脚尺寸：防止薄板烧穿（3）最小长度：防止缺陷集中（4）最大长度：防止应力不均匀21第四节角焊缝的构造与计算55、角焊缝的合理构造、角焊缝的合理构造总体思路：使应力流顺畅，路径短。总体思路：使应力流顺畅，路径短。与对接焊缝相比，角焊缝应力集中严重。但合与对接焊缝相比，角焊缝应力集中严重。但合理布置焊缝仍然可减小应力集中程度。理布置焊缝仍然可减小应力集中程度。图示传轴力接头从构造优劣上排序依次为图示传轴力接头从构造优劣上排序依次为::围焊L焊侧焊端焊围焊围焊LL焊焊仅有端焊缝仅有端焊缝仅有侧焊缝仅有侧焊缝22第四节角焊缝的构造与计算66、角焊缝符号、角焊缝符号标注焊脚尺寸，焊缝长度，焊缝位标注焊脚尺寸，焊缝长度，焊缝位置，焊缝形式置，焊缝形式((单面、双面、围焊单面、双面、围焊))，，现场焊现场焊;;三角形在横线之上表示箭头指处为焊三角形在横线之上表示箭头指处为焊缝，三角形在横线之下表示箭头指处缝，三角形在横线之下表示箭头指处背面为焊缝；背面为焊缝；23第四节角焊缝的构造与计算66、角焊缝符号、角焊缝符号详细焊缝符详细焊缝符号表示：号表示：24第四节角焊缝的构造与计算11、强度计算的基本公式、强度计算的基本公式Wf2f2fff≤+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛τβσ一般表达示：一般表达示：WffWefflhNβσ≤=∑正面角焊缝：正面角焊缝：WfWefflhN≤=∑τ侧面角焊缝：侧面角焊缝：二、角焊缝的计算25第四节角焊缝的构造与计算11、强度计算的基本公式、强度计算的基本公式——按焊缝有效面积计算的垂直焊缝长度方向的应力；按焊缝有效面积计算的垂直焊缝长度方向的应力；——按焊缝有效面积计算的平行焊缝长度方向的应力；按焊缝有效面积计算的平行焊缝长度方向的应力；——焊缝有效厚度；焊缝有效厚度；——焊缝计算长度，对每条连续焊缝为实际长度减去焊缝计算长度，对每条连续焊缝为实际长度减去22hhff；；——角焊缝强度设计值；角焊缝强度设计值；——端焊缝强度设计值增大系数，端焊缝强度设计值增大系数，直接承受动载时为直接承受动载时为1.01.0，，其余为其余为1.221.22。。fσfτehWlWfffβ26第四节角焊缝的构造与计算焊缝的强度设计值建筑《钢结构规范》规定的焊缝强度与焊接方法、焊条型号、被焊接构件钢材的钢号、焊缝型式、焊接质量以及焊缝受力状态有关。27第四节角焊缝的构造与计算28第四节角焊缝的构造与计算22、角焊缝设计问题分类、角焊缝设计问题分类11））从设计内容上，角焊缝计算包括从设计内容上，角焊缝计算包括33类问题：类问题：①①强度检算强度检算：已知（连接需要传递的）内力及焊缝尺寸（焊脚、：已知（连接需要传递的）内力及焊缝尺寸（焊脚、焊缝形状、计算长度），验算连接的强度；焊缝形状、计算长度），验算连接的强度；②②确定最大承载力确定最大承载力：已知焊缝尺寸，确定焊缝连接的承载能力：已知焊缝尺寸，确定焊缝连接的承载能力③③连接设计连接设计：已知内力，要求设计连接焊缝。：已知内力，要求设计连接焊缝。22））从传力角度看，角焊缝计算分：从传力角度看，角焊缝计算分：轴力、弯矩、扭矩、组合力轴力、弯矩、扭矩、组合力33）从连接计算方法看：角焊缝计算分：）从连接计算方法看：角焊缝计算分：等强度法：等强度法：根据被连接构件的承载能力计算连接的方法；根据被连接构件的承载能力计算连接的方法；内内力力法：法：根据被连接构件的最大内力计算连接的方法。根据被连接构件的最大内力计算连接的方法。29第四节角焊缝的构造与计算33、轴力作用、轴力作用WffWefflhNβσ≤=∑只有正面角焊缝：只有正面角焊缝：WfWefflhN≤=∑τ只有侧面角焊缝：只有侧面角焊缝：11）用盖板的对接连接承受轴力作用（拉力、压力、剪力）用盖板的对接连接承受轴力作用（拉力、压力、剪力））三面围焊三面围焊::WfWe'fflhNN≤−=∑τ∑=weflhfNWf'βNNlwlw’30第四节角焊缝的构造与计算22）承受斜向轴力作用（）承受斜向轴力作用（拉力、压力、剪力拉力、压力、剪力））Wf22cossinflhNlhNwewef≤⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∑∑θβθWfflhNfweθβ≤∑3/cos112θβθ−=f－－斜焊缝强度增大系数斜焊缝强度增大系数1.0~1.221.0~1.2233、轴力作用、轴力作用NxNyNθ2wl2wlN313.4角焊缝的构造和计算传递集中力接头所能承受的最大设计内力为端焊缝：侧焊缝：组合焊缝：wffW2efANβ=wfW1efAN=wf2W1e)22.1(fAANew+=最大承载力问题NNlwlw’第四节角焊缝的构造与计算32第四节角焊缝的构造与计算33）承受集中力的角钢焊缝计算－）承受集中力的角钢焊缝计算－内力分配，避免焊缝偏心受力内力分配