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1、钢结构焊缝第1页，本讲稿共38页第第3章章钢结构的连接钢结构的连接3.1钢结构的连接方法钢结构的连接方法连接的原则：连接的原则：安全可靠安全可靠传力明确传力明确节约钢材节约钢材构造简单构造简单制造方便制造方便连接的作用：连接的作用：板材或型钢板材或型钢构件构件构件构件整体结构整体结构第2页，本讲稿共38页连接的方法连接的方法v铆钉连接铆钉连接v螺栓连接螺栓连接v焊缝连接焊缝连接第3页，本讲稿共38页优点优点：直接焊接，构造简单；直接焊接，构造简单；用料经济，不削弱截面；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自制作加工方便，可实现自动化操作；动化操作；连接的密闭性好，结构连接的密闭性好，结构
2、刚度大。刚度大。易于采用自动化生产。易于采用自动化生产。缺点缺点：1.在焊缝附近的热影响在焊缝附近的热影响区内容易导致局部材区内容易导致局部材质变脆；质变脆；2.焊接残余应力和残余变焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降形使受压构件承载力降低；低；3.局部裂纹易扩展到整体，局部裂纹易扩展到整体，低温冷脆问题突出。低温冷脆问题突出。焊缝连接焊缝连接(weldedconnection)焊缝连接是现代钢结构最主要的连接方法。焊缝连接是现代钢结构最主要的连接方法。第4页，本讲稿共38页钢结构焊接方法钢结构焊接方法电弧焊电弧焊、接角焊、气焊和电渣焊、接角焊、气焊和电渣焊手工电弧焊手工电弧焊埋弧焊埋弧焊
3、气体保护焊气体保护焊第5页，本讲稿共38页螺栓连接螺栓连接普通螺栓连接（普通螺栓连接（boltedconnections）高强度螺栓连接（高强度螺栓连接（high-strengthboltedconnections）普通螺栓连接普通螺栓连接A、B级精制螺栓，材料性能等级级精制螺栓，材料性能等级8.8级级C级粗制螺栓，级粗制螺栓，4.6或或4.8级级v螺栓连接螺栓连接第6页，本讲稿共38页高强度螺栓分高强度螺栓分8.8级级大六角头型大六角头型、10.9级级扭剪型扭剪型两种两种高强度螺栓连接：高强度螺栓连接：高强度螺栓材料：高强度螺栓材料：45号钢、号钢、40B钢和钢和20MnTiB钢。钢。强度、
4、性能等级：强度、性能等级：800N/mm28.8级级1000N/mm210.9级级第7页，本讲稿共38页连接方式连接方式摩擦型连接摩擦型连接承压型连接承压型连接以以剪力不超过接触面摩擦剪力不超过接触面摩擦力力作为设计准则。作为设计准则。特点特点以以连接达到破坏的极限承载力连接达到破坏的极限承载力作为设计准则。作为设计准则。剪切变形小剪切变形小弹性性能好弹性性能好施工较简单施工较简单可拆卸，耐疲劳可拆卸，耐疲劳特点特点承载力高于摩擦型承载力高于摩擦型剪切变形大剪切变形大第8页，本讲稿共38页铆钉连接：铆钉连接：热铆：热铆：烧红的钉坯插入构件的钉孔中，用铆钉枪烧红的钉坯插入构件的钉孔中，用铆钉枪或
5、压铆机铆合而成或压铆机铆合而成。冷铆冷铆：在常温下铆合而成在常温下铆合而成。材料要求：材料要求：有良好的塑性。有良好的塑性。特点：特点：构造复杂，费钢费工，现已很少采用。构造复杂，费钢费工，现已很少采用。有有时用在一些重型和直接承受动力荷载的结时用在一些重型和直接承受动力荷载的结构中构中。第9页，本讲稿共38页3.2焊缝连接形式焊缝连接形式一、焊缝连接形式及焊缝形式一、焊缝连接形式及焊缝形式连接所采用的焊缝主要有连接所采用的焊缝主要有对接焊缝对接焊缝和和角焊缝角焊缝。v焊缝连接形式焊缝连接形式按被连接钢材的相互位置可分：按被连接钢材的相互位置可分：对接、搭对接、搭接、接、T型连接型连接和和角部
6、连接角部连接四种（图四种（图3.1.4）。）。第10页，本讲稿共38页第11页，本讲稿共38页v焊缝形式焊缝形式对接焊缝按所受力的方向分为对接焊缝按所受力的方向分为正对接焊缝正对接焊缝（图（图a）和和斜对接焊缝斜对接焊缝（图（图b）。）。角焊缝（图角焊缝（图c）按其与作用力的关系可分为）按其与作用力的关系可分为正面角正面角焊缝、侧面角焊缝焊缝、侧面角焊缝和和斜焊缝斜焊缝。第12页，本讲稿共38页焊缝按施焊位置分：焊缝按施焊位置分：平焊、横焊、立焊平焊、横焊、立焊及及仰焊仰焊焊缝沿长度方向的布置分：焊缝沿长度方向的布置分：连续角焊缝连续角焊缝和和间断角焊缝间断角焊缝第13页，本讲稿共38页二、焊
7、缝缺陷及焊缝质量检验二、焊缝缺陷及焊缝质量检验v焊缝缺陷焊缝缺陷概念：概念：指焊接过程中产生于焊缝金属或指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢材表面或内部的缺陷。附近热影响区钢材表面或内部的缺陷。第14页，本讲稿共38页常见缺陷：常见缺陷：第15页，本讲稿共38页v焊缝质量等级的规定焊缝质量等级的规定P26钢结构工程施工质量验收规范钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）等级分一级、二级、三级。等级分一级、二级、三级。v焊缝质量检验焊缝质量检验外观检查外观检查：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：检查内部缺陷检查内部缺陷检验方法：检验方法：
8、超声波、磁粉、荧光、超声波、磁粉、荧光、X X射线或射线或射线或拍片射线或拍片。第16页，本讲稿共38页三、焊缝代号、螺栓及其孔眼图例三、焊缝代号、螺栓及其孔眼图例第17页，本讲稿共38页3-3焊缝的构造和计算焊缝的构造和计算3.3.1角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算一、角焊缝的形式和强度一、角焊缝的形式和强度1、角焊缝分类、角焊缝分类按其与作用力的关系分：按其与作用力的关系分：焊缝长度方向与作用力垂直焊缝长度方向与作用力垂直的的正面角焊缝正面角焊缝；焊缝长度方向；焊缝长度方向与作用力平行的与作用力平行的侧面角焊缝侧面角焊缝；斜焊缝斜焊缝。第18页，本讲稿共38页侧面角焊缝：侧面角焊缝：主
9、要承受剪力，塑性较好，主要承受剪力，塑性较好，E低，强度也较低，强度也较低。低。正面角焊缝：正面角焊缝：受力较复杂，截面的各面均存在正应力受力较复杂，截面的各面均存在正应力和剪应力，焊根处有很大的应力集中。和剪应力，焊根处有很大的应力集中。斜焊缝斜焊缝:受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。第19页，本讲稿共38页按其截面形式分按其截面形式分：直角角焊缝直角角焊缝和斜角角焊缝斜角角焊缝。第20页，本讲稿共38页二、角焊缝的构造要求二、角焊缝的构造要求最大焊脚尺寸最大焊脚尺寸避免焊缝区的基本金属避免焊缝区的基本金属“过热过热”，减小焊件的，减
10、小焊件的残余应力和残余变形，残余应力和残余变形，规范规范规定规定第21页，本讲稿共38页v最小焊脚尺寸最小焊脚尺寸为保证焊缝的最小承载能力，并防止焊缝因冷为保证焊缝的最小承载能力，并防止焊缝因冷却过快而产生裂纹。却过快而产生裂纹。规范规范规定规定第22页，本讲稿共38页v侧面角焊缝的最大计算长度侧面角焊缝的最大计算长度v当大于上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑。当大于上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑。v若内力沿测面角焊缝全长分布时，计算长度可不受上若内力沿测面角焊缝全长分布时，计算长度可不受上述限述限制。制。第23页，本讲稿共38页v角焊缝的最小计算长度角焊缝的最小计算长度为了使焊缝
11、能够有一定的承载能力，根为了使焊缝能够有一定的承载能力，根据使用经验，据使用经验，侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度第24页，本讲稿共38页搭接连接的构造要求搭接连接的构造要求（P29)第25页，本讲稿共38页三、直角角焊缝的基本计算公式三、直角角焊缝的基本计算公式角焊缝的角焊缝的有效截面有效截面为焊缝有效厚度（喉部为焊缝有效厚度（喉部尺寸）与计算长度的乘积，而尺寸）与计算长度的乘积，而有效厚度有效厚度he=0.7hf。第26页，本讲稿共38页我国规范采用了折算应力公式。引入抗力我国规范采用了折算应力公式。引入抗力分项系数后，得角焊缝的计算式：分项系数后，得角焊缝
12、的计算式：第27页，本讲稿共38页角角焊焊缝缝的的计计算算第28页，本讲稿共38页第29页，本讲稿共38页其它情况：其它情况：对直接承受动力荷载结构中的焊缝，取对直接承受动力荷载结构中的焊缝，取第30页，本讲稿共38页四、各种受力状态下直角四、各种受力状态下直角角焊角焊缝连接的计算缝连接的计算v承受轴心力作用时角焊缝承受轴心力作用时角焊缝连接的计算连接的计算1、用盖板的对接连接、用盖板的对接连接当只有侧面角焊缝时，按当只有侧面角焊缝时，按计算；计算；当只有正面角焊缝时，按当只有正面角焊缝时，按计算；计算；第31页，本讲稿共38页再计算侧面角焊缝得强度再计算侧面角焊缝得强度三面围焊时三面围焊时先
13、计算正面角焊缝所承担得内力先计算正面角焊缝所承担得内力第32页，本讲稿共38页例题例题3-2解解：设计拼接盖板的对接连接有两种方法。一种方法是假设计拼接盖板的对接连接有两种方法。一种方法是假定焊脚尺寸求得焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖板的定焊脚尺寸求得焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖板的尺寸；另一方法是先假定焊脚尺寸和拼尺寸；另一方法是先假定焊脚尺寸和拼接盖板的尺寸，然接盖板的尺寸，然后验算焊缝的承载力。如果假定的焊缝尺寸不能满足承载后验算焊缝的承载力。如果假定的焊缝尺寸不能满足承载力要求时，则应调整焊脚尺寸，再行验算，直到满足承载力要求时，则应调整焊脚尺寸，再行验算，直到满足承载力要求为止。力要求为止。角焊缝的焊脚尺寸角焊缝的焊脚尺寸hf应根据板件厚度确定：应根据板件厚度确定：由于此处的焊缝在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度由于此处的焊缝在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度t2=16mm6mm，t2t1，则：，则：第33页，本讲稿共38页第34页，本讲稿共38页第35页，本讲稿共38页第36页，本讲稿共38页2、承受斜向轴心力、承受斜向轴心力的角焊缝连接计算的角焊缝连接计算第37页，本讲稿共38页2第38页，本讲稿共38页