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1、钢结构第三章讲本讲稿第一页，共二十一页B B、采用三面围焊连接、采用三面围焊连接NNlw wlw w先计算正面角焊缝承担的内力先计算正面角焊缝承担的内力S Slw连接一侧的正面角焊缝计连接一侧的正面角焊缝计算长度的总和算长度的总和再计算侧面角焊缝的强度再计算侧面角焊缝的强度S Slw连接一侧的侧面角焊缝计连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和算长度的总和本讲稿第二页，共二十一页(2(2）承受斜向轴心力的角焊缝）承受斜向轴心力的角焊缝NNxNy f f轴心力轴心力作用下的角焊缝作用下的角焊缝平行于焊缝长度方向的分力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垂直于焊缝长度方向的分力Ns
2、in 外力外力N和焊缝长度方向斜交，焊缝受到的力和焊缝长度方向斜交，焊缝受到的力N被分解为：被分解为：于是有焊缝计算公式：于是有焊缝计算公式：本讲稿第三页，共二十一页取取得：得：令：令：则斜焊缝的计算公式为：则斜焊缝的计算公式为：02030405060708090 f 1.001.021.041.081.121.141.201.22将将 f f（斜焊缝强度增大系数）作成表格（斜焊缝强度增大系数）作成表格本讲稿第四页，共二十一页NNS Slw连接一侧的侧面角焊缝计连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和算长度的总和本讲稿第五页，共二十一页例例 设计-14500530的钢板用双面盖板和角焊缝的拼接，钢板
3、承受轴心拉力设计值N=1400kN，静力荷载，钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊本讲稿第六页，共二十一页解：双面盖板每面盖板所需截面积：b1t1=N(2f)1400103(2215)=3256 mm2：盖板 450 8mm (3600mm2)采用三面围焊 hf=6 mm （1）端焊缝的承载力 (2)侧面焊缝长度 实际取260mm。本讲稿第七页，共二十一页（3 3）承受轴心力的角钢端部连接）承受轴心力的角钢端部连接 在钢桁架中，角钢腹杆与节点板的连接焊缝常用两面侧焊，或三面在钢桁架中，角钢腹杆与节点板的连接焊缝常用两面侧焊，或三面围焊，特殊情况也允许采用围焊，特殊情况也允许采用L L形围焊
4、（如图所示）。腹杆受轴心力作用，形围焊（如图所示）。腹杆受轴心力作用，为了避免焊缝偏心受力，为了避免焊缝偏心受力，焊缝所传递的合力的作用线应与角钢杆焊缝所传递的合力的作用线应与角钢杆件的轴线重合件的轴线重合。本讲稿第八页，共二十一页NN1N2eb角钢的侧缝连接角钢的侧缝连接 a)a)仅用侧面焊缝连接仅用侧面焊缝连接解上式得肢背和肢尖的受力为：解上式得肢背和肢尖的受力为：在在N1、N2作用下，侧缝的作用下，侧缝的计算长度为：计算长度为：(杠杆原理）杠杆原理）由平衡条件得：由平衡条件得：肢背肢背肢尖肢尖K1角钢肢背焊缝的内力分配系数角钢肢背焊缝的内力分配系数K2角钢肢尖焊缝的内力分配系数角钢肢尖焊
5、缝的内力分配系数本讲稿第九页，共二十一页角钢角焊缝内力分配系数角钢角焊缝内力分配系数K本讲稿第十页，共二十一页 b)b)角钢用三面围焊时角钢用三面围焊时，可减小角钢的搭接长度。可先假定正面角焊缝，可减小角钢的搭接长度。可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸的焊脚尺寸hf3，并算出它所能承受的内力并算出它所能承受的内力N3：通过平衡关系得肢背和肢尖侧焊缝受力为通过平衡关系得肢背和肢尖侧焊缝受力为:角钢角焊缝围焊的计算角钢角焊缝围焊的计算NN1N2ebN3lw2lw1本讲稿第十一页，共二十一页c)c)当采用当采用L L形围焊时形围焊时，令，令N20，得：得：L L形围焊角焊缝计算公式为：形围焊角焊缝计算公式
6、为：若求出得若求出得Lw3大于大于b,则不能采用则不能采用L L形围焊。形围焊。例3.3N3不一定满跨布置本讲稿第十二页，共二十一页 例题例题 试确定如图所示承受静态轴心力的三面围焊连接的试确定如图所示承受静态轴心力的三面围焊连接的承载力及肢尖焊缝的长度，已知角钢为承载力及肢尖焊缝的长度，已知角钢为2L12510，与厚度，与厚度为为8mm的节点板连接，搭接长度为的节点板连接，搭接长度为300mm，焊角尺寸为，焊角尺寸为8mm，Q235，E43，手工焊，手工焊本讲稿第十三页，共二十一页NeNx xNy yMANxNxM MNyNyh he eh he et t（1）受弯矩）受弯矩M、剪力、剪力V
7、、轴力、轴力N联合作用时角焊缝的计算联合作用时角焊缝的计算由轴心拉力由轴心拉力Nx产生的应力：产生的应力：由弯矩由弯矩M产生的最大应力：产生的最大应力：2.复杂受力时角焊缝连接计算复杂受力时角焊缝连接计算本讲稿第十四页，共二十一页A点产生的剪应力：点产生的剪应力：A点控制应力最大点控制应力最大,为控制设计点为控制设计点A点产生的正应力由两部分组成：轴心拉力点产生的正应力由两部分组成：轴心拉力Nx和弯矩和弯矩M产生的正产生的正应力。直接叠加得：应力。直接叠加得：代入角焊缝实用计算公式：代入角焊缝实用计算公式：本讲稿第十五页，共二十一页（2）V、M共同作用下焊缝强度计算共同作用下焊缝强度计算*h1
8、f1f1f2f2f fxxh h2221h1MeFVM对于对于1点：点：式中：式中：Iw全部焊缝有效截面对中性轴的惯性矩；全部焊缝有效截面对中性轴的惯性矩；h1两翼缘焊缝有效截面最外纤维间的距离两翼缘焊缝有效截面最外纤维间的距离假设：腹板焊缝承受全部剪力，全部焊缝承受弯矩假设：腹板焊缝承受全部剪力，全部焊缝承受弯矩本讲稿第十六页，共二十一页h1f1f1f2f2f fxxh h2221h1MeFVM对于对于2点：点：强度验算公式：强度验算公式：h2 腹板焊缝的实际长度；腹板焊缝的实际长度；lw2腹板焊缝的计算长度；腹板焊缝的计算长度；he2腹板焊缝截面有效高度。腹板焊缝截面有效高度。本讲稿第十七
9、页，共二十一页工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘角焊缝的连接另一种计算方法是使焊缝传递应力近似与材料所承受应力相协调，即假设腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承担全部弯矩，并将弯矩M化为一对水平力H=M/h。腹板焊缝的强度计算式：腹板焊缝的强度计算式：HH翼缘焊缝的强度计算式：翼缘焊缝的强度计算式：本讲稿第十八页，共二十一页（3）三面围焊受扭矩、剪力联合作用时角焊缝的计算）三面围焊受扭矩、剪力联合作用时角焊缝的计算承受偏心力的三面围焊承受偏心力的三面围焊 Fe1rxahl2xxyyAA0TVre将将F向焊缝群形心简化得向焊缝群形心简化得:轴心力轴心力 VF扭矩扭矩 T=Fe故：该连接的设计控制点为故：该连接
10、的设计控制点为A A点和点和A A点点计算时按弹性理论假定:被连接件绝对刚性，它有绕焊缝形心O旋转的趋势，而焊缝本身为弹性。扭距在角焊缝群上产生的任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线，且应力大小与连线长度r成正比。在轴心力V作用下，焊缝群上的应力均匀分布。本讲稿第十九页，共二十一页e2x0l1l2xxyyAA0TFrxxyyrrxryA0h he e T T f VAT作用下作用下A点应力点应力:s sTIp为焊缝计算截面对形心的极为焊缝计算截面对形心的极惯性矩，惯性矩，Ip=Ix+Iy Ix，Iy焊缝计算截面对焊缝计算截面对x、y轴的轴的惯性矩；惯性矩；rx、ry为焊缝形心到焊缝验算为焊缝形心到焊缝验算点在点在y、x方向的距离。方向的距离。本讲稿第二十页，共二十一页V产生的应力按均匀分布计产生的应力按均匀分布计算，算，A点应力点应力:A点垂直于焊缝长度方向的应力为点垂直于焊缝长度方向的应力为:f，V，平行于焊缝长度方向的应力为平行于焊缝长度方向的应力为:T强度验算公式：强度验算公式：VxxyyrrxryA0h he e T T f VA例3.5本讲稿第二十一页，共二十一页