钢结构连接-焊缝PPT课件.ppt

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1、关于钢结构的连接-焊缝第一张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接教学目的、要求教学目的、要求教学内容教学内容1.掌握全焊透对接焊缝和直角角焊缝的构造与计算；掌握全焊透对接焊缝和直角角焊缝的构造与计算；2.理解普通螺栓和高强螺栓的构造与计算；理解普通螺栓和高强螺栓的构造与计算；3.了解焊缝的残余应力和残余变形；了解焊缝的残余应力和残余变形；1.钢结构的连接方法及应用钢结构的连接方法及应用2.全焊透对接焊缝的构造与计算全焊透对接焊缝的构造与计算重点重点3.角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算重点重点4.焊缝的残余应力和残余变形焊缝的残余应力和残余变形5.普

2、通螺栓和高强螺栓的构造与计算普通螺栓和高强螺栓的构造与计算难点难点教学时间安排教学时间安排16学时学时第二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月1.1.角焊缝的形式和强度角焊缝的形式和强度第三章第三章 连连 接接3.33.3角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算3.3.1角焊缝的构造角焊缝的构造角焊缝按截面形式（两焊脚边的角焊缝按截面形式（两焊脚边的夹角）可分为夹角）可分为直角角焊缝直角角焊缝和和斜角斜角角焊缝。角焊缝。（a）普通型）普通型（b）平坡型）平坡型（c）凹面型）凹面型图图3.10直角角焊缝截面直角角焊缝截面（1 1）直角角焊缝）直角角焊缝通常做成表面微凸的等腰通常做成表面微凸的等

3、腰直角三角形截面（直角三角形截面（a a）。）。对承受动力荷载的结构中，对承受动力荷载的结构中，正面角焊缝的截面通常采正面角焊缝的截面通常采用（用（b b）的形式，侧面角焊）的形式，侧面角焊缝的截面则做成凹面式（缝的截面则做成凹面式（c c）。）。he hfcos45=0.7hf第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接（2 2）斜角角焊缝）斜角角焊缝两焊边的夹角两焊边的夹角a90a90或或a90a135135o o或或6012mm）或或190mm（t12mm）；）；a)a)构件端部仅有两边侧缝连接时：构

4、件端部仅有两边侧缝连接时：试验结果表明，连接的承载力与试验结果表明，连接的承载力与b/lw有关有关。为了避免应力传递的过分弯为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力不均，每条侧缝长度折而使构件中应力不均，每条侧缝长度b/lw 1；t为较薄焊件的厚度。为较薄焊件的厚度。第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第十二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接c)c)直接承受动力荷载的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形，焊直接承受动力荷载的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形，焊脚尺寸的比例：脚尺寸的比例：正面角焊缝宜为正面角焊

5、缝宜为1:1.51:1.5，长边与内力方向一致长边与内力方向一致 ；侧侧面角焊缝可用凹形直角焊缝为面角焊缝可用凹形直角焊缝为1:1 1:1。b)b)在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5 5倍或倍或25mm25mm。第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接t t1 1t t2 2 （t t1 1t t2 2）搭接图搭接图第十三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接d)d)当焊缝端部在焊件转角处时，应将焊缝延续绕过转角加焊当焊缝端部在焊件转角处时，应将焊缝延续绕过转角加焊

6、2 2h hf f。避开起落弧发生在转角处的应力集中。避开起落弧发生在转角处的应力集中。b)2hfa)2hf2hf图图3.15绕角焊缝绕角焊缝第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第十四张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接焊角尺寸焊角尺寸：hfd c b adcbahe ehfhf1 1）焊缝的破坏面）焊缝的破坏面3.3.4直角角焊缝的基本计算公式直角角焊缝的基本计算公式假定：假定：直角角焊缝破坏发生于直角角焊缝破坏发生于4545截面截面上，既有效厚度方向发生。上，既有效厚度方向发生。图图3.17直角角焊缝截面直角角

7、焊缝截面有效厚度有效厚度：he 0.7hf焊缝厚度焊缝厚度：有效厚度有效厚度+熔深熔深+凸度凸度有效截面有效截面：有效厚度有效厚度计算长度计算长度计算时假定有效截面上应力均匀分布。计算时假定有效截面上应力均匀分布。第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第十五张，PPT共七十四页，创作于2022年6月（作用力平行于焊缝方向作用力平行于焊缝方向）1 1、侧面角焊缝、侧面角焊缝N NN N图图3.24 3.24 侧面角焊缝的应力分布示意图侧面角焊缝的应力分布示意图第十六张，PPT共七十四页，创作于2022年6月当承受动力荷载时：当承受动力荷载时：-正面

8、角焊缝强度增大系数，正面角焊缝强度增大系数，1.22。2 2、正面角焊缝、正面角焊缝（作用力垂直于焊缝方向）（作用力垂直于焊缝方向）N NN N图图3.25 3.25 正面角焊缝的应力分布示意图正面角焊缝的应力分布示意图第十七张，PPT共七十四页，创作于2022年6月3 3、斜向角焊缝、斜向角焊缝N NN Ny y=Ncos=Ncos N Nx x=Nsin=Nsin 图图3.26 3.26 斜向轴心力作用斜向轴心力作用第十八张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接3.3.4 3.3.4 角焊缝的计算角焊缝的计算第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第

9、三章 钢结构的连接钢结构的连接主体钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构,设计用钢量4.2万吨，是目前国内外体育场馆中用钢量最多、规模最大、施工难度最大、拥有多项世界顶级施工技术难题的大型钢结构工程。该工程设计使用年限为100年。建筑面25.8万平方米,建筑造价：34亿元人民币。高空全焊接钢结构，焊缝总长30万米。第十九张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接3.4.3 3.4.3 角焊缝的计算角焊缝的计算第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接基督教礼拜堂项目，总建筑面积为13484.02m2，地上建筑主

10、体为高底大于24m的单层公共建筑。钢构件间的连接采用全熔透坡口焊接和高强度螺栓连接两种形式，焊缝采用焊脚尺寸均为双面焊8mm角焊缝。第二十张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接3.3.4 3.3.4 角焊缝的计算角焊缝的计算第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第二十一张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接3.3.4 3.3.4 角焊缝的计算角焊缝的计算1 1、教学内容：、教学内容：角焊缝的连接计算角焊缝的连接计算 (1)(1)轴心力作用下角焊缝连接计算轴心力作用下角焊缝连接计算 (2)(2

11、)弯矩、轴心力作用下的连接计算弯矩、轴心力作用下的连接计算 (3)(3)扭矩、剪力作用下的连接计算扭矩、剪力作用下的连接计算2 2、重点：、重点：轴心力作用下盖板类、角钢类连接计算轴心力作用下盖板类、角钢类连接计算第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第二十二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接3.3.4 3.3.4 角焊缝的计算角焊缝的计算1.1.轴心力（拉力、压力和剪力）作用时角焊缝的计算轴心力（拉力、压力和剪力）作用时角焊缝的计算 当焊件受轴心力，且轴心力通过连接焊缝群的中心，焊缝的应当焊件受轴心力，且轴心力通

12、过连接焊缝群的中心，焊缝的应力可认为是均匀分布的。力可认为是均匀分布的。(1(1）用盖板的对接连接）用盖板的对接连接A A、仅采用侧面角焊缝连接、仅采用侧面角焊缝连接NNlw wS Slw连接一侧连接一侧的侧面角焊缝计算的侧面角焊缝计算长度的总和长度的总和第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第二十三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接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

13、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连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和计算长度的总和第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第二十四张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接(2(2）承受）承受斜向斜向轴心力的角焊缝轴心力的角焊缝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Nsin 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

14、解为：被分解为：代入公式，得焊缝计算公式：代入公式，得焊缝计算公式：第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第二十五张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接例题例题3.13.1 试设计用拼接盖板的对接连接。已知钢板宽试设计用拼接盖板的对接连接。已知钢板宽B270mm，厚度厚度t1=28mm，拼接盖板的厚度，拼接盖板的厚度t2=16mm。该连接承受的静态。该连接承受的静态轴心力轴心力N1400kN（设计值），钢材为（设计值），钢材为Q235B，手工焊，焊条为，手工焊，焊条为E43型型第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连

15、 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第二十六张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接分析分析方法一：方法一：假定焊脚尺寸假定焊脚尺寸-焊缝长度焊缝长度-拼接盖板尺寸拼接盖板尺寸步骤步骤1：假定焊脚尺寸（：假定焊脚尺寸（hf）角焊缝的尺寸是根据板件的厚度确定的。角焊缝的尺寸是根据板件的厚度确定的。最大焊脚尺寸：规范规定，当最大焊脚尺寸：规范规定，当t6mm时，时，hft-(12)mm，t为较薄焊为较薄焊件的厚度件的厚度hfmax=1415mm取取hf=10mm,查表可得角焊缝强度设计值：查表可得角焊缝强度设计值：ffw160N/mm2最小焊脚尺寸：规范规定，最小

16、焊脚尺寸：规范规定，hf1.5(t)1/2，t为较厚焊件的厚度为较厚焊件的厚度hfmin=7.9mm第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第二十七张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接步骤步骤2：计算焊缝长度（：计算焊缝长度（lw）假设采用两面侧焊缝，拼接盖板采用上下两块。假设采用两面侧焊缝，拼接盖板采用上下两块。根据公式根据公式算得连接一侧所需四条焊缝总长度算得连接一侧所需四条焊缝总长度拼接盖板的长度拼接盖板的长度L=2lw+10=3332+10=676mm,取取680mm式中，式中，10为两块被连接钢板的间隙为两块

17、被连接钢板的间隙一条侧焊缝的实际长度一条侧焊缝的实际长度:lw=1250/4+210=333mm验算验算lwmin=10hf=1010=100lw=333lwmax=60hf=6010=600第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第二十八张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接步骤步骤3：确定拼接盖板的宽度（：确定拼接盖板的宽度（b）虽然沿拼接盖板的宽度方向没有施焊，但也应该根据强度条件和构造要求确虽然沿拼接盖板的宽度方向没有施焊，但也应该根据强度条件和构造要求确定其宽度。定其宽度。强度条件：假设强度条件：假设b=240

18、mm,则一块拼接盖板的横截面积则一块拼接盖板的横截面积A=3840mm2,根据根据静态轴力计算的强度值静态轴力计算的强度值s s=N/2A=1.4106/（23840）=182.3N/mm2f=215N/mm2故选用拼接盖板的尺寸为故选用拼接盖板的尺寸为680mm240mm16mm构造要求：构造要求：当板件端部只有两条侧面角焊缝连接时，要当板件端部只有两条侧面角焊缝连接时，要b12mm时，时，b16t=1616=256,t为较薄焊件的厚度为较薄焊件的厚度第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第二十九张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章

19、第三章 连连 接接【练习练习】验算下图所示连接的强度验算下图所示连接的强度(采用三面围焊采用三面围焊)。已知钢板宽。已知钢板宽B1=400mm，厚，厚t1=18mm,受轴心力受轴心力N=1425kN（静荷载），钢材（静荷载），钢材Q235B，手工焊，焊条，手工焊，焊条E43型。取型。取hf=8mm。两块矩形盖板宽。两块矩形盖板宽B2=340mm，厚，厚t2=12mm。NNNN第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第三十张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接（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

20、桁架中，角钢腹杆与节点板的连接焊缝常用两面侧焊，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或三面围焊，特殊情况也允许采用L L形围焊（如图所示）。腹杆受形围焊（如图所示）。腹杆受轴心力作用，为了避免焊缝偏心受力，轴心力作用，为了避免焊缝偏心受力，焊缝所传递的合力的作用线应焊缝所传递的合力的作用线应与角钢杆件的轴线重合。与角钢杆件的轴线重合。图图4.26桁架腹杆节点板的连接桁架腹杆节点板的连接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第三十一张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接NN1

21、N2eb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：（4.19）（4.20）在在N1、N2作用下，假定肢尖、肢作用下，假定肢尖、肢背背hf1、hf2，侧缝的计算长度为：，侧缝的计算长度为：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，角钢肢尖焊缝的内力分配系数，查表查表4.4P72第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第三十二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章

22、连连 接接表表3.4角钢角焊缝内力分配系数角钢角焊缝内力分配系数K第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第三十三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接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的焊，可减小角钢的搭接长度。可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸脚尺寸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在在N1、N2作用下，侧焊缝

23、的长度用作用下，侧焊缝的长度用公式公式（3.21、3.22）。）。第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第三十四张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接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为：若求出得若求出得hf3大于大于hfmax,则不能采用则不能采用L L形围焊。形围焊。第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第三十五张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接第三章第三

24、章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接角焊缝的实际长度和计算长度关系：角焊缝的实际长度和计算长度关系：角焊缝：角焊缝：实际长度实际长度=计算长度计算长度+2hf三面围焊或三面围焊或L型焊缝，因在转角处必须连续施焊，可视为一条焊缝型焊缝，因在转角处必须连续施焊，可视为一条焊缝注：焊缝的实际长度取注：焊缝的实际长度取5mm的倍数。便于焊条下料的倍数。便于焊条下料第三十六张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接例例3.2设计如图所示双面不等边角钢和节点板间的连接角焊缝。受静力荷载设计如图所示双面不等边角钢和节点板间的连接角焊缝。受静力荷

25、载N=575kN。长肢相拼，钢材。长肢相拼，钢材Q235，手工焊，焊条，手工焊，焊条E43型。型。N=575 kN216010010分析分析目标：目标：设计焊缝（包括焊脚尺寸、焊缝长度）设计焊缝（包括焊脚尺寸、焊缝长度）方法方法：假定焊脚尺寸假定焊脚尺寸-焊缝长度焊缝长度第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第三十七张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接步骤步骤1：确定焊缝强度设计值（：确定焊缝强度设计值（ffw）查表：查表：ffw=160N/mm2步骤步骤2：假定焊脚尺寸（：假定焊脚尺寸（hf）角焊缝的尺寸是根据板件

26、的厚度确定的。角焊缝的尺寸是根据板件的厚度确定的。最大焊脚尺寸：规范规定，当最大焊脚尺寸：规范规定，当t6mm时，时，hft-(12)mm，t为较薄焊件为较薄焊件的厚度的厚度10mmhfmax=89mm取取hf=6mm最小焊脚尺寸：规范规定，最小焊脚尺寸：规范规定，hf1.5(t)1/2，t为较厚焊件的厚度为较厚焊件的厚度14mmhfmin=5.6mm第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第三十八张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接步骤步骤3：计算角钢肢背和肢尖上侧缝分担的轴力（：计算角钢肢背和肢尖上侧缝分担的轴力（

27、N1,N2）查表得焊缝内力分配系数查表得焊缝内力分配系数K1=0.65,K2=0.35肢背角焊缝所承受的内力肢背角焊缝所承受的内力N1=0.65575=373.75kN肢尖角焊缝所承受的内肢尖角焊缝所承受的内N2=0.35575=201.25kNNk1Nk2Nlw2lw1第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第三十九张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接步骤步骤4：计算角钢肢背和肢尖上侧缝长度（：计算角钢肢背和肢尖上侧缝长度（lw1,lw2）利用公式）利用公式肢背角焊缝侧缝长度肢背角焊缝侧缝长度lw1=278mm考虑到

28、起灭弧的影响，肢背和肢尖角焊缝实际长度考虑到起灭弧的影响，肢背和肢尖角焊缝实际长度肢尖角焊缝侧缝长度肢尖角焊缝侧缝长度lw2=150mmlw2=lw2+2hf=162mmlw1=lw1+2hf=290mm第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第四十张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接NeNx xNy yMANxNxM MNyNyh he eh he et t（1）受弯矩）受弯矩M、剪力、剪力V、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

29、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第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第四十一张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接A点产生的剪应力：点产生的剪应力：A点控制应力最大为控制设计点点控制应力最大为控制设计点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第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接

30、第四十二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接（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h1f1f1f2f2f 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，全部焊缝承受弯矩第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接弯曲应力沿焊缝截面呈三角形分布弯曲应力沿焊缝截面呈三角形分布剪应

31、力沿腹板焊缝截面均匀分布如图剪应力沿腹板焊缝截面均匀分布如图第四十三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接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。第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第四十四张，PPT共七十四页，创作于2022年6月钢结构设计原理钢结构设计原理 DesignPrinciplesofSteelStruc

32、ture第三章第三章 连连 接接工字梁（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，假设腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承担全部弯矩，并将弯矩并将弯矩M化为一对水平力化为一对水平力H=M/h。(h值近似取为翼缘中线的距离值近似取为翼缘中线的距离)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：V第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接

33、钢结构的连接Chapter4Connectionsofsteelstructures第四十五张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接（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图图3.3.19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，它有绕焊缝形心被连接件绝对刚性，它有绕焊缝形

34、心O旋旋转的趋势，而焊缝本身为弹性。转的趋势，而焊缝本身为弹性。扭距在扭距在角焊缝群上产生的任一点的应力方向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垂直于该点与形心的连线，且应力大小与连线长度度r成正比。成正比。在在轴心力轴心力V作用下，焊缝群上的应力均匀作用下，焊缝群上的应力均匀分布。分布。第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第四十六张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接e2x0hl2xxyyAA0TFrxxyyrrxryA0h he e T T f FAT

35、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+IyIx，Iy焊缝计算截面对焊缝计算截面对x、y轴的惯轴的惯性矩；性矩；rx、ry为焊缝形心到焊缝验算点在为焊缝形心到焊缝验算点在x、y方向的距离。方向的距离。第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第四十七张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接轴力轴力F产生的应力按均匀分产生的应力按均匀分布计算，布计算，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，F，平行于焊缝长度方向

36、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：F第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接xxyyrrxryA0h he e T T f FA第四十八张，PPT共七十四页，创作于2022年6月例例3.3验算图中梁与钢柱间的连接角焊缝的强度。钢材验算图中梁与钢柱间的连接角焊缝的强度。钢材Q235，手，手工焊，焊条工焊，焊条E43型。荷载设计值型。荷载设计值N=400kN（静力荷载），（静力荷载），e=250mm，焊脚尺寸，焊脚尺寸hf=8mm。焊缝采用了周边围焊。焊缝采用了周边围焊。NVMa)b)c)例题例题4.3(角焊缝受偏心剪力

37、角焊缝受偏心剪力)第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第四十九张，PPT共七十四页，创作于2022年6月分析分析对于工字梁与钢柱的角焊缝连接，通常只承受弯矩对于工字梁与钢柱的角焊缝连接，通常只承受弯矩M和剪力和剪力V的作的作用，荷载情况简单，但是焊缝采用了周边围焊，焊缝截面情况用，荷载情况简单，但是焊缝采用了周边围焊，焊缝截面情况比较复杂。比较复杂。目的：验算角焊缝的强度（焊脚尺寸目的：验算角焊缝的强度（焊脚尺寸hf已知，焊缝长度已知，焊缝长度lw可以根据构造可以根据构造要求确定）要求确定）计算时可以采用两种假设：计算时

38、可以采用两种假设：A：腹板焊缝承受全部剪力，弯矩由全部焊缝承担；：腹板焊缝承受全部剪力，弯矩由全部焊缝承担；B：腹板焊缝承受全部剪力，翼缘焊缝承受全部弯矩。：腹板焊缝承受全部剪力，翼缘焊缝承受全部弯矩。第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第五十张，PPT共七十四页，创作于2022年6月计算计算步骤步骤2：作用在焊缝形心上力的计算：作用在焊缝形心上力的计算V=N=400kNM=Ne=100kNm步骤步骤1：确定焊缝强度设计值（：确定焊缝强度设计值（ffw）查表查表4.2（P63）得得ffw=160N/mm2采用假设采用假设

39、A：腹板焊缝承受全部剪力，弯矩由全部焊缝承担：腹板焊缝承受全部剪力，弯矩由全部焊缝承担步骤步骤3：计算焊缝有效截面对中和轴的惯性矩：计算焊缝有效截面对中和轴的惯性矩第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第五十一张，PPT共七十四页，创作于2022年6月a)翼缘焊缝的最大正应力翼缘焊缝的最大正应力s sf1=106.9N/mm2b bf160=195N/mm2步骤步骤4：计算控制点应力：计算控制点应力控制点有两点：控制点有两点：a)翼缘焊缝的最外纤维处翼缘焊缝的最外纤维处b)翼缘焊缝与腹板焊缝的交点处翼缘焊缝与腹板焊缝的交点

40、处b)交点处腹板焊缝由弯矩引起的最大正应力交点处腹板焊缝由弯矩引起的最大正应力s sf2=88.4N/mm2剪力剪力V在腹板焊缝中产生的平均剪应力在腹板焊缝中产生的平均剪应力t tf=105.0N/mm2交点处腹板焊缝的强度为交点处腹板焊缝的强度为127.6N/mm2160N/mm2满足强度要求满足强度要求第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第五十二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月采用假设采用假设B：腹板焊缝承受全部剪力，翼缘焊缝承受全部弯矩：腹板焊缝承受全部剪力，翼缘焊缝承受全部弯矩HH步骤步骤3：翼缘焊缝所

41、承受的水平力：翼缘焊缝所承受的水平力（翼缘焊缝承担全部弯矩，可以将（翼缘焊缝承担全部弯矩，可以将弯矩转化为一对水平力）弯矩转化为一对水平力）H=M/h=263kN(h值近似取为翼缘中线的距离值近似取为翼缘中线的距离)翼缘焊缝的强度翼缘焊缝的强度s sf120.4N/mm2195N/mm2腹板焊缝的强度腹板焊缝的强度t tf105.0N/mm2160N/mm2均满足要求均满足要求第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第五十三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月例例4.4设计牛腿板与钢柱间的连接角焊缝（三面围焊），并验算

42、焊缝强度。设计牛腿板与钢柱间的连接角焊缝（三面围焊），并验算焊缝强度。板边长度板边长度l1=300mm，l2=400mm，偏心力，偏心力F=196kN，e1=300mm，承受，承受静力荷载，钢材静力荷载，钢材Q235，手工焊，焊条为，手工焊，焊条为E43型，钢板厚型，钢板厚t=10mm。（见书上例题（见书上例题4.5，P78）ye1TFVAoa)e2l1l2第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接xryrxrb)yoxy0.7hf第五十四张，PPT共七十四页，创作于2022年6月ye1TFVAoa)e2l1l2分析分析该三面

43、围焊共同承受剪力该三面围焊共同承受剪力V和扭距和扭距T的作用，的作用，将偏心力将偏心力F移至焊缝计算截面的重心就可移至焊缝计算截面的重心就可以求出相应的以求出相应的V和和T。目的：设计牛腿板和钢柱板之间的角焊缝目的：设计牛腿板和钢柱板之间的角焊缝（焊缝长度可以根据构造要求确定）（焊缝长度可以根据构造要求确定）假设焊脚尺寸验算角焊缝的强度假设焊脚尺寸验算角焊缝的强度第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第五十五张，PPT共七十四页，创作于2022年6月计算计算步骤步骤2：焊缝计算截面的重心位置：焊缝计算截面的重心位置x0=9

44、0mm步骤步骤1：确定焊缝强度设计值（：确定焊缝强度设计值（ffw）查查规范规范（P382表表1.3）得得ffw=160N/mm2xyx300400步骤步骤3：焊缝截面的惯性矩：焊缝截面的惯性矩Ix=16.4107mm4Iy5.5107mm4Ip21.9107mm4第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第五十六张，PPT共七十四页，创作于2022年6月步骤步骤4：作用在焊缝上的力计算：作用在焊缝上的力计算V=F=196kNe=e1+e2=e1+(l1-x0)=510mmT=Fe=109N.mmrTVxyx300400e2e

45、1NA步骤步骤5：控制点：控制点A强度计算强度计算s sf=96N/mm2t tT=91N/mm2s sF=35N/mm2（4.3.6）控制点强度为控制点强度为140.8N/mm26mm时，hf t(12)mm。焊脚尺寸取值：图：角焊缝最大图：角焊缝最大hf第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接焊缝长度取值：焊缝长度lw也不应太长或太短，其计算长度不宜小于8hf或40mm，且不宜大于60hf。其他构造要求第五十九张，PPT共七十四页，创作于2022年6月仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时仅有垂直于焊缝长度方向的轴心力时同时有

46、平行与垂直于焊缝长度方向的轴心力时2.2.角焊缝计算的基本公式角焊缝计算的基本公式第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第六十张，PPT共七十四页，创作于2022年6月1.受轴心力焊件的拼接板连接仅侧面角焊缝：仅正面角焊缝：3.3.常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 斜向焊缝：三面围焊时：先计算正面角焊缝N1，剩余的N-N1由侧面角焊缝承担。第六十一张，PPT共七十四页，创作于2022年6月2.受轴心

47、力角钢的连接当采用侧面角焊缝连接时 肢背：肢尖：第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接当采用三面围焊连接时 正面角焊缝承担的力：侧面角焊缝承担的力：肢背 肢尖当采用L形焊连接时 正面角焊缝承担的力：侧面角焊缝承担的力：第六十二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月3.弯矩作用下角焊缝计算第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接4.扭矩作用下角焊缝计算(A点)第六十三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月5.弯矩、剪力、轴心力共同作用下角焊缝计算(

48、A点为控制点)第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第六十四张，PPT共七十四页，创作于2022年6月6.扭矩、剪力、轴心力共同作用下角焊缝计算(A点为控制点)第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第六十五张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第六十六张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第六十七张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第六十八张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第六十九张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第

49、三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第七十张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 连连 接接第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第七十一张，PPT共七十四页，创作于2022年6月例题例题1、某某T T型牛腿，角焊缝连接，型牛腿，角焊缝连接，F=250kNF=250kN，Q235Q235钢，钢，E43E43型型 焊条，静荷载，确定焊脚尺寸。焊条，静荷载，确定焊脚尺寸。解：解：1 1、确定焊缝计算长度（两条、确定焊缝计算长度（两条L L型焊缝型焊缝)竖焊缝：竖焊缝：lw12005195mm，水平焊缝：水平焊缝：lw2（20016）/2-587mm,取lw285mm第七十二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月2、求焊缝形心及惯性矩：求焊缝形心及惯性矩：3、力向形心转移、力向形心转移4、受力控制点分项应力（下点）、受力控制点分项应力（下点）第七十三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月感谢大家观看第七十四张，PPT共七十四页，创作于2022年6月