第12章钢结构的连接

1、钟钟 声声ZHONG, SHENG四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院College of Architecture and Environment, SCU第12章 钢结构连接结构设计原理本章主要内容本章主要内容钢结构的连接方法钢结构的连接方法焊缝连接的特性焊缝连接的特性焊缝连接的构造要求及计算焊缝连接的构造要求及计算普通螺栓连接普通螺栓连接高强度螺栓连接高强度螺栓连接第12章 钢结构连接本章教学要求本章教学要求1. 掌握钢结构的连接方法，各自特点和适用情况；掌握钢结构的连接方法，各自特点和适用情况；2. 掌握对接焊缝的强度计算和构造要求；掌握对接焊缝的强度计算和构造要求；3. 掌握

2、各种型式角焊缝连接强度计算和构造要求；掌握各种型式角焊缝连接强度计算和构造要求；4. 掌握普通螺栓和高强度螺栓连接的计算方法。掌握普通螺栓和高强度螺栓连接的计算方法。第12章 钢结构连接12.1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法焊缝连接焊缝连接螺栓连接螺栓连接铆钉连接铆钉连接第12章 钢结构连接12.1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法u 钢结构连接必要性钢结构连接必要性12.1 钢结构的连接方法1. 只有通过连接才能形成整体结构；只有通过连接才能形成整体结构；2. 连接设计应符合连接设计应符合安全可靠、节省钢安全可靠、节省钢材、构造简单、制作安装方便材、构造简单、制作安装方便等。等。u 钢结

3、构的连接方法钢结构的连接方法12.1 钢结构的连接方法连接形式连接形式焊接连接焊接连接铆钉连接铆钉连接螺栓连接螺栓连接焊接方法焊接方法电弧焊、电渣焊、气体电弧焊、电渣焊、气体保护焊、电阻焊保护焊、电阻焊u 各连接方法的优缺点各连接方法的优缺点1）焊缝连接焊缝连接：优点：优点： 对钢材从任何方位、角度和形状相交都能方便适用 一般不需要附加连接板、连接角钢等零件，也不需要在钢材上开孔，不使截面受削弱 因而构造简单，节省钢材，制作方便，并易于采用自动化操作，生产效率高 焊缝连接的刚度大，密封性好。12.1 钢结构的连接方法u 各连接方法的优缺点各连接方法的优缺点12.1 钢结构的连接方法缺点：缺点：

4、塑性和韧性较差，脆性较大，疲劳强度低，另外，焊缝质量缺陷也是影响连接质量的不利因素。u 各连接方法的优缺点各连接方法的优缺点2）铆钉连接铆钉连接：塑性、韧性和整体性好，连接变形小，传力可靠，疲劳性能好，质量也便于检查，特别适用于重型和直接承受动力荷载的结构。铆钉的连接的构造复杂，用钢量大，施工麻烦，打铆时噪声大，劳动条件差；3）螺栓连接螺栓连接：安装方便，特别适于工地安装连接；也便于拆卸，适用于需要装卸结构的连接和临时性连接。但需要在板件上开孔和拼装时对孔。12.1 钢结构的连接方法u钢结构的焊接方法钢结构的焊接方法1）手工电弧焊）手工电弧焊12.1 钢结构的连接方法 特点：特点：设备简单、操

5、作灵活，适用性，可达性强；生产效率比自动、半自动焊低，质量稍低并且变异性大，施焊时电弧光较强。焊接原理焊接原理保护气体保护气体焊条焊条熔融金属熔融金属钢材钢材电焊机电焊机电源电源12.1 钢结构的连接方法手工电弧焊手工电弧焊自动电弧焊自动电弧焊12.1 钢结构的连接方法 焊条的选用焊条的选用 应和焊件钢材（主体金属）的强度和性能相适应。应和焊件钢材（主体金属）的强度和性能相适应。 一般为：一般为： 对Q235钢采用E43型焊条（E4300E4316）； 对16Mn钢采用E50型焊条（E5000E5018）； 对15MnV钢采用E55焊条（ E5500E5518）。12.1 钢结构的连接方法2）

6、焊剂层下自动或半自动埋弧焊）焊剂层下自动或半自动埋弧焊3）二氧化碳气体保护自动或半自动焊）二氧化碳气体保护自动或半自动焊4）电渣焊）电渣焊5）电阻点焊）电阻点焊12.1 钢结构的连接方法电渣焊电渣焊电阻点焊电阻点焊详细内容详细内容参见王国参见王国周的钢结周的钢结构原理与构原理与设计，清设计，清华大学出华大学出版社版社第12章 钢结构连接12.2 焊缝连接的特性焊缝连接的特性 12.2.1 焊缝连接形式及焊缝的形式焊缝连接形式及焊缝的形式 12.2.2 焊缝缺陷及质量等级焊缝缺陷及质量等级 12.2.3 焊缝代号、螺栓图例焊缝代号、螺栓图例12.2 焊缝连接的特性焊缝连接形式焊缝连接形式（按被连

7、接钢材的相互位置分）（按被连接钢材的相互位置分）对接连接对接连接用拼接盖板的对接连接用拼接盖板的对接连接搭接连接搭接连接T T形连接形连接角部连接角部连接12.2.1 焊缝连接的形式及焊缝的形式焊缝连接的形式及焊缝的形式焊缝形式焊缝形式（按所用焊缝本身的构造分）（按所用焊缝本身的构造分）正对接焊缝正对接焊缝斜对接焊缝斜对接焊缝角焊缝角焊缝正面角焊缝正面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝斜面角焊缝斜面角焊缝12.2 焊缝连接的特性焊缝形式焊缝形式（按施焊时焊缝在焊件之间的相对位置分）（按施焊时焊缝在焊件之间的相对位置分）平（俯）焊平（俯）焊横焊横焊立焊立焊仰焊仰焊12.2 焊缝连接的特性12.2.2 焊

8、缝缺陷及质量等级焊缝缺陷及质量等级u 焊缝缺陷焊缝缺陷裂纹裂纹焊瘤焊瘤烧穿烧穿弧坑弧坑气孔气孔夹渣夹渣咬边咬边未熔合未熔合未焊透未焊透焊缝外形尺寸不符合要求，焊缝成形不良等。焊缝外形尺寸不符合要求，焊缝成形不良等。12.2 焊缝连接的特性u 焊缝质量等级焊缝质量等级1)焊缝质量检验：外观检查和无损检验；焊缝质量检验：外观检查和无损检验；2)焊缝级别：一、二、三级；焊缝级别：一、二、三级；a) 三级只要求对全部焊缝作外观检查；三级只要求对全部焊缝作外观检查；b) 二二 级焊缝应进行无损检查，抽检比例不小于级焊缝应进行无损检查，抽检比例不小于20；c) 一级焊缝应进行一级焊缝应进行100的探伤检验

9、；的探伤检验；d) 钢结构中一般采用三级焊缝，可满足通常的强度要求。钢结构中一般采用三级焊缝，可满足通常的强度要求。12.2 焊缝连接的特性u 焊缝质量等级的选用焊缝质量等级的选用1)总体而言，焊缝应根据总体而言，焊缝应根据结构的重要性结构的重要性、荷载特性荷载特性、焊缝形式焊缝形式、工作环境工作环境以及以及应力状态应力状态等情况，按规范确定的原则选用不同等情况，按规范确定的原则选用不同的质量等级；的质量等级；2)在需要进行疲劳计算的构件中，对接焊缝作用力垂直焊缝受在需要进行疲劳计算的构件中，对接焊缝作用力垂直焊缝受拉时为一级，受压时为二级，作用力平行焊缝时为二级；拉时为一级，受压时为二级，作

10、用力平行焊缝时为二级；3)不需要进行疲劳计算的构件中，受拉时应不低于二级，受压不需要进行疲劳计算的构件中，受拉时应不低于二级，受压时宜为二级；时宜为二级；4)有吊车时，焊缝质量等级不应低于二级；有吊车时，焊缝质量等级不应低于二级；5)角焊缝的质量等级为：有动力荷载时应符合二级，其余可为角焊缝的质量等级为：有动力荷载时应符合二级，其余可为三级。三级。12.2 焊缝连接的特性u 焊缝强度指标焊缝强度指标 焊缝的强度设计值（焊缝的强度设计值（N/mm2）（部分）（部分）Q235钢钢Q345钢钢wvfwtfE43E50wcfwff12.2 焊缝连接的特性12.2.3 焊缝代号、螺栓图例焊缝代号、螺栓图

11、例参见教程参见教程P337：表：表12-1 焊缝符号。焊缝符号。hf-lhfhf实际焊缝位置实际焊缝位置焊缝的符号表示焊缝的符号表示12.2 焊缝连接的特性槽焊缝槽焊缝形焊缝形焊缝单边喇叭单边喇叭12.2.3 焊缝代号、螺栓图例焊缝代号、螺栓图例参见教程参见教程P337：表：表12-1 焊缝符号。焊缝符号。12.2 焊缝连接的特性12.2 焊缝连接的特性实际工程中实际工程中的焊缝连接的焊缝连接12.3 对接焊缝的构造与计算对接焊缝的构造与计算12.3.1 对接焊缝的构造对接焊缝的构造12.3.2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算第12章 钢结构连接12.3.1 对接焊缝的构造对接焊缝的构造u 对接

12、焊缝的构造要求对接焊缝的构造要求对接焊缝的坡口型式对接焊缝的坡口型式直边直边单边单边V形形双边双边V形形U形形K形形X形形C=0.52mm当焊件厚度当焊件厚度 t 8mm，留直边缝，留直边缝c=0.52.0mm ；当当t=820mm，开单边，开单边V形缝；形缝；当当t20mm，可采用其它形式。，可采用其它形式。12.3 对接焊缝的构造与计算u 对接焊缝的构造要求对接焊缝的构造要求对接焊缝两侧板件的宽度不同或厚度相差对接焊缝两侧板件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，做斜角以上时，做斜角1:2.5当采取不焊透的对接焊缝时，有效厚度不得小于当采取不焊透的对接焊缝时，有效厚度不得小于t5 . 112.

13、3 对接焊缝的构造与计算不同宽度不同宽度不同厚度不同厚度1:2.51:2.51:2.5u 对接焊缝的构造要求对接焊缝的构造要求有效焊缝厚度有效焊缝厚度t对接接头按焊件较小厚度，对接接头按焊件较小厚度，T形形接头按腹板厚度。接头按腹板厚度。 有效焊缝长度有效焊缝长度lw 有引弧板按实际长度，无引弧板按实际长度减有引弧板按实际长度，无引弧板按实际长度减2t计。计。 引弧板引弧板12.3 对接焊缝的构造与计算12.3.2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算u 轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝12.3 对接焊缝的构造与计算wcwtwfftlN或或 wvwwcwtwftlNfftlN cossin；或或正

14、对接正对接斜对接斜对接t 在对接接头中为被连接两钢板的较小厚度，在在对接接头中为被连接两钢板的较小厚度，在T形或角接接形或角接接头中为对接焊缝所在面钢板的厚度。头中为对接焊缝所在面钢板的厚度。u 轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝wcwtwfftlN或或 wvwwcwtwftlNfftlN cossin；或或正对接正对接斜对接斜对接lw 有效焊缝长度，有引弧板按实际长度，无引弧板按实际长有效焊缝长度，有引弧板按实际长度，无引弧板按实际长度减度减 2t 计。计。 对接焊缝的抗拉、抗压强度的设计值对接焊缝的抗拉、抗压强度的设计值wcwtff 、12.3.2 对接焊缝的计算u 受弯、受剪的对接焊缝

15、受弯、受剪的对接焊缝wcwtwffWM 或或 纯弯矩作用下：纯弯矩作用下：纯剪力作用下：纯剪力作用下：wvWWftIVS 12.3.2 对接焊缝的计算u 承受轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝承受轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝wtwwwwftlNtlMANWM 26 WvwwftlVtIVS 23max NNNNwlMMVV 12.3.2 对接焊缝的计算对于工字形截面梁对接焊接接头，还应对同时受有较大对于工字形截面梁对接焊接接头，还应对同时受有较大正应力和较大剪应力处（腹板和翼缘的交点），按折算正应力和较大剪应力处（腹板和翼缘的交点），按折算应力验算：应力验算：wtf1 . 1322

16、第四强度准则第四强度准则MMVVmax 1 1 max 12.3.2 对接焊缝的计算12.4 角焊缝构造与计算角焊缝构造与计算12.4.1 角焊缝的构造角焊缝的构造12.4.2 直角角焊缝的基本计算公式直角角焊缝的基本计算公式12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算各种受力状态下直角角焊缝计算12.4.4 斜角角焊缝计算斜角角焊缝计算第12章 钢结构连接12.4.1 角焊缝的构造角焊缝的构造 角焊缝的型式角焊缝的型式 角焊缝的布置和受力角焊缝的布置和受力 角焊缝的构造要求角焊缝的构造要求12.4 角焊缝构造与计算 角焊缝的

17、型式角焊缝的型式角焊缝截面形式角焊缝截面形式常用常用动力荷载正面角焊动力荷载正面角焊缝缝动力荷载侧面角焊缝动力荷载侧面角焊缝锐角焊缝锐角焊缝钝角焊缝钝角焊缝hfhfhfhfhfhf1.5hfhehehehfhfhfhfhfhf12.4.1 角焊缝的构造12.4.1 角焊缝的构造普通型普通型动力荷载正面角焊缝动力荷载正面角焊缝 动力荷载侧面角焊缝动力荷载侧面角焊缝 直角角焊缝直角角焊缝 角焊缝的型式角焊缝的型式焊脚尺寸及焊脚尺寸及其有效厚度其有效厚度 角焊缝的型式角焊缝的型式 直角角焊缝直角角焊缝按截面形状分为凸形和凹形，等边和不等边形。一般情况下采用普通形。在直

18、接承受动力荷载的结构中，侧面角焊一般情况下采用普通形。在直接承受动力荷载的结构中，侧面角焊缝可采用等边凹形角焊缝；对于正面角焊缝，也可采用平坡凸形角缝可采用等边凹形角焊缝；对于正面角焊缝，也可采用平坡凸形角焊缝。焊缝。焊脚尺寸及焊脚尺寸及其有效厚度其有效厚度12.4.1 角焊缝的构造12.4.1 角焊缝的构造 斜角角焊缝斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。常用于钢漏斗和钢管结构中。对于夹角对于夹角135度或度或 b 角焊缝的构造要求断续角焊缝断续角焊缝受压构件：受压构件： e15 tmin受拉构件：受拉构件：e30 tmin 角焊缝的构造要求次要连接或次要构件中

19、的断续角焊缝的构造；次要连接或次要构件中的断续角焊缝的构造；焊段长度不小于焊段长度不小于10hf或或50mm，净距不应大于净距不应大于15t（受压构件）；（受压构件）；30t（受拉构件）。（受拉构件）。 前述重要内容回顾：前述重要内容回顾：1. 各种连接方法的特点各种连接方法的特点2. 焊接连接焊接连接焊接方法（手工焊、自动焊等）焊接连接的形式（对接、T接接头，对接焊缝等）焊接连接的缺陷、质量检验和焊缝级别3. 对接焊缝连接对接焊缝连接对接焊缝的型式和构造对接焊缝连接的计算（承受轴力、弯矩、剪力）4. 角焊缝的连接型式和构造角焊缝的连接型式和构造角焊缝的型式（直角、斜角）角焊缝的布置和受力（正

20、面、侧面）角焊缝尺寸的构造要求（最大、最小焊脚尺寸，最大、最小焊缝计算长度）角焊缝的代号12.4 角焊缝构造与计算 后述内容：后述内容：12.4.2 角焊缝连接的计算角焊缝连接的计算直角角焊缝的基本计算公式直角角焊缝的基本计算公式12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝的计算各种受力状态下直角角焊缝的计算1. 承受轴心力作用时角焊缝连接的计算承受轴心力作用时角焊缝连接的计算1) 用盖板的对接连接用盖板的对接连接2) 承受斜向轴心力的角焊缝连接计算承受斜向轴心力的角焊缝连接计算3) 承受轴向力的角钢角焊缝承受轴向力的角钢角焊缝2. 承受弯矩、轴心力和剪力作用的角焊缝连接计算承受弯矩、轴心力和剪力作

21、用的角焊缝连接计算1) 双面角焊缝连接承受偏心斜拉力双面角焊缝连接承受偏心斜拉力2) 工字钢与钢柱翼缘的角焊缝连接工字钢与钢柱翼缘的角焊缝连接12.4.4 部分焊透对接焊缝的连接计算部分焊透对接焊缝的连接计算12.4 角焊缝构造与计算12.4.2 直角角焊缝的基本计算公式直角角焊缝的基本计算公式 正面角焊缝：力垂直于焊缝长度方向，且通过焊正面角焊缝：力垂直于焊缝长度方向，且通过焊缝形心：缝形心：wffwefflhN 12.4 角焊缝构造与计算焊缝计算长度取实际长度减焊缝计算长度取实际长度减2hf角焊缝的计算厚度角焊缝的计算厚度12.4.2 直角角焊缝的基本计算公式直角角焊缝的基本计算公式 侧面

22、角焊缝：力平行于焊缝长度方向，且通过焊侧面角焊缝：力平行于焊缝长度方向，且通过焊缝形心：缝形心： 在其他各种力综合作用下，正应力和剪应力共同在其他各种力综合作用下，正应力和剪应力共同作用处：作用处：wfwefflhN wfffff 22 12.4 角焊缝构造与计算f 按焊缝有效截面按焊缝有效截面(hclw)计算，垂直于焊缝长度方向的应力；计算，垂直于焊缝长度方向的应力；f 按焊缝有效截面按焊缝有效截面(hclw)计算，沿焊缝长度方向的剪应力；计算，沿焊缝长度方向的剪应力；he 角焊缝的计算厚度，对直角焊缝角焊缝的计算厚度，对直角焊缝he=0.7hf，hf为较小焊角尺寸；为较小焊角尺寸；lw 角

23、焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度减去角焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度减去2hf；ff w 角焊缝的强度设计值；角焊缝的强度设计值；f 正面角焊缝的强度设计值增大系数，正面角焊缝的强度设计值增大系数，对承受静力荷载或者间接承受动力荷载的结构，对承受静力荷载或者间接承受动力荷载的结构， f =1.22；对于直接承受动力荷载的结构，对于直接承受动力荷载的结构，f =1.0正面角焊缝正面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝在各种应力综合作用下在各种应力综合作用下wffwefflhN wfwefflhN wfffff 22 12.4.2 直角角焊缝的基本计算公式f 正面角焊缝的强度设计值增大系数，正

24、面角焊缝的强度设计值增大系数，对承受静力荷载或者间接承受动力荷载的结构，对承受静力荷载或者间接承受动力荷载的结构，f =1.22对于直接承受动力荷载的结构，对于直接承受动力荷载的结构，f =1.0正面角焊缝正面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝在各种应力综合作用下在各种应力综合作用下wffwefflhN wfwefflhN wfffff 22 12.4.2 直角角焊缝的基本计算公式斜角角焊缝斜角角焊缝仍按上式计算，但不焊透的对接焊缝的强度不焊透的对接焊缝的强度仍按上式计算，但在垂直焊缝长度方向的压力作用下 ，否则0 . 1 f fefehhhh7 . 0 ,902cos ,9000 22. 1 f 0

25、 . 1 f V形剖口形剖口shshee75. 0 ,60 ,6000 U、J形剖口形剖口she 12.4.2 直角角焊缝的基本计算公式12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝的计算各种受力状态下直角角焊缝的计算12.4 角焊缝构造与计算1. 承受轴心力作用时角焊缝连接计算承受轴心力作用时角焊缝连接计算2)承受斜向轴心力的角焊缝连接承受斜向轴心力的角焊缝连接1) 用盖板的对接连接承受轴心力用盖板的对接连接承受轴心力3) 承受轴向力的角钢角焊缝承受轴向力的角钢角焊缝12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝的计算各种受力状态下直角角焊缝的计算1）用盖板的对接连接承受轴心力（拉力、压力）时）用盖板的对接

26、连接承受轴心力（拉力、压力）时 wfwffflhN 7 . 0 wfwfffflhN7 . 0 wfwfflhfN 7 . 0 wfwffflhNN 7 . 0)( 只有侧面角焊缝时只有侧面角焊缝时 只有正面角焊缝时只有正面角焊缝时 采用三面围焊时采用三面围焊时12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝的计算各种受力状态下直角角焊缝的计算2）承受斜向轴心力的角焊缝连接计算）承受斜向轴心力的角焊缝连接计算12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算wfffff 22 3sin112 fwffwfflhN weflhN cos weflhN sin分力法：分力法

27、：直接法：直接法：例例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B=270mm，厚度厚度t1=28mm，拼接盖板厚度，拼接盖板厚度t2=16mm。该连接承受的。该连接承受的静态轴心力静态轴心力N=1400KN（设计值），钢材为（设计值），钢材为Q235-B，手，手工焊，焊条为工焊，焊条为E43型。型。解：解：【解题思路解题思路】：一是假定焊脚尺寸求焊缝长度，再由焊缝长一是假定焊脚尺寸求焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖板的尺寸；另一种方法是先假定焊脚尺寸度确定拼接盖板的尺寸；另一种方法是先假定焊脚尺寸和拼接盖板的尺寸，然后验算焊缝的承载力。和拼接盖板的尺寸，

28、然后验算焊缝的承载力。12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算mmthf9 . 7285 . 15 . 1min 2/16010mmNfmmhwtf 计计值值，查查表表得得角角焊焊缝缝强强度度设设取取角焊缝的焊脚尺寸根据板件厚度确定：角焊缝的焊脚尺寸根据板件厚度确定：因在板边施焊，且拼接盖板厚度因在板边施焊，且拼接盖板厚度mm1415mm)21(max或或 thf122mm6mm16ttt ，12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算（1 1）采用两面侧焊时）采用两面侧焊时连接一侧所需的焊缝总长度连接一侧所需的焊缝总长度mmfhNlwtew12501

29、60107 . 01014003 12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算此连接采用了上下两块拼接盖板，共有此连接采用了上下两块拼接盖板，共有4 4条侧焊缝，条侧焊缝，每条焊缝的实际长度为每条焊缝的实际长度为mmhmmhllffww60060333204125024 所需盖板长度为所需盖板长度为mmmmlLw680676102，取取 钢板之间的间隙钢板之间的间隙12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算拼接盖板的宽度拼接盖板的宽度b即为两条侧面角焊缝之间的距离，应根据强即为两条侧面角焊缝之间的距离，应根据强度条件和构造要求确定。根据强度条件，在钢材种类相同的情度条件和构造要求确定。根据强度条

30、件，在钢材种类相同的情况下，拼接盖板的截面积应大于等于被连接钢板的截面积。况下，拼接盖板的截面积应大于等于被连接钢板的截面积。选定拼接盖板宽度选定拼接盖板宽度b=240mm，则，则227560282707680162240mmAmmA 满足强度要求满足强度要求根据构造要求，应满足根据构造要求，应满足mmtbmmlmmbw256161616325240 且且满足要求，故选定拼接盖板尺寸为满足要求，故选定拼接盖板尺寸为660mm240mm16mm12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算（2）采用三面围焊时）采用三面围焊时mmblw240 则正面角焊缝所能承受的内力则正面角焊缝所能承受的内力Nfl

31、hNwffwe65587016022. 1240107 . 022 采用三面围焊可以减小两面侧焊采用三面围焊可以减小两面侧焊的长度，从而减小盖板尺寸，的长度，从而减小盖板尺寸，设拼接盖板的宽度和厚度与采用设拼接盖板的宽度和厚度与采用两面侧焊时相同，仅需求盖板长两面侧焊时相同，仅需求盖板长度，度，已知正面角焊缝的长度：已知正面角焊缝的长度：12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算所需连接一侧侧面角焊缝的总长度为所需连接一侧侧面角焊缝的总长度为mmfhNNlwfew664160107 . 06558701400000 连接一侧共有连接一侧共有4条侧焊缝，每条焊缝的实际长度为条侧焊缝，每条焊缝的实

32、际长度为mmmmhllfww1801761046644，采用，采用 所需盖板长度为所需盖板长度为mmlLw370101802102 12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算（3）采用两侧斜向焊缝时）采用两侧斜向焊缝时侧面角焊缝：侧面角焊缝：kNflhNwffwe3 .10916022. 140107 . 02211 kNflhNwfwe0 .44816010110107 . 04422 当拼接板宽度较大时，采用菱形当拼接板宽度较大时，采用菱形拼接盖板可减小角部的应力集中，拼接盖板可减小角部的应力集中，从而使连接的工作性能得以改善。从而使连接的工作性能得以改善。一般先假定盖板尺寸再进行验算一般

33、先假定盖板尺寸再进行验算正面角焊缝：正面角焊缝：12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算斜焊缝：与作用力夹角斜焊缝：与作用力夹角 7 .33150100arctan 06. 13sin112 fkNflhNwffwe8 .85416006. 1180107 . 04433 连接一侧焊缝所能承受的内力为连接一侧焊缝所能承受的内力为kNNkNNNNN140014128 .8540 .4483 .109321 例例2：验算图示直角角角焊缝的强度。已知焊缝承受的静态验算图示直角角角焊缝的强度。已知焊缝承受的静态斜向力斜向力N=280KN（设计值），（设计值），=60 ，角焊缝的焊脚尺，角焊缝的焊脚尺

34、寸寸hf=8mm，实际长度，实际长度lw=155mm，钢材为，钢材为Q235-B，手，手工焊，焊条位工焊，焊条位E43型。型。12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算解：解：受斜向轴心力的角焊缝有两种计算方法受斜向轴心力的角焊缝有两种计算方法（1）分力法）分力法将将N分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力，即分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力，即kN5 .2422328060sinsinx NNN kN1402128060coscosy NNN kN156)16155(87 . 02105 .24223xf welhN kN90)16155(87 . 0

35、21014023yf welhN 12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算因焊缝同时承受因焊缝同时承受 和和 作用，作用，f f 2222222/160/1569022. 1156mmNfmmNwtfff （2）直接法）直接法 斜焊缝的强度增大系数斜焊缝的强度增大系数15. 1360sin112 f 223/160/15515. 11615587 . 02102802mmNmmNlhNfwe 12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝的计算各种受力状态下直角角焊缝的计算3）承受轴向力的角钢角焊缝计算）承受轴向力的角钢角焊缝计算 )()2/(231321ebNebNeNNNNN焊缝所传递的合力作用

36、线焊缝所传递的合力作用线应与角钢的轴线重合应与角钢的轴线重合12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算(a) 三面围焊三面围焊(c) 两面侧焊两面侧焊(b) L形围焊形围焊12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸hf3，求出正面角焊缝所分担的轴，求出正面角焊缝所分担的轴心力心力N3。当腹杆为双角钢组成的。当腹杆为双角钢组成的T形截面，且肢宽为形截面，且肢宽为b时，时，wffffbhN 337 . 02 由力矩平衡条件可得由力矩平衡条件可得肢背侧面角焊缝所分担的轴力肢背侧面角焊缝所分担的轴力 223131NNNbebNN （a）三面围焊）

37、三面围焊12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算（a）三面围焊）三面围焊e为角钢的形心距为角钢的形心距角钢肢背和肢尖焊缝的内力分配系数可近似取角钢肢背和肢尖焊缝的内力分配系数可近似取223232NNNbNeN 肢尖侧面角焊缝所分担的轴力肢尖侧面角焊缝所分担的轴力33. 067. 021 ，肢背和肢尖焊缝的计算长度为：肢背和肢尖焊缝的计算长度为：wfewwfewfhNlfhNl2221112 212.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算（a）三面围焊）三面围焊12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝的计算各种受力状态下直角角焊缝的计算角角 钢钢 类类 型型连连 接接 情情 况况分分 配配系系 数

38、数角钢肢背角钢肢背k1角钢肢尖角钢肢尖k50.250.650.35等等 边边不不 等等 边边不不 等等 边边角钢侧面角焊缝内力分配系数角钢侧面角焊缝内力分配系数12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算（b）L形围焊形围焊12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算当杆件受力很小时，可采用当杆件受力很小时，可采用L形围缝。由于只有正面角焊缝和形围缝。由于只有正面角焊缝和角钢肢背上的侧面角焊缝，令角钢肢背上的侧面角焊缝，令N2=0得：得：NN232 31NNN 角钢端部的正面角焊缝的长度已知，可按下式计算其焊脚尺寸：角钢端部的正面角焊缝的长度已知，可按下式计算其焊脚尺寸：wff

39、wfflNh 3337 . 02 角钢肢背上的角焊缝长度按计算确定。角钢肢背上的角焊缝长度按计算确定。mmblw53 （c）两面侧焊）两面侧焊NNNN2211 ； 求得各条焊缝所受的内力后，按构造要求（角焊缝的求得各条焊缝所受的内力后，按构造要求（角焊缝的尺寸限值）假定肢背和肢尖焊缝和焊角尺寸，即可求尺寸限值）假定肢背和肢尖焊缝和焊角尺寸，即可求出焊缝的计算长度，以双角钢截面为例：出焊缝的计算长度，以双角钢截面为例：wwwwfhNlfhNlf2f22f1f117 . 02 7 . 02 ；对于两面侧焊，因对于两面侧焊，因N3=0，得，得hf1、lw1 一个角钢肢背上的侧面角焊缝的焊角尺寸及计算

40、长度；一个角钢肢背上的侧面角焊缝的焊角尺寸及计算长度；hf2、lw2 一个角钢肢尖上的侧面角焊缝的焊角尺寸及计算长度。一个角钢肢尖上的侧面角焊缝的焊角尺寸及计算长度。12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算例例3：试确定图示承受静态荷载轴心力的三面围焊连接的承试确定图示承受静态荷载轴心力的三面围焊连接的承载力及肢尖焊缝的长度。已知角钢为载力及肢尖焊缝的长度。已知角钢为212510，与厚，与厚度为度为8mm的节点板连接，其搭接长度为的节点板连接，其搭接长度为300mm，焊脚尺，焊脚尺寸寸hf=8mm，钢材为，钢材为Q235，手工焊，焊条为，手工焊，焊条为E43型。型。12.4.3 各种受力状态

41、下直角角焊缝计算12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算角焊缝强度设计值角焊缝强度设计值2/160mmNfwf 焊缝内力分配系数焊缝内力分配系数33. 067. 021 ，正面角焊缝的长度等于相连角钢肢的宽度，正面角焊缝的长度等于相连角钢肢的宽度，即即lw3=b=125mm，则正面角焊缝所能承受的，则正面角焊缝所能承受的内力内力N3为为kNflhNwffwe3 .27316022. 112587 . 02233 肢背角焊缝所能承受的内力肢背角焊缝所能承受的内力N1为为kNNNNN3 .52323 .27367. 02311 kNflhNwfwe3 .523160)8300(87 . 0221

42、 解：解：12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算kNNNNN3 .52323 .27367. 02311 kNN98567. 06 .1363 .523 肢尖焊缝承受的内力肢尖焊缝承受的内力N2为为kNNNNN18823 .27333. 02322 所需肢尖焊缝的长度所需肢尖焊缝的长度mmfhNlwfew113816087 . 021018882322 补充例题补充例题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B=270mm，厚度，厚度t1=28mm。拼接盖板厚度。拼接盖板厚度t2=16mm。该。该连接承受的静态轴心力连接承受的静态轴心力N=1400k

43、N（设计值），刚才为（设计值），刚才为Q235-B，手工焊，焊条为，手工焊，焊条为E43型。型。12.4.3 各种受力状态下直角角焊缝计算解：解：设计拼接盖板的对接连接有两种方法。一种方法是假定焊接设计拼接盖板的对接连接有两种方法。一种方法是假定焊接尺寸求焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖板的尺寸；另一尺寸求焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖板的尺寸；另一种方法是先假定焊角尺寸和拼接盖板的尺寸，然后验算焊缝种方法是先假定焊角尺寸和拼接盖板的尺寸，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力要求时，则的承载力。如果假定的焊缝尺寸不能满足承载力要求时，则应调整焊角尺寸，再进行验算，直到满足承

44、载力要求为止。应调整焊角尺寸，再进行验算，直到满足承载力要求为止。角焊缝的焊角尺寸角焊缝的焊角尺寸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，t215d0时，应将螺栓的承时，应将螺栓的承载力设计值乘以折减系数载力设计值乘以折减系数011501 . 1dlb l1NN/2N/2连接长度连接长度 l160d0时，取时，取7 . 0 b d0为孔径为孔径12.6 普通螺栓连接4. 螺栓数目的确定螺栓数目的确定5. 构件自身的净截面强度按轴心受力计算构件自身的净截面强度按轴心受力计算bNNnm

45、in fANn 12.6 普通螺栓连接6. 构造要求构造要求1） 螺栓的最小容许距离螺栓的最小容许距离端距端距2d0a. 避免孔前钢板被剪坏避免孔前钢板被剪坏b. 扳手拧紧螺栓所必要的操作空间扳手拧紧螺栓所必要的操作空间d. 避免过分削弱截面避免过分削弱截面c. 避免钢板在孔之间在受力作用下穿通、剪断避免钢板在孔之间在受力作用下穿通、剪断原因：原因：12.6 普通螺栓连接错列排列中错列排列中有沿折线破坏的可能性有沿折线破坏的可能性中距中距3d012.6 普通螺栓连接2）螺栓的最大容许距离）螺栓的最大容许距离12.6 普通螺栓连接12.6.2 普通螺栓受拉计算普通螺栓受拉计算单个拉力螺栓的承载力

46、设计值为单个拉力螺栓的承载力设计值为btebtfdN42 所需的拉力螺栓的数目所需的拉力螺栓的数目btNNn 设计值。设计值。普通螺栓的抗拉强度普通螺栓的抗拉强度有效直径；有效直径；普通螺栓在螺纹处的普通螺栓在螺纹处的btefd12.6 普通螺栓连接12.6.3 弯矩作用下普通螺栓受拉计算弯矩作用下普通螺栓受拉计算剪力由承托板承受剪力由承托板承受12.6 普通螺栓连接12.6.3 弯矩作用下普通螺栓受拉计算弯矩作用下普通螺栓受拉计算螺栓螺栓i的拉力为的拉力为 2iiimyyMN设计时要求受力最大的最外排螺栓的拉力不超过一个螺设计时要求受力最大的最外排螺栓的拉力不超过一个螺栓的抗拉承载力设计值栓的抗拉承载力设计值btiNmyyMN 211m为螺栓列数为螺栓列数12.6 普通螺栓连接12