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文档简介

1、第1页/共96页第2页/共96页(a) 热裂纹;(b) 冷裂纹;(c) 气孔;(d) 烧穿;(e) 夹渣第3页/共96页(f) 根部未焊透;(g) 边缘未熔合;(h) 层间未熔合;(i) 咬边;(j) 焊瘤第4页/共96页焊缝等级:钢结构工程施工质量验收规范(GB50205)三级三级焊缝:外观检查二级焊缝:在外观检查的基础上再做无损检验,用超声波检验每条焊缝的20长度,且不小于200mm一级焊缝:在外观检查的基础上用超声波检验每条焊缝全部长度,以便揭示焊缝内部缺陷强度折减: 高空安装焊缝,强度设计值乘以0.9 第5页/共96页第6页/共96页正面角焊缝侧面角焊缝连续角焊缝断续角焊缝第7页/共9

2、6页 施焊位置 俯焊(平焊)、立焊、横焊和仰焊第8页/共96页5 焊缝代号 作用 表明焊缝型式、尺寸和辅助要求 表示方法 由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成第9页/共96页第10页/共96页第11页/共96页3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 1 构造要求 坡口形式 分为I形缝、V形缝、带钝边单边V形缝、带钝边V形缝(也叫Y形缝)、带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝和双Y形缝等(a)I形缝;(b)带钝边单边V形缝;(c)Y形缝第12页/共96页(d)带钝边U形缝;(e)带钝边双单边V形缝;(f)双Y形缝;(g)、(h)、(i)加垫板的I形缝、带钝边单边V形缝和Y形缝 第13页/共9

3、6页第14页/共96页第15页/共96页2 对接焊缝的计算 计算原则 用计算 焊件的方法。I、II级等强不计算,仅计算III级焊缝(1)轴心受力的对接焊缝 N(lwt)fwt或fwc第16页/共96页(2)受弯、受剪的对接焊缝计算 MWw fwt VS(Iwt ) fwV第17页/共96页wtzsf1 . 132B2B第18页/共96页3 部分焊透的对接焊缝 计算原则:按角焊缝计算第19页/共96页4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 1 构造和强度 截面形状 第20页/共96页 应力分布 侧面角焊缝的应力分布第21页/共96页角焊缝的应力位移曲线第22页/共96页 正面角焊缝的应力分布第

4、23页/共96页 焊脚尺寸 hf 应与焊件的厚度相适应。 对手工焊,hf应不小于 ,t为较厚焊件的厚度(mm),对自动焊,可减小1mm; hf应不大于较薄焊件厚度的1.2倍。 t5.1第24页/共96页 对于板件边缘的焊缝,当t 6mm时, hf t ;当t 6mm时, hf t (12)mm。焊缝长度焊缝长度 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第25页/共96页2 角焊缝计算的基本公式wff3)( 32/22fxfxefyfyefzfze, , NAVAVAefxfyfxefye/2+/2 /2/2ANNAA第26页/共96页fxfy/2/2fyf

5、x/fz/2/2, 则有22w2ffzfyfzfyfz33/2/2/2/2f可得角焊缝计算的基本公式为222wfxfyfxfyfzf2()3f仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时wfewf/()Nhlf第27页/共96页仅有垂直于焊缝长度方向的轴心力时wfewff/()Nhlf受各力综合作用时22wffff/f第28页/共96页3 常用连接方式的角焊缝计算1、受轴心力作用的拼接板连接仅侧面角焊缝(图a)wffewNfhl 仅正面角焊缝(图b)wfffewNfhl 第29页/共96页三面围焊时(图c) 先计算计算正面角焊缝受力N1,剩 余的N N1由侧面角焊缝承担。菱形拼接板(图d) 简化计算不计正

6、面及斜焊缝的f:wfewNfhl 第30页/共96页2、受轴心力作用的角钢连接当用侧面角焊缝连接时(图a)肢背 N1=e2 N /(e1+e2)=K1 N 肢尖 N2=e1 N /(e1+e2)=K2 N 第31页/共96页第32页/共96页三面围焊时(图b)正面角焊缝承担的力为 N3 =0.7hflw3f ffw侧面角焊缝承担的力为 肢背 N1 =e2 N /(e1+e2)N3 /2=K1 NN3 /2 肢尖 N2 =e1 N /(e1+e2)N3 /2=K2NN3 /2 第33页/共96页L形焊缝(图c)正面角焊缝承担的力为 N3 =0.7hflw3f ffw侧面角焊缝承担的力为 N1 =

7、 N N3第34页/共96页3、弯矩作用下的焊缝wfffwMfW第35页/共96页4、扭矩作用下的焊缝焊缝群受扭:焊缝群受扭:假定 被连接构件是绝对刚性的,而螺栓则是弹性的; 被连接板件绕角焊缝有效截面形心o旋转,角焊缝上任一点的应力方向垂直于该点与形心o的连线,应力的大小与其距离r的大小成正比。 AAxy; T rJIIJAyTAxTrJTAxAyTrJ第36页/共96页环焊缝受扭环焊缝受扭第37页/共96页5、弯矩、剪力和轴心力共同作用MVNAAAwewew; ; MVNWhlhlMN2V2wAAAff()()f第38页/共96页6、扭矩、剪力和轴心力共同作用yVNTTxAAAAewew;

8、 ; ; T rVNT rhlhlJJTV2TT2wAAAAff()()f第39页/共96页7、塞焊计算第40页/共96页1 焊接残余应力的分类和产生的原因纵向残余应力5 焊接残余应力和残余变形焊接残余应力和残余变形第41页/共96页横向残余应力第42页/共96页厚度方向的残余应力第43页/共96页约束状态下的焊接应力第44页/共96页2 焊接残余应力的影响对结构静力强度的影响第45页/共96页对结构刚度的影响对压杆稳定的影响第46页/共96页对低温冷脆的影响对疲劳强度的影响第47页/共96页3 焊接残余变形残余变形形式第48页/共96页残余变形形式第49页/共96页4 减小焊接残余应力和焊接

9、残余变形的方法采取合理的施焊次序第50页/共96页施焊前加相反的预变形(图a、b)焊前预热,焊后回火(图c)第51页/共96页5 合理的焊缝设计焊接位置要合理,布置应尽量对称于截面重心焊缝尺寸要适当,采用较小的焊脚尺寸焊缝不宜过分集中(图a)应尽量避免三向焊缝交叉(图b)考虑钢板分层问题(图c)焊条易达到(图d)避免仰焊第52页/共96页第53页/共96页1 螺栓连接的排列和构造要求 排列方式:并列或错列第54页/共96页 排列要求 受力要求: 钢板端部剪断,端距不应小于2d0; 受拉时,栓距和线距不应过小; 受压时,沿作用力方向的栓距不宜过大 构造要求 栓距和线距不宜过大 施工要求 有一定的

10、施工空间第55页/共96页第56页/共96页 孔、螺栓图例 第57页/共96页2 普通螺栓连接的构造和计算 传力方式:抗剪螺栓 抗拉螺栓 同时抗剪抗拉螺栓计算方法:螺栓承载力计算 螺栓群中受力最大螺栓 1 单个螺栓的承载力设计值单个螺栓的承载力设计值 = 螺栓螺栓1的内力的内力 (1)单个螺栓的承载力设计值 (2)螺栓群内力计算btbCVNNN、b第58页/共96页1、抗剪螺栓连接、抗剪螺栓连接破坏形式:螺栓杆剪断;孔壁压坏;板被拉断;板端被剪断;螺栓杆弯曲 第59页/共96页受力状态:弹性时两端大而中间小,进入塑性阶段后,因内力重分布使各螺栓受力趋于均匀。 第60页/共96页为防止“解纽扣”

11、破坏,当连接长度l1 较大时,应将螺栓的承载力乘以折减系数 :当 l115d0 时, =1.0当 15d0l160d0 时, =1.1l1/150d0 当 l160d0 时, =0.7第61页/共96页 一个抗剪螺栓的设计承载力计算 抗剪抗剪承载力设计值: bvvbvfdnN42 承压承压承载力设计值: bcbcftdN(a) 单剪 (b) 双剪 (c) 四剪面一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值较小值。 第62页/共96页2、抗拉螺栓连接、抗拉螺栓连接破坏形式:螺栓杆拉断抗拉承载力设计值btebtebtfAfdN42为考虑撬力撬力的影响,规范规定普通螺栓抗拉强度设计值ftb取同样钢

12、号钢材抗拉强度设计值f的0.8倍(即ftb=0.8f ) 第63页/共96页3、螺栓群的内力计算a.螺栓在轴心力作用下的抗剪计算螺栓在轴心力作用下的抗剪计算 轴力通过螺栓群的形心,内力均匀分布 螺栓数目bmin/nNN 板件净截面强度 n/NAf 净截面面积和受力 并列并列(图a)N1=N; N2 =N(n1/n) N ;N3 = N (n1+n2)/n N 对被连接板:An=t (bn1d0)对拼接板: An =2t1 (bn3d0)第64页/共96页错错 列列(图b) 除考虑1-1截面破坏外,还要考虑2-2截面的破坏,净截面面积为 22n4212202(1)Ateneen d第65页/共9

13、6页b、螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算、螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算基本假定 被连接构件是绝对刚性的,而螺栓则是弹性的; 各螺栓绕螺栓群形心o旋转,其受力大小与其至螺栓群形心o的距离r成正比,力的方向与其至螺栓群形心的连线相垂直。第66页/共96页TTT1122nnTN rN rN r 平衡条件: 根据螺栓受力大小与其至形心o的距离r成正比条件 TTT12n12nNNNrrr 则 TTn22221112n111()iiNNTrrrrrr 或 T111222iiiTrTrNrxyT11x22iiTyNxyT11y22iiTxNxybvTNN1验算 第67页/共96页c、螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作

14、用下的抗剪计算、螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作用下的抗剪计算第68页/共96页在剪力V和轴力N作用下,螺栓均匀受力: V1y/NVnN1x/NNn则螺栓1受的最大剪力N1应满足: NT2VT2b11x1x1y1ymin()()NNNNNN在扭矩T作用下,螺栓1 受力为 第69页/共96页d、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算 轴力通过螺栓群的形心,内力均匀分布bt/nNNe、螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算、螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算假定:中和轴在 指向的第一排螺栓处 Mb11t2iMyNNmy则 M2iym指所有螺栓对中和轴之距平方和。 第70页/共96页f、螺栓群同

15、时受剪力和拉力的计算、螺栓群同时受剪力和拉力的计算支托仅起安装作用: 螺栓群受力为M=Ve和剪力V,则M2t11/()iNNMymy第71页/共96页v/NVn螺栓不发生拉剪破坏: 22vtbbvt()()1NNNN板不发生承压破坏: bvcNN支托承受剪力: 螺栓群只承受弯矩M=Ve作用,则M2bt11t/()iNNMymyN支托和柱翼缘的角焊缝验算: wfewf()V hlf为考虑剪力V偏心对角焊缝的影响,取1.251.35第72页/共96页1 高强度螺栓连接的性能 级别:10.9级和8.8级 (小数点前为螺栓热处理后的最低抗拉强度,小数点后的数字是屈强比) 栓孔:钻成孔 按受力特征分类:

16、摩擦型连接、承压型连接 影响承载力的因素: 栓杆预拉力、连接表面抗滑移系数和钢材种类7 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓连接的性能和计算第73页/共96页1、高强螺栓连接的预拉力、高强螺栓连接的预拉力施加方法:施加方法:扭矩法、转角法和扭剪法预 拉 力 设 计 值 :预 拉 力 设 计 值 :高强度螺栓预拉力设计值按材料强度和螺栓有效截面积确定,取值时考虑:螺栓材料抗力的变异性,引入折减系数0.9;施加预应力时为补偿预拉力损失超张拉5%10%,引入折减系数0.9;在扭紧螺栓时,扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉承载力,引入折减系数1/1.2;钢材由于以抗拉强度为准,引入附加安全系数0.9

17、。ueue/1.20.608PfAf A第74页/共96页2、高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数、高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数 对于承压型连接,只要求清除油污及浮锈;对于摩擦型连接,要求见下表:3、高强螺栓的排列、高强螺栓的排列 要求同普通螺栓,同样要考虑连接长度对承载力的不利影响。第75页/共96页第76页/共96页2 高强度螺栓的抗剪承载力设计值1、高强螺栓摩擦型连接、高强螺栓摩擦型连接bvRfNnPR为抗力分项系数R的倒数,一般取0.9,最小板厚t6mm的冷弯薄壁型钢结构取0.8 2、高强螺栓承压型连接、高强螺栓承压型连接 破坏状态同普通螺栓,极限承载力由杆身抗剪和孔壁承压决

18、定,摩擦力只起延缓滑动作用,计算方法和普通螺栓相同。第77页/共96页3 高强度螺栓群的抗剪计算1、轴心力作用时(内力均匀分布)、轴心力作用时(内力均匀分布) 螺栓数: 构件净截面强度: 对于承压型连接,验算与普通螺栓相同对于承压型连接,验算与普通螺栓相同;对于摩擦型连接,要考虑孔前传力的影响(占螺栓传力的50%)bmin/nNN10.5(1)nNNn 高强度螺栓摩擦型连接的孔前传力第78页/共96页2、扭矩作用时,及扭矩、剪力和轴心力共同时、扭矩作用时,及扭矩、剪力和轴心力共同时 螺栓群受扭矩T、剪力V和轴心力N共同作用的高强度螺栓连接的抗剪计算与普通螺栓相同,只是用高强度螺栓的承载力设计值

19、。第79页/共96页4 高强度螺栓的抗拉计算1、高强度螺栓的抗拉连接性能、高强度螺栓的抗拉连接性能第80页/共96页当Nt=0.8P时,Pf=1.07P。可认为螺栓中的预拉力基本不变。第81页/共96页撬力的影响:撬力的影响:限制抗拉承载力在0.8P以内第82页/共96页2、高强度螺栓的抗拉连接计算、高强度螺栓的抗拉连接计算 抗拉承载力bt0.8NP 轴心拉力的螺栓数:bt/0.8nNNNP 弯矩作用时:第83页/共96页承载力极限状态:板不被拉开时,中和轴在螺栓群形心处;板可被拉开时,与普通螺栓一样,中和轴在M指向的 第一排螺栓处M211/()0.8iNMymyP第84页/共96页5 同时承

20、受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算1、高强度螺栓摩擦型连接、高强度螺栓摩擦型连接由于外拉力的作用,板件间的挤压力降低;每个螺栓的抗剪承载力也随之减少;抗滑移系数随板件间的挤压力的减小而降低。 vtbbvt1NNNN2、高强度螺栓承压型连接、高强度螺栓承压型连接22vtbbvt()()1NNNNbvc/1.2NN且 当剪切面在螺纹处时,取 b2bvev/ 4Ndf第85页/共96页 叠放板材的弯曲变形8 焊接梁翼缘焊缝的计算焊接梁翼缘焊缝的计算第86页/共96页 无局部压应力时的梁翼缘焊缝受力11x w/()VSI tH1w1x ww1x1/()/TtVSI ttVSI 第87页/共96页wfhe1fxf/(21)/(1.4)ThVSh Ifwf1fx/(1.4)hVSfI焊缝受力: 焊脚尺寸: 双层翼缘板时的焊缝受力第88页/共96页 有局部压应力时的梁翼缘焊缝受力vcwww zz11FFTttt ll vfef z211.4TFhh l22wffff/f则 221fwff zx11.4FVShflI焊脚尺寸为: 第89页/共96页 功能: 将柱子内力可靠地传给基础; 和基础有牢固连接; 尽可能符合计算简图。 连接方式: 铰接:支承式 刚接:支承式(外露式) 埋入式(插入式)

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