钢结构4钢结构连接PPT课件

1、2.焊接连接2.1 常用焊接方法1) 电弧焊熔剂电机焊丝导线电源焊件熔剂移动方向自动电弧焊电源导线焊钳焊条药皮焊弧焊件熔池手工电弧焊手工电弧焊(半)自动埋弧焊气体保护焊第1页/共39页2) 电阻焊3) 气焊电源导线夹具压力压力焊点焊件乙炔氧气焊枪焊条火焰焊件第2页/共39页2.2 焊接形式平接搭接T形接角接第3页/共39页2.3 焊缝型式1)按焊缝与力线方向不同分对接正焊缝对接斜焊缝搭接正焊缝搭接侧焊缝2)按焊缝位置分平焊竖焊横焊仰焊第4页/共39页2.4 焊缝代号与标注方法102102.5 焊接材料1)焊条手工焊2)焊丝自动焊Q235焊件材料Q345E4312E5016HG60E6015-D

2、1焊条坡口焊现场角焊周边角焊第5页/共39页2.6 焊缝许用应力Matching filler metal 10015020025030035040002468101214161820Distance in mmVickersHv5屈服极限曲线抗拉极限曲线第6页/共39页焊缝材料不低于焊件材料性能应力种类焊缝种类拉伸、压缩应力剪切应力用普通方法检查的手工焊对接对接及贴角焊缝自动焊或用精确方法检查的手工焊8 . 0h28 . 0hh2h被焊件钢材(母材)的许用应力第7页/共39页3 对接焊缝的构造与计算3.1 对接焊缝的构造要求焊件厚度mmt10无坡口mmt2010V型、双V型坡口mmt20U、

3、K、X型坡口1) 坡口型式ttt第8页/共39页2) 不同板厚mm4板厚之差4:1143) 焊缝长度Lf带引弧板不带引弧板引弧板LLLfmmLLf10第9页/共39页3.2 对接焊缝计算1)承受轴心拉压力NNtfL对接正焊缝对接斜焊缝正应力hftLNsinhftLN正应力coshftLN剪应力fLNN力方向焊缝长度NsinNcosN第10页/共39页2)弯矩与剪力共同作用tfLQMQMhWM弯曲应力hItQS剪应力222hzs复合应力第11页/共39页3)例题mmt181mmt102mmh1200mmb400492113123108 . 6)2121(2122mmthbtbtthIQMkNQ2

4、00kNmM982惯性矩471101 . 12/ )2(mmthIW抗弯模量Q235钢材,手工焊MPas235MPa176MPah141MPah99第12页/共39页MPaMPaWMh1411 .89101 . 11098076max最大拉应力MPaMPahtQh996 .161012001020032相应剪切应力mmt181mmt102mmh1200mmb400QMkNQ200kNmM982MPaMPahzs1411 .92222max复合应力第13页/共39页4 角焊缝的构造与计算4.1角焊缝的构造1)角焊缝的分类按焊缝与作用力方向分侧焊缝端焊缝围焊缝NNNNNN第14页/共39页按焊缝截

5、面型式分fhfhfh7 . 0fhfh5 . 1fh7 . 0fhfhfh7 . 0普通式平坡式凹面式2)角焊缝构造要求角焊缝高度限制thmmf2 . 14ttttmmt6thfmmt6mmthf)21 (第15页/共39页角焊缝长度限制fffhLh608角焊缝搭接长度要求NNttt 5fL内力沿侧缝长度分布， 不受限制NN50tt第16页/共39页4.2角焊缝的计算1)焊缝应力分析侧焊缝正焊缝第17页/共39页3)受轴心力作用7 . 0hffLhNAN2)仅由两侧焊缝承载0.650.35不等肢角钢角钢连接型式角钢类型1处0.72处0.3等肢角钢不等肢角钢0.750.25121212内力分配比

6、例NNNN第18页/共39页)(22maxhMxMyQffQLhQAQ7 . 0QeQMrxryrxyM剪力引起的剪应力合成应力4)受弯矩剪力作用yxpMIIMrrIM/yxxMxIIMryxyMyIIMr弯矩引起的剪应力第19页/共39页4.3 例题Q345钢材MPas345MPa259MPah207MPah146型心位置mmthtLtthtLLx432)5 . 0(111kNQ100 xyh=200L1=150L2=200 xt=10A惯性矩4721331103 . 4)2(2121122mmthtLthtLIx4723211311033. 1)5 . 0(121)5 . 0(121(2m

7、mtxhthtxLtLtLIy第20页/共39页弯矩引起的剪应力kNQ100 xyh=200L1=150L2=200 xt=10AMPaxLIIxLLQxIMyxApMx3 .58)/()()(/121MPahIIxLLQyIMyxApMy5 .54)5 . 0/()()(/21剪力引起的剪应力MPahttLQAQQ2021A点合成应力6 .94)(22maxhMxMyQMPa第21页/共39页5 焊缝连接的疲劳强度载荷特性交变载荷疲劳位置焊缝接头处影响因素接头型式，钢材种类，焊缝应力， 应力循环特性，应力循环次数，应力谱措施构件变截面处的平缓过渡,避免大拉应力区布置焊缝, 平坡式焊缝，良好的

8、塑性韧性和抗裂性焊材计算,rr第22页/共39页6 焊缝的残余应力与变形6.1 原因不均匀温度场高温区拉应力(后冷却)低温区压应力(先冷却)无外界约束，拉压应力自相平衡同时出现不同方向的不均匀收缩变形C800C500C300弯曲变形角变形纵横向收缩变形波浪变形扭曲变形残余应力残余变形第23页/共39页6.2 残余应力的种类与分布1)纵向残余应力沿焊缝长度方向，冷却先后不同，引起的纵向内应力焊接刚度温度场变化梯度残余应力s(钢材)第24页/共39页2)横向残余应力沿焊缝纵向，弯曲变形趋势施焊先后不同，冷却先后不同3)沿焊缝厚度方向的残余应力厚度方向冷却不同xyz第25页/共39页4)约束状态下的

9、焊接应力连接构件间刚度不同，夹具约束焊缝不能自由变形非自平衡状态外界约束解除,应力释放,剩余应力残余应力(自平衡)纵向残余应力约束时截面应力无约束时横向残余应力第26页/共39页6.3 残余应力对结构性能的影响1)对结构静力强度影响钢材塑性对结构静力强度无影响残余应力载荷应力NN合成应力许用应力第27页/共39页2)对结构刚度影响残余应力截面应力不均承载有效面积变形刚度3)压杆稳定4)低温冷脆5)疲劳强度6.4 残余变形对结构性能的影响影响结构安装，正常使用，安全承载变形矫正第28页/共39页6.5 措施1)合理设计焊脚尺寸不易过大焊缝对称布置2)合理焊接工艺设计合理施焊顺序3)正确施工分段退

10、焊12345分块拼焊1234对角跳焊局部加热预加反变形分层焊IIIIII第29页/共39页7 螺栓连接7.1 螺栓连接型式按受力性质分N剪力螺栓拉力螺栓拉剪螺栓按布置方式分并列错列粗制，精制NNN第30页/共39页螺栓剪断7.2 普通剪力螺栓连接计算1)破坏型式2)单个螺栓承载能力抗剪螺栓承载能力42QQndNd螺栓直径Qn受剪面数目承压能力JJtdN承载能力),min(JQNNN 3)多个螺栓连接螺栓数目/NNn 连接件拉断螺栓挤坏NNNN第31页/共39页被连接件强度ANA构件净面积并列)(ndbtA错列I-I截面)(ndbtA错列II-II齿状截面) 1(2221ndeanetANNII

11、btNNIIIIIIbt1eea第32页/共39页4)剪力和弯矩作用nQNQ22iiAMxyxMyN22iiAMyyxMxN)(22maxNNNNNMxMyQ剪力引起的螺栓剪力弯矩引起的螺栓剪力单个螺栓最大剪力QemaxNAxy第33页/共39页7.3 普通拉力螺栓连接计算N1)单个螺栓承载能力420dNl2)多个螺栓连接螺栓数目lNNn 3)拉力弯矩作用2maxmaxliNxMxnNNNM第34页/共39页7.4 高强螺栓连接计算1)单个螺栓抗剪能力摩擦型PnNm7 . 0mn摩擦面数目摩擦系数P螺栓预拉力7 . 0安全系数承压型42QQndNJJtdN),min(QJQNNNN PnNQQ7 . 03 . 1 承拉型PN8 . 0第35页/共39页2)单个螺栓抗剪抗拉计算)4 . 1(7 . 02NPnNmPN7 . 022N0P)7 . 0(2PN 3)多个螺栓抗剪计算螺栓数目NNn 1N1N2N2N