钢结构连接-角焊缝的构造与计算

3钢结构构的连连接P303.1钢结构构的连连接方方法3.2焊接方方法和和焊缝缝连接接形式式3.3角焊缝缝的的构造造与计计算3.4对接焊焊缝的的构构造与与计算算3.5焊接应应力和和焊接接变形形3.6螺栓连连接的的构造造3.7普通螺螺栓连连接接的工工作性性能和和计算算3.8高强度度螺栓栓连连接的的工作作性能能和计计算焊接螺栓3.3角焊缝缝的构造与与计算算P303.3.1角焊缝缝的形形式和和强度度破坏截截面Ae，侧焊焊/端焊3.3.2角焊缝缝的构构造要要求3.3.3直角角角焊缝缝强度计计算的基本本公式式3.3.4各种受受力状状态下下直角角角焊焊缝连连接的的（强度）计算算hf、lw设计目的预定功能强度、适用性耐久性安全性稳定刚度强度——（设计值）与对接接焊缝缝区别？？3.3角焊缝缝的构构造与与计算算P30直角焊缝斜角焊缝3.3.1角焊缝缝的形形式（1）按两焊角角边夹夹角划划分除钢管管结构构外,对于α>135o或α<60o斜角角角焊缝缝,不宜用用作受受力焊焊缝。。普通型型深熔型型平坡型型适宜动动力荷荷载，，但施施焊不不便施焊方方便，，最常常用（2）按焊缝截截面形形式划划分在直接接承受受动力力荷载载的结结构中中，正正面角角焊缝缝宜采采用平平坦型型，且且长边边沿内内力方方向。。角焊缝缝破坏坏截面面Aehfhfhf1.5hfhfhf角焊缝缝破坏坏截面面Ae焊脚尺尺寸hfA45°45°余高0.7hf角焊缝缝破坏坏截面面Aehfheh2hf1.5hfhehfhfhehe=0.7hf角焊缝缝破坏坏截面面Aehelwhfhfhe=0.7hfAe有效截截面（（破坏坏截面面）面面积Ae=helw=0.7hflw角焊缝缝破坏坏截面面Aelw=l-2hf侧焊缝缝（与力力平行行）端焊缝缝（与力力垂直直）（3）按焊缝方方向与与受力力方向向分(侧焊/端焊）3.3.1角焊缝缝的形形式hf太小—不能焊焊透，，实际际承载载力不不足焊缝冷冷却太太快，，容易易开裂裂（1）、（（2）角焊焊缝焊焊脚尺尺寸hfhf太大—焊缝冷冷却后后产生生较大大变形形，较较薄焊焊件易易烧穿穿3.3.2角焊缝缝的构构造要要求（（P31）hfhf、lw（1）、（（2）角焊焊缝焊焊脚尺尺寸hfhft1=12t2=16tt1hf咬边t=t1=5mmhf=6mmtt1焊脚尺尺寸hf=4,5,6,8,10,12...另:对于自自动埋埋弧焊焊hfmin可减去去1mm;对于T型连接接单面面角焊焊缝hfmin应加上上1mm;(计算值值只进进不舍舍）当tmax≤4mm时,hfmin=tmax3.3.2角焊缝缝的构构造要要求3.3.2角焊缝缝的构构造要要求（3）不等等焊脚脚尺寸寸的构构造要要求hft2=25mmt1=6mm（4）侧缝缝的最最大计计算长长度lwmax3.3.2角焊缝缝的构构造要要求计算时时不考考虑超超过部部分的的强度度；当内力力沿侧侧焊缝缝全长长分布布时，，不受受上式式限制制。——梁（5）角焊焊缝的的最小小计算算长度度lwmin小而长长的焊焊缝比比大而而短的的焊缝缝好。。（6）搭接接连接接的构构造要要求3.3.2角焊缝缝截面面尺寸寸A、2hf绕角焊焊，且且转角角处必必须连连续施施焊。。两条侧侧焊缝缝不能能离的的太远远bl=lwB、lw≥bb≤16t（t>12mm）b≤190mm（t≤12mm）2hflw=l+2hf-2hfC、tl（6）搭接接连接接的构构造要要求3.3.2角焊缝缝截面面尺寸寸t1t23.3.2角焊缝缝构造造要求求汇总总3.3角焊缝缝的构造与与计算算P303.3.1角焊缝缝的形形式和和强度度破坏截截面Ae，侧焊焊/端焊3.3.2角焊缝缝的构构造要要求3.3.3直角角角焊缝缝强度计计算的基本本公式式3.3.4各种受受力状状态下下直角角角焊焊缝连连接的的（强度）计算算hf、lw设计目的预定功能强度、适用性耐久性安全性稳定刚度强度——（设计值）与对接接焊缝缝区别？？3.3.3角焊缝缝强度计计算基本公公式P32侧焊缝缝状应应力τf端焊缝缝状应应力σf强度应力内力荷载破坏截面3.3.3角焊缝缝强度计计算基本公公式P32侧焊缝缝应力力τf侧焊缝缝受力力侧焊缝缝受力力特点点（1）主要要受剪剪应力力，分分布不不均。。E=0.7×105~1××105MPa（3）破坏坏常发发生在在近似似45°°斜平面面上单纯受受剪破坏：：剪切破破坏（2）强度度相对对较低低，塑塑性较较好。。端焊缝缝受力力特点点σ┻┻应力状状态复复杂，，正、剪剪应力力都有，，且分分布很很不均均匀；；根部应应力集集中最厉害害，常常常是是开裂裂的起起源点点；焊缝破破坏强强度高高，但但塑性差差。端焊缝缝受力力特点点破坏:正、剪剪应力力拉、压压断剪断综合断断裂E=1.5×105MPa侧焊缝端焊缝荷载－－变形形曲线线端焊缝缝与侧侧焊缝缝的比比较N3.3.3直角角焊缝缝强度度计算算基本本公式式推导Nθ强度应力内力荷载破坏截面侧τf端σfNθNxNyNNx=NsinθNy=Ncosθ端焊侧焊σ┻┻3.3.3直角角焊缝缝强度度计算算基本本公式式推导Aσ┻┻破坏面面上A点折算算应力力：：A3.3.3直角角焊缝缝强度度计算算基本本公式式推导角焊缝强强度设设计值值侧焊缝缝试验验测定定抗剪强强度破坏面面上A点折算算应力力：：又整理得得：A3.3.3直角角焊缝缝强度度计算算基本本公式式推导P16（2.4）又即：带入整整理得得：A3.3.3直角角焊缝缝强度度计算算基本本公式式推导3.3.3直角角焊缝缝强度度计算算基本本公式式带入整整理得得：NθnfσfA—强度增增大系系数静载、、间间接动动载：：按按公式式计算算；直接动动载：：=1.03.3.4各种受受力状状态下下直角角角焊焊缝连连接（（强度））计算（1）矩形板对接连接－－轴心受力（2）工形梁的拼接－－弯矩、剪力（3）牛腿焊接－弯矩、剪力典型节点（2’）梁的拼接－－弯矩、剪力、轴力（3’）牛腿焊接－弯矩、剪力、轴力角焊扭矩扭矩3.3.4典型节节点—受轴心心力作作用时时①θθ=0°，侧面面角焊焊缝NθNxNyNNx=NsinθNy=Ncosθ端焊侧焊得：3.3.4典型节节点—受轴心心力作作用时时①θθ=0°，侧面面角焊焊缝假定：：轴心心力作作用下下，焊焊缝有有效截截面上上的应力均布3.3.4典型节点—受轴心力作作用时②θ=90°，端焊缝NθNxNyNNx=NsinθNy=Ncosθ端焊侧焊得：3.3.4典型节点—受轴心力作作用时假定：轴心心力作用下下，焊缝有有效截面上上的应力均布②θ=90°，端焊缝3.3.4典型节点—受轴心力作作用时③0°≤θθ≤90°Nθnfσf假定：轴心心力作用下下，焊缝有有效截面上上的应力均布—按公式计算算3.3.4典型节点—受轴心力作作用时NθNxNyNNx=NsinθNy=Ncosθ端焊侧焊③0°≤θθ≤90°【【法二】3.3.4典型节点—受轴心力作作用时(总结）Nθ假定：轴心心力作用下下，焊缝有有效截面上上的应力均布侧端斜斜角焊缝＝＝1.0【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36已知：设计该连接接盖板、角焊焊缝强度满足要求F=1400kNB=270t1=28t2=16【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36设计该连接接盖板尺寸、、角焊缝强度满足要求方案一：盖板与母体体金属同宽宽F=1400kNB=270t1=28t2=16两盖板横截截面面积：：A2=270×32主板横截面面面积：A1=270×28盖板>主板【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36F=1400kNB=270t1=28t2=16端【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36F=1400kNB=270t1=28t2=16取hf=10mm【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36F=1400kNB=270t1=28t2=1610方案一不可可行8hf<lw<60hf【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36方案二：F=1400kNB=270t1=28t2=16两盖板横截截面面积：：A2=b××32主板横截面面面积：A1=270×28盖板≥主板bb×32≥270×28得：b≥236.25=240取b=240设计该连接盖板尺寸、角焊缝强度满足要求【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36方案二：F=1400kNB=270t1=28t2=16b=240bb≤16t（t>12mm）b=24016×16=256<tl两条侧焊缝缝不能离的的太远别忘了【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36方案二：F=1400kNB=270t1=28t2=16b=240侧【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36方案二：F=1400kNB=270t1=28t2=16b=240取hf=10mm【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36方案二：F=1400kNB=270t1=28t2=16b=240108hf<lw<60hf别忘了【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36方案二：F=1400kNB=270t1=28t2=16b=240bl=lwB、验证lw≥b2hf别忘了【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36方案二：F=1400kNB=270t1=28t2=16b=240盖板总长：：取L=680mml=332.5282701515240161668033533510【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P3610P30角焊缝图例例【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36方案三：F=1400kNB=270t1=28t2=16b=240b×32≥270×28得：b≥236.25取b=240l=332.5【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36方案三：F=1400kNB=270t1=28t2=16b=240N2N1/2N1/2端【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36方案三：F=1400kNB=270t1=28t2=16b=240655.9N1/2N1/2侧8hf<lw<60hf别忘了【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36方案三：F=1400kNB=270t1=28t2=16b=2408hf<lw<60hf取l=180mm方案二：L=680mm盖板总长：：l=180减小拼接板板角部应力力集中【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36方案四四周菱形围围焊B=270t1=28t2=1615012010L=55012015010040100b=240F=1400kN方案二侧焊焊：L=680mm方案三围焊焊：L=370mm【例3.2】角焊缝、静静态轴心力力P36方案四四周菱形围围焊B=270t1=28t2=1615012010L=55012015010040100b=240F=1400kNN2N1N3端【例3.2】角焊缝、静态态轴心力P36方案四四周菱形围焊焊B=270t1=28t2=1615012010L=55012015010040100b=240F=1400kN109.3N1N3侧【例3.2】角焊缝、静态态轴心力P36方案四四周菱形围焊焊B=270t1=28t2=1615012010L=55012015010040100b=240F=1400kN109.3492.8N3斜【例3.2】角焊缝、静态态轴心力P36方案四四周菱形围焊焊B=270t1=28t2=1615012010L=55012015010040100b=240F=1400kN109.3492.8807.6F=1400kN>三面围焊3.3.4典型节点－角角钢与拼接板连接－－承受轴力N作用肢背焊缝肢尖焊缝hf2-lw2hf1-lw1hf3-lw3关键求解N1、N2、N3由N3按端焊缝受轴心力力设计由N1、N2按侧焊缝受轴心力力设计N1N2N3N三面围焊3.3.4典型节点－角角钢与拼接板连接－－承受轴力N作用肢背焊缝肢尖焊缝hf2-lw2hf1-lw1hf3-lw3N1N2N3N平面平行力系系（1）首先求解出出N3按构造要求设设hf3be1e2b解出N3三面围焊（2）求解N1、N2对N2取矩：+=整理得：（3.12）肢背焊缝肢尖焊缝hf2-lw2hf1-lw1hf3-lw3N1N2N3Nbe1e2肢背焊缝肢尖焊缝hf2-lw2hf1-lw1hf3-lw3N1N2N3Nbe1e2三面围焊（2）求解N1、N2对N1取矩：+=整理得：（3.13）角钢类型连接形式内力分配系数肢背α1肢尖α2等肢角钢0.700.30不等肢角钢短肢连接0.750.25不等肢角钢长肢连接0.650.353.3.4典型节点－角角钢与拼接板连接－－承受轴力N作用P35三面围焊（3）两侧焊缝设设计肢背焊缝：肢尖焊缝：可求8hf<lw<60hf肢背焊缝肢尖焊缝hf2-lw2hf1-lw1hf3-lw3N1N2N3Nbe1e2肢背焊缝肢尖焊缝hf2-lw2hf1-lw1hf3-lw3N1N2N3Nbe1e2三面围焊（3）侧焊缝设计计肢尖焊缝实长长：肢背焊缝实长长：转角处连续施施焊两边侧焊3.3.4典型节点－角角钢与拼接板连接－－承受轴力N作用关键求解N1和N2侧焊缝受轴心心力肢背焊缝肢尖焊缝hf2-lw2hf1-lw1N1N2Nbe1e2两边侧焊3.3.4典型节点－角角钢与拼接板连接－－承受轴力N作用肢背焊缝：肢尖焊缝：8hf<lw<60hf肢背焊缝肢尖焊缝hf2-lw2hf1-lw1N1N2Nbe1e2别忘了两边侧焊3.3.4典型节点－角角钢与拼接板连接－－承受轴力N作用肢尖焊缝实长长：肢背焊缝实长长：绕角施焊肢背焊缝肢尖焊缝hf2-lw2hf1-lw1N1N2Nbe1e2由N2=0得：3.3.4典型节点－角角钢与拼接板连接－－承受轴力N作用绕角施焊肢背焊缝hf3-lw3hf1-lw1N1N3Nbe1e2“L”型焊缝A点：3.3.4典型节点－弯矩单独作用用时的焊缝计算M0.7hflwAMyA=lw/23.3.4典型节点－弯弯矩、剪力、轴向力力共同作用时时的焊缝计算M0.7hflwAMyA=lw/2VNA点=5.6=5.60.7hf10.7hf1=4.20.7hf2210203604005.6x【例3.5】P40角焊缝受弯、、剪作用=5.6=5.60.7hf10.7hf1=4.20.7hf2210203604005.6x【例3.5】P40角焊缝受弯、、剪作用1210203604005.6x【例3.5】P40角焊缝受弯、、剪作用4.2101005.6360348.8210203604005.6x【例3.5】P40角焊缝受弯、、剪作用104.25.621010AB210203604005.6x【例3.5】P40角焊缝受弯、、剪作用104.25.621010ABA点：B点：200180A3.3.4典型节点－扭矩单独作用时的焊缝计算xyToxyToθθrAyAxAP42—假定xyo典型节点－扭矩、剪力作用时的焊缝计算FxyoT=Fee力的简化：V=FAxyToxyToyAxA牛腿焊接接－－扭矩、剪力联合作用用V假定剪力力V由焊缝全全截面均均匀承受受xyo典型节点点－扭矩、剪力、轴力作用时的焊缝计计算FxyoT=Fe力的简化化：V=FyFxFyN=FxAxyToxyToyAxA牛腿焊接接－－扭矩、剪力、轴力联合作用用V假定剪力力V由焊缝全全截面均均匀承受受NN、NF=217kNxyoe1=300力的简化化：xyoT=FeV=F=217kN【例3.7】】P43考虑弧坑坑损失l1=400l2=300[8【例3.7】】P43AxyToyAxAF=217kNxyoe1=300【例3.7】】P43考虑弧坑坑损失l1=400l2=300[80.7hf=5.6xyx0y’oF=217kNxyoe1=300【例3.7】】P43考虑弧坑坑损失l1=400l2=300[80.7hf=5.6xyx0=86.7y’oeF=217kNxyoe1=300【例3.7】】P43考虑弧坑坑损失l1=400l2=300[80.7hf=5.6xyx0=86.7y’oe3钢结构的的连接P303.1钢结构的的连接方方法3.2焊接方法法和焊缝缝连接形形式3.3角焊缝的的构造与与计算3.4对接焊缝缝的构构造与计计算3.5焊接应力力和焊接接变形3.6螺栓连接接的构造造3.7普通螺栓栓连连接的的工作性性能和计计算3.8高强度螺螺栓连连接的工工作性能能和计算算焊接螺栓3.5焊接应力力和焊接接变形P48焊接变形形：钢结构构构件或节节点在焊焊接过程程中，局局部区域域受到很很强的高高温作