金属结构的连接

金属结构的连接第三章5/17/20231物流工程学院WHUT§3—1连接方法及特点§3—2连接的材料§3—3.焊接接头型式与焊缝型式§3—4.焊缝的静强度计算§3—5设计焊接结构的注意事项§3—6普通螺栓连接§3—7剪力螺栓连接计算§3—8拉力螺栓连§3—9拉剪螺栓连接计算：§3—10高强度螺栓连接设计计算§3—11销轴连接5/17/20232物流工程学院WHUT

金属结构是由型材、铸锻件间用一定的连接方式组成的能承载的工程结构，常见的连接方式有以下几种。5/17/20233物流工程学院WHUT§3—1连接方法及特点一、方法：

焊接：（广泛应用）螺栓连接：（用于常装拆的结构）分为：普通螺栓和高强度螺栓铆钉连接：（国外仅用于特重型桥吊主梁）胶合连接：（国内未采用）销轴连接：（用于两构件间的连接）5/17/20234物流工程学院WHUT二、特点：

焊接：制造简便，省工省料，不削弱构件截面易于自动化操作；但易产生残余应力和变形、焊接缺陷，质量不易检查。螺栓连接：易装拆，质量易检查，塑性、韧性

好，但费工费料，削弱构件截面，动载作用下易松动；高强度螺栓除具有普通螺栓优点以外，还具有传力均匀，5/17/20235物流工程学院WHUT应力集中小，疲劳强度高等优点，但螺栓制造和连接表面要求较高。铆接：承动载能力强，低温下工作较可靠，但不能拆。5/17/20236物流工程学院WHUT§3—2连接的材料一、焊接（与焊接方法有关），焊接方法达35种之多。1.金属结构（起重机）常用的方法：

气焊：氧炔焊（氧，乙炔）用于焊薄板，切割金属；热源为气5/17/20237物流工程学院WHUT电弧焊：应用最多热源：电弧①手工电弧焊；②埋弧自动（半自动）焊；③气体保护焊电渣焊：热源：电流通过燃渣产生电阻热，常用于焊厚板或大截面构件。5/17/20238物流工程学院WHUT2.焊接材料：（电弧焊）1）手工电弧焊——焊条（按等强度原则选）焊Q235，常用E43型（老T42型）E4303（一般）

注：“43”为抗拉强度“0”为位置“03”为药皮及电流（T422）E4315E4316应用于重要结构或重级工作制（T427）（T426）5/17/20239物流工程学院WHUT焊16Mn,常用E50型（T50型）E5003（T502）E5015（T507）E5016（T506）焊Q235与16Mn的混合连接：E43型（一般）.E50型（贴角焊，受力较大的焊缝）5/17/202310物流工程学院WHUT2）埋弧自动（半自动）焊：焊丝+焊剂焊Q235：H08，H08A，H08Mn+高硅型焊剂焊16Mn:H08MnA,H10Mn2+低锰型或无锰型焊剂3）气体保护焊：焊丝+气体（CO2，氩气等）5/17/202311物流工程学院WHUT二、螺栓分为：①普通螺栓—Q235-A,Q235-B,35；②高强度螺栓—螺栓：d≤24mm.45,40B,20MnTiBd＞24mm.20MnTiB,35VB螺母：45，15MnVB垫圈：45(平垫圈)5/17/202312物流工程学院WHUT§3—3.焊接接头型式与焊缝型式对接接头对接焊缝

5/17/202313物流工程学院WHUT

搭接接头贴角焊缝

塞焊缝（角）槽形焊缝（角）5/17/202314物流工程学院WHUTT字接头开剖口焊缝角接接头开剖口焊缝

5/17/202315物流工程学院WHUT§3—4.焊缝的静强度计算一、对接焊缝的静强度计算.1.承受轴力的对接焊缝：

5/17/202316物流工程学院WHUT

σh=N/Af=N/lf·δ≤〔σh〕式中：lf—焊缝计算长度：有引弧板时lf=b无引弧板时lf=b-5×2mm〔σh〕—焊缝许用应力，查表3-1（P67）5/17/202317物流工程学院WHUT

2.承受剪力的对接焊缝（纯剪）

τ=Q/Af=Q/lf·d≤〔τh〕

式中：lf、δ同前，〔τh〕查表3—15/17/202318物流工程学院WHUT3.N、Q、M共同作用下的对接焊缝例1：5/17/202319物流工程学院WHUT危险存点：A、B.A：σh=N狗/Af+拌M/W冒f≤〔σh〕B:τh=QSf浩/If装·δ≤辟〔τh〕Sf—计算确点到侨截面跳边缘柏部分济的截渠面面校积对摄中性轴（横通过即截面梢型心安的轴渗）的矩静矩5/乳4/谊20毙2320物流浴工程煎学院犁W率HU阴T例2：5/4咳/20纠2321物流鲜工程蒜学院派W曲HU冶T危险点绘：A，B.A：B:5/4探/20找2322物流涨工程鉴学院喊W木HU罗T二、糕贴角辰焊缝慕的静碧强度尾计算1）侧焊心缝5/默4/纽奉20燃2323物流录工程勺学院矛W仿HU魄T（1）应愚力分咐布规帮律：叼不均财匀（减曲线若），两头大乘中间沾小（2）破坏种形式：赤剪切破拣坏，破双坏面为最小剪淋切面（45度工作悼面）5/4狡/20兔2324物流删工程膨学院薪W游HU玩T2）端焊粥缝5/4倘/20徐2325物流工原程学院管WHU熊T（1）应赞力分膜布规裤律：滔复杂盛，应钟力集袍中在堡根部摔（a点）；（2）破功坏形必式：窄多样帝。3)围焊促缝（铺三面畜围焊怕）：怎塑性笋低于闪侧焊这，静莲强度部和然侧焊马相当驶，疲借劳强钱度高诱于侧酷焊，售由于渗贴角宿焊缝搂差别直较大浸，受膛力复托杂精怖确计贵算十纤分困赤难，洽以往拦多数秒国家江采用坦以实果验结鼠果为宅主要榨依据逃的计众划设孔计算才法。5/控4/歼20枕2326物流工丢程学院滚WHU罢T2.贴角焊益缝发计面算假定店：除忽略将焊接残罪余应力杨及焊缝药的增高常影响外票，做如降下几点血假定：1）不批分侧溜缝和奇端缝2）以焊误接的最粮小截面—45斜面息作为胃计算浑截面3）不摘论连谎接受旗拉、闪压、协剪、予弯、撇把计辆算应嫌力均透视为剪应宴力。5/4米/20庄2327物流止工程蹄学院匪W慨HU喜T3.贴角带焊缝感的静格强度市计算1）连接词受轴向乔力的搭茎接接头例1.5/4股/20拍2328物流坚工程忍学院属W收HU昂TτN=N施/Af=N屠/(屠∑lf·δf)≤〔τh〕δf=焊缝计权算厚度.δf=0.迈7hf∑lf—焊缝疏计算奸长度孤之和.5/4椒/20悄2329物流工魂程学院必WHU哲T例2.τN=N须/Af=N焰/(贫∑lf·δf)≤〔τh〕其中δf为周长∑lf—连接仆一边饶焊缝三的计子算长沃度之唇和，筋按下殿面规宴则取寄值5/击4/倡20技2330物流孙工程帅学院例W书HU默T5/4雁/20亚2331物流疲工程威学院丽W撇HU丝式T注：焊筑缝计算布长度的丑规定：（1）各圾条侧苦缝或巡寿端缝逗的最设小计颈算长趋度取患为8hf且不小闻于40贤mm（由构填造保证脚）.（2）侧焊睬缝的最炉大计算宿长度受静载候：每条撞侧缝取lf≤栽60h干f受动结载：基每条芽侧缝题取lf饥≤4僚0h裙f（超点出部害分不虫考虑取）5/4蛋/20牢2332物流丑工程哗学院星W摸HU形T2）受爆弯矩M的T字接遗头5/浆4/苹20黎2333物流工既程学院派WHU的T危险絮点：AIfx——对轴x求惯内性矩类，称够为轴最惯性勺矩法贪。5/测4/继20衰2334物流工屡程学院沸WHU芳T3）承受M的搭率接接时头5/4政/20悉2335物流工蛾程学院转WHU扶T计算假钥设：（1）构勿件为革绝对蜡刚性引，焊伏缝为沸弹性粪；（2）在M作用莲下，真构件钢焊缝餐计算司截面丙型心捏作相眼对转笔动由上吓面假亡设有姿：在乏一点铅处，τi大小核于其汉到O的距离膨成正比嫩，方向县垂直于姨连线当点图距O为单位希长度r=1时，焊蹲缝计算犹应力为搏：τ1当点距O为单嘉位长肝度r=i时，孔焊缝议计算盒应力固为：τiτ1/r1=τi/rir1=1τi=τ1·ri5/殃4/绸20授2336物流工桥程学院核WHU寨TIP（极惯瓶矩）所以：τ1=M/IP任一点伐处：τi=τi·ri=ri·M/IPτma狱x=rmax铲·M/IP离型心参最远的抗焊缝所喝受的剪纳应力.强度计液算式：τma比x=rmax亚·M/IP≤〔τh〕极惯性胖矩法5/宣4/蜻20虎2337物流工决程学院芳WHU遇Tτmax=rmax·M/饲(Ix+Iy)≤〔τh〕轴惯性盘矩法（州常用）5/4漠/20绸2338物流傻工程初学院姻W斜HU垫T4）复杂浪焊缝的春强度计欠算（1）承受N、Q、M的工字碗形截面僵接头的胜贴角央的焊缝5/4再/20歪2339物流工拉程学院胸WHU炎T①将逗外力P、N向焊缝穿截面简称化得：Q=碰P，M=P·e,N.②计算焊含缝截面持几何特胳性参数障：Af,食A′f茶,If终,Wf桂A,W探fB③危险结点：A，B强度刃计算A:B:5/依4/超20泄2340物流工川程学院开WHU甩T式中：Af—焊缝访总面陆积.Af—腹板种焊缝阀部分码的面答积.,WfA,WfB—分别为A，B点的抗框弯截面减模量5/涨4/淡20数2341物流良工程从学院乔W黄HU茄T（2）承受N，Q，M的搭谈接接伏头5/4尖/20返2342物流组工程方学院寄W省HU川T①将值外力撤向形辣心转孙化得围：N，Q=P，M=P·e假设针：在N，Q作用下雄，应力束由全部近焊缝均芦担任一点尺处：τN=N/Af(→虾)τQ=Q/Af(↓乳)在M作用下题，离O点最胁远的攻点为A，B点.危险泊点：A（见垦右上瓶图分擦析）si感nα=yma检x/rAco博sα承=x沿ma腰x/萄rA5/4在/20期2343物流咐工程忙学院谋W肉HU洞T强度糠条件困：其中假：τMA=rA·M/IP=rA·M碎/Ix+Iy5/4见/20隆2344物流工武程学院涌WHU耗T§3—邪5设计笋焊接费结构禾的注戒意事劣项根据过资料硬统计龟，疲蛛劳失谎效占母金属僵结构凡失效掉形式德的（80—挨90）%，尤其找对经常旁满载，亦频繁工诵作，承应受变载虾，动载蒸的港口叹装卸用脖的起重氏机，疲窗劳破坏堆往往从南焊接接艳头处开庸始产生.一、合留理选材宏：塑、载韧性好——抗裂性汤好，慎究用高强颂度钢材轮。板厚呜一般δm旁in书≥4飘mmδma赢x≤4芦0mm借Q陡235δma娱x≤3旧0mm险1兵6Mn5/4艳/20旺2345物流工蛾程学院瞎WHU虫T二、目构造袋设计馒：合添理布柔置焊峡缝，狠注意闸细节胶处理.1.焊缝不揪宜太集所中5/来4/傻20侦2346物流伍工程尚学院赖W谁HU轮T2.避免焊动缝主体鼠交叉（盲使主焊杀缝连续段，次焊就缝断开添）3.避免考焊缝轿布置妻在易泊产生冤应力盗集中打处5/谊4/售20币2347物流工践程学院不WHU辞T4.不同厚碗（宽）顷的钢板稼对焊接薪时，应寇使力流劲平滑过俱渡.5/眼4/矿20也2348物流工设程学院以WHU或T（满怠足表3—2的不等缺厚板对程接厚度氏差时，放可不开妨斜口）毁对接：δ＞6m银m子(手工焊)δ＞8mm（自动泡焊）应开拦剖口霉，剖窄口形肆式详悄见机把械设夺计手浊册或写国家装标准5.不允着许采恰用单港面搭嫂接端命焊缝5/4煮/20颈2349物流秒工程胳学院哀W葡HU极T6.焊缝布耽置应便霸于施工撑（详见P75）7.焊缝高烘度（贴氧角焊缝hmi滩n,h善max）,应满直足构爹造要求（P70）5/罗4/即20砌2350物流怪工程弯学院炸W娘HU金T8.焊缝重庙心线应絮尽量与侦构件重粒心线重智合焊缝先的分腐配比钟例见P7围1，表3—亭45/4顿/20猫2351物流工密程学院讯WHU映T9.承静载米时，宜葵优先采桨用二面捐侧焊承动载淋时，宜稳优先采乏用三面蚁侧焊桁架甚节点5/吵4/远20妈2352物流工习程学院桂WHU件T§3尘—6普通螺送栓连接一、分瞧类：普通份螺栓推：①框粗制—Ⅱ类孔，Φ孔-d栓=1～2m夹m，用于主患要受拉锁的连接5/4环/20亡2353物流工坝程学院先WHU诞T②精制—Ⅰ类孔肯，Φ孔-d栓=0.际2～0.剂3m橡m,（铰孔饰）用于肺同时承邻拉，剪约，或受饿剪连接.（钻模烘、钻、学冲孔、离扩钻、嘱铰孔）5/约4/封20申2354物流工穿程学院书WHU问T二、鉴连接挨形式联：①剪葵力螺拿栓连家接②拉力阶螺栓连择接③拉株剪力国螺栓辆连接三、关螺栓庸布置循的极捧限尺赛寸要桐求（P7央9，表3—刮5）布置方马式及要包求：①使并列②错列见P28图3—吗495/平4/促20朴2355物流工天程学院纲WHU镰T§3—释7剪力沫螺栓却连接床计算5/乐4/耳20已2356物流阁工程撑学院盆W贩HU刚T一、受巡寿轴心力颂作用下遥的受剪省螺栓连开接破坏哭形式烈：栓串杆剪艺断，任孔壁风或杆帽身压润坏，梅板端熔剪裂惠，板帅端拉乓裂，允板拉央断常见岛破坏秆形式竿：栓拔杆剪贿断，彻孔壁烈挤坏镇，板亩拉断务。计算内肤容：螺科栓、构谊件计算方值法：Ⅰ先计算强所需螺逗栓数，将后进行辫布置Ⅱ先按贴经验萍布置萌，后匆验算判按方仿法Ⅰ.5/鬼4/听20逝2357物流工朵程学院佛WHU呈T1.所需螺熔栓数：式中：—单螺栓爱抗剪许搁用承载接力僚和孔违壁抗压许用承铜载力落中记的较小洗值许用剪基应力见购表3—7—许用压它应力表3—7—挤压面印积—同方向荣承压构碰件的较小总圆厚度5/4要/20扯2358物流工陈程学院南WHU讲T2.构件强洲度计算煤：设δB＜∑δA（如觉取构妖件板B计算）:5/卸4/究20貌2359物流工建程学院饱WHU敲T危险截椅面：并列岔布置滴时—为第1列栓群孔处铜（Ⅰ—Ⅰ截面）错列馆布置霉时—①第1列栓晓孔处胶（Ⅰ—Ⅰ截面）②第1，2列及衔其后顷面栓具孔处兰的锯岗齿形晓截面（Ⅱ—临Ⅱ）强度验泛算：σ=的N/Aj≤〔择σ〕Aj—Ⅰ料—Ⅰ截面洽：Aj=A-出n1dδⅡ—Ⅱ截面凳：Aj=A-写(n1+n2)dδ+5/4梢/20默2360物流彼工程府学院筋W减HU姓T二、距偏心往力作量用下弊的受说剪螺深栓连公接5/奸4/萍20屈2361物流奔工程累学院丢W版HU遭T外力询向螺掠栓群纤心o转化假定：①在过o的P力作键用下办，各栓械受相纪同剪分力，RP=持P/n②在M作用乎下，态连接男板绕群心o旋转，碍各栓受行剪力，大小与搏其与o距离军成正脏比，方向辞垂直鞭于连尖线oi；R1/r1=Ri/碗ri=KRi=KriRm揭ax=K·rmax5/4讽/20冻2362物流工覆程学院洞WHU迁T分析：颤危险螺畅栓？Rm靠ax=?危险螺嘉栓：4和6在M作用下介：5/期4/候20遇2363物流标工程禽学院亚W办HU颜T在P作用酒下：RP=P愧/n危险萍螺栓习强度咱条件扯：式中尖：—取感和迎中籍的较小桶者5/贡4/馋20脂2364物流工闯程学院镇WHU罚T§3—仔8拉力螺默栓连R:杠杆反爽力5/4菠/20追2365物流坏工程衫学院缓W税HU留T一、轴分心作用膊下的拉冒力螺栓螺栓破柄坏截面—螺纹脚、根详部。考虑杠坊杆反力印及应力储集中因凯素的影保响，将预螺栓许惩用应力关降低20泥%式中：—单栓杀抗拉询许用私承载当力.—螺栓钳抗拉吴许用控应力.—螺栓珍材料涉许用挪应力d0—螺纹内创径5/羞4/拣20姑2366物流齐工程油学院接W民HU乎T二、力却矩作用竖下的拉威力螺栓5/悉4/坦20租2367物流蛇工程疫学院伯W乓HU熊T假定控连接速法兰踏（板篮）刚纺性足帅够大军，在M作用增下，破连接孔板绕耍受压趋边排凭螺栓吵线：x′-依x′轴转猴动，判各螺奇栓所微受拉匆力与杯其到x′通-均x找′轴的您距离抽成正带比。Pi/yi=Pmax/yma写xPi=Pma淘x·yi/yma葛x螺栓展强度吵条件倍：5/4安/20饼2368物流蠢工程厕学院叠W锡HU证T三、偏瞒心受拉吊螺栓5/4泳/20晚2369物流工今程学院他WHU牢T当e>浪ρ时：先计算e=M幕/N徒ρ嫂=Ix仗/n|农ymax|再判断蜘：e≤素ρ或e＞ρ而后计都算：Pma肯x螺栓强强度专条件俗：5/剖4/展20滩2370物流蜡工程毒学院啊W奏HU播T§3—证9拉剪材螺栓得连接吓计算滔：(自学)根据试级验结果呀：在拉莲剪联合作用鬼下，月符合烧因形喝相关宅公式病：5/犁4/眼20看2371物流工壶程学院染WHU晒T若螺栓允的计算帆拉力、虽剪力分揉别为Pll和Pj孩l，则强怪度条件详为：（结论痛：当无强圆度满足垦）5/氧4/缸20码2372物流坡工程怠学院齐W赚HU刮T§3完—1桌0高强度补螺栓连光接设计单计算一、种亭类、特样点及应勾用1.按形伏状分馒：①大六型角头用扭耐矩扳伶手5/罢4/劣20阀2373物流盯工程何学院路W彼HU恩T②扭认剪形木（日卸本首区例）先用驼普通涝扳手词，后析用TC型电爪动扳紫手套渔住螺倒母和桑卡头脚终拧恨，直兔至卡栋头拧猾断。5/炎4/旋20睡2374物流工叶程学院物WHU涂T2.按受剪留螺栓受茧力性能且的不同款阶段分鼠：摩擦旧型翠承压型摩擦型柄的工作巨原理：容对螺栓挨施加足判够大的售预紧力照使被连接不件接触脱面间产兄生摩擦义力来传递馋力。承载市能力墨极限以状态腥：被翁连接建件间弓的摩评擦阻梳力刚数被克服作赚为其帜极限习状态.5/盐4/乓20欲2375物流削工程新学院种W含HU印T特点肉：不部松动瞒，耐窃疲劳轻。应用：低用于直历接承受互动杂载队的结构澡。承压狡型：扛承载孝能力陈极限发状态胆：连窝接面窜间滑应移后惑，栓杆剪投断或州孔壁壶挤压付坏，炎宜用停于承梦静载座或间尸接承动绝载的春结构谢。5/樱4/促20复2376物流工及程学院赴WHU阿T二、摩凉擦型高考强螺栓厌连接的成强度计醋算1.轴心力归作用下咳的剪力恳螺栓5/4脂/20安2377物流工鬼程学院岁WHU显TN/n≤〔婆P〕〔P锡〕—但栓披抗滑祥许用之承载滩力.〔P萍〕=悬0.科7·脸Zm缸·f迎·P桂gZm—传力摩通擦面数眼；f—摩擦系孟数（与甚表面处辅理方法头有关）普，查表穴（3-舅9）Pg孤—预拉恋力（心预紧服力）.查表3-意80.巷7—安全馅系数n=1仇.43的倒数.5/4璃/20惕2378物流走工程幅学院土W未HU购T2.偏心赚力作风用下稻的剪锻力螺竞栓计算肤公式较同普睛通螺士栓，恐但许女用承霞载力恼应为券高强性螺栓仅的许疏用承呢载力望。5/沾4/植20沉2379物流工愿程学院电WHU经T3.剪力和汪拉力作冤用下的五剪力螺大栓.5/4收/20崇2380物流燥工程边学院圆W交HU虽T强度尚条件生：单饭栓抗矩滑承辣载力侧：PQ≤〔妻P〕再′单栓掘抗拉胀承载瓦力：PN≤0.及7Pg〔P〕倡′—拉捆、剪烈作用绑下的耐单栓涂抗滑台许用废承载由力〔P下〕′地=0始.7武Zmf(遣Pg-1好.4续Pt)Pt—每个螺盗栓所受模的外拉劣力.Pt沾≤0.挽7Pg5/4爷/20而2381物流工追程学院泉WHU偿T4.被连