第八章 钢结构的连接计算.docVIP

钢结构的连接计算 连接设计应符合安全可靠、节省钢材、构造简单、制造安装方便等原则。钢结构的连接方法有：焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接。我们主要讲焊缝连接、普通螺栓连接、摩擦型高强度螺栓连接。 第一节 焊接连接 焊缝连接的优点是构造简单，节省钢材，制造方便，易于自动化操作，生产效率高。缺点是焊缝附近的部位材质变脆，产生焊接残余应力和残余变形，焊缝连接的韧性和塑性较差，脆性较大，疲劳确定较低。 焊接方法有：电弧焊、电渣焊、电阻焊，钢结构常用的是电弧焊。电弧焊又分手工电弧焊、自动焊或半自动焊。 焊缝连接的形式按焊缝本身的构造分为对接焊缝、角焊缝。按被连接钢材的相互位置分为对接接头、搭接接头、T形接头、角接接头等。对接焊缝可使传力直接、构造简单、节省盖板和焊缝钢材，但要求尺寸精确，通常要求在板件边缘开坡口。角焊缝位于板件边缘，受力情况复杂，引起应力集中和受力不均匀，但下料和装配时不用对板件开坡口，尺寸要求稍低，使用灵活，制造方便。 焊缝连接也有缺陷如裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、加渣、咬边、未熔合、未焊透等，焊缝质量分三级：一级、二级、三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查，符合三级质量标准，二级、一级焊缝还要求一定数量的超声波或射线、拍片检验并符合相应质量级别的质量标准。 对接焊缝的坡口形式有：I形、V形、U形、X形、单边V形、单边U形、K形等，分别根据钢板厚度而定。 三级对接焊缝的抗压、抗剪确定设计值与主体钢材的相应设计值相等，故对只承受压力和剪力而无拉应力构件的任何部位，以及受拉构件的拉应力较小的部位，只需采用直焊缝即可满足要求。一、二级对接焊缝的抗拉、抗压。抗剪确定设计值均与主体钢材的相应值相等，任何部位任何受力都只需设直焊缝。三级焊缝拉应力较大部位，只要保证夹角时，可不进行计算，认为焊缝强度足够。 对接焊缝应在两端设置引弧板。无法放置引弧板时，对接焊缝计算长度应按实际长度减去10mm（一端5mm）。 对接焊缝承受轴心力应按公式(8－1)计算强度 (8-1) 其中：lw－焊缝计算长度，当有引弧板时取板件宽度b，当无引弧板时，取b－10mm； t－在对接接头中为被连接钢板中的较小厚度，在T形或角接接头中为对接焊缝所在钢板的厚度； 、－对接焊缝的抗拉强度设计值、抗压强度设计值。 对接焊缝承受弯矩、剪力和轴心拉力； (8-2) (8-3) 对称工字形截面构件的直焊缝连接，当承受弯矩。剪力和轴心拉力时，应按下式计算其强度（翼缘焊缝和腹板焊缝） (8-4) ，试验表明正焊缝的破坏强度约比侧焊缝的高1/3倍。斜焊缝可以认为是侧焊缝与正焊缝的总和。 围焊缝一般用于两板的搭接上，沿搭接板件都焊上，每条围焊缝应沿全长连续施焊。当角焊缝在构件的转角处时，可能要求绕角焊2hf，以避免起弧灭弧的弧坑等缺陷落在应力集中较大的转角处，从而改善转角处的应力分布。 角焊缝的连接计算： 侧焊缝受轴心力时： (8-5) 正焊缝受轴心力时： (8-6) 斜焊缝受轴心力时： (8-7) 其中， (8-8) 围焊缝受轴心力时： (8-9) 此时，对承受静力荷载或间接动力荷载的结构，取（侧焊缝），（正焊缝），（斜焊缝）；对承受直接动力荷载的结构，一律取。 的由来： 承受轴心力的角钢的角焊缝连接计算： 侧焊缝连接：角钢背处内力N1=(e2/b)N=k1N (8-10) 角钢尖处内力N2=(e1/b)N=k2N (8-11) 等边角钢 不等边角钢 短边相连 不等边角钢 长边相连 k1 0.7 0.75 0.65 k2 0.3 0.25 0.35 当为双角钢相连时，角钢背焊缝： (8-12) 角钢尖焊缝： (8-13) 当为单角钢相连时，角钢背焊缝： (8-14) 角钢尖焊缝： (8-15) 三面围焊缝： (8-16) (8-17) L形角焊缝连接： (8-18) (8-19) 承受弯矩、剪力、轴心力的角焊缝计算： (8-20) 承受扭矩和剪力的角焊缝连接 (8-21) 角焊缝尺寸的构造要求： 最小焊脚尺寸