钢结构连接与受力分析.ppt

1 钢结构对连接的要求及连接方法 连接要求 足够的强度、刚度和延性 连接方法 焊接、铆接和螺栓连接 2 焊接连接的特性 1 焊接方法 电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等 2 焊接连接的优缺点 优点 省工省材 任何形状的构件均可直接连接 密封性好，刚度大 缺点 材质劣化 残余应力、残余变形 一裂即坏、低温冷脆 3 焊缝缺陷 焊缝缺陷 裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、 焊瘤等 4 焊缝连接型式及焊缝型式 连接型式 平接、搭接、T形连接和角接 连接型式 对接焊缝和角焊缝 6 普通螺栓的构造和计算 普通螺栓连接 A、B级螺栓—5.6级和8.8级，d0-d=0.3~0.5mm，钻成孔 C级螺栓—4.6级和4.8级，d0-d=1.0~1.5mm，冲成孔 高强度螺栓连接 8.8级和10.9级， d0-d=1.0~1.5mm，钻成孔 摩擦型连接，承压型连接 一个抗剪螺栓的设计承载力计算 抗剪承载力设计值： 承压承载力设计值： (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。 2、抗拉螺栓连接 破坏形式：螺栓杆拉断 抗拉承载力设计值 为考虑撬力的影响，规范规定普通螺栓抗拉强度设计值ftb取同样钢号钢材抗拉强度设计值f的0.8倍(即ftb=0.8f ) 3、螺栓群的内力计算 a.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 板件净截面强度 净截面面积和受力 并列（图a） N1=N； N2 =N－(n1/n) ?N ；N3 = N－ (n1+n2)/n ? N 对被连接板：An=t (b－n1d0) 对拼接板： An =2t1 (b－n3d0) 错 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 b、螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算 基本假定 ① 被连接构件是绝对刚性的，而螺栓则是弹性的； ② 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。 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 则 或 验算 c、螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作用下的抗剪计算 在剪力V和轴力N作用下，螺栓均匀受力： 则螺栓1受的最大剪力N1应满足： 在扭矩T作用下，螺栓1 受力为 d、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 e、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 则 指所有螺栓对中和轴之 距平方和。 f、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 螺栓不发生拉剪破坏： 板不发生承压破坏： 支托承受剪力： 螺栓群只承受弯矩M=Ve作用，则 支托和柱翼缘的角焊缝验算： ?为考虑剪力V偏心对角焊缝的影响，取1.25~1.35 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） 简化计算不计正面及斜焊缝的?f： 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 三面围焊时（图b） 正面角焊缝承担的力为 N3 =0.7hf∑lw3βf ffw 侧面角焊缝承担的力为 肢背 N1 =e2 N /（e1+e2）－N3 /2=K1 N－N3 /2 肢尖 N2 =e1 N /（e1+e2）－N3 /2=K2N－N3 /2 L形焊缝（图c） 正面角焊缝承担的力为 N3 =0.7hf∑lw3βf ffw 侧面角焊缝承担的力为 N1 = N －N3 3、弯矩作用下的焊缝 4、扭矩作用下的焊缝 焊缝群受扭： 假定 ① 被连接构件是绝对刚性的，而螺栓则是弹性的；② 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。 环焊缝受扭 5、弯矩、剪力和轴心力共同作用 6、扭矩、剪力和轴心力共同作用 7、塞焊计算 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 横向残余应力 厚度方向的残余应力 约束状态下的焊接应力 2 焊接残余应力的影响 对结构静力强度的影响 对结构刚度的影响 对压杆稳定的影响 对低温冷脆的影响 对疲劳强度的影响 3 焊