第4章 钢结构的连接解析.ppt

（2）工字形截面梁对接连接计算 普通螺栓群轴心力作用下，为了防止板件被拉断尚应进行板件的净截面验算。 拼接板的危险截面为2-2截面: （3）沿厚度方向的焊接残余应力 在厚钢板的焊接连接中，焊缝需要多层施焊。沿厚度方向先焊焊缝凝固，阻止后焊焊缝的膨胀，产生塑性压缩变形。 - + - 321 σx σy σz 冷却时外围焊缝散热快先冷固，内层焊缝收缩受限制产生沿厚度方向的拉应力，外部则产生压应力。 §3.4 焊接残余应力和焊接变形 因此除了横向和纵向焊接残余应力?x ，?y外，还存在沿厚度方向的焊接残余应力?z ，这三种应力形成同号三向拉应力，大大降低连接的塑性。 在施焊时，由于不均匀的加热和冷却，焊区的纵向和横向受到热态塑性压缩，使构件产生变形。表现主要有： 图3.4.4 焊接变形 §3.4 焊接残余应力和焊接变形 横向收缩 弯曲变形 角变形 波浪变形 扭曲变形 3.焊接残余变形的产生 （1）对结构静力强度的影响 σ + - - b fy + - - b fy Ny Ny 因焊接残余应力自相平衡，故： 当板件全截面达到fy，即N=Ny时： 结论： 焊接残余应力不会影响结构的静力强度 + - - fy σ b B t 3.5.2 焊接应力和变形对结构工作性能的影响 1.焊接应力的影响 §3.4 焊接残余应力和焊接变形 Nc Nt N N （2）对结构刚度的影响 当焊接残余应力存在时，因截面的bt部分拉应力已经达到fy ，故该部分刚度为零（屈服），这时在N作用下应变增量为： σ + - - b fy N N + - - fy σ N N b B t ??1 ?? 2 当截面上没有焊接残余应力时，在N作用下应变增量为： 结论：焊接残余应力使结构变形增大，即降低了结构的刚度。 §3.4 焊接残余应力和焊接变形 （3）对低温冷脆的影响 （4）对疲劳强度的影响 对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接残余拉应力，阻碍塑性的发展，使裂缝容易发生和发展，增加了钢材低温脆断倾向。所以，降低或消除焊接残余应力是改善结构低温冷脆性能的重要措施。 在焊缝及其附近主体金属焊接残余拉应力通常达到钢材的屈服强度，此部位是形成和发展疲劳裂纹的敏感区域。因此焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显的不利影响。 对于轴心受压构件，焊接残余应力使其挠曲刚度减小，降低压杆的稳定承载力。 （5）对压杆稳定的影响 §3.4 焊接残余应力和焊接变形 焊接应力的影响 ▲ 常温下不影响结构的静力强度； ▲ 增大结构的变形，降低结构的刚度； ▲ 降低疲劳强度； ▲ 在厚板或交叉焊缝处产生三向应力状态，阻碍了塑性 变形，在低温下使裂纹易发生和发展； ▲ 降低压杆的稳定性。 2.焊接变形的影响 ▲ 焊接变形若超出验收规范规定，需花许多工时去矫正； ▲ 影响构件的尺寸和外形美观，还可能降低结构的承载 力，引起事故。 §3.4 焊接残余应力和焊接变形 3.5.3 减少焊接应力和变形的措施 1.合理的焊缝设计 （1）合理的选择焊缝的尺寸和形式 （2）合理的安排焊缝的位置 （3）尽量避免焊缝的过分集中和交叉 （4）尽量避免母材在厚度方向的收缩应力 §3.4 焊接残余应力和焊接变形 图3.4.5 减小焊接残余应力的设计措施 （1）采用合理的施焊顺序和方向; （2）采用反变形法减小焊接变形或焊接应力; （3）锤击或碾压焊缝使焊缝得到延伸; （4）小尺寸焊件，应焊前预热或焊后回火处理。 2.合理的工艺措施 §3.4 焊接残余应力和焊接变形 图3.4.5 减小焊接残余变形的工艺措施 C级 A级和B级 分类 4.6级和4.8级 5.6级和8.8级 强度等级 沿螺栓杆轴受拉的连接；次要的抗剪连接；安装的临时固定 构件精度很高的结构（机械结构）；在钢结构中很少采用 用途 价格经济 价格高 经济性能 抗剪抗拉均好 抗剪差、抗拉好 受力特点 螺杆与栓孔直径之差为 1.5～3mm 螺杆与栓孔直径之差为 0.25～0.5mm 加工精度 单个零件上一次冲成 车床上经过切削而成 加工方式 粗制螺栓 精制螺栓 螺栓规格 §3.6 普通螺栓连接的构造和计算 注：A、B两级的区别只是尺寸不同。 A级用于d≤24mm, l≤150mm的螺栓，B级用于d24mm, l150mm 螺栓。 §3.5 普通螺栓连接的构造和计算 常用螺栓直径为d=16，20，24mm，用M表示，如M16。 螺栓符号 螺栓孔为d0=d+1.5～3mm M12、 M16大1.5mm， M18、 M20 、 M22 、M24大2mm， M27、 M30大3mm 3.6.1 螺栓的排列和构造要求 螺栓的排列应简单、统一而紧凑，满足受力要求，