第3章连接-5.ppt

* 第3章 连 接 Chapter 3 Connections 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第3章 连 接Chapter 3 Connections 焊缝连接 螺栓连接 主要内容 钢结构的连接 对接焊缝的构造和计算 角焊缝的构造和计算 普通螺栓的构造和计算 高强度螺栓的构造和计算 角焊缝的构造 直角焊缝的基本计算公式 直角焊缝的计算（轴心力、复杂力） 斜角焊缝计算 ???? 当焊缝非轴心受力时，可以将外力作用分解为轴力、弯矩、剪力、扭矩等简单受力情况，分别求出具各自的焊缝应力，然后利用叠加原理，找出焊缝中受力最大的几个点进行验算。 2.复杂受力时角焊缝连接计算 §3.3 角焊缝的构造和计算 3.3.3 角焊缝的计算 N θ e Nx Ny M A σNx σM τNy he he t （1）受弯矩M 、剪力V 、轴力N联合作用时角焊缝的计算 ——T形连接 由轴心拉力Nx产生的应力： 由弯矩M产生的最大应力： §3.3 角焊缝的构造和计算 A点产生的平行于焊缝 长度方向的应力： A点控制应力最大为控制设计点 A点产生的应力由两部分组成：轴心拉力Nx和弯矩M产生的垂直于焊缝长度方向的正应力。直接叠加得： 代入角焊缝实用计算公式（3.3.6）： x lw x 0.7hf 0.7hf 有效截面 §3.3 角焊缝的构造和计算 （2 ）V、M共同作用下焊缝强度计算 h1 σf1 σf2 τf x x h h2 2 2’ 1 h1 M e F V M 对于1点： 假设：腹板焊缝承受全部剪力，全部焊缝承受弯矩 （3.3.21） 2点处： 式中：Iw—全部焊缝有效截面对中性轴的惯性矩； 　 h1—两翼缘焊缝有效截面最外纤维间的距离 §3.3 角焊缝的构造和计算 工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘角焊缝的连接另一种计算方法是使焊缝传递应力近似与材料所承受应力相协调，即假设腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承担全部弯矩，并将弯矩M化为一对水平力H=M/h。 腹板焊缝的强度计算式： H H 翼缘焊缝的强度计算式： V §3.3 角焊缝的构造和计算 （3）三面围焊受扭矩、剪力联合作用时角焊缝的计算 ——搭接连接 图3.3.19 承受偏心力的三面围焊 F e1 rx a h l2 x x y y A A’ 0 T V r e 将F向焊缝群形心简化得: 轴心力 V＝F　扭矩 T=Fe 故：该连接的设计控制点为A点和A’点 计算时按弹性理论假定: ①被连接件绝对刚性，它有绕焊缝形心O旋转的趋势，而焊缝本身为弹性。 ②扭距在角焊缝群上产生的任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线，且应力大小与连线长度r成正比。 ③在轴心力V作用下，焊缝群上的应力均匀分布。 §3.3 角焊缝的构造和计算 ?T x x y y r rx ry A 0 θ he ?T ?T ?f ?F A’ T作用下A点应力: Ip——为焊缝计算截面对形心的极惯性矩，Ip =Ix+Iy Ix，Iy——焊缝计算截面对x、y轴的惯性矩； rx、ry——为焊缝形心到焊缝验算点在x、y方向的距离。 轴力F产生的应力按均匀分布计算，A点应力: ?F A点垂直于焊缝长度方向的应力为: ?f，?F， 平行于焊缝长度方向的应力为: ?T 强度验算公式： 角焊缝计算步骤 确定荷载； 进行截面应力状态分析； 确定焊脚尺寸，计算截面几何特征值； 强度验算。 确定最不利位置； §3.3 角焊缝的构造和计算 （3.3.7） （3.3.8） 端缝 侧缝 【解】 例3.10验算图示双面角焊缝连接的强度。已知连接承受动荷载，钢材为Q235BF，焊条为E43。 将外力F1，F2 移向焊缝形心O，得： 构造要求： F1=180kN F2=240kN 120 90 240 t=8 t=10 §3.3 角焊缝的构造和计算 取?hf =6mm 连接承受动力荷载： 强度满足要求 例3.11 如图所示钢板与工字形柱的角焊缝T形连接，hf＝8mm，钢板受斜向拉力F。钢材为Q235B钢，E43型焊条。求图中e=0和e=5cm时，两条角焊缝各能传递的静载设计值F。 o F 4 3 5 e 200 200 1. 焊缝有效截面的几何性质 焊缝的有效截面面积： 惯性矩： 【解】 焊缝的计算长度： 截面模量： §3.3 角焊缝的构造和计算 2. 焊缝截面上的有效应力 把F分解成两个分力并移至焊缝形心O处，焊缝实际受力为： 水平轴心力 剪力 弯矩 焊缝有效截面上应力分量为： §3.3 角焊缝的构造和计算 （e=5c