第十二章 钢结构工程.ppt

第十二章 钢结构工程 12.1 钢结构的材料 一、钢结构是以钢板、型钢、薄壁型钢制成的构件，通过焊接、铆接、螺栓连接等方式而组成的结构，与其他材料的结构相比，具有如下的特点： 　　（1） 钢材强度高，结构自重轻 　　（2） 塑性、韧性好 　　（3） 材质均匀 　　（4） 工业化程度高 （5） 可焊性 　　（6） 耐腐蚀性差 　　（7） 耐火性差 　　（8） 钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂， 这应引起设计者的特别注意。 12.2 钢结构连接 （2）埋弧焊（自动或半自动） 3.气体保护焊 4、焊接连接形式和焊缝形式 （2）.焊缝形式 5.焊缝代号 1、对接焊缝的构造 2、V形、U形坡口焊缝单面施焊，但背面需进行补焊； 3、对接焊缝的起、灭弧点易出现缺陷，故一般用引弧板引出，焊完后将其切去；不能做引弧板时，每条焊缝的计算长度等于实际长度减去2t1，t1—较薄焊件厚度； 4、当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应做坡度不大于1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜角，以平缓过度，减小应力集中。 2、对接焊缝的计算 对接焊缝分为：焊透和部分焊透（自学）两种； 动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受力方向的连接焊缝； 对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视为与母材相同，不与计算。三级焊缝需进行计算； 对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构件强度计算相同。 （2）、M、V共同作用下的对接焊缝计算 b.工字形截面梁对接连接计算 1、角焊缝的形式和受力分析 B. 破坏形式 b.正面角焊缝 (b) 正面角焊缝的破坏形式 c.斜角焊缝 2、角焊缝的构造 (2).最小焊脚尺寸hf,min 为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬组织，导致母材开裂，hf,min应满足以下要求: (3).侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均，两端大而中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大。如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后，继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定的长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故： (4).侧面角焊缝的最小计算长度 对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊缝不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力，规范规定： (5). 搭接连接的构造要求 当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时： A、为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力 不均，规范规定： D. 在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度 的5倍，且不得小于25mm。 1、对接焊缝的构造 (2)V形、U形坡口焊缝单面施焊，但背面需进行补焊； (3)对接焊缝的起、灭弧点易出现缺陷，故一般用引弧板引出，焊完后将其切去；不能做引弧板时，每条焊缝的计算长度等于实际长度减去2t1，t1—较薄焊件厚度； (4)当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应做坡度不大于1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜角，以平缓过度，减小应力集中。 2、对接焊缝的计算 对接焊缝分为：焊透和部分焊透（自学）两种； 动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受力方向的连接焊缝； 对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视为与母材相同，不与计算。三级焊缝需进行计算； 对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构件强度计算相同。 五、 焊接应力和焊接变形 1、焊接残余应力的分类及其产生的原因 （1）焊接残余应力的分类 a、纵向焊接残余应力—沿焊缝长度方向; b、横向焊接残余应力—垂直于焊缝长度方向; c、沿厚度方向的焊接残余应力。 (2)焊接残余应力产生的原因 a.纵向焊接残余应力 b.横向焊接残余应力 产生的原因: 1、焊缝的纵向收缩，使焊件有反向弯曲变形的趋势，导致两焊件在焊缝处中部受拉，两端受压； 2、焊接时已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的横向膨胀，产生横向塑性压缩变形。焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受先焊焊缝的限制而产生拉应力，而先焊焊缝产生压应力，因应力自相平衡，更远处焊缝则产生拉应力；应力分布与施焊方向有关。 以上两种应力的组合即为，横向焊接残余应力。 c.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，焊接时沿厚度方向已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的膨胀，产生塑性压缩变形。焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受先焊焊缝的限制而产生拉应力，而先焊焊缝产生压应力，因应力自相平衡，更远处焊缝则产生拉应力。因此，除了横向和纵向焊接残余应力σx,σy 外