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* 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 1.角焊缝的形式和强度 3.3.1 角焊缝的构造 §3.3 角焊缝的构造和计算 角焊缝按截面形式（两焊脚边的夹角）可分为直角角焊缝和斜角角焊缝。 （1）直角角焊缝 通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（a）。对承受动力荷载的结构中，正面角焊缝的截面通常采用（b）的形式，侧面角焊缝的截面则做成凹面式（c）。 §3.3 角焊缝的构造和计算 （a） （b） （c） 图3.3.1 直角角焊缝截面 普通型 平坡型 凹面型 （2）斜角角焊缝 两焊边的夹角?90°或?90°的焊缝。通常用于钢漏斗和钢管结构中。 图3.3.2 斜角角焊缝截面 （d）斜锐角焊缝 （e）斜钝角焊缝 （f）斜凹面角焊缝 he he he hf—焊脚尺寸；?—焊脚边的夹角； he—有效厚度（破坏面上焊缝厚度） 并有， he ＝hfcos?/2 对于α135o或α60o斜角角焊缝,除钢管结构外,不宜用作受力焊缝。 §3.3 角焊缝的构造和计算 ? （2）正面角焊缝：焊缝垂直于受力方向，应力状态较复杂。焊缝截面各面都有正应力和剪应力，分布不均匀，焊缝根部形成高峰应力，易于开裂。破坏强度高，但塑性差，弹性模量大。 ? （1）侧面角焊缝：焊缝长度方向与受力方向平行，应力分布简单。主要承受剪应力，弹性阶段分布并不均匀，剪应力两端大，中间小；强度低，弹性模量低，但塑性较好。 角焊缝的工作性能 图3.3.3 角焊缝的应力分布 §3.3 角焊缝的构造和计算 图3.3.4 角焊缝荷载与变形关系 斜焊缝的受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。 q为试验焊缝与试件水平方向的夹角。 正面角焊缝的破坏强度比侧面角焊缝高。 §3.3 角焊缝的构造和计算 2.构造要求 角焊缝的焊脚尺寸是指焊缝根脚至焊缝外边的尺寸--hf （1）焊脚尺寸 为了保证焊缝的最小承载能力以及防止焊缝由于冷却速度快而产生淬硬组织，导致母材开裂。 a) 最小焊脚尺寸(hf,min) §3.3 角焊缝的构造和计算 焊脚尺寸的限制 焊缝计算长度的控制 减小应力集中的措施 手工焊角焊缝： t—较厚焊件的厚度。 自动焊（温度高而均匀）： 焊件厚度t≤4mm时：取hfmin= t T形连接单面角焊缝（冷却快）： hfmax ≤ 1.2t t—较薄焊件的板厚。 b) 最大焊脚尺寸(hfmax) 对板件（厚度t ）边缘的角焊缝（贴边焊） 当t≤6mm时，hfmax≤t ； 当t＞6mm时，hfmax≤t - (1～2)mm 。 为了避免焊缝局部过热，烧穿较薄的焊件，减小焊接残余应力和残余变形。hf,max应满足以下要求: 直接焊接钢管结构的尺寸不宜大于支管壁厚的2倍。对于圆孔或槽孔内的角焊缝尺寸不宜大于圆孔直径或槽孔短径的1/3。 §3.3 角焊缝的构造和计算 （2）角焊缝计算长度 角焊缝计算长度（lw）取值　　　lwmin≤lw ≤ lwmax 焊脚尺寸的取值 hfmin≤ hf ≤ hfmax 最小计算长度（lwmin） 为了使焊缝能有一定的承载能力，根据使用经验，侧面角焊缝和正面角焊缝的计算长度均不得小于：lwmin≥8hf 和40mm 考虑到焊缝两端的缺陷，其实际长度应较前述数值还要大2hf lwmax≤60hf 若实际长度超过以上数值，则超过部分不纳入计算长度中。若内力沿侧焊缝全长分布时，计算长度不受此限制。　　　 b) 侧焊缝最大计算长度（lwmax） §3.3 角焊缝的构造和计算 （3）减小应力集中的措施 t b lw 图3.3.5 侧焊缝引起焊件拱曲 为了避免焊缝横向收缩引起板件的拱曲太大，两侧面角焊缝距离不宜过大。 b≤16t（t 12mm） 或190mm（t≤12mm）； a) 构件端部仅有两边侧缝连接时： 试验结果表明，连接的承载力与b / lw有关。为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力不