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1、第二节 钢结构的连接,钢结构的连接方法 焊接：通过电弧产生热量使焊条和焊件局部熔化，然后经冷却凝结成焊缝，从而使焊件连接成为一体。螺栓接：通过扳手施拧，使螺栓产生紧固力，从而使被连接件连接成为一体。铆接：将一端带有半圆形预制钉头的铆钉，经将钉杆烧红后迅速插入被连接件析钉孔中,1普通螺栓连接：普通螺栓用Q235制造。分A、B、C三级。A、B级：精制螺栓，栓杆和螺栓孔间隙0.30.5mm，受剪性能好，制造费工，故少采用。C级：粗制螺栓连接，间隙11.5mm，受剪时，连接件间滑移变形大，性能差，用于受拉连接中。2高强螺栓连接：高强螺栓用高强度钢材制造，较普通螺栓高34倍。分摩擦型高强螺栓：承压型高强
2、螺栓：,焊接连接的特性,焊接方法手工电弧焊、自动焊、半自动埋弧焊、气体保护焊等 手工电弧焊：1特点：设备简单，使用方便，全方位焊接，生产效率低，劳动条件差，弧光眩目。2焊条：碳钢焊条E43熔敷金属抗拉强度的最小值决定。fu 43Kg f/mm2(420N/mm2)低合金焊条 E50、E55,CO2气体保护焊：是用喷枪喷出气体作为电弧的保护介质，使熔化金属与空气隔，以保持焊接过程稳定。特点：加热集中，焊接速度快，熔深大，焊接强度经手工焊高，且塑性、抗腐蚀性好，适于焊厚钢板。,气体保护焊优点：焊接速度快，焊接质量好。缺点：施工条件受限制等,焊接接头及焊缝的形式,依被连接件位置分：平接、搭接、T形、
3、角接依焊缝的截面形状分：对接焊缝、角焊缝,焊缝符号及标注方法：由图形符号、辅助符号、引出线、焊缝尺寸符号等组成 p337,角焊缝,焊缝的质量等级：分三个等级三级焊缝：外观缺隙，几何尺寸二级焊缝：外观缺隙，超声波20%一级焊缝：外观缺隙，超声波100%焊缝等级需在施工图中检查、标注。,焊缝位置,对接焊缝的构造和计算 对接焊缝的构造：坡口形式：I、V、V（单边）、Y形，U形等对接焊缝的构造：当对接焊缝拼接的焊件宽不同或厚度相差4mm以上时，从板的一侧或两侧做成坡度不大于1/4斜角，平缓过渡避免应力集中。为避免弧坑，在焊缝两端引设引弧板。,对接焊缝的计算 轴心力（拉力或压力）作用时的对接焊缝计算 弯
4、矩和剪力共同作用时对接焊缝计算矩形截面：,角焊缝的构造计算 一、角焊缝的构造角焊缝的型式：1按长度和作用力方向的不同分：侧面角焊缝：力平行焊缝长度。正面角焊缝：焊缝长度垂直力作用方向。斜向角焊缝：成角度。2、截面形式：普通型、平坦型、凹面型,焊缝的尺寸要求：1最小焊角尺寸：自动焊：h min-1mmT形接头：h min 1mmt焊件厚4mm时,h min=t焊件厚2最大焊脚尺寸：h max1.2 tmin焊件边缘的角焊缝 t 6mm时，h max t(12)mmt 6mm时，h max t,3、不等焊角尺寸：两焊件的厚度相差较大时采用。4、最小计算长度：lwmin 8h或40mm实际长度lw
5、8h+10mm h 5mm时，lw=50mm5、最大计算长度：lwmax 60h（静、间接动）lwmax 40h（动）,6、搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，并不得小于25mm。7、角焊缝端部在构件转角处时，宜作长度为2 h的绕角焊，且转角处必须连续施焊，不得断弧。,角焊缝的计算：角焊缝的应力状态和强度：1侧面角焊缝：在剪力V作用下，因焊缝两端有应力集中，沿焊缝纵轴分布不均匀。侧面角焊缝主要承受平行于焊缝长度方向的剪应力，出现裂缝时，通常沿45喉部截面迅速断裂。he=h Cos45=0.7h 破坏截面的有效厚度。,正面角焊缝的破坏形式,2、正面角焊缝：在N作用下，正面角焊缝中应力
6、沿焊缝长度方向分布比较均匀，两端比中间低，正面角焊缝刚度大，塑性较差，破坏变形小，但强度较高，其平均破坏强度约为侧面角焊缝的1.351.55倍。角焊缝强度条件的一般表达式假定：1、角焊缝的破坏截面均位于45喉部。有效厚度he=0.7h 2、截面上的应力均匀分布,轴心力作用时的角焊缝计算：1作用力垂直于焊缝长度方向时 2作用力平行于焊缝长度方向时：,当两个方向力综合作用时：角钢肢背和肢尖焊缝承担的内力：三面围焊时：P345例题,普通螺栓的构造和计算普通螺栓连接的构造：普通螺栓连接的形式和规格钢结构一般选用C级（粗制）六角螺母螺栓，标识用M和工程直径（mm）表示，例如M16、M20等C级螺栓、类孔
7、。M16M24螺栓孔径比螺栓公称直径大1.5mm。,螺栓的排列 满足下列要求：受力要求；构造要求：防潮气侵入引起锈蚀。施工要求：转动搬手，拧紧螺母,普通螺栓连接的受力性能和计算 普通螺栓连接分三种：受剪螺栓连接、受拉螺栓连接、拉剪螺栓连接,受力性能与计算1、受力分类,螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及剪拉共同作用,破坏形式 P351螺栓杆剪断：d小孔壁被挤压坏：螺栓直径较大，钢板相对较薄时。钢板拉断：端部钢板剪断，构造保证栓杆受剪破坏，构造保证,2、受剪连接,受力性能与破坏形式五种破坏形式螺栓受剪破坏孔壁挤压破坏连接板净截面破坏螺栓受弯破坏连接板冲剪破坏,计算方法：单个受剪螺栓
8、的承载力设计值 抗剪承载力设计值：单剪nv=1、双剪nv=2、四剪nv=4承压承载力设计值：Ncb=dtfcb t 在同一受力方向的承压构件的较小总厚度Nminb=(Nvb或Ncb),单个受剪螺栓的承载力计算,螺栓群的受剪螺栓连接计算：螺栓群受轴心力作用时的受剪螺栓计算：A确定螺栓需要数目按平均受力 B验算净截面强度：=N/Anf,轴力作用受剪螺栓群的连接计算,普通螺栓群轴心力作用下抗剪计算,试验证明,栓群在轴力作用下各个螺栓的内力沿栓群长度方向不均匀，两端大,中间小。,当l115d0(d0为孔径)时，连接进入弹塑性工作状态后，内力重新分布，各个螺栓内力趋于相同，故设计时假定N有各螺栓均担。,
9、所以，连接所需螺栓数为：,受拉螺栓连接：受力性能和破坏形式：破坏形式：栓杆被拉断，部位多在螺纹削弱的截面处。,扭矩、轴力及剪力共同作用受剪螺栓群计算（略）,受拉螺栓连接,计算方法：(1)单个受拉螺栓的承载力设计值：假设拉应力在螺纹处截面上均匀分（2）螺栓群的受拉螺栓连接计算：螺栓群受轴心力作用时的受拉螺栓计算,受弯矩作用螺栓连接计算M、N共同作用（偏心受拉）螺栓计算拉剪共同作用螺栓连接计算（略）,高强度螺栓连接一、概述按受力特性分：摩擦型与承压型抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区
10、别。高强螺栓采用级孔，便于施工。受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距1.5d0外其它同普通螺栓。高强螺栓的材料与强度等级由高强材料经热处理制成，按强度等级分10.9与8.8级。10.9级一般为20MnTiB、40Cr等材料，fu1000N/mm2，fu/fy0.9；8.8级一般为45钢制成，fu800N/mm2，fu/fy0.8。,高强螺栓的预拉力二、摩擦型高强螺栓连接计算受剪连接计算一个螺栓抗剪承载力连接所需螺栓数净截面强度：考虑50孔前传力,受拉连接高强螺栓计算由于高强螺栓的基本承载力为摩擦力，而摩擦力预正压力有关，为保证板件间保留一定的压紧力规范规定:受弯连接结算（形心轴在中排）拉、剪共同作用连接计算三、承压型高强螺栓连接 受力性能同普通螺栓，拉剪作用时以栓杆抗剪及孔壁承压承力；受拉同摩擦型，计算公式总结如表3.11。,高强度螺栓群的抗拉计算,1、轴心力作用 假定各螺栓均匀受力，故所需螺栓数：,由于高强度螺栓的抗拉承载力一般总小于其预拉力P，故在弯矩作用下，连接板件接触面始终处于紧密接触状态，弹性性能较好，可认为是一个整体,所以假定连接的中和轴与螺栓群形心轴重合，最外侧螺栓受力最大。,弯矩作用下,本章重点,1、角焊缝的构造与计算；2、焊接残余应力与变形的产生机理与影响；2、普通螺栓受剪连接的破坏形式与机理；3、高强螺栓连接的构造与计算。,
