钢结构的连接和节点构造-ppt课件.ppt
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1、第第 七七 章章 钢结构的连接和节点构造钢结构的连接和节点构造1PPT课件主要内容:主要内容:7.1 钢结构对连接的要求及连接方法钢结构对连接的要求及连接方法7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算7.5 焊接残余应力和残余变形焊接残余应力和残余变形7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算7.7 高强螺栓连接的性能和计算高强螺栓连接的性能和计算7.8 焊接梁翼缘焊缝计算焊接梁翼缘焊缝计算7.12 柱脚设计柱脚设计2PPT课件连接要求连接要求 足够的强度、刚度和延性足够的强度、刚度和延性连接方
2、法连接方法 焊接、铆接和螺栓连接焊接、铆接和螺栓连接7.1 钢结构对连接的要求及连接方法钢结构对连接的要求及连接方法3PPT课件 焊接,广泛采用焊接,广泛采用 铆接,应用较少铆接,应用较少 螺栓连接螺栓连接 普通螺栓普通螺栓 A、B级级 C级级 高强螺栓高强螺栓 摩擦型连接摩擦型连接 承压型连接承压型连接特点:特点:4PPT课件 电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等 手工电弧焊焊条手工电弧焊焊条与焊件与焊件金属强度相适应金属强度相适应: Q235钢用钢用E43系列;系列; Q345用用E50系列;系列; Q390、Q420用用E55系列。系列。 手工电弧焊手
3、工电弧焊7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性7.2.1 焊接方法焊接方法EXX的的XX表示焊条的表示焊条的最低抗拉强度。最低抗拉强度。5PPT课件 焊条和焊剂要保焊条和焊剂要保证熔敷金属的抗拉证熔敷金属的抗拉强度强度不低于相应手不低于相应手工焊条数值。工焊条数值。埋弧焊埋弧焊6PPT课件电渣焊电渣焊气体保护焊气体保护焊电阻焊电阻焊7PPT课件 优点优点 省工省材省工省材 任何形状的构件均可直接连接任何形状的构件均可直接连接 密封性好,刚度大密封性好,刚度大 缺点缺点 材质劣化材质劣化 残余应力、残余变形残余应力、残余变形 一裂即坏、低温冷脆一裂即坏、低温冷脆7.2.2 焊接连接的优缺点焊接连接
4、的优缺点8PPT课件7.2.3 焊缝缺陷焊缝缺陷焊缝缺陷焊缝缺陷裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、 焊瘤等焊瘤等9PPT课件10PPT课件 三级焊缝:外观检查,外观尺寸和缺陷;三级焊缝:外观检查,外观尺寸和缺陷; 二级焊缝:在外观检查的基础上再做无损检验,用超二级焊缝:在外观检查的基础上再做无损检验,用超 声波检验每条焊缝的声波检验每条焊缝的20长度,且不小于长度,且不小于200mm; 一级焊缝:在外观检查的基础上用超声波检验每条焊;一级焊缝:在外观检查的基础上用超声波检验每条焊; 全部长度,以便揭示焊缝内部缺陷;全部长度,以便揭示焊缝内部缺陷; 对承
5、受动力荷载的重要构件焊缝,增加伽马射线探伤。对承受动力荷载的重要构件焊缝,增加伽马射线探伤。焊缝等级:焊缝等级:钢结构工程施工质量验收规范钢结构工程施工质量验收规范(GB50205)三级)三级强度折减:强度折减: 高空安装焊缝,强度设计值乘以高空安装焊缝,强度设计值乘以0.9。11PPT课件7.2.4 焊缝连接型式及焊缝型式焊缝连接型式及焊缝型式连接型式连接型式平接、平接、搭接、搭接、T T形连接、形连接、角接角接12PPT课件焊缝型式焊缝型式 对接焊缝和角焊缝对接焊缝和角焊缝13PPT课件按施焊位置按施焊位置焊缝沿长度分布情况:连续角焊缝和断续角焊缝焊缝沿长度分布情况:连续角焊缝和断续角焊缝
6、14PPT课件作用作用 表明焊缝型式、尺寸和辅助要求表明焊缝型式、尺寸和辅助要求表示方法表示方法(GB324-88) 由由基本符号、引出线、辅助符号、补充符号基本符号、引出线、辅助符号、补充符号和和焊缝尺寸焊缝尺寸等部分组成等部分组成7.2.5 焊缝代号焊缝代号15PPT课件16PPT课件17PPT课件18PPT课件 分为:分为:I形缝、形缝、V形缝、带钝边单边形缝、带钝边单边V形缝、带钝形缝、带钝边边V形缝(也叫形缝(也叫Y形缝)、带钝边形缝)、带钝边U形缝、带钝边形缝、带钝边单边单边V形缝和双形缝和双Y形缝等形缝等7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算7.3.1 构造要求构造要求
7、 坡口形式坡口形式 斜坡口为了和焊缝根部共同形成一个焊条能运转斜坡口为了和焊缝根部共同形成一个焊条能运转的施焊空间的施焊空间19PPT课件20PPT课件不同宽度和厚度的钢板拼接不同宽度和厚度的钢板拼接动载时不大于动载时不大于1:41:4,计算时取较薄焊件厚度,计算时取较薄焊件厚度21PPT课件22PPT课件7.3.2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算 计算原则计算原则 用计算焊件的方法。用计算焊件的方法。I、II级等强不计算,仅级等强不计算,仅计算计算III级焊缝级焊缝(1)轴心受力的对接焊缝)轴心受力的对接焊缝 N/(lw t)f wt 或或 f wc23PPT课件(2)受弯、受剪的对接焊缝计算
8、)受弯、受剪的对接焊缝计算 M/Ww f wt VS/(Iwt) f wv24PPT课件(3)轴力、剪力和弯矩共同作用时,对接焊)轴力、剪力和弯矩共同作用时,对接焊缝的最大正应力为轴力和弯矩引起的应力之和,缝的最大正应力为轴力和弯矩引起的应力之和,剪力和折算应力和上面相同。剪力和折算应力和上面相同。25PPT课件7.3.3 部分焊透的对接焊缝部分焊透的对接焊缝计算原则:计算原则:按角焊缝计算按角焊缝计算26PPT课件7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 7.4.1 构造和强度构造和强度截面形状、有效截面截面形状、有效截面27PPT课件 应力分布应力分布 侧面角焊缝的应力分布侧面角焊缝的
9、应力分布28PPT课件 正面角焊缝的应力分布正面角焊缝的应力分布29PPT课件角焊缝的应力角焊缝的应力位移曲线位移曲线30PPT课件 hf 应与焊件的厚度相适应。应与焊件的厚度相适应。 对手工焊,对手工焊,hf应不小于应不小于 ,t为较厚焊件的厚度为较厚焊件的厚度(mm),对自动焊,可减小,对自动焊,可减小1mm; hf应不大于较薄焊件厚度的应不大于较薄焊件厚度的1.2倍。倍。 t5.1焊脚尺寸的限制焊脚尺寸的限制31PPT课件 对于板件边缘的焊缝,当对于板件边缘的焊缝,当t6mm时时,hft;当;当t6mm时时,hf t(12)mm。 焊缝长度焊缝长度lw 也不应太长或太短,其计算长度不宜小
10、于也不应太长或太短,其计算长度不宜小于8hf和和40mm ,且对侧面角焊缝,不宜大于,且对侧面角焊缝,不宜大于60hf,超出部,超出部分不计。若内力分不计。若内力,则不受此限。,则不受此限。32PPT课件7.4.2 角焊缝计算的基本公式角焊缝计算的基本公式33PPT课件wff3)( 32/22fxfxefyfyefzfze, , NAVAVAefxfyfxefye/2+/2 /2/2ANNAAfxfy/2/2fyfx/fz/2/2, 则有则有34PPT课件仅有仅有平行平行于焊缝长度方向的轴心力时于焊缝长度方向的轴心力时wfewf/()Nhlf仅有仅有垂直垂直于焊缝长度方向的轴心力时于焊缝长度方
11、向的轴心力时wfewff/()Nhlf 同时有同时有平行和垂直平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力时于焊缝长度方向的轴心力时22wffff/f35PPT课件7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算1、受轴心力作用的拼接板连接、受轴心力作用的拼接板连接仅侧面角焊缝(图仅侧面角焊缝(图a a)wffewNfhl 仅正面角焊缝(图仅正面角焊缝(图b b)wfffewNfhl 36PPT课件三面围焊时(图三面围焊时(图c) 先计算计算正面角焊缝先计算计算正面角焊缝l1受力受力N1,剩,剩 余的余的N N1由侧面角焊缝由侧面角焊缝l2承担。承担。菱形拼接板(图菱形拼接板(图d) 简化计算
12、不计正面及斜焊缝的简化计算不计正面及斜焊缝的 f :37PPT课件2、受轴心力作用的角钢连接、受轴心力作用的角钢连接当用侧面角焊缝连接时(图当用侧面角焊缝连接时(图a)肢背肢背 N1=e2 N /(e1+e2)=K1 N 肢尖肢尖 N2=e1 N /(e1+e2)=K2 N=NN1 38PPT课件39PPT课件三面围焊时(图三面围焊时(图b)正面角焊缝承担的力为正面角焊缝承担的力为 N3 =0.7hflw3f ffw侧面角焊缝承担的力为侧面角焊缝承担的力为 肢背肢背 N1 =e2 N /(e1+e2)N3 /2=K1 NN3 /2 肢尖肢尖 N2 =e1 N /(e1+e2)N3 /2=K2N
13、N3 /2 40PPT课件L形焊缝(图形焊缝(图c)正面角焊缝承担的力为正面角焊缝承担的力为: N3 =0.7hflw3f ffw侧面角焊缝承担的力为侧面角焊缝承担的力为: N1=NN3 41PPT课件3、弯矩作用下的焊缝、弯矩作用下的焊缝wfffwMfW42PPT课件4、扭矩作用下的焊缝、扭矩作用下的焊缝 焊缝群受扭:焊缝群受扭:假定假定:AT rJyTAxTrJTxAyTrJxyJII22wTTfAyfAx/f43PPT课件环焊缝受扭环焊缝受扭3e0.1 0.25ehDJh D时,44PPT课件5、弯矩、剪力和轴心力共同作用、弯矩、剪力和轴心力共同作用MVNAAAwewew; ; MVNW
14、hlhlMN2V2wAAAff()()f45PPT课件6、扭矩、剪力和轴心力共同作用、扭矩、剪力和轴心力共同作用yVNTTxAAAAewew; ; ; T rVNT rhlhlJJTV2TN2wAAAAff()()f46PPT课件7、塞焊计算、塞焊计算47PPT课件7.5.1 焊接残余应力的分类和产生的原因焊接残余应力的分类和产生的原因纵向残余应力纵向残余应力7.5 焊接残余应力和残余变形焊接残余应力和残余变形48PPT课件横向残余应力横向残余应力49PPT课件厚度方向的残余应力厚度方向的残余应力50PPT课件约束状态下的焊接应力约束状态下的焊接应力51PPT课件7.5.2 焊接残余应力的影响
15、焊接残余应力的影响对结构静力强度的影响:无影响对结构静力强度的影响:无影响52PPT课件对结构刚度的影响对结构刚度的影响对压杆稳定的影响:残余压应力对压杆稳定的影响:残余压应力/()/()NmtENhtE 有残余应力:无残余应力:53PPT课件对低温冷脆的影响:三向应力对低温冷脆的影响:三向应力对疲劳强度的影响:高额残余拉应力对疲劳强度的影响:高额残余拉应力54PPT课件7.5.3 焊接残余变形焊接残余变形残余变形形式残余变形形式55PPT课件残余变形形式残余变形形式56PPT课件7.5.4 减小焊接残余应力和焊接残余变形的方法减小焊接残余应力和焊接残余变形的方法采取合理的施焊次序采取合理的施
16、焊次序57PPT课件施焊前加相反的预变形(图施焊前加相反的预变形(图a a、b b)焊前预热,焊后回火(图焊前预热,焊后回火(图c c)58PPT课件7.5.5 合理的焊缝设计合理的焊缝设计 焊接位置要应尽量对称于截面重心焊接位置要应尽量对称于截面重心 焊缝尺寸要适当,采用较小的焊脚尺寸焊缝尺寸要适当,采用较小的焊脚尺寸 焊缝不宜过分集中(图焊缝不宜过分集中(图a a) 应尽量避免三向焊缝交叉(图应尽量避免三向焊缝交叉(图b b) 考虑钢板分层问题(图考虑钢板分层问题(图c c) 焊条易达到(图焊条易达到(图d d) 避免仰焊避免仰焊59PPT课件60PPT课件7.6.1 螺栓连接的排列和构造
17、要求螺栓连接的排列和构造要求排列方式:排列方式:并列或错列并列或错列7.6 普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算61PPT课件 受力要求受力要求: 钢板端部不剪断,端距不应小于钢板端部不剪断,端距不应小于2 2d d0 0 ; ; 受拉时,栓距和线距不应过小;受拉时,栓距和线距不应过小; 受压时,沿作用力方向的栓距不宜过大受压时,沿作用力方向的栓距不宜过大 构造要求:构造要求: 栓距和线距不宜过大栓距和线距不宜过大 施工要求:施工要求: 有一定的施工空间有一定的施工空间排列要求排列要求62PPT课件63PPT课件孔、螺栓图例孔、螺栓图例 64PPT课件7.6.2 普通螺栓连接受剪、受拉时的
18、性能普通螺栓连接受剪、受拉时的性能传力方式:传力方式:抗剪螺栓和抗拉螺栓抗剪螺栓和抗拉螺栓65PPT课件1 1、抗剪螺栓连接、抗剪螺栓连接破坏形式:破坏形式:螺栓杆剪断;孔壁压坏;板被拉断;板端螺栓杆剪断;孔壁压坏;板被拉断;板端被剪断;螺栓杆弯曲被剪断;螺栓杆弯曲 66PPT课件受力状态:受力状态:弹性时两端大而中间小,进入塑性阶弹性时两端大而中间小,进入塑性阶段后,因内力重分布使各螺栓受力趋于均匀。段后,因内力重分布使各螺栓受力趋于均匀。 67PPT课件为防止为防止“解纽扣解纽扣”破坏,当连接长度破坏,当连接长度l1 较大时,较大时,应将螺栓的承载力乘以应将螺栓的承载力乘以折减系数折减系数
19、 :当当 l115d0 时,时, =1.0当当 15d0l160d0 时,时, =1.1l1/150d0 当当 l160d0 时,时, =0.768PPT课件一个抗剪螺栓的设计承载力计算一个抗剪螺栓的设计承载力计算 抗剪抗剪承载力设计值承载力设计值: bvvbvfdnN42 承压承压承载力设计值:承载力设计值: bcbcftdN一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值。一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值。 69PPT课件2、抗拉螺栓连接、抗拉螺栓连接破坏形式破坏形式:螺栓杆拉断螺栓杆拉断btebtebtfAfdN42 为考虑为考虑撬力撬力的影的影响,规范规定普通响,规范规定普
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