1、1.了解連接的種類和特點；了解連接的種類和特點；2.熟練掌握直角角焊縫構造及各種外力作用下的計算；熟練掌握直角角焊縫構造及各種外力作用下的計算；3.掌握對接焊縫（焊透）的計算；掌握對接焊縫（焊透）的計算；4.了解焊接應力和焊接變形影響因素及保證焊接質量的措施了解焊接應力和焊接變形影響因素及保證焊接質量的措施;5.熟練掌握普通抗剪、抗拉螺栓構造和計算；熟練掌握普通抗剪、抗拉螺栓構造和計算；6.了解高強度螺栓連接的計算。了解高強度螺栓連接的計算。 一、連接的作用一、連接的作用 制作加工制作加工鋼板或型鋼加工成構件；鋼板或型鋼加工成構件； 施工安裝施工安裝構件組成結構，鋼結構與其它結構連接；構件組成

2、結構，鋼結構與其它結構連接； 設計要求設計要求安全可靠，構造簡單，施工方便，經濟可行；安全可靠，構造簡單，施工方便，經濟可行； 連接的重要性體現在以下幾個方面：連接的重要性體現在以下幾個方面： 1 1）連接的受力比構件復雜；）連接的受力比構件復雜； 2 2）連接的破壞直接導致鋼結構的破壞；）連接的破壞直接導致鋼結構的破壞； 3 3）連接的補強比構件困難。）連接的補強比構件困難。 4 4）在鋼結構中所占比例比較大。）在鋼結構中所占比例比較大。二、主要連接方法二、主要連接方法 (1) 焊焊縫縫連接連接 (2) 螺栓連接螺栓連接 (3) 鉚釘連接鉚釘連接1 1、焊、焊縫縫連接連接 (1)電弧焊電弧焊

3、通過熱溶并加填料的方法完成構件之間的連接，是現代通過熱溶并加填料的方法完成構件之間的連接，是現代鋼結構連接的主要方式；鋼結構連接的主要方式； (2)(2)優點：優點：構造簡單、適應性強、自動化程度高、連接剛度大；構造簡單、適應性強、自動化程度高、連接剛度大；(3)(3)缺點：缺點：降低被焊鋼材的塑性韌性、焊縫熱影響區易出現微裂紋降低被焊鋼材的塑性韌性、焊縫熱影響區易出現微裂紋、焊渣等缺陷、產生較大的焊接殘余應力，容易發生脆斷和疲勞、焊渣等缺陷、產生較大的焊接殘余應力，容易發生脆斷和疲勞破壞。破壞。車車間焊接間焊接易于控制質量；易于控制質量；現場焊接現場焊接受施工條件、季受施工條件、季 節影響大

4、，質量節影響大，質量 不易保證。不易保證。2 2、螺栓連接：、螺栓連接：普通普通螺栓螺栓連接：連接：粗制粗制(C級級)、精制、精制(A、B級級)；高強度螺栓高強度螺栓： 摩擦型、承壓型。摩擦型、承壓型。（1 1）普通）普通螺栓螺栓連接：連接： 1)1)粗制粗制(C(C級級) )普通螺栓普通螺栓: :用圓鋼鍛壓而成，用圓鋼鍛壓而成， 精度較低，螺栓外精度較低，螺栓外徑與栓孔內徑公差較大徑與栓孔內徑公差較大 。 2)2)優點：成本低，拆裝方便優點：成本低，拆裝方便 3)3)缺點：承載力低，連接變形大，不宜做永久性結構連接。缺點：承載力低，連接變形大，不宜做永久性結構連接。 )0 . 25 . 1

5、(0 dd（2 2）高強度螺栓）高強度螺栓連接：連接： 1) 1) 摩擦型：靠板間摩擦力傳力。摩擦型：靠板間摩擦力傳力。 工作原理：栓身預拉力工作原理：栓身預拉力板間預壓力板間預壓力板間摩擦力板間摩擦力 優點：改善被連接件的受力條件優點：改善被連接件的受力條件 連接變形比鉚釘小連接變形比鉚釘小 耐疲勞性能強耐疲勞性能強通過擰緊螺栓實現 2) 2) 承壓型：承壓型： 工作原理：構造及施工與摩擦型相同工作原理：構造及施工與摩擦型相同 與摩擦型的區別：允許被連接件之間發生滑動。滑動后，與摩擦型的區別：允許被連接件之間發生滑動。滑動后，依靠栓桿抗剪和承壓徑傳遞剪力依靠栓桿抗剪和承壓徑傳遞剪力 3 3、

6、鉚釘連接、鉚釘連接(1)(1)鉚接連接：鉚接連接：是將半成品鉚釘燒成紅熱狀后填入釘孔，再用是將半成品鉚釘燒成紅熱狀后填入釘孔，再用壓鉚機或鉚釘槍實施鉚合。由于鉚合過程中釘身被壓粗，釘身壓鉚機或鉚釘槍實施鉚合。由于鉚合過程中釘身被壓粗，釘身和釘孔之間的空隙被大部分填實，因此結構變形比普通螺栓連和釘孔之間的空隙被大部分填實，因此結構變形比普通螺栓連接小。接小。(2)(2)優點：優點：塑性極好，穩妥可靠塑性極好，穩妥可靠 ；(3)(3)缺點：缺點：工藝復雜，造價高，工藝復雜，造價高， 施工噪音大施工噪音大 4 4、不同連接的適用范圍、不同連接的適用范圍(1)(1)焊接連接：焊接連接：適于靜力結構對接

7、焊縫適用于承受各種荷載的適于靜力結構對接焊縫適用于承受各種荷載的 永久性結構；永久性結構； (2)(2)普通螺栓：普通螺栓：內力較小，次要結構，臨時結構，安裝連接；內力較小，次要結構，臨時結構，安裝連接； (3)(3)摩擦型高強度螺栓：摩擦型高強度螺栓：內力較大的永久性結構，直接承受動內力較大的永久性結構，直接承受動 載的結構；載的結構； (4)(4)承壓型高強度螺栓：承壓型高強度螺栓：內力較大的永久性結構，間接承受動內力較大的永久性結構，間接承受動 載的結構。載的結構。(5)(5)鉚釘連接：鉚釘連接：內力較大，承受各種荷載的永久性結構內力較大，承受各種荷載的永久性結構 一、焊接方法一、焊接方

8、法 主要為主要為電弧焊電弧焊，少量采用，少量采用電阻焊、電渣焊電阻焊、電渣焊等；等；1 1、電弧焊、電弧焊利用焊條或焊絲與焊件間產生的利用焊條或焊絲與焊件間產生的電弧熱將金屬加熱電弧熱將金屬加熱并熔化的焊接方法并熔化的焊接方法。 手工電弧焊、手工電弧焊、(自動或半自動自動或半自動)二氧化碳保護焊和埋弧焊等。二氧化碳保護焊和埋弧焊等。焊 件導 線電 源焊 槍焊 條焊機電 弧焊 渣焊 縫 金 屬氣 體藥 皮焊 絲電 弧焊 車 行 進 方 向手 工 焊埋 弧 自 動 焊料 斗焊 絲(1)(1)手工電弧焊手工電弧焊藥皮焊條、焊槍，高溫藥皮焊條、焊槍，高溫電弧電弧熔融焊縫附近金屬熔融焊縫附近金屬，焊藥形

9、成焊渣和保護氣體。靈活方便，高空作業，焊后清渣，焊藥形成焊渣和保護氣體。靈活方便，高空作業，焊后清渣，質量離散性大。，質量離散性大。(2)(2)埋弧焊埋弧焊自動和半自動，光焊絲和焊劑，焊嘴內送絲，熔深自動和半自動，光焊絲和焊劑，焊嘴內送絲，熔深大、質量均勻、效率高，用于車間構件成型，需專用設備。大、質量均勻、效率高，用于車間構件成型，需專用設備。(3)(3)氣體保護焊氣體保護焊藥芯焊絲、焊槍，藥芯焊絲、焊槍，CO2或惰性保護氣體。靈活或惰性保護氣體。靈活方便，焊渣少，質量穩定，需專用設備和純度氣體。方便，焊渣少，質量穩定，需專用設備和純度氣體。2 2、焊接材料、焊接材料( (熔敷金屬熔敷金屬)

10、 ) 焊條和焊絲焊條和焊絲焊條、焊絲必須與焊接方法和鋼材品種匹配；焊條、焊絲必須與焊接方法和鋼材品種匹配；(1)(1)手工焊條手工焊條Q235鋼采用鋼采用E43焊條，焊條， Q345鋼采用鋼采用E50焊條；焊條；(2)(2)埋弧焊埋弧焊Q235鋼采用鋼采用H08A焊絲，焊絲， Q345鋼采用鋼采用H08MnA焊絲；焊絲；(3) CO2氣體保護氣體保護焊焊H10MnSi、H08MnSi焊絲；焊絲；二、焊縫連接形式二、焊縫連接形式1 1、焊接接頭、焊接接頭 (1)(1)對接接頭對接接頭 (2)(2)搭接接頭搭接接頭 (3) T(3) T形接頭形接頭 (4)(4)角接接頭角接接頭2 2、焊縫、焊縫

11、(1)(1)對接焊縫對接焊縫 (2)(2)角焊縫角焊縫3 3、焊接方位、焊接方位平焊、俯焊平焊、俯焊質量易保證，質量易保證，車間構件成形常采用船形焊；車間構件成形常采用船形焊；橫焊和立焊橫焊和立焊不易施焊操作，不易施焊操作，質量不易保證；質量不易保證；仰焊仰焊難操作，應避免；難操作，應避免；三、焊接質量控制三、焊接質量控制1 1、焊工資質、焊工資質持證上崗，合格焊位；持證上崗，合格焊位；2 2、焊接工藝、焊接工藝焊接材料烘干、防潮，清理焊面，焊件定位焊接材料烘干、防潮，清理焊面，焊件定位，焊前焊后熱處理，焊接環境溫濕度、防風蔽雨，施焊過程，焊前焊后熱處理，焊接環境溫濕度、防風蔽雨，施焊過程溫度

12、控制；溫度控制；3 3、焊縫質量檢驗、焊縫質量檢驗焊接表面質量，無損探傷檢驗；焊接表面質量，無損探傷檢驗；3 3、焊縫質量檢驗、焊縫質量檢驗焊接表面質量，無損探傷檢驗；焊接表面質量，無損探傷檢驗；(1)(1)焊縫缺餡焊縫缺餡裂縫、夾渣、咬邊、氣孔、咬邊、未焊透；裂縫、夾渣、咬邊、氣孔、咬邊、未焊透；(2)(2)焊縫質量等級焊縫質量等級三級焊縫只需三級焊縫只需外觀檢查外觀檢查合格，一級和二級焊縫合格，一級和二級焊縫必須經必須經無損檢查無損檢查合格合格； 1)1)外觀檢查外觀檢查尺寸偏差、表面缺陷；尺寸偏差、表面缺陷； 2)2)無損檢查無損檢查射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷；射線探傷、超

13、聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷；鋼結構工程施工及驗收規范焊縫質量檢查標準分三級：三級：外觀檢查，即焊縫實際尺寸是否符合設計要求；有無看得見的 裂紋、咬邊等缺陷。二級：外觀基礎上加無損檢驗。超聲波檢驗焊縫20%的長度。一級：超聲波檢驗每條焊縫的全長，以揭示焊縫內部缺陷。注：設計圖紙中必須標明焊縫的質量級別。承受動載的重要構件焊縫：射承受動載的重要構件焊縫：射線探傷。線探傷。一、焊縫形式和構造要求1 1、角焊縫特征、角焊縫特征(1)應用應用鋼板搭接、鋼板搭接、T形接、角接、構件組裝、加勁肋、形接、角接、構件組裝、加勁肋、鉸接節點，施工簡單；鉸接節點，施工簡單；(2)焊縫形式焊縫形式焊縫形狀焊縫形狀凸

14、型，凹型，等邊，不等邊，直角焊縫，斜角焊凸型，凹型，等邊，不等邊，直角焊縫，斜角焊縫，塞焊，點焊，槽焊。縫，塞焊，點焊，槽焊。焊縫方向焊縫方向側焊縫，端焊縫，圍焊縫側焊縫，端焊縫，圍焊縫(3)受力方向受力方向側面角焊縫側面角焊縫:作用力與焊縫平行，受剪應力為主，兩端大中間小，作用力與焊縫平行，受剪應力為主，兩端大中間小，端部先破壞；端部先破壞；正面角焊縫正面角焊縫:作用力與焊縫垂直，應力復雜，焊縫根部應力集中引作用力與焊縫垂直，應力復雜，焊縫根部應力集中引起開裂；起開裂；斜向角焊縫斜向角焊縫:作用力與焊縫斜交，應力復雜，界于側面和正面之間作用力與焊縫斜交，應力復雜，界于側面和正面之間;周圍角焊

15、縫周圍角焊縫:增加焊縫長度，開口或閉口周圍全焊。增加焊縫長度，開口或閉口周圍全焊。周圍角焊縫的其他形式。周圍角焊縫的其他形式。(4)應力狀態應力狀態a 側縫的應力狀態側縫的應力狀態主要受剪應力，分布不均，兩頭大中間小，主要受剪應力，分布不均，兩頭大中間小， 焊縫越長應力不均勻程度越高焊縫越長應力不均勻程度越高強度相對較低，塑性較好強度相對較低，塑性較好破壞常發生在近似破壞常發生在近似4545斜平面上斜平面上角焊縫應力狀態遠比側焊縫復雜角焊縫應力狀態遠比側焊縫復雜正、剪應力都有，且分布很不均勻正、剪應力都有，且分布很不均勻根部應力集中最厲害，常常是開裂的起源點根部應力集中最厲害，常常是開裂的起源

16、點焊縫破壞強度高，但塑性差焊縫破壞強度高，但塑性差端焊縫應力端焊縫應力分布分布ABCDb 端縫應力狀態端縫應力狀態破壞模式2 2、構造要求、構造要求(1)焊縫尺寸焊縫尺寸焊腳尺寸焊腳尺寸hf焊縫直邊尺寸，設計標注尺寸焊縫直邊尺寸，設計標注尺寸有效厚度有效厚度he焊縫破壞面尺寸焊縫破壞面尺寸焊縫計算長度焊縫計算長度lw有效受力長度，起滅弧處減有效受力長度，起滅弧處減hf，一般，一般lw = l -2hf(2)(2)最大最小焊腳尺寸最大最小焊腳尺寸hf過小時，焊接效果差，缺陷影響大過小時，焊接效果差，缺陷影響大;hf過大時，熱量集中，對主體金屬不利，焊接應力和變形大過大時，熱量集中，對主體金屬不利

17、，焊接應力和變形大;被連接件厚度為被連接件厚度為t1，t2時，時，(a)最小尺寸：最小尺寸： 常用常用hf45mm(b)最大尺寸：最大尺寸： 對板件厚度對板件厚度(t1)邊緣邊緣hf t1 (t1 6mm時時)或或hf t1-(12) mm(t1 6mm時時)(3)(3)最大最小計算長度最大最小計算長度l lw wlw過短時，焊接效果不可靠，不予考慮過短時，焊接效果不可靠，不予考慮;lw過長時，應力分布不均勻，端部過早破壞，過長部分不予考慮過長時，應力分布不均勻，端部過早破壞，過長部分不予考慮;(a)最小計算長度：最小計算長度：lw40mm和和8 hf(b)最大計算長度：側面角焊縫最大計算長度

18、：側面角焊縫lw 60 hf，過長部分不予考慮；若應過長部分不予考慮；若應力分布均勻，最大計算長度不受限制力分布均勻，最大計算長度不受限制(c)最小搭接長度最小搭接長度 5 tmin和和25mm構造要求匯總構造要求匯總3 3、焊縫符號、焊縫符號標注焊腳尺寸，焊縫長度，焊縫位置，焊標注焊腳尺寸，焊縫長度，焊縫位置，焊縫形式縫形式(單面、雙面、圍焊單面、雙面、圍焊)，現場焊，現場焊;三角形在橫線之上表示箭頭指處為焊縫，三角形在橫線之上表示箭頭指處為焊縫，三角形在橫線之下表示箭頭指處背面為焊三角形在橫線之下表示箭頭指處背面為焊縫；縫；詳細焊縫符號表示：詳細焊縫符號表示：端焊縫端焊縫側焊縫側焊縫 二、

19、焊縫計算計算截面計算截面 均取均取焊縫焊縫45喉部為有效截面喉部為有效截面（假定破壞截面）（假定破壞截面）有效焊縫高度有效焊縫高度 h e 0.7 h f ( (焊縫高度焊縫高度) )計算焊縫長度計算焊縫長度lw 每條連續焊縫的長度每條連續焊縫的長度2h f（每端扣（每端扣h f ）角焊縫的計算截面角焊縫的計算截面hfhehfh1h2deh-h-焊縫厚度、焊縫厚度、h h1 1熔深熔深h h2 2凸度、凸度、dd焊趾、焊趾、ee焊根焊根破壞面破壞面wf2/223)(3f試驗公式試驗公式 1 角焊縫的計算應力角焊縫的計算應力NyNx= fh he el lw w45O45Oh hf f二、焊縫計

20、算二、焊縫計算簡化公式簡化公式 wf2f2f)(ff 端焊縫強度增大系數端焊縫強度增大系數 f直角焊縫直角焊縫斜角焊縫斜角焊縫 1.01.22 靜載、靜載、 間接動載間接動載 1.0 直接動載直接動載 fwffff當當 0 時fwfff 0 時式中：式中：f 平行焊縫長度方向的計算應力平行焊縫長度方向的計算應力 f 垂直焊縫長度方向的計算應力垂直焊縫長度方向的計算應力 wff 角焊縫強度設計值角焊縫強度設計值 危險點危險點角焊縫的計算應力角焊縫的計算應力weyflhNwexflhN得： 1.2223整理上式，并令f2f f2 2、側面角焊縫計算、側面角焊縫計算作用力平行于焊縫作用力平行于焊縫(

21、1)假設沿假設沿45有效截面剪切破壞，有效截面剪切破壞，破壞面有效面積：破壞面有效面積：(2)假設剪應力均勻分布，平均剪應力：假設剪應力均勻分布，平均剪應力：(3)設計要求設計要求:3 3、正面角焊縫計算、正面角焊縫計算作用力垂直于焊縫作用力垂直于焊縫(1)假設沿假設沿45有效截面破壞有效截面破壞破壞面上平均名義應力破壞面上平均名義應力(2)作用力作用力N分成與破壞面垂直分量和平行分量分成與破壞面垂直分量和平行分量(3)破壞面上正應力和剪應力破壞面上正應力和剪應力(4)折算應力折算應力(5)設計要求設計要求 f= 1.5=1.22-正面角焊縫強度增大系數正面角焊縫強度增大系數4 4、斜向角焊縫

22、、斜向角焊縫(1)作用力作用力N分成與焊縫垂直分量和平行分量分成與焊縫垂直分量和平行分量(2)平行分量剪應力：平行分量剪應力：(3)垂直分量應力：垂直分量應力：(4)設計要求：設計要求：三、角焊縫連接計算1 1、軸力作用下、軸力作用下(1)側面角焊縫：側面角焊縫：(2)正面角焊縫：正面角焊縫：(3)斜向面角焊縫：斜向面角焊縫：(4)周圍角焊縫：周圍角焊縫：wfwffflhN7 . 0/wfwfffflhN7 . 0/wffzffxff22/wfwffffflhN7 . 0/wfwfffflhN7 . 0/特例：蓋板拼接特例：蓋板拼接1)三面圍焊縫，三面圍焊縫，hf相同相同2)焊縫承載力焊縫承載

23、力2 2、角鋼連接、角鋼連接(1)角鋼桁架結構角鋼桁架結構桿件與節點板連接桿件與節點板連接 ，雙角鋼，雙角鋼(2)計算內容計算內容連接強度驗算，連接設計連接強度驗算，連接設計(3)連接設計連接設計選擇焊縫布置選擇焊縫布置(雙邊、三邊、雙邊、三邊、L形形)，按構造，按構造要求假設焊腳尺寸要求假設焊腳尺寸(角鋼背角鋼背hf1角鋼尖角鋼尖hf2)，計算焊縫長度，計算焊縫長度(4)連接驗算連接驗算已知焊縫布置和尺寸，計算承載力已知焊縫布置和尺寸，計算承載力(5)軸力分配軸力分配角鋼背，角鋼尖，角鋼端角鋼背，角鋼尖，角鋼端(a)雙邊側焊縫雙邊側焊縫角鋼背焊縫傳力角鋼背焊縫傳力N1 = Nb2/b = k

24、1N角鋼尖焊縫傳力角鋼尖焊縫傳力N2 = Nb1/b = k2N角鋼背焊縫傳力大角鋼背焊縫傳力大(b2b1)近似計算：近似計算：等邊角鋼等邊角鋼k1=0.7， k2=0.3不等邊角鋼長肢焊不等邊角鋼長肢焊k1=0.65， k2=0.35 不等邊角鋼短肢焊不等邊角鋼短肢焊k1=0.75， k2=0.25(b)三邊圍焊縫三邊圍焊縫端焊縫傳力端焊縫傳力N3角鋼背焊縫傳力角鋼背焊縫傳力N1 = (Nb2 - N3b/2)/b = k1N - N3/2角鋼尖焊縫傳力角鋼尖焊縫傳力N2 = (Nb1 - N3b/2)/b = k2N - N3/2(c)L焊縫焊縫角鋼尖角鋼尖N2=0端焊縫端焊縫 N3 =

25、2k2N 角鋼背角鋼背N1 =N - N3 = (1 - 2k2) N(6)連接計算連接計算(a)雙邊側焊縫雙邊側焊縫(雙角鋼雙角鋼)角鋼背角鋼背lw1，hf1，N1 角鋼尖角鋼尖lw2，hf2，N2驗算驗算(b)三面圍焊縫三面圍焊縫(雙角鋼雙角鋼)角鋼端角鋼端lw3= b，hf3 ，角鋼背角鋼背lw1，hf1，N1 = k1N - N3/2角鋼尖角鋼尖lw2，hf2，N2 = k2N - N3/2驗算驗算驗算驗算(c)L焊縫焊縫(雙角鋼雙角鋼)端焊縫角鋼端端焊縫角鋼端lw3，hf3 角鋼背角鋼背lw1，hf1，N1 3 3、受彎連接、受彎連接（同時有（同時有M M、N N或或V V作用）作用

26、）(1)耳板與柱連接耳板與柱連接: 梁柱連接梁柱連接焊縫受彎矩、軸力和剪力焊縫受彎矩、軸力和剪力(2)計算內容計算內容: 連接強度驗算，連接設計，先假設焊縫尺連接強度驗算，連接設計，先假設焊縫尺寸，后驗算焊縫強度寸，后驗算焊縫強度(3)耳板與柱連接耳板與柱連接焊縫受彎矩焊縫受彎矩M=Pe、剪力、剪力V=P和軸力和軸力N作用作用彎矩彎矩M產生的最大正應力產生的最大正應力驗算最不利位置驗算最不利位置軸力軸力N產生的平均正應力產生的平均正應力假設剪應力均勻分布假設剪應力均勻分布(4)梁柱連接梁柱連接假設剪力由腹板焊縫均勻承受，彎矩由全部焊縫承受，假設剪力由腹板焊縫均勻承受，彎矩由全部焊縫承受，驗算翼

27、緣最大正應力：驗算翼緣最大正應力：驗算腹板邊緣驗算腹板邊緣正應力正應力剪應力剪應力驗算驗算4 4、受扭作用、受扭作用(1)受力簡圖：受力簡圖：(2)焊縫任意點分應力：焊縫任意點分應力：(3)最不利點最不利點A、B點：點：wfffAyfAxfpAfAyfpAfAxfITxITy222/,/fpffyfpffxfpfITxITyITr/cos,/sin,/5 5、扭剪作用、扭剪作用(1)受力簡圖：受力簡圖：(2)最不利點最不利點A點：點：wffFyfyfAyTFxfxfAxTfyFyfyfxFxfxfpAfAyTfpAfAxTfAFAFITxITy222/,/,/一、焊縫形式和構造要求一、焊縫形式

28、和構造要求1 1、焊縫形式、焊縫形式(1)對接焊縫應用對接焊縫應用鋼板拼接鋼板拼接(splice)、構件組裝、等強度連接、構件組裝、等強度連接(full strength connection)，吊車梁，吊車梁(crane girder)、牛腿、牛腿(bracket)、剛、剛接節點接節點(rigid joint)，強度高，施工復雜；，強度高，施工復雜；(2)接頭形式接頭形式對接對接(butt joint)和和T形連接形連接(T joint) ；(3)焊縫形式焊縫形式坡口焊，全溶透焊坡口焊，全溶透焊(full penetration)，部分溶透焊，部分溶透焊(partial penetratio

29、n)；2 2、構造要求、構造要求(1)做做坡口坡口(edge preparation)保證焊透保證焊透 I形形薄板薄板(t6mm)無需切邊無需切邊; V形形; U形形厚板厚板; 單邊坡口單邊坡口部分焊透或中厚板部分焊透或中厚板(t=620mm); 雙邊坡口雙邊坡口厚板厚板(t=2040mm);(2)加墊板加墊板(backing strip)單面焊，焊根容易焊透；單面焊，焊根容易焊透；(3)引弧板引弧板(run-on tab)避免焊口缺陷，保證等強度；避免焊口缺陷，保證等強度；(4)切斜坡切斜坡不同寬度，不同寬度，或厚度相差或厚度相差4mm以上，以上，1:2.5斜坡，減小應力集中；斜坡，減小應力

30、集中；3 3、焊縫符號、焊縫符號(welding symbol)(welding symbol)標明標明坡口形式、坡口形式、構造要求、現場焊；構造要求、現場焊；4 4、分類、分類(1)直焊縫直焊縫布置在與構件最大正應力受力方向或長度方向布置在與構件最大正應力受力方向或長度方向相垂直；相垂直；(2)斜焊縫斜焊縫布置在傾斜方向布置在傾斜方向；二、對接焊縫計算二、對接焊縫計算計算原則：計算原則：(1)等截面連接，焊縫截面應力與構件相同，計算公式相同；等截面連接，焊縫截面應力與構件相同，計算公式相同；(2)一、二級和沒有拉應力的三級焊縫一、二級和沒有拉應力的三級焊縫只驗算構件即可；只驗算構件即可；(3

31、)只對受拉的三級直焊縫，進行焊縫抗拉強度計算；只對受拉的三級直焊縫，進行焊縫抗拉強度計算；(4)計算不滿足時計算不滿足時把直焊縫移到拉應力較小的部位；把直焊縫移到拉應力較小的部位； 不便移動時不便移動時改二級直焊縫或三級斜焊縫。改二級直焊縫或三級斜焊縫。1 1、直焊縫受軸力直焊縫受軸力N N作用作用(1)焊縫計算長度焊縫計算長度lw有引弧板時取幾何長度有引弧板時取幾何長度lw=l，無引弧板時，無引弧板時取幾何長度減去焊口影響取幾何長度減去焊口影響lw=l-2t（t為較薄焊件的厚度）。為較薄焊件的厚度）。(2)應力計算：應力計算：t為連接板厚度為連接板厚度三級焊縫抗拉強度低三級焊縫抗拉強度低于母

32、材于母材(parent metal)2 2、直焊縫受剪力直焊縫受剪力V V作用作用應力計算：應力計算：Iw和和Sw為由焊縫尺寸為由焊縫尺寸計算的截面特性計算的截面特性wvwwftIVSmax3 3、直焊縫受彎矩直焊縫受彎矩M M作用作用應力計算：應力計算：wcwtwffWM或maxWw為由焊縫尺寸計算的截面抵抗矩為由焊縫尺寸計算的截面抵抗矩4 4、斜焊縫計算斜焊縫計算(1)(1)直焊縫不滿足強度要求時，應改用斜焊縫，直焊縫不滿足強度要求時，應改用斜焊縫，(2)(2)作用力分解成作用力分解成 法向分量法向分量N =Nsin 切向分量切向分量N =Ncos (3)(3)焊縫剪應力焊縫剪應力(4)(

33、4)焊縫正應力焊縫正應力(5)(5)三級焊縫三級焊縫tg 1.51.5時無需計算時無需計算wcwtwfftlN或sinwvwftlNcos5 5、彎矩、剪力和軸力同時作用彎矩、剪力和軸力同時作用(1)(1)最大正應力最大正應力(2)(2)最大剪應力最大剪應力(3)(3)正應力和剪應力正應力和剪應力都較大處折算應力都較大處折算應力一、焊接應力的產生焊接焊接不均勻加熱和冷卻過程，自平衡應力不均勻加熱和冷卻過程，自平衡應力1 1、縱向焊接應力、縱向焊接應力 焊接高溫焊縫周圍產生塑性壓縮，冷卻時收縮受到限制，焊接高溫焊縫周圍產生塑性壓縮，冷卻時收縮受到限制，焊縫附近區受拉，焊縫區以外受壓，焊縫附近區受

34、拉，焊縫區以外受壓，2 2、橫向焊接應力、橫向焊接應力 縱向收縮產生反向變形縱向收縮產生反向變形中間受拉，兩端受壓中間受拉，兩端受壓 先焊接限制后焊接變形先焊接限制后焊接變形中間受壓，兩端受拉中間受壓，兩端受拉 應力疊加應力疊加3 3、Z Z向焊接應力向焊接應力 表面先冷卻限制內部收縮，內部受拉，表面受壓表面先冷卻限制內部收縮，內部受拉，表面受壓二、焊接應力的影響二、焊接應力的影響1 1、結構構件靜力強度、結構構件靜力強度 自平衡應力，內外應力疊加，有焊接應力處先屈服，自平衡應力，內外應力疊加，有焊接應力處先屈服，內力重分布，最終全截面屈服內力重分布，最終全截面屈服無影響無影響2 2、結構構件

35、剛度、結構構件剛度 先屈服區剛度為零，應變增加，變形增大先屈服區剛度為零，應變增加，變形增大有影響；有影響；3 3、結構構件穩定、結構構件穩定 使受壓區應力疊加，過早屈服使受壓區應力疊加，過早屈服有影響；有影響；4 4、結構構件疲勞、結構構件疲勞 使循環應力最大值增大，裂縫易形成使循環應力最大值增大，裂縫易形成有影響；有影響；5 5、結構構件斷裂、結構構件斷裂 使受拉區實際拉應力增大，易形成裂縫和擴展使受拉區實際拉應力增大，易形成裂縫和擴展有影響。有影響。三、焊接變形三、焊接變形 不均勻收縮產生不均勻收縮產生四、控制焊接應力和變形四、控制焊接應力和變形1 1、設計措施、設計措施(1)盡量減少盡

36、量減少焊縫數量和尺寸；焊縫數量和尺寸；(2)避免避免焊縫過分集中或多方向焊縫相交于一點；焊縫過分集中或多方向焊縫相交于一點；(3)焊縫盡可能對稱，避免應力集中；焊縫盡可能對稱，避免應力集中；(4)保證搭接長度保證搭接長度 5tmin及及25mm；(5)易施焊，盡可能易施焊，盡可能避免仰焊。避免仰焊。2 2、焊接工藝措施、焊接工藝措施(1)采用合理的焊接順序和方向；采用合理的焊接順序和方向；(2)先焊收縮量大和短焊縫；先焊收縮量大和短焊縫；(3)先焊受力大焊縫，后焊受力小焊縫；先焊受力大焊縫，后焊受力小焊縫；(4)焊后校直焊后校直反變形；反變形；(5)焊前預熱、焊后熱處理；焊前預熱、焊后熱處理；

37、(6)高溫回火；高溫回火；(7)帶圓頭小錘敲擊；帶圓頭小錘敲擊；(8)鋼板不易過薄鋼板不易過薄t4mm；一、普通螺栓一、普通螺栓1 1、螺栓類型、螺栓類型(1)A級、級、B級和級和C級三種級三種(2)A級和級和B級為精制螺栓，螺桿、螺孔加工精度高，制作級為精制螺栓，螺桿、螺孔加工精度高，制作安裝復雜，螺栓等級為安裝復雜，螺栓等級為8.8級。很少用，已被高強度螺栓級。很少用，已被高強度螺栓代替。代替。(4)小數點前為材料抗拉強度，小數點后為屈強比，刻在螺小數點前為材料抗拉強度，小數點后為屈強比，刻在螺桿頭上。例桿頭上。例4.8級表示抗拉強度級表示抗拉強度400N/mm2，屈服強度，屈服強度320

38、N/mm2。(5)常用螺栓直徑為常用螺栓直徑為d=16，20，24mm，用，用M表示，如表示，如M16(3)C級為粗制螺栓，螺桿表面粗糙，螺孔直徑比螺桿大級為粗制螺栓，螺桿表面粗糙，螺孔直徑比螺桿大1.52mm(II類孔類孔)，制作安裝方便，螺栓等級為，制作安裝方便，螺栓等級為4.6級和級和4.8級。級。 C級螺栓變形大，多用于圍護結構或次要結構連接。級螺栓變形大，多用于圍護結構或次要結構連接。(6)普通螺栓的有效截面面積普通螺栓的有效截面面積Ae= d2e/4，見下表：，見下表：2 2、螺栓符號、螺栓符號(1)普通螺栓，安裝螺栓，高強度螺栓普通螺栓，安裝螺栓，高強度螺栓(2)孔徑孔徑do=d

39、+1.53，用，用f f表示，如孔徑表示，如孔徑f f22(3)設計說明：螺栓類型，等級，直徑，孔徑設計說明：螺栓類型，等級，直徑，孔徑3 3、螺栓排布、螺栓排布(1)并列和錯列：規則、統一、緊湊并列和錯列：規則、統一、緊湊(2)排布參數：端距，邊距，間距排布參數：端距，邊距，間距(3)排布尺寸要求：考慮安裝，受力和使用排布尺寸要求：考慮安裝，受力和使用(4)至少要有兩個受力螺栓至少要有兩個受力螺栓4 4、最大、最小尺寸要求、最大、最小尺寸要求(1)保證安裝要求：保證安裝要求：用扳手擰緊螺帽用扳手擰緊螺帽最小間距，節省連最小間距，節省連接板接板最大間距和邊最大間距和邊(端端)距距(2)保證受力

40、要求：保證受力要求：不過多削弱截面，最小間距和邊不過多削弱截面，最小間距和邊(端端)距距(3)保證使用要求：保證使用要求：避免銹蝕和變形避免銹蝕和變形最大間距和邊最大間距和邊(端端)距距(4)型鋼上的線距表型鋼上的線距表，見下表：見下表：5 5、螺栓連接受力、螺栓連接受力(1)連接可傳遞彎矩、剪力和軸力，單個螺栓只能受拉或受剪連接可傳遞彎矩、剪力和軸力，單個螺栓只能受拉或受剪(2)受剪螺栓受剪螺栓作用力與螺桿垂直，受拉螺栓作用力與螺桿垂直，受拉螺栓作用力與螺桿平作用力與螺桿平行行二、普通螺栓二、普通螺栓受受剪性能剪性能1 1、單個螺栓受剪破壞試驗、單個螺栓受剪破壞試驗摩擦傳力，滑移，螺桿傳力，

41、彈塑性破壞摩擦傳力，滑移，螺桿傳力，彈塑性破壞(1)螺栓直徑小，連接板厚，螺栓直徑小，連接板厚，螺桿剪切破壞螺桿剪切破壞(2)螺栓直徑大，連接板薄，螺栓直徑大，連接板薄，孔壁積壓破壞孔壁積壓破壞(3)螺栓孔徑大，連接板削弱多，螺栓孔徑大，連接板削弱多，連接板受拉破壞連接板受拉破壞(4)連接板端距小，連接板端距小，沖切破壞沖切破壞(5)連接板厚，螺桿長，連接板厚，螺桿長，螺桿彎曲破壞螺桿彎曲破壞2 2、單個螺栓抗剪承載力、單個螺栓抗剪承載力(1)單剪、雙剪單剪、雙剪(2)螺桿剪切破壞：假設剪應力均勻分布，計算平均剪應力螺桿剪切破壞：假設剪應力均勻分布，計算平均剪應力(3)螺桿抗剪承載力螺桿抗剪承

42、載力單剪單剪雙剪雙剪(4)孔壁擠壓破壞：假設壓應力沿直徑均勻分布，計算平均壓孔壁擠壓破壞：假設壓應力沿直徑均勻分布，計算平均壓應力應力(5)孔壁擠壓承載力孔壁擠壓承載力同一方向承壓板同一方向承壓板較小總厚度較小總厚度板件承壓強度板件承壓強度3 3、螺栓群拼接、螺栓群拼接(1)螺栓群受拉，單個螺栓受剪螺栓群受拉，單個螺栓受剪(2)螺栓非均勻受剪，連接較長時端部先破壞螺栓非均勻受剪，連接較長時端部先破壞(3)假設假設l115do時，剪力均勻分布，螺栓群抗剪承載力時，剪力均勻分布，螺栓群抗剪承載力(4)假設假設l115do時，剪力非均勻分布，螺栓群抗剪承載力下降時，剪力非均勻分布，螺栓群抗剪承載力下

43、降h h為為折減系數折減系數要求要求 NNb(1)開孔處受拉破壞面開孔處受拉破壞面(I，II，III)4 4、凈截面抗拉強度計算、凈截面抗拉強度計算(2)凈截面積計算凈截面積計算螺栓并列排布：直線面積螺栓并列排布：直線面積(截面截面1)tdnbtdnAAn)(0101螺栓錯列排布：鋸齒凈面積螺栓錯列排布：鋸齒凈面積(截面截面1，截面，截面2)計算凈截面強度計算凈截面強度5 5、螺栓群牛腿、螺栓群牛腿（扭矩和剪力共同作用）（扭矩和剪力共同作用）(1)螺栓群受扭螺栓群受扭(扭矩扭矩T=Pe)、受剪、受剪(剪力剪力N=P)，單個螺栓受剪，單個螺栓受剪(2)假設扭矩使連接板繞螺栓群形心假設扭矩使連接板

44、繞螺栓群形心o轉動，扭矩產生的剪力轉動，扭矩產生的剪力NTi與與螺栓至形心距螺栓至形心距ri成正比成正比(2)扭矩平衡扭矩平衡 扭矩產生螺栓剪力扭矩產生螺栓剪力分量分量(3)P在螺栓群中均勻分配在螺栓群中均勻分配 單個螺栓剪力合成單個螺栓剪力合成計算受剪力最大的螺栓計算受剪力最大的螺栓三、普通螺栓三、普通螺栓受受拉性能拉性能1 1、單個螺栓受拉破壞試驗、單個螺栓受拉破壞試驗螺桿受拉，連接板脫開，螺紋處拉斷或連接板屈服螺桿受拉，連接板脫開，螺紋處拉斷或連接板屈服螺桿拉力螺桿拉力Nt=N+QQ稱為撬力，與連接板厚度和稱為撬力，與連接板厚度和螺栓位置有關螺栓位置有關增加連接板厚度或設加勁肋可增加連接

45、板厚度或設加勁肋可減小撬力減小撬力計算螺紋處有效截面應力計算螺紋處有效截面應力螺栓抗拉強度螺栓抗拉強度螺栓抗拉承載力螺栓抗拉承載力2 2、螺栓群受拉、螺栓群受拉拉力均勻分布，螺栓個數拉力均勻分布，螺栓個數3 3、螺栓群受彎、螺栓群受彎螺栓受拉，連接板受壓，受拉區連接板脫開，螺栓面積小，拉螺栓受拉，連接板受壓，受拉區連接板脫開，螺栓面積小，拉壓平衡，受壓區高度小。假設轉動中和軸在最下排螺栓處。壓平衡，受壓區高度小。假設轉動中和軸在最下排螺栓處。假設螺栓拉力三角形分布，大小與距轉動中和軸距離成正比假設螺栓拉力三角形分布，大小與距轉動中和軸距離成正比彎矩平衡彎矩平衡 彎矩產生螺栓拉力彎矩產生螺栓拉力

46、計算受力最大的螺栓計算受力最大的螺栓(最外排最外排)4 4、同時螺栓受拉和受彎、同時螺栓受拉和受彎螺栓所受拉力螺栓所受拉力N和彎矩和彎矩M取決于偏心距取決于偏心距e=M/N的大小的大小(1)當當e較小時較小時(圖圖b，以，以O點計點計)(2)當當e較大時較大時(圖圖c，以，以O點計點計)0/2minmin2maxmaxibtiyNeynNNNyNeynNN)/ (/ 2211iiibtiyyNeNNyyNeN5 5、同時螺栓受拉受剪螺栓、同時螺栓受拉受剪螺栓螺栓所受拉力螺栓所受拉力Nt和剪力和剪力Nv，試驗得破壞近似相關方程，試驗得破壞近似相關方程螺栓計算螺栓計算孔壁擠壓計算孔壁擠壓計算一、高

47、強度螺栓一、高強度螺栓1 1、螺栓類型、螺栓類型(1)高強度鋼材制成。高強度鋼材制成。(2)按材料強度分成按材料強度分成8.8級和級和10.9級級(3)按傳剪力方式分成摩擦型和承壓型按傳剪力方式分成摩擦型和承壓型(4)按施工方式分成大六角頭和扭剪型按施工方式分成大六角頭和扭剪型2 2、受力機理、受力機理(1)高強度螺栓可以傳遞剪力和拉力高強度螺栓可以傳遞剪力和拉力(2)高強度螺栓通過施加預拉力使連接板之間產生預壓力，高強度螺栓通過施加預拉力使連接板之間產生預壓力，接觸面上有摩擦力，接觸面上有摩擦力，依靠摩擦力傳遞剪力依靠摩擦力傳遞剪力(3)摩擦型連接摩擦型連接在承載能力極限狀態最大剪力不能超過

48、板在承載能力極限狀態最大剪力不能超過板件間摩擦力。件間摩擦力。(4)承壓型連接承壓型連接在承載能力極限狀態允許滑動，但最大剪在承載能力極限狀態允許滑動，但最大剪力不能超過螺栓的抗剪承載力和孔壁的承壓強度。力不能超過螺栓的抗剪承載力和孔壁的承壓強度。(5)高強度螺栓承載力高，變形小，傳力可靠，多用于主承高強度螺栓承載力高，變形小，傳力可靠，多用于主承重受力構件連接。重受力構件連接。(6)高強度螺栓的排布要求與普通螺栓相同，摩擦型螺孔直高強度螺栓的排布要求與普通螺栓相同，摩擦型螺孔直徑比螺桿直徑大徑比螺桿直徑大1.52mm，也用，也用M表示。表示。3 3、緊固方法與預拉力、緊固方法與預拉力P P(

49、1)緊固方法緊固方法高強度螺栓的預拉力是通過擰緊螺帽實現的。扭高強度螺栓的預拉力是通過擰緊螺帽實現的。扭矩法，轉角法和扭剪法，分成初擰和終擰兩步完成，保證拉力矩法，轉角法和扭剪法，分成初擰和終擰兩步完成，保證拉力均勻。均勻。(2)扭矩法扭矩法專用扭矩板手，標定預拉力和扭矩之間的關系，通專用扭矩板手，標定預拉力和扭矩之間的關系，通過施加一定扭矩達到預拉力，大六角螺栓。過施加一定扭矩達到預拉力，大六角螺栓。 (3)轉角法轉角法手動扳手初擰后，再轉動一定角度達到預拉力，不手動扳手初擰后，再轉動一定角度達到預拉力，不準確性較大，每天標定扳手，大六角螺栓。準確性較大，每天標定扳手，大六角螺栓。(4)扭剪

50、法扭剪法扭剪型螺栓，特制電動扳手，以扭斷梅花頭為標扭剪型螺栓，特制電動扳手，以扭斷梅花頭為標志，準確可靠，易檢查，成本高。志，準確可靠，易檢查，成本高。(5)螺栓預拉力越大，摩擦力越高，連接傳力性能越好，但要螺栓預拉力越大，摩擦力越高，連接傳力性能越好，但要避免在擰緊階段發生破壞，還要保留螺栓具有一定的抗拉承避免在擰緊階段發生破壞，還要保留螺栓具有一定的抗拉承載力。我國預拉力定為載力。我國預拉力定為uefAP2 . 19 . 09 . 09 . 0(5)螺栓預拉力的系數考慮以下幾個因素：螺栓預拉力的系數考慮以下幾個因素：:擰緊螺帽時螺栓受到拉應力和扭轉剪應力共同作用擰緊螺帽時螺栓受到拉應力和扭

51、轉剪應力共同作用：施工時為了補償高強螺栓預應力的松弛損失，采用的超：施工時為了補償高強螺栓預應力的松弛損失，采用的超張拉系數張拉系數：考慮螺栓材質不均勻性，引入折減系數：考慮螺栓材質不均勻性，引入折減系數：高強螺栓沒有明顯的屈服點，引入安全系數：高強螺栓沒有明顯的屈服點，引入安全系數4 4、抗滑移系數、抗滑移系數m m(1)連接板接觸面之間摩擦力的大小與摩擦系數有關，稱為抗連接板接觸面之間摩擦力的大小與摩擦系數有關，稱為抗滑移系數，與表面處理方式有關。滑移系數，與表面處理方式有關。二、高強度螺栓二、高強度螺栓抗抗剪計算剪計算1 1、單個螺栓抗剪承載力、單個螺栓抗剪承載力單個螺栓周圍接觸面上的摩擦力為單個螺栓周圍接觸面上的摩擦力為m mP，考慮安全系數考慮安全系數1.11，單個螺栓抗剪承載力取單個螺栓抗剪承載力取nf為摩擦面數，單剪為摩擦面數，單剪nf=1 ，雙剪，雙剪nf=22 2、摩擦型螺栓抗剪計算、摩擦型螺栓抗剪計算(1)單個螺栓傳遞的最大剪力單個螺栓傳遞的最大剪力Nv，要求，要求(2)螺栓群受軸力作用時，每個螺栓均勻受剪，要求螺栓數螺栓群受軸力作用時，每個螺栓均勻受剪，要求螺栓數(3)凈截面計算凈截面計算每個螺栓均勻傳力，每個螺栓均勻傳力，孔前