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钢 结 构

普通高等学校土建学科专业“十五”规划教材. 钢 结 构. 陈绍蕃 顾强 主编. 中国建筑工业出版社 200 7年6月. 第 7 章 钢结构的连接和节点构造. 主要内容：. 钢结构对连接的要求及连接方法 对接焊缝的构造和计算 角焊接连接的特性和计算 焊接残余应力和焊接残余变形 普通螺栓连接的构造和计算 高强度螺栓连接的性能和计算 焊接梁翼缘焊缝的计算 构件的拼接 柱脚的设计. 第 7 章 钢结构的连接和节点构造. 重点 ：. 掌握焊接连接的特性和计算 普通螺栓连接、高强度螺栓连接的性能和计算. 7.1 钢结构对连接的要求和连接方法.

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  1. 普通高等学校土建学科专业“十五”规划教材 钢 结 构 陈绍蕃 顾强 主编 中国建筑工业出版社 2007年6月

  2. 第7章 钢结构的连接和节点构造 主要内容： • 钢结构对连接的要求及连接方法 • 对接焊缝的构造和计算 • 角焊接连接的特性和计算 • 焊接残余应力和焊接残余变形 • 普通螺栓连接的构造和计算 • 高强度螺栓连接的性能和计算 • 焊接梁翼缘焊缝的计算 • 构件的拼接 • 柱脚的设计

  3. 第7章 钢结构的连接和节点构造 重点： • 掌握焊接连接的特性和计算 • 普通螺栓连接、高强度螺栓连接的性能和计算

  4. 7.1 钢结构对连接的要求和连接方法 • 连接的要求：足够的强度、刚度和延性 • 连接方法：焊接、铆接和螺栓连接 图7-1 钢结构的连接方法

  5. 7.2 焊接连接的特性 7.2.1 常用焊接方法 • 电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等 图7-3 手工电弧焊 图7-4 自动埋弧焊

  6. 7.2 焊接连接的特性 7.2.2 焊缝连接的优缺点 • 优点：省工省材 任何形状的构件均可直接连接 密封性好，刚度大 • 缺点：材质劣化 残余应力、残余变形 一裂即坏、低温冷脆

  7. 7.2 焊接连接的特性 7.2.3 焊缝缺陷 • 焊缝缺陷：裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、焊瘤等

  8. 7.2 焊接连接的特性 7.2.3 焊缝缺陷 图7-6 焊缝缺陷

  9. 7.2 焊接连接的特性 7.2.3 焊缝缺陷 • 焊缝等级：《钢结构工程施工质量验收规范》分三级 三级焊缝：外观检查； 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20％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缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷。 • 强度折减：高空安装焊缝，强度设计值乘以0.9

  10. 7.2 焊接连接的特性 7.2.4 焊缝连接型式及焊缝型式 • 焊缝连接型式：平接、搭接、T形连接和角接 图7-7 焊缝连接型式

  11. 7.2 焊接连接的特性 7.2.4 焊缝连接型式及焊缝型式 • 焊缝型式：对接焊缝和角焊缝 图7-8 焊缝型式

  12. 7.2 焊接连接的特性 7.2.4 焊缝连接型式及焊缝型式 • 施焊位置：俯焊（平焊）、立焊、横焊和仰焊 图7-10 焊缝施焊位置

  13. 7.2 焊接连接的特性 7.2.5 焊缝代号 • 作用：表明焊缝型式、尺寸和辅助要求 • 表示方法：由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成 图7-11 单面焊缝的标注方法

  14. 7.2 焊接连接的特性 7.2.5 焊缝代号 图7-13 栅线表示 图7-12 双面焊缝的标注方法

  15. 7.3 对接焊缝的构造和计算 7.3.1 对接焊缝的构造要求 • 坡口形式：I形缝、V形缝、带钝边单边V形缝、带钝边V形缝（Y形缝）、带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝和双Y形缝等 图7-14 对接焊缝坡口形式

  16. 7.3 对接焊缝的构造和计算 7.3.1 对接焊缝的构造要求 • 不同宽度或厚度的钢板拼接 图7-15 不同宽度或厚度的钢板拼接

  17. 7.3 对接焊缝的构造和计算 7.3.1 对接焊缝的构造要求 • 其他构造要求 图7-16 引弧板 图7-17 焊透的T形连接焊缝 图7-18 钢板拼接焊缝示意

  18. 7.3 对接焊缝的构造和计算 7.3.2 对接焊缝的计算 • 计算原则：I、II级等强不计算，仅计算III级焊缝 （1）轴心受力的对接焊缝 图7-19 轴心力作用下对接焊缝连接

  19. 7.3 对接焊缝的构造和计算 7.3.2 对接焊缝的计算 （2）受弯受剪的对接焊缝 图7-20 受弯受剪的对接连接

  20. 7.3 对接焊缝的构造和计算 7.3.2 对接焊缝的计算 （2）受弯受剪的对接焊缝 图7-21 受弯、剪的工形截面对接焊缝

  21. 7.3 对接焊缝的构造和计算 7.3.3 部分焊透的对接焊缝 • 计算原则：按角焊缝进行计算 图7-22 部分焊透的对接焊缝

  22. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.1 角焊缝的构造和强度 • 截面形状 图7-24 角焊缝截面图

  23. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.1 角焊缝的构造和强度 • 应力分布 图7-25 侧面角焊缝应力分布 图7-26 角焊缝应力-位移曲线

  24. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.1 角焊缝的构造和强度 • 应力分布 图7-27 正面角焊缝应力分布

  25. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.1 角焊缝的构造和强度 • 焊脚尺寸应与焊件的厚度相适应。对手工焊，hf应不小于 ，t为较厚焊件的厚度（mm），对自动焊，可减小1mm；hf应不大于较薄焊件厚度的1.2倍。 图7-28 角焊缝焊脚尺寸

  26. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.1 角焊缝的构造和强度 • 对于板件边缘的焊缝，当t≤6mm时，hf≤t；当t>6mm时，hf＝t－(1~2)mm。 图7-29 角焊缝最大hf

  27. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.1 角焊缝的构造和强度 • 焊缝长度lw也不应太长或太短，其计算长度不宜小于8hf或40mm ，且不宜大于60hf。 • 其他构造要求

  28. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.2 角焊缝计算的基本公式 • 角焊缝应力分析 • 角焊缝计算的基本公式 图7-32 角焊缝应力分析

  29. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.2 角焊缝计算的基本公式 • 仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时 • 仅有垂直于焊缝长度方向的轴心力时 • 同时有平行与垂直于焊缝长度方向的恶轴心力时

  30. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算 1. 受轴心力焊件的拼接板连接 • 仅侧面角焊缝： • 仅正面角焊缝： 图7-32 轴心力作用下角焊缝连接

  31. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算 1. 受轴心力焊件的拼接板连接 • 三面围焊时：先计算正面角焊缝N1，剩余的N-N1由侧面角焊缝承担。 • 菱形拼接板：简化计算不计正面及斜焊缝的f

  32. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算 2. 受轴心力角钢的连接 • 当采用侧面角焊缝连接时 肢背： 肢尖： 图7-35(a) 角钢角焊缝上受力分配——两面侧焊

  33. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算 2. 受轴心力角钢的连接 • 当采用三面围焊连接时 正面角焊缝承担的力： 侧面角焊缝承担的力： 肢背 肢尖 图7-35(b) 角钢角焊缝上受力分配——三面围焊

  34. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算 2. 受轴心力角钢的连接 • 当采用L形焊连接时 正面角焊缝承担的力： 侧面角焊缝承担的力： 图7-35(c) 角钢角焊缝上受力分配——L形焊

  35. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算 3. 弯矩作用下角焊缝计算 图7-36 弯矩作用时角焊缝应力

  36. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算 4. 扭矩作用下角焊缝计算 • 计算假定：被连接件绕焊缝有效截面形心o旋转，焊缝上任一点的应力方向垂直于该点与形心o的连线，应力大小与其到形心距离r成正比。 图7-37 扭矩作用时角焊缝应力

  37. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算 4. 扭矩作用下角焊缝计算 • 环焊缝受扭 图7-38 环形焊缝受扭

  38. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算 5. 弯矩、剪力、轴心力共同作用下角焊缝计算 图7-39 受弯、受剪、受轴心力的角焊缝应力

  39. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算 6. 扭矩、剪力、轴心力共同作用下角焊缝计算 图7-40 受扭、受剪、受轴心力的角焊缝应力

  40. 7.4 角焊缝的构造和计算 7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算 7. 塞焊计算 图7-41 塞焊

  41. 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形 7.5.1 焊接残余应力的分类和产生的原因 • 纵向残余应力 图7-51 施焊时焊缝及附近的温度场和焊接残余应力

  42. 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形 7.5.1 焊接残余应力的分类和产生的原因 • 横向残余应力 图7-52 横向残余应力产生的原因

  43. 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形 7.5.1 焊接残余应力的分类和产生的原因 • 厚度方向的残余应力 • 约束状态下的焊接应力 图7-53 厚度方向的焊接应力 图7-54 约束焊接接头中的残余应力分布

  44. 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形 7.5.2 焊接残余应力的影响 • 对结构静力强度的影响 图7-55 残余应力对静力强度的影响

  45. 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形 7.5.2 焊接残余应力的影响 • 对结构刚度的影响 图7-56 有残余应力时的应力与应变

  46. 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形 7.5.2 焊接残余应力的影响 • 对压杆稳定的影响 • 对低温冷脆的影响 • 对疲劳强度的影响 图7-56 三轴焊接残余应力

  47. 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形 7.5.3 焊接残余变形 • 残余变形形式 图7-58 焊接变形的基本形式

  48. 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形 7.5.4 减少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 • 施焊前加相反的预变形 • 焊前预热，焊后回火 图7-59 合理的施焊次序 图7-60 反变形及局部加热

  49. 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形 7.5.5 合理的焊缝设计 • 焊接位置要合理，布置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 • 焊缝不宜过分集中 • 应尽量避免三向焊缝交叉 • 考虑钢板分层问题 • 焊条易达到 • 避免仰焊

  50. 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形 7.5.5 合理的焊缝设计 图7-61 合理的焊缝设计

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