【正文】 第三章 大綱要求 ； ， 掌握焊接連接的計(jì)算方法及構(gòu)造要求； 焊接應(yīng)力和焊接變形產(chǎn)生的原因及其對(duì)結(jié)構(gòu)工作的影響； ， 掌握螺栓連接的計(jì)算和構(gòu)造要求。 一、 焊縫連接 167。 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法 對(duì)接焊縫連接 優(yōu)點(diǎn)：不削弱截面，方便施工，連接剛度大； 缺點(diǎn)：材質(zhì) 易脆 ，存在殘余應(yīng)力，對(duì)裂紋敏感， 低溫冷脆。 角焊縫連接 三、螺栓連接 優(yōu)點(diǎn)：連接剛度大，傳力可靠； 分為： 普通螺栓連接 高強(qiáng)度螺栓連接 二、鉚釘連接 N 缺點(diǎn)：對(duì)施工技術(shù)要求很高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工條件差， 施工速度慢。 普通螺栓連接： 分為 A、 B、 C三級(jí)。 A級(jí)與 B級(jí)為精制螺接， c級(jí)為組制螺栓。 高強(qiáng)度螺栓連接 ： 兩種方法工藝相同，但計(jì)算不同。 摩擦型連接： 依靠摩擦阻力傳力，并以剪力不超過接觸面摩接力作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 摩擦型剪切變形小，彈性性能好，施工較簡單，可拆卸，耐疲勞， 特別適用于承受動(dòng)力荷裁的結(jié)構(gòu) 承壓型承載力高于摩擦型，連接緊湊，但剪切變形大，故 不得用于承受動(dòng)力荷裁的結(jié)構(gòu)中 。 承壓型連接： 允許接觸面滑移，以連接達(dá)到破壞的極限承載力作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 . 一、鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法 A、焊條的選擇： 焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)。 原理：利用電弧產(chǎn)生熱量 熔化焊條和母材形 成焊縫。 167。 焊接方法和焊接連接形式 焊機(jī) 導(dǎo)線 熔池 焊條 焊鉗 保護(hù)氣體 焊件 電弧 Q390、 Q420鋼選擇 E55型焊條 (E55005518) Q345鋼選擇 E50型焊條 (E50005048) B、焊條的表示方法： E— 焊條 (Electrode) 第 2位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強(qiáng)度 （ N/mm2) 第 4適用焊接位置、電流及藥皮的類型。 不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。 缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。 優(yōu)點(diǎn)：方便，特別在高空和野外作業(yè)，小型焊接； Q235鋼選擇 E43型焊條（ E4300E4328) C、優(yōu)、缺點(diǎn) （自動(dòng)或半自動(dòng)） 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 焊絲轉(zhuǎn)盤 送絲器 焊劑漏斗 焊劑 熔渣 焊件 埋弧自動(dòng)焊 A、焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強(qiáng)度。 B、優(yōu)、缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊接質(zhì)量好。 缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，施工位置受限等。 送絲器 機(jī)器 優(yōu)、缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，焊接質(zhì)量好。 缺點(diǎn)：施工條件受限制等。 二、焊接連接形式和焊縫形式 搭接 角部連接 T形連接 對(duì)接 （ 1）對(duì)接焊縫 正對(duì)接焊縫 （ 2）角焊縫 T型對(duì)接焊縫 斜對(duì)接焊縫 3. 焊縫位置 三、焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢查 外觀檢查： 檢查外觀缺陷和幾何尺寸； 內(nèi)部無損檢驗(yàn)： 檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷。 內(nèi)部檢驗(yàn)主要采用 超聲 波 ，有時(shí)還用磁粉檢驗(yàn) 熒光檢驗(yàn)等輔助檢驗(yàn)方 法。還可以采用 X射線或 γ 射線透照或拍片。 《 鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 》 規(guī)定： 焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí) 和三級(jí)。 三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合 三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)； 一、二級(jí)焊縫除外觀檢查外，尚要求一定數(shù)量的超聲波檢驗(yàn)并符合相應(yīng)級(jí)別的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 《 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 （ GB500172022）中，對(duì)焊縫質(zhì)量等級(jí)的選用有如下規(guī)定： (1) 需要進(jìn)行 疲勞計(jì)算 的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。 (2) 在不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊縫應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。 （３）重級(jí)工作制和起重量 Ｑ＞５０ｔ的中級(jí)工作制吊車梁的腹板與 上翼緣板 之間以及吊車桁架 上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的Ｔ形接頭焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，不應(yīng)低于二級(jí)。 （４）角焊縫質(zhì)量等級(jí)一般為三級(jí)，直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞和起重量Ｑ＞５０ｔ的中級(jí)工作制吊車梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。 、螺栓及孔眼圖例 hf h f 普通式 h f 平坡式 角焊縫的形式 : 一、角焊縫的形式和受力分析 167。 角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算 直角角焊縫、斜角角焊縫 （ 1） 直角角焊縫 hf h f 凹面式 按 h e =0 .7 h f斜角角焊縫按 h e =0 .7 h f(a )hfαh fhfh fαa） 銳角角焊縫；b） 鈍角角焊縫(b)按 h e = h f coshfh fαhfh fαα2按 h e = h f cosα2（ 2） 斜角角焊縫 對(duì)于 α 135o或α 60o斜角角焊縫 ,除 鋼管結(jié)構(gòu) 外 ,不宜用作受力焊縫。 試驗(yàn)表明 側(cè)面角焊縫主要承受剪力 ，強(qiáng)度相對(duì)較低，塑性性能較好。因外力通過焊縫時(shí)發(fā)生 彎折 ，故剪應(yīng)力沿焊縫長度分布不均勻，兩端大中間小， lw/hf越大剪應(yīng)力分布越不均勻 。 剪應(yīng)力 τ f A. 應(yīng)力分析 N lw N （ 1）側(cè)面角焊縫（側(cè)焊縫） B. 破壞形式 A. 應(yīng)力分析 正面角焊縫受力復(fù)雜， 應(yīng)力集中嚴(yán)重 ， 塑性較差 ，但強(qiáng)度較高 ，與側(cè)面角焊縫相比可高出 35%55%。（ βf） （ 2）正面角焊縫 B. 正面角焊縫的破壞形式 （ 3）斜角焊縫 斜焊縫的受力性能介于側(cè)面角焊縫和正側(cè)面角焊縫之間。 二、角焊縫的構(gòu)造 最大焊腳尺寸 hf,max 為了 避免焊縫處局部過熱，減小焊件的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形 ， hf,max應(yīng)滿足以下要求 : hf,max≤ 1（鋼管結(jié)構(gòu)除外） 式中 : t1較薄焊件厚度。 t t1 hf 對(duì)于板件邊緣的角焊縫 ,尚應(yīng)滿足以下要求： 當(dāng) t≤6mm 時(shí)， hf,max≤t ； 當(dāng) t6mm時(shí)， hf,max≤t (1~2)mm； hf t1 t 最小焊腳尺寸 hf,min 為了避免在焊縫金屬中由于 冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬組織，導(dǎo)致母材開裂 ， hf,min應(yīng)滿足以下要求 : )( 2m i n, 計(jì)算數(shù)值只進(jìn)不舍！th f ? 式中 : t2較厚焊件厚度 另 :對(duì)于埋弧自動(dòng)焊 hf,min可減去 1mm。 對(duì)于 T型連接單面角焊縫 hf,min應(yīng)加上 1mm。 當(dāng) t2≤ 4mm時(shí) , hf,min=t2 側(cè)面角焊縫在彈性工作階段 沿長度方向受力不均 ，兩端大而中間小 。 焊縫長度越長，應(yīng)力集中系數(shù)越大 。如果焊縫長度不是太大，焊縫兩端達(dá)到屈服強(qiáng)度后，繼續(xù)加載，應(yīng)力會(huì)漸趨均勻；當(dāng)焊縫長度達(dá)到一定的長度后，可能破壞首先發(fā)生在焊縫兩端，故： fw hl 60?注 ： 當(dāng)實(shí)際長度大于以上值時(shí)，計(jì)算時(shí)不與考慮； 當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時(shí)，不受上式限制。 對(duì)于焊腳尺寸大而長度小的焊縫，焊件局部加熱嚴(yán)重且 起落弧坑 相距太近，以及可能產(chǎn)生缺陷，使焊縫不可靠。故為了使焊縫具有一定的承載力，規(guī)范規(guī)定： mmhl fw 408 且不得小于?5. 搭接連接的構(gòu)造要求 當(dāng)板件端部僅采用兩條側(cè)面角焊縫連接時(shí)： A、為了避免應(yīng)力傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力 不均，規(guī)范規(guī)定： bl w ?B、為了避免焊縫橫向收 縮時(shí)引起板件的拱曲 太大，規(guī)范規(guī)定： ）（或）（mmtmmmmttb121 9 01216111???t1 t2 b wlD. 在搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度 的 5倍，且不得小于 25mm。 C. 當(dāng)角焊縫的端部位于構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)作 2hf的 繞 角焊 ，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。 b wl2hf 255 1且t?t1 t2 三、直角角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式 試驗(yàn)表明，直角角焊縫的破壞常發(fā)生在 喉部 ，故通常將 45o截面作為計(jì)算截面 ，作用在該截面上的應(yīng)力如下圖所示： h f d e σ┻ τ ┻ τ ∥ h焊縫厚度、 h1— 熔深 h2— 凸度、 d— 焊趾、 e— 焊根 實(shí)際上計(jì)算截面的各應(yīng)力分量的計(jì)算比較繁難， 為了簡化計(jì)算，規(guī)范假定： 焊縫在有效截面處破壞 ，且各應(yīng)力分量滿足以下 折算應(yīng)力 公式 : )13()(3 222 ???? wufττσ┻ ┻ ∥ 由于我國規(guī)范給定的角焊 縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，是 根據(jù)抗剪條 件 確定的故上式又可表達(dá)為： 式中： wuf焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度 )23(3)(3 222 ????? wfwu ffττσ┻ ┻ ∥ σ┻ τ ┻ τ ∥ 直角角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式： )43( ?? ?wexf lhN?)33( ?? ?weyf lhN?N Ny Nx 2f??? ??┻ ┻ ?? ?f ∥ σf σ┻ τ ┻ τ∥ = τf 45O 45O hf wfffff3232222??????????????????????????????將 3— 3— 4式，代入 3— 2式得： ：得 1 . 2 2整理上式，并令 ?? 23f?)53(22??????????? wffff f???式 3— 5即為，規(guī)范給定的角焊縫強(qiáng)度計(jì)算通用公式 β f— 正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)； 靜