【正文】 軋制 L 形截面 ?1k 軋制 T 形截面 ?1k 軋制 I 形截面 ?1k 開口截面剪應(yīng)力沿截面上的分布如圖 所示。 圖 315 開口 薄壁構(gòu)件的自由扭轉(zhuǎn)計算簡圖 單位長度的相對扭轉(zhuǎn)角，按下式計算： ? ?111?? cmGIMkk? = 3960? = 2）約束扭轉(zhuǎn) 開口薄壁構(gòu)件約束扭轉(zhuǎn)引起的法向應(yīng)力 ?? 和剪應(yīng)力 ?? 的計算比較復(fù)雜，可參看起重機設(shè)計手冊。 開口薄壁構(gòu)件約束扭轉(zhuǎn)引 起的應(yīng)力很高，有時甚至超過構(gòu)件受自由彎曲時的應(yīng)力，必須予以重視。 2． 17 閉口薄壁構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)校核計算 閉口截面由于截面外形所具有的特征，它在純扭轉(zhuǎn)時，純扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的分布與開口截面中不相同（圖 ），它沿壁厚是按常量分布的，因此中間層上的剪應(yīng)力并不等于零，這是閉口與開口截面的最主要區(qū)別。 閉口截面純扭轉(zhuǎn)剪力流由于在整個截面上環(huán)行封閉，因而其扭抗能力特別強，這是它的主要優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。閉口截面的純扭轉(zhuǎn)剪力流已單獨平衡外扭矩，而約束扭轉(zhuǎn)剪力流在截面上是自相平衡的。 閉口截面薄壁構(gòu)件自 由扭轉(zhuǎn)時，在截面上產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力按下式計算： ? ?2m i nm a x cmNM k?? ?? = 32 6 ??? 式中 ? 截面輪廓中線所圍成的面積的兩倍； min? 截面中最小壁厚（ cm） 。 kM 作用在所計算截面的扭矩（ cmN? ）。 剪應(yīng)力的分布示意圖 中。 1）閉口截面薄壁構(gòu)件單位長度相對扭轉(zhuǎn)角按下式計算： ? ?122?? cmGIMkh? = = 式中 ????dskIk222 ， 2k 系數(shù)，對焊接構(gòu)件 12?k ：對鉚接構(gòu)件 ?k ； ??ds 對截面閉合軸線全積分。 正軌雙梁橋式起重機和單主梁門式起重機的箱形主梁屬于閉口薄壁構(gòu)件受約束扭轉(zhuǎn)，理論分析和計算以及實驗說明，閉口截面的抗扭能力很強，其約束扭轉(zhuǎn)法向應(yīng)力 ?? 很低，一般只有構(gòu)件受自由彎曲時的法向應(yīng)力的 5% 左右，因此在實際計算時，可以取 ??? ? ，在此， 0? 為自由彎曲法向應(yīng)力。 約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 ?? 約為自由彎曲剪應(yīng)力 Q? 的 10~20 % ，而 ?? 比自由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 k? 小得多，在實際計算時，可以忽略 ?? 而只按自由扭轉(zhuǎn)計算剪應(yīng)力。 2． 18 連接的計算 由于設(shè)計，制造，安裝和運輸?shù)确矫娴囊?，金屬結(jié)構(gòu)通常是用 型剛（或鋼板）彼此用連接件連接成獨立桿件，各桿件又用連接件互相連接起來，組成各個結(jié)構(gòu)物以承受外力作用。結(jié)構(gòu)物的各安裝，運輸單元之間也是用連接件互相連接構(gòu)成整體，由此可見，連接方法及其可靠性對于金屬結(jié)構(gòu)的正常工作有著重要影響。金屬結(jié)構(gòu)的連接方法主要有焊接，螺接和鉚接。 下面介紹兩種常用的連接方法 焊接和螺接。 圖 閉合截面薄壁構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)計算 2． 19 焊接 焊接是把連接金屬局部加熱成液態(tài)或膠體狀態(tài)，用壓力或填充金屬，是金屬結(jié)合成一個整體的方法。 起重 機金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)用的焊接主要有電焊和氣焊兩類。電焊又可分為電弧焊，電阻焊（用于焊鋼筋，薄板等）和電渣焊（用于焊厚度和截面特大的構(gòu)件），其中以電弧焊應(yīng)用最廣。 電弧焊是借電弧產(chǎn)生的高溫（ 3600 度）來熔化焊件與焊條進行焊接的。電弧焊是金屬結(jié)構(gòu)焊接的主要方法，它又可以分為手工焊，埋弧自動焊氣體保護焊三種。埋弧自動焊質(zhì)量較高，生產(chǎn)率比手工焊大 1040 倍，所以自動焊在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。而手工焊因設(shè)備簡單，工作方便，不受結(jié)構(gòu)型式限制（如桁架結(jié)構(gòu)不能用自動焊），所以在焊接中，手工焊仍占重要地位。氣體保護焊是一種 提高焊接質(zhì)量的新工藝，即利用氬氣或 2co 作為電弧區(qū)保護介質(zhì)的電弧焊。 氣焊也叫氧炔焊，它是利用氧和乙炔氣體燃燒發(fā)熱來熔化焊件與焊條進行焊接，通常多用來切割金屬或焊接薄板。 焊接本身也存在著不少缺點。如焊縫質(zhì)量檢查方法較費事，焊接需要一些附加的工藝設(shè)備（如風(fēng)鏟，刨邊機，轉(zhuǎn)臺等），同時焊接容易引起結(jié)構(gòu)的變形，需要進行防止和校正工作。 電焊條有涂藥焊條（用于手工焊）和光焊條（用于自動焊）兩種。其作用是，可作為電路通過電流和填充金屬與焊件構(gòu)成焊縫。 焊條的選擇主要與被焊鋼材的品種有關(guān)，另外還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的工作條件及使用性能，施焊及設(shè)備條件，改善，施焊工藝和勞動條件以及節(jié)約等。 注： 1，檢查焊縫的普通方法系指外觀檢查，測量尺寸，鉆孔檢查等方法；精確方法是指在普通方法的基礎(chǔ)上用 X 射線等方法進行補充檢查； 1） 高空安裝焊縫的許用應(yīng)力應(yīng)考慮降低 ； 2） 單角鋼焊件端部用一個邊（包括等邊角鋼用任一邊和不等邊角鋼用短邊） 單面連接時，其連接焊縫的許用應(yīng)力降低 。 手工焊接所用焊條應(yīng)符合國際（ GB511785）規(guī)定的要求。當(dāng)焊接材料為 Q235 鋼時，應(yīng)采用 E43 型焊條（ E4300 至 E4328）；當(dāng)焊接材料為 16MN 鋼時，應(yīng)采用 E50 型焊條（ E5001至 E5048）。焊條常用直徑為 3， 4， 5， 6， 8 和 10cm. 自動焊和半自動焊的焊絲和焊劑應(yīng)通過試驗選定，以保證焊逢和鋼材的強度。在一般情況下，焊 Q235 號鋼和 Q215 號鋼時，可采用 H08， H08A， H08MNA 焊絲配合高錳高硅型焊劑，或H08MNA 和 H10MNZ 焊絲配合低錳高硅型焊劑。焊接 16MN 鋼可采用 H08A， H08MNA，H10MNZ 和 H10MNSI 焊絲配合高錳高硅型焊劑。焊絲常用直徑為 4， 5， 6，及 8mm。 2． 20 焊逢的種類的型式 按夠造焊逢可分為對接焊縫（圖 ac）和貼角焊逢（圖 di）。 按用途焊逢可分為工作焊逢和構(gòu)造焊逢。工作焊逢是受力焊逢，常用連接焊逢（圖 1）；而構(gòu)造焊逢，即非主要受力的焊逢，常用斷續(xù)焊逢（圖 b） . 圖 焊逢的型式 圖 焊逢的型式 2）對接焊逢和貼角焊逢可制成各種型式。對接焊逢斷面主要型式（與連接金屬的厚度有關(guān)），如圖 所示。貼角 焊逢斷面主要型式如圖 所示。 圖 對接焊逢的斷面型式 為了防止未熔透起見，貼角焊逢最小厚度 fh 不得小于 4mm。而最大厚度 fh 不得大于? ， ? 為焊件中的最小厚度。 2． 21 焊逢連接計算： 1）對接焊逢（圖 ） 承受軸向力和彎矩的對接焊逢應(yīng)力按下式計算： ? ?lWMFN ?? ???或 ? ?y? = 35933068? ? ?38? 式中 ???jlF ； 62jlW ?? ；焊逢許用應(yīng)力 ??l? 或 ??y? 。 公式 中，拉應(yīng)力為正值，壓應(yīng)力為負值。 當(dāng)對接焊逢只承受剪力作用時，焊逢剪應(yīng)力為： ???? ??FQ = ????3261 圖 貼角焊逢的斷面型式 式 中 ??? 焊逢許用剪應(yīng)力，見表 。 當(dāng)同時作用著 N。 M 及 Q 時，焊逢折算應(yīng)力為： ? ?l??? ?? 22 3 = ? ?l????? 23 3603103 2）貼角焊逢 1） 承受軸向力的貼角焊逢（圖 ） 如圖 a 所示情況，焊逢剪應(yīng)力為： 圖 對接焊逢的計算 圖 貼角焊逢的計算 ? ??? ??jjhlN2 式中 = ? ????? 38162 351 fh 焊逢計算厚度 ； fl 焊逢的計算長度； ??? 焊逢許用剪應(yīng)力，按公式選用。 如圖 b 所示情況，焊逢 1 受到軸向力 1N 和焊逢 2 受到軸向力 2N 為： 2121 ssNN s?? ，2122 ssNN s?? 式中 和 焊逢 1 和焊逢 2 至型鋼重心線的距離。 焊逢 1 的剪應(yīng)力為： ???? ??flhN1 焊逢 2 的剪應(yīng)力為： ???? ??fhlN22 2）由彎矩 M 和剪切力 Q 作用的貼角焊逢（圖 ）由彎矩 M 產(chǎn)生的焊逢最大剪應(yīng)力為： IMbM 2?? 式中 ?????? ?? 62 2 blbhI f 為焊逢的慣性矩， fh 為焊逢計算厚度。 由剪切力產(chǎn)生的焊逢剪應(yīng)力為： fQ bhQ?? 折算剪應(yīng)力為： 22 vM ?? ? ???? 3） 連接焊縫所能承受的最大拉力： ? ? kNlhN hff 1 0 0 81 0 04 5 ???????? ? 4） 拼接板所能承受的最大拉力： kNN 1 9 8 01 8 05 5 01022 ????? 5） 對焊縫形心的軸力引起的剪應(yīng)力： MP aA 77 ?? ????? MP aAy 77 ?? ???? 2． 22 螺栓連接 1）構(gòu)造與布置 門式起重機主梁與支腿和下橫梁皆用螺栓連接。 按工作特點螺栓連接分為普通半精致螺栓連接，精致鉸孔螺栓連接和高強度螺栓連接。起重機金屬結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡可能采用半精致和高強度螺栓連接避免采用需配鉸孔的精致螺栓。 采用高強度螺栓時，為了防止被連接件在螺母或螺栓頭部下被局部壓壞，應(yīng)在該兩處均設(shè)置 高強度墊圈。高強度螺栓連接中不必采用防止螺母松動的防松件，其孔徑比螺栓直徑大12mm。 采用螺栓連接傳遞作用力時，每一構(gòu)件在節(jié)點上以及在接頭的一邊，至少需要兩個螺栓，并應(yīng)滿足由強度計算確定的數(shù)量。 在節(jié)點和接頭處，按上面公式的最小孔距布置螺栓，對于拼接組合截面構(gòu)件的螺栓，則按上面公式中的最大孔距來布