【正文】 學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)） 埋弧焊示意圖 167。 2 焊接方法和焊縫強(qiáng)度 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ? 利用二氧化碳?xì)怏w或其他惰性氣體作為保護(hù)介質(zhì)，保證了焊接過(guò)程的穩(wěn)定性 ? 速度快，焊縫強(qiáng)度高于手工電弧焊，塑性、抗腐蝕性好 氣體保護(hù)焊 167。 2 焊接方法和焊縫強(qiáng)度 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ?焊縫連接形式 焊縫形式（按構(gòu)造分）： 對(duì)接焊縫 角焊縫 167。 2 焊接方法和焊縫強(qiáng)度 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ? 按長(zhǎng)度方向的布置分 ： ? 連續(xù)角焊縫 ： 受力性能較好，主要的角焊縫形式 ? 間斷角焊縫 ： 容易引起應(yīng)力集中只能用于一些次要構(gòu)件的連接或受力很小的連接中 連續(xù)角焊縫 間斷角焊縫 167。 常見(jiàn)的缺陷有 裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透 等；以及焊縫尺寸不符合要求、焊縫成形不良等。產(chǎn)生裂紋的原因很多，如鋼材的化學(xué)成分不當(dāng)；焊接工藝條件（如電流、電壓、焊速、施焊次序等）選擇不合適；焊件表面油污未清除干凈等。 2 焊接方法和焊縫強(qiáng)度 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 焊縫質(zhì)量檢驗(yàn) ?《 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 》 （ GB502052022）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)。 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ?焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)方法 ： 外觀檢查、超聲波探傷檢驗(yàn)、 X射線檢驗(yàn) ?焊縫質(zhì)量分三級(jí) : ?一級(jí)焊縫需經(jīng)外觀檢查、超聲波探傷、 x射線檢驗(yàn)都合格； ?二級(jí)焊縫需外觀檢查、超聲波探傷合格； ?三級(jí)焊縫需外觀檢查合格； ?焊縫質(zhì)量檢查 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 《 焊縫符號(hào)表示方法 》 (GB/T3241988)規(guī)定： 焊縫代號(hào)由引出線、圖形符號(hào)、輔助符號(hào)三部分組成。 2 焊接方法和焊縫強(qiáng)度 ? 焊縫的強(qiáng)度主要決定于焊縫金屬和主體金屬、并與焊接形式、應(yīng)力集中程度以及焊接工藝等。 ? 水工鋼閘門等水工鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)按 《 水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范 》 的規(guī)定采用焊縫容許應(yīng)力。 3 對(duì)接焊縫連接的構(gòu)造和計(jì)算 對(duì)接焊縫的 優(yōu)點(diǎn) ：用料經(jīng)濟(jì)，傳力均勻，無(wú)明顯的應(yīng)力集中， 利于承受動(dòng)力荷載。 對(duì)接焊縫 (butt welds)的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊縫 (groove welds)。 受壓、受剪的對(duì)接焊縫：與母材強(qiáng)度相等； 受拉對(duì)接焊縫： 一、二級(jí)焊縫與母材強(qiáng)度相等； 三級(jí)焊縫為母材強(qiáng)度的 85%。 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 軸心受力的對(duì)接焊縫 直對(duì)接焊縫 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 軸心受力的對(duì)接焊縫 當(dāng)斜焊縫傾角 θ≤176。 斜對(duì)接焊縫 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 對(duì)接焊縫受彎矩、剪力聯(lián)合作用 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 承受軸心力，彎矩和剪力聯(lián)合作用 當(dāng)軸心力與彎矩、剪力聯(lián)合作用時(shí)，軸心力和彎矩在焊縫中引起的正應(yīng)力應(yīng)進(jìn)行疊加，剪應(yīng)力和折算應(yīng)力仍按彎矩和剪力聯(lián)合作用驗(yàn)算。 3 角焊縫連接的構(gòu)造和計(jì)算 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ? 按截面形式可分為 直角角焊縫 和 斜角角焊縫 角焊縫的形式和強(qiáng)度 直角角焊縫 斜角角焊縫 167。彈模低強(qiáng)度低，但塑性較好 ? 正面角焊縫 ： 焊縫垂直于受力方向，其特點(diǎn)為受力后應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜，應(yīng)力集中嚴(yán)重，焊縫根部形成高峰應(yīng)力，易于開裂。 3 角焊縫連接的構(gòu)造和計(jì)算 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 角焊縫的構(gòu)造要求 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ? 有效厚度 he=橫截面的內(nèi)接等腰三角形的最短距離，即不考慮熔深和凸度 直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式 當(dāng)角焊縫的兩焊腳邊夾角為 90176。 方向的最小截面 角焊縫有效截面上的應(yīng)力 167。 3 角焊縫連接的構(gòu)造和計(jì)算 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ?進(jìn)一步簡(jiǎn)化 ： （ ） 合應(yīng)力 σf： 167。 3 角焊縫連接的構(gòu)造和計(jì)算 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ?σf、 τf共同作用計(jì)算式 ： （ ） 或： 對(duì)直接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中的角焊縫， βf＝ 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ?對(duì)正面角焊縫， τf=0 （ ） ?對(duì)側(cè)面角焊縫， σ f=0 （ ） 式 、 、 167。 3 角焊縫連接的構(gòu)造和計(jì)算 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ? 分力法： ? 垂直于焊縫分力： Nx＝ Nsinθ ? 平行于焊縫分力： Ny ＝ Ncosθ ?承受斜向軸心力的角焊縫連接計(jì)算 （ ） 驗(yàn)算強(qiáng)度 （ ） 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ? 直接法： ? 將公式（ ）以及 βf＝ （ ）中可得： （ ） 167。 3 角焊縫連接的構(gòu)造和計(jì)算 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ?三面圍焊情況： ? 先假定正面角焊縫的焊腳尺寸 hf3，正面角焊縫所分擔(dān)的軸心力 N3 （ ） （ ） （ ） 式中： N N2－肢背和肢尖側(cè)面角焊縫所分擔(dān)的軸力 e－角鋼的形心距 K K2－肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù) 167。已知鋼板寬 B=270mm，厚度 t1=28mm，拼接蓋板厚度 t2=16mm。 167。 3 角焊縫連接的構(gòu)造和計(jì)算 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ?解： 角焊縫的焊腳尺寸 hf應(yīng)根據(jù) 板件厚度 確定： 由于此處的焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度 t2=16mm＞6mm， t2＜ t1，則： 取 hf＝ 10mm，查附表 ：ffw＝ 160N/mm2 167。 3 角焊縫連接的構(gòu)造和計(jì)算 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 167。菱形拼接蓋板的連接焊縫由端縫、側(cè)縫和斜焊縫組成。拼接蓋板尺寸如圖所示。 3 角焊縫連接的構(gòu)造和計(jì)算 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 則各部分焊縫的承載力分別為： 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 軸力 Nx 剪力 Ny 彎距 M＝ Nx e 承受彎距、軸心力、剪力聯(lián)合作用的角焊縫連接計(jì)算 A點(diǎn)應(yīng)力最大，為控制點(diǎn) ?彎矩、剪力、軸力共同作用下的頂接連接角焊縫 167。鋼材為 Q235，焊條為 E43型，手工焊。 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 豎向剪力 V＝ F 扭距 T＝ F（ e1+e2） ?承受扭矩剪力聯(lián)合作用三面圍焊角焊縫計(jì)算 按彈性理論假定： ?被連接件是絕對(duì)剛性的，它有繞焊縫形心 O旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，而角焊縫本身是彈性的； ?角焊縫群上任一點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與形心的連線，且應(yīng)力大小與連線長(zhǎng)度 r成正比。 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ?解： 焊縫組成的圍焊共同承受剪力 V=F和扭距 T=F（ e1+γ x）的作用，設(shè)焊縫尺寸均為 hf＝ 10mm 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 167。 B、 橫向焊接殘余應(yīng)力 — 垂直于焊縫長(zhǎng)度方向 。 焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因 （ 1）縱向焊接殘余應(yīng)力 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 焊接過(guò)程是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過(guò)程，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，焊縫處可達(dá) 1600oC，而鄰近區(qū)域溫度驟降。對(duì)于低碳鋼和低合金鋼，該拉應(yīng)力可以使鋼材達(dá)到 屈服強(qiáng)度 。 + 500oC 800oC 300oC 300oC 500oC 800oC 施焊方向 8cm 6 4 2 0 2 4 6 8cm + + 167。焊縫冷卻時(shí)，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，而先焊焊縫產(chǎn)生 壓應(yīng)力 ，因 應(yīng)力自相平衡 ，更遠(yuǎn)處焊縫則產(chǎn)生 拉應(yīng)力 ； 應(yīng)力分布與施焊方向有關(guān) 。 (a) 焊縫縱向收縮 時(shí)的變形趨勢(shì) + (b) 焊縫縱向收縮 時(shí)的橫向應(yīng)力 x y + + 施焊方向 (c) 焊縫橫向收縮 時(shí)的橫向應(yīng)力 x y + + (d) 焊縫橫向 殘余應(yīng)力 y x 不同施焊方向下 ,焊縫橫向收縮時(shí)產(chǎn)生的橫向殘余應(yīng)力 : + + 施焊方向 (e) + 施焊方向 ( f ) x y y x （ 3）沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力 在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊，焊接時(shí)沿厚度方向已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的膨脹，產(chǎn)生 塑性壓縮變形 。因此，除了橫向和縱向焊接殘余應(yīng)力 σ x,σ y 外，還存在沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力 σ z，這三種應(yīng)力形成同號(hào) (受拉 )三向應(yīng)力，大大 降低連接的塑性 。 螺栓連接 ?螺栓 普通螺栓 高強(qiáng)螺栓 錨固螺栓 ?粗制螺栓 精制螺栓 ?摩擦型 承壓型 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 C級(jí) 粗制螺栓，性能等級(jí)為 ； 4表示 fu≥400N/mm 2, fy/fu= ； Ⅱ類孔，孔徑 (do)栓桿直徑 (d) ＝ 1～ 3mm。 5或 8表示 fu≥500 或 800N/mm2, fy/fu= 或 ； Ⅰ 類孔，孔徑 (do)栓桿直徑 (d)＝ ～ 。 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 由 45號(hào)、 40B和 20MnTiB鋼加工而成，并經(jīng)過(guò)熱處理 45號(hào)－ ； 40B和 20MnTiB－ （ a）大六角頭螺栓 （ b）扭剪型螺栓 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ? 孔、螺栓圖例 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 螺栓連接的排列和構(gòu)造要求 ? 排列方式： 并列或錯(cuò)列 普通螺栓的構(gòu)造和計(jì)算 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ? 排列要求 ? 受力要求： 鋼板端部剪斷，端距不應(yīng)小于 2d0。 2 . 鋼板邊緣與 剛性構(gòu)件 ( 如角鋼、槽鋼 ) 相連的螺栓最大間距，可按中間排數(shù)值采用。 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 為防止“解紐扣”破壞，當(dāng)連接長(zhǎng)度 l1 較大時(shí)，應(yīng)將螺栓的承載力乘以折減系數(shù) ? ： 當(dāng) l1≤15d0 時(shí)， ? = 當(dāng) 15d0＜ l1≤60d0 時(shí)， ? =－ l1/150d0 當(dāng) l1＞ 60d0 時(shí)， ? = 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 ? 一個(gè)抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載力計(jì)算 ? 抗剪 承載力設(shè)計(jì)值： bvvbv fdnN42?? ?? 承壓 承載力設(shè)計(jì)值： bcbc ftdN ????(a) 單剪 (b) 雙剪 (c) 四剪面 一個(gè)抗剪螺栓的承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)取上面兩式的 較小值 ： ? ?b b bm i n v cN m i n N , N?華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 抗拉螺栓連接 ?破壞形式： 螺栓桿拉斷 btebtebt fAfdN ???42?為考慮 撬力 的影響，規(guī)范規(guī)定普通螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ftb取同樣鋼號(hào)鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f的 (即ftb= ) 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 螺栓群的計(jì)算 螺栓在軸心力作用下的抗剪計(jì)算 ? 螺栓數(shù)目 bm i n/n N N?? 板件凈截面強(qiáng)度 n/N A f? ??? 凈截面面積和受力 并列 （圖 a） N1=N； N2 =N－ (n1/n) ?N ； N3 = N－ (n1+n2)/n ? N 對(duì)被連接板： An=t (b－ n1d0) 對(duì)拼接板： An =2t1 (b－ n3d0) 華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 錯(cuò) 列 （圖 b） 除考慮 11截面破壞外，還要考慮 22截面的破壞，凈截面面積為 22n 4 2 1 2 2 0[ 2 ( 1 ) ]A t e n e e n d? ? ? ? ?華北電力大學(xué) 《 鋼結(jié)構(gòu) 》 螺栓群在扭矩作用下的抗剪計(jì)算 ? 基本假定 ① 被連接構(gòu)件是絕對(duì)剛性的，而螺栓則是彈性的； ② 各螺栓繞螺栓群形心 o旋轉(zhuǎn)，其受力大小與其至螺栓群形心 o的距離 r成正比，力的方向與其至螺栓群形心的連線相