钢结构的连接和节点构造
第七章钢结构的连接和节点构造(四)
取格板弯矩最大值的M 取格板弯矩最大值的 m ax来计算板的厚度
6Mmax t≥ f
应注意将靴梁和隔板布置的使各区格板的弯矩 接 近 。 底 板 的 厚 度 一 般 取 20 ～ 40mm ， 最 小 厚 度 40mm ≥14mm,以保证底板有足够的刚度。 14mm,以保证底板有足够的刚度。 mm,以保证底板有足够的刚度
3）靴梁的计算 ） 柱的内力一部分是柱与靴梁连接的竖直焊缝； 柱的内力一部分是柱与靴梁连接的竖直焊缝；另一 部分是靴梁与底板连接的水平焊缝。 部分是靴梁与底板连接的水平焊缝。偏安全地不考虑柱 与底板直接连接的焊缝受力。 与底板直接连接的焊缝受力。靴梁的高度由靴梁与柱的 连接焊缝决定(不应大于 连接焊缝决定 不应大于60hf) 。 不应大于 靴梁承受基础底面传来的均匀反力， 靴梁承受基础底面传来的均匀反力，按支承于柱边 的双悬臂简支梁计算其最大弯矩和最大剪力. 的双悬臂简支梁计算其最大弯矩和最大剪力 两块靴梁板 M=qBl2/2 , V=qBl l—靴梁板外挑长度 靴梁板外挑长度 4）隔板与肋板的计算 ） 隔板厚度不得小于其宽度的1/50，一般可取比靴梁的 ， 隔板厚度不得小于其宽度的 厚度小些。 厚度小些。隔板可视为支承在靴梁上的简支梁计算其强 度及连接焊缝。 度及连接焊缝。
七、单层框架的刚性连接
单层单跨钢框架横梁与柱的连接都 是刚性连接， 、 和 属于加腋节点 属于加腋节点。 是刚性连接，b、d和e属于加腋节点。 加腋的目的是梁端增加抗弯能力。 加腋的目的是梁端增加抗弯能力。
第十一节 柱脚设计 柱脚的作用是把柱固定于基础，并把柱所受的力 柱脚的作用是把柱固定于基础， 传给基础。由于柱下基础是钢筋混凝土结构， 传给基础。由于柱下基础是钢筋混凝土结构，其强度 比钢材低，所以必须把柱的底部放大。 比钢材低，所以必须把柱的底部放大。 柱与基础的连接方式有刚接和铰接两种形式。 柱与基础的连接方式有刚接和铰接两种形式。刚 接柱脚与混凝土基础的连接方式有支承式(也称外露 接柱脚与混凝土基础的连接方式有支承式 也称外露 式)、埋入式(也称插入式 、外包式三种。铰接柱脚均 、埋入式 也称插入式)、外包式三种。 也称插入式 为支承式。 为支承式。
钢结构习题答案单元2、3
单元2 钢结构的连接复习思考题2-1钢结构的连接方式有几种？各有何特点？目前常用哪些方法？答：钢结构的连接方法有焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种。
焊缝连接：1）优点：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济、不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。
2）缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆现象较为突出。
螺栓连接：1）优点：施工工艺简单、安装方便，特别适用于工地安装连接，工地进度和质量易得到保证；且由于装拆方便，适用于需装拆结构的连接和临时性连接。
2）缺点：螺栓连接需制孔，拼装和安装需对孔，增加了工作量，且对制造的精度要求较高；此外，螺栓连接因开孔对截面有一定的削弱，有时在构造上还须增设辅助连接件，故用料增加，构造较繁。
在钢结构工程中，焊缝连接、螺栓连接是最常用的连接方法。
铆钉连接：1）优点：铆钉连接的塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查。
2）缺点：构造复杂，费钢费工。
2-2对接焊缝的坡口形式主要由什么条件决定？通常用的坡口形式有哪几种？并绘图示意。
答：对接焊缝的坡口形式取决于焊件厚度t 。
常用对接焊缝的坡口形式有以下6种：（a）直边缝（b）单边V形坡口（c）V形坡口（d）U形坡口（e）K形坡口（f）X形坡口2-3对接焊缝在哪种情况下才需要进行抗拉强度计算？答：由于一、二级质量的焊缝与母材强度相等，故只有三级质量的焊缝才需进行抗拉强度验算。
2-4引弧板起什么作用？答：引弧板可消除焊缝的起灭弧处弧坑等缺陷，避免产生应力集中和裂纹。
2-5焊缝的起弧、落弧对焊缝有何影响？对接焊缝和角焊缝计算中如何考虑？ 答：焊缝的起弧、落弧易产生弧坑等缺陷，使焊缝的计算长度减小。
对接焊缝：若未加引弧板，则每条焊缝的引弧及灭弧端各减去t （t 为较薄焊件厚度）后作为焊缝的计算长度。
第3章钢结构连接1(2011)PPT课件
2、高强度螺栓
高强度螺栓一般采用45号钢，40B 钢和20MnTB钢加工制作， 经热处理后，螺栓抗拉强度应分别不低于8 00 n/mm2和1 000n/mm2 , 且屈强比分别为0 . 8 和0 . 9 ，因此，其性能等级分别 称为8.8 级和10 .9级。
及构造要求； 3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构工作
的影响； 4.了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算和构
造要求。
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
§3.1 钢结构的连接方法
钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接 (connections）构成的，各构件再通过安装连接架构成 整个结构。因此，连接在钢结构中处于重要的枢纽地位。 在进行连接的设计时，必须遵循安全可靠、传力明确、 构造简单、制造方便和节约钢材的原则。
C级---粗制螺栓，性能等级为4.6或4.8级； 4表示fu≥400N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8； Ⅱ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d) ＝1～3mm。
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。由于螺栓表面粗糙， 一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成的孔（Ⅱ类 孔）。螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~3mm。对于采用C 级螺栓的连接，由于螺杆与栓孔之间有较大的间隙，受剪力作 用时，将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。但安装方便， 且能有效地传递拉力，故一般可用于沿螺栓杆轴受拉的连接中， 以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。
钢结构各构件及其做法的图解(图文)
1、建筑体系1-1、门式刚架体系1-1-1、基本构件图1-1-2、说明力学原理门式刚架结构以柱、梁组成的横向刚架为主受力结构，刚架为平面受力体系。
为保证纵向稳定，设置柱间支撑和屋面支撑。
刚架刚架柱和梁均采用截面H型钢制作，各种荷载通过柱和梁传给基础。
支撑、系杆刚性支撑采用热轧型钢制作，一般为角钢。
柔性支撑为圆钢。
系杆为受压圆钢管，与支撑组成受力封闭体系。
屋面檩条、墙梁一般为C型钢、Z型钢。
承受屋面板和墙面板上传递来的力，并将该力传递给柱和梁。
1-1-3、门式刚架的基本形式a.典型门式刚架b.带吊车的门式刚架c.带局部二层的门式刚架1-1-4、基本节点a.柱脚节点b.梁、柱节点■局部二层节点参照多层框架体系。
1-1-5、刚架衍生形式■吊车和局部二层可在衍生形式刚架中布置。
■山墙刚架其本质也是多连跨刚架，不过中间柱与刚架柱比截面旋转了90度。
1-2、多层框架体系1-2-1、框架图示1-2-2、说明力学模型a.纯刚接框架：纵横两个方向均采用刚接的框架。
b.刚接-支撑框架：横向采用刚接，纵向采用铰接，并在纵向设置支撑，以传递水平力。
c.支撑式框架：纵横向均采用铰接，两向均设置支撑传递水平力。
d.有时为保证足够的刚度，在刚接框架中亦设置支撑。
框架柱框架柱可采用H型截面、箱形截面、十字形截面、圆管形截面等。
所有上部结构的力都通过框架柱传递给基础。
框架梁框架梁一般采用H型截面。
楼盖和屋盖上的力通过框架梁传递给框架柱。
支撑支撑采用一般采用热轧型钢制作，其功能是传递层间水平力和保证结构的刚度。
1-2-3、基本节点a.柱脚节点■柱脚节点同门式刚架体系。
b.柱、梁节点2、支撑、系杆 2-1、图示柱间柔性支撑柱间刚性支撑2-2、说明■支撑分为柔性支撑和刚性支撑两种。
柔性支撑由圆钢制作，安装时必须张紧，主要用于门式刚架结构。
刚性支撑由型钢制作，用于多层框架、吊车梁下段支撑等刚度要求高的结构中。
■系杆和支撑联合作用，形成封闭的受力体系。
第七章钢结构的连接和节点构造(下)(1)分析
肋提供约束的有利影响，也没有考虑柱腹板轴压力的不
利影响。
第七章钢结构的连接和节点构造
②当柱腹板节点域不满足时，则需要局部加厚腹板或采 用另外的措施来加强它。图7-109给出了两种可行的方 案，其一是加设斜向加劲肋，其二是在腹板两侧或一侧 焊上补强板来加厚。 2、腹板厚度（局部稳定）
tw
hc hb 90
避免焊缝集中在同一截面，但运输有一定困难。
3）对于铆接梁和较重要的或受动力荷载作用的焊接大
型梁，其工地拼接常采用高强螺栓连接。
第七章钢结构的连接和节点构造
计算：
翼缘板：翼缘拼接以及每侧的
高强度螺栓，通常由等强度条
件决定，拼接板的净截面积应
不小于翼缘的净截面积，高强度螺栓能承受按翼缘净截
面面积N=Anf计算的轴向力。 腹板：腹板的拼接通常先进行螺栓布置，然后验算。
肋时，翼缘焊缝还受到由局部压力产生的竖向剪力Tv的 作用，沿梁单位长度的竖向剪力为：
σf
ψF 2he l z
ψF 1.4hf lz
在Th和Tv共同作用下，应满足：
σ f β f
2
τ
2 f
f
w f
把σf,τf代入得：
F 1.4h f l z f
2
VS1 1.4h f I
x
2
f
第七章钢结构的连接和节点构造
2、工地拼接 构造： 1）工地拼接一般应使翼缘和腹 板在同一截面处断开，以便于分
~500~500
3 55 1
44 2
段运输（图a）。为了使翼缘板 在焊接过程中有一定地伸缩余地， 以减少焊接残余应力，可在工厂 预留约500mm长度不焊。
3
5
5
1
钢结构梁柱连接节点构造详解
钢结构梁柱连接节点构造详解梁与柱的连接1.1 梁与柱刚性连接的构造，形式有三种。
（1）梁翼缘、腹板与柱均为全熔透焊接，即全焊接节点；（2）梁翼缘与柱全熔透焊接，梁腹板与柱螺栓连接，即栓焊混合节点；（3）梁翼缘、腹板与柱均为螺栓连接，即全栓接节点；上图为三种梁柱刚性连接节点1.2 梁与柱刚性连接的构造（1）工字形梁与工字形柱或箱形柱刚性连接的细部构造:上图为梁与柱刚性连接细部构造（2）工字形柱和箱形柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时，构造措施有两种：a、悬臂梁与梁栓焊混合节点；b、悬臂梁与梁全栓接节点。
上图为柱带悬臂梁段与梁连接梁与柱刚性连接时，按抗震设防的结构，柱在梁翼缘上下各500mm的节点范围内，柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的组合焊缝，应采用全熔透坡口焊缝。
1.3 改进梁与柱刚性连接抗震性能的构造措施对于有抗震性能要求的梁柱刚性连接，在遭遇罕见强烈地震时，应在构造上保证钢梁破坏先于节点破坏，保证梁柱节点的安全，即强柱弱梁、强节点弱构件的设计原则。
（1）骨形连接骨形连接是通过削弱钢梁来保护梁柱节点。
这种骨形连接在日本比较流行。
上图为骨形连接（2）楔形盖板连接在不降低梁的强度和刚度的前提下，通过梁端翼缘加焊楔形盖板，增强梁柱节点上图为几种常见的梁端翼缘加焊楔形盖板做法（３）外连式加劲板连接对于箱型或圆形截面柱与梁刚性连接，除了采用骨形连接、楔形盖板之外，还可采用外连式加劲板连接，节点强度明显大于钢梁强度。
1.4 工字形截面柱在弱轴与主梁刚性连接当工字形截面柱在弱轴方向与主梁刚性连接时，应在主梁翼缘对应位置设置柱水平加劲肋，在梁高范围内设置柱的竖向连接板，其厚度应分别与梁翼缘和腹板厚度相同。
柱水平加劲肋与柱翼缘和腹板均为全熔透坡口焊缝，竖向连接板与柱腹板连接为角焊缝。
主梁与柱的现场连接如图所示。
上图为工字形柱弱轴与主梁刚性连接1.5 梁柱节点域的加强工字形由上下水平加劲肋和柱翼缘所包围的柱腹板简称为节点域。
钢结构的节点设计
钢结构的节点设计钢结构是一种现代化的建筑结构形式，具有高强度、轻质、耐腐蚀、易于加工和施工、安全可靠等特点，广泛应用于高层建筑、桥梁、厂房等建筑领域。
钢结构的节点设计是整个结构中至关重要的一部分，对于保障结构的安全性和可靠性起着决定性的作用。
节点是钢结构中连接构件的部位，它直接影响到整个结构的性能、安全性和经济性。
因此，合理的节点设计是保证钢结构工程安全可靠、经济合理的前提条件。
钢结构的节点设计需要考虑结构的受力、变形、耐久性和施工性等方面的因素。
根据实际工程情况，节点常常需要具备一下几个要求：1、确定连接方式：钢结构节点的连接方式包括焊接、螺栓连接、铆接等几种方式。
各种连接方式有其各自的优缺点和适用范围。
焊接连接方式具有永久性、紧密性和可靠性、技术要求高；螺栓连接方式安装方便、适用于大型钢结构，但是需要注意预紧力的控制；铆接连接方式适用于中小型钢结构，并具有易于掌握的可靠性和可更换性的特点。
所以，在节点设计的时候需要仔细考虑不同连接方式的适用性和优缺点，从而选择出最适合的连接方式。
2、考虑受力特点：钢结构受力特点有切向力、轴向力、剪力、弯矩、切割力等等。
节点的设计需要按照不同的受力特点来选择连接方式和构造。
3、保证结构可靠性：节点在整个钢结构中处于关键位置，所以它的可靠性直接影响结构整体可靠性。
在节点设计中一定要充分考虑各种受力因素的影响，通过使用合适的材料、采用合理的构造方式以及严格控制节点的加工、制造和安装等环节来保证节点的可靠性。
4、降低节点的应力集中：钢结构中节点的应力集中是太需要注意的问题，因为会导致节点的疲劳损伤、强度降低。
在设计节点时，应该考虑如何降低应力集中，可选用适当的转角半径、飞边、硬度转化等方法，以减缓应力集中的影响。
5、考虑防腐措施：钢结构节点的耐用性也需要注意，并且该部位的氧化和腐蚀是不可避免的。
可以在节点连接后进行镀锌、喷涂或涂覆一定的保护层，以增强节点的耐久性和安全性。
钢结构连接与节点 pdf
钢结构连接与节点 pdf
钢结构连接与节点是钢结构建筑设计中的重要环节，它直接关系着建筑的安全性与可靠性。
本文将围绕钢结构连接与节点进行讲解，详细介绍其概念、分类、设计原则等相关知识点。
一、概念
钢结构连接与节点是指将钢结构中的零部件通过一种结构化的方式互相连接起来形成整个建筑结构的关键组成部分，它是保证整个建筑物的稳定和安全的重要环节。
二、分类
根据不同的构造形式，钢结构的连接和节点可以分为以下四类：
1、螺栓连接型：采用螺栓连接，在结构中应用最广泛。
2、焊接连接型：采用焊接方式连接，能够提高结构刚度。
3、铆接连接型：采用铆接方式连接，结构美观、承载能力强。
4、插销连接型：插销连接结构，适合一些需要拆卸或更换零部件的结构。
三、设计原则
在进行钢结构连接与节点设计时，需要遵循以下设计原则：
1、安全可靠原则：钢结构连接与节点的设计必须遵循安全可靠原则，不仅要能够满足建筑物的使用要求，还要考虑一些特殊情况下的安全性问题。
2、经济性原则：钢结构连接与节点设计必须考虑经济性原则，能够实现减轻建筑物自重、降低结构材料消耗及费用等。
3、美观性原则：钢结构连接与节点设计需要考虑美观性原则，外形应当流畅美观。
4、易于施工原则：钢结构连接与节点设计必须考虑易于施工原则，以便能够高效完成施工任务，降低施工难度，提升施工质量。
四、结论
总结起来，钢结构连接与节点是保证建筑物稳定和安全的关键组
成部分，其设计应该根据不同的分类和设计原则进行。
只有在设计和
实施严谨的情况下，才能确保建筑物在恶劣的环境下安全稳定地运行。
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肢尖 N2=e1 N /(e整1理+pept2)=K2 N=N–N1
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三面围焊时（图b）
正面角焊缝承担的力为 N3 =0.7hf∑lw3βf ffw
侧面角焊缝承担的力为
肢背 N1 =e2 N /(e1+e2)－N3 /2=K1 N－N3 /2
肢尖 N2 =e1 N /(e1+e2)－N3 /2=K2N－N3 /2
不等边角焊缝要求
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对于板件边缘的焊缝，当t≤6mm时，hf≤t；当
t>6mm时，hf ＝t－(1~2)mm。
焊缝长度lw 也不应太长或太短，其计算长度不宜小于 8hf和40mm ，且对侧面角焊缝，不宜大于60hf，超出部 分不计。若内力沿侧面角焊缝全长分布，则不受此限。
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7.4.2 角焊缝计算的基本公式
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23( 2/2/) 3ffw
N fxfx A e ,V fyfy A e ,V fzfzA e
A e N f x /2 + N f y /2f x A e/2 f y A e/2
则有
fx/ 2fy/ 2
fy/ 2fx/ 2, // fz
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角焊缝计算的基本公式为:
• 对承受动力荷载的重要构件焊缝，增加伽马射线探伤。
﹡强度折减： 高空安装焊缝，强度设计值乘以0.9。
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7.2.4 焊缝连接型式及焊缝型式 ﹡连接型式
平接、 搭接、 T形连接、 角接
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﹡焊缝型式 对接焊缝和角焊缝
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焊缝沿长度分布情况：连续角焊缝和断续角焊缝 按施焊位置
＝N/(lw
t)≤f
w t
或
f
w c
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23
（2）受弯、受剪的对接焊缝计算
＝M/Ww
≤
f
w t
＝VS/(Iwt)≤
f
w v
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（3）轴力、剪力和弯矩共同作用时，对接焊 缝的最大正应力为轴力和弯矩引起的应力之和， 剪力和折算应力和上面相同。
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7.3.3 部分焊透的对接焊缝
•仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时
fN/(he lw )ffw
•仅有垂直于焊缝长度方向的轴心力时
fN /(h e lw )fffw
• 同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力时
/ f 2 2
w
f
f整理ppt f
f
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7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算
1、受轴心力作用的拼接板连接
仅侧面角焊缝（图a） 仅正面角焊缝（图b）
7.2.1 焊接方法
电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等
﹡手工ห้องสมุดไป่ตู้弧焊
手工电弧焊焊条与焊件 金属强度相适应： Q235钢用E43系列； Q345用E50系列； Q390、Q420用E55系列。
EXX的XX表示焊条的最低抗拉强度。
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5
﹡埋弧焊
焊条和焊剂要保 证熔敷金属的抗拉 强度不低于相应手 工焊条数值。
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40
L形焊缝（图c）
正面角焊缝承担的力为: N3 =0.7hf∑lw3βf ffw
计算原则：按角焊缝计算
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7.4 角焊缝的构造和计算
7.4.1 构造和强度
﹡截面形状、有效截面
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﹡应力分布 侧面角焊缝的应力分布
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正面角焊缝的应力分布
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角焊缝的应力—位移曲线
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﹡焊脚尺寸的限制
hf 应与焊件的厚度相适应。 对手工焊，hf应不小于 1.5 t ，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。
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6
﹡电渣焊 ﹡气体保护焊 ﹡电阻焊
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7
7.2.2 焊接连接的优缺点
﹡ 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
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8
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
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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(GB324-88) 由基本符号、引出线、辅助符号、补充符号和 焊缝尺寸等部分组成
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7.3 对接焊缝的构造和计算
7.3.1 构造要求
﹡ 坡口形式
分为：I形缝、V形缝、带钝边单边V形缝、带钝 边V形缝（也叫Y形缝）、带钝边U形缝、带钝边 单边V形缝和双Y形缝等
第七章
钢结构的连接和节点构造
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1
主要内容：
7.1 钢结构对连接的要求及连接方法
7.2 焊接连接的特性
7.3 对接焊缝的构造和计算
7.4 角焊缝的构造和计算
7.5 焊接残余应力和残余变形
7.6 普通螺栓连接的构造和计算
7.7 高强螺栓连接的性能和计算
7.8 焊接梁翼缘焊缝计算
7.12 柱脚设计
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9
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10
﹡焊缝等级：《钢结构工程施工质量验收规范》 （GB50205）三级
• 三级焊缝：外观检查，外观尺寸和缺陷；
• 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；
• 全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷；
f
N he lw
ffw
N
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f
he lw
f ffw
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三面围焊时（图c） 先计算计算正面角焊缝l1受力N1，剩 余的N－ N1由侧面角焊缝l2承担。
菱形拼接板（图d） 简化计算不计正面及斜焊缝的f ：
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2、受轴心力作用的角钢连接
当用侧面角焊缝连接时（图a）
肢背 N1=e2 N /(e1+e2)=K1 N
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2
7.1 钢结构对连接的要求及连接方法
﹡连接要求 足够的强度、刚度和延性
﹡连接方法 焊接、铆接和螺栓连接
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3
特点：
﹡ 焊接，广泛采用 ﹡ 铆接，应用较少 ﹡ 螺栓连接
◆ 普通螺栓 • A、B级 • C级
◆ 高强螺栓 • 摩擦型连接 • 承压型连接
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4
7.2 焊接连接的特性
斜坡口为了和焊缝根部共同形成一个焊条能运转 的施焊空间
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﹡不同宽度和厚度的钢板拼接
动载时不大于1:4，计整理算ppt时取较薄焊件厚度
21
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7.3.2 对接焊缝的计算
计算原则
用计算焊件的方法。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