探究结构-结构的强度学案
1.2.2探析 结构强度-【新教材】苏教版高中通用技术必修《技术与设计2》教案

任务二探析结构强度浙江省嘉善高级中学鲍建国一、教学内容本节课要求学生理解结构的强度,通过探究体验认识影响结构强度的因素。
结合技术活动分析影响结构强度的因素,并提出合理的改进方法。
二、学科核心素养要求1. 技术意识:通过技术活动探究形状、材料、连接方式等因素对结构强度的影响,并尝试解决相关技术问题。
2. 创新设计:能依据相关技术试验标准对结构强度进行试验,并写出试验报告。
三、教学重点、难点1. 重点:能依据相关技术标准试验对结构强度进行试验并分析和改进。
2. 难点:理解结构强度的概念及其影响因素。
四、教学准备教学课件,试验教具等。
五、教学过程1.情境导入小明发现有一款办公桌的脚架采用了铝合金材料一体成型,其脚架内部设计成网格,这是为什么呢?2.新课学习(1)结构强度的探究案例展示。
①结构强度的含义是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
②应力的定义是构件单位面积上所产生的内力,σ=F N/A。
活动1:悬臂结构模型的强度体验。
活动要求:①用不同材料但结构相同的悬臂结构进行比较试验。
②用相同材料但结构不同的悬臂结构进行比较试验。
活动过程:①将悬臂解结构的一端固定,悬臂长度不少于200毫米。
②在悬臂结构的另一端不断增加钩码,直至悬臂出现断裂,记录断裂前的钩码质量以及断裂点。
③将测试数据记录在表格内,并进行交流和讨论。
序号结构形状所用材料连接形式钩码质量断裂点1234问题1:根据试验结果,分析承重较大的结构具有什么特点?问题2:观察断裂点在哪个位置,请思考原因是什么?问题3:分析材料、连接方式对结构承重的影响?马上行动1:钢筋混凝土梁中的钢筋和混凝土的受力形式是什么?如何合理利用钢筋提高梁的强度?归纳:结构的材料影响结构的强度。
马上行动2:升降桌是如何实现升降功能的?它的连接方式是什么?归纳:结构的连接方式影响结构的强度。
连接方式特点具体形式铰连接被连接的构件在连接处不能相对移动,但可相对转动松螺栓连接、松铆连接、铰链连接等刚连接被连接的构件在连接处既不能相对移动,也不能相对转动榫接、胶接、焊接、紧铆连接、紧固螺栓连接等问题4:列举刚连接和铰连接的应用。
高中通用技术必修2__“1.2《结构的强度》

通用技术必修2 第一章结构与设计第二节探究结构------结构强度一、教学课时:1课时二、教学目标1. 知识与技能目标(1)让学生了解结构强度的概念。
(2) 能够掌握分析影响简单结构强度的主要原因。
(3) 学会做简单的技术试验。
2. 过程与方法目标通过观察和动手操作等简单的技术试验过程,学会简单的技术试验方法。
3. 情感态度和价值观目标通过技术试验,形成和保持对技术问题的探究欲望,以及培养良好的合作与交流的态度。
通过试验能够总结出影响结构强度的主要因素,以及在生活中我们如何利用好这一结论。
三、教学重点:1. 分析影响一个简单结构强度的主要因素;2. 如何技术试验,并由试验结果总结出影响结构强度的主要因素。
四、教学难点:分析影响结构强度的主要因素。
五、教学方法:教授、任务驱动、小组合作。
六、教学准备:教学课件的准备:1、收集、拍摄相关图片,制作教学课件。
2、筷子若干、2个纸杯、1个塑料杯、1双金属筷子、A4纸若干、正方形框架台、钩码若干等。
七、教学过程【课程导入】视频:2015年6月贵州省发生的3起房屋坍塌事件【多媒体展示】为什么住房事故会频发呢?为什么建筑的寿命会如此之短呢?【教师引导】中国日报网报道:仇保兴,住建部副部长在第六届国际绿色建筑与建筑节能大会上说我国是世界上每年新建建筑量最大的国家,每年20亿平方米新建面积,相当于消耗了全世界40%的水泥和钢材,而只能持续25─30年。
在建筑中对于普通住房建筑要求建筑物的使用寿命是50年。
【师生互动】为什么住房事故会频发呢?为什么建筑的寿命会如此之短呢?【学生】建筑物的强度不达标稳固【多媒体展示】结构的强度:物体结构抵抗变形的能力(断与不断塌与不塌)【课堂小游戏】问题接龙拔河的绳子断裂广告牌被台风吹倒广告牌支撑柱被台风吹断鸡蛋在某种情况下可以承受很大的力汽车外壳在撞击下变形挂在天花板上的日光灯被风吹的摇摇晃晃【师生互动】同学们我们一起来猜一猜有哪些因素可能会影响到结构的强度呢?【课堂小试验1】(一)结构强度和横截面积(应力)【提问】如何理解结实这个概念?【学习任务】请同学们阅读书上14页知识,完成以下问题:1、什么是内力?2、什么应力?【多媒体展示】应力:构件单位面积所受的内力称为构件的应力σ=N/A【师生互动】N(定值)=σ*A当N为一个定值时,σ与A成反比,要使构件不到达σ的最大值,就要扩大构件的截面积,那么就会应力越小,被破坏的危险性就越小。
1.2.2 探究结构强度 教学设计 高中下学期通用技术苏教版(2019)《技术与设计2》

《探究结构的强度》教学设计
教材分析
本节课是《技术与设计 2》模块第一章第二节中任务二的教学内容,计划用 1 课时进行教学。
“结构的强度”安排在学生学习了“探究结构的稳定性”之后,符合学生的认知规律,层层递进,也体现了“结构的强度与稳定性”是“结构与设计”这个单元的一个重要组成部分,同时也是后续“结构设计与制作”“典型结构赏析”知识的基础,有着承上启下的作用。
“结构的强度与稳定性”和生活实际联系密切。
正确认识影响结构强度的因素,在结构设计中正确的选择结构和材料,通过增加结构强度使结构更加稳定是十分重要的。
一、教学目标
1、知识与技能
(1)理解强度的概念,了解应力和强度的关系
(2)掌握影响结构强度的因素;
2、过程与方法通过师生互动、技术试验等方式引导学生积极思考,积极参与到课堂教学活动中,培养学生的技术实践、技术交流、技术表达的能力以及合作探究能力。
3、情感态度与价值观在试验探究、小组对抗赛中培养学生的观察、思维、实践操作能力,在探究中体验学习的乐趣,在参与中感受技术的魅力,形成和保持对技术问题的敏感性和探究欲望。
二、教学重难点
1、教学重点
(1)理解和掌握影响结构强度的因素;
(2)能够将影响结构强度的因素应用于实际结构设计中。
2、教学难点能够将影响结构强度的因素应用于实际结构设计中
三、教学方法
讲授法、演示法、直观演示法、任务驱动法、自主学习法
四、教学资源准备
多媒体课件、A4纸、钩码、纸杯 (正常与去卷边各一)、小组实践工具包 (木棒、A4纸、
板书设计
《结构的强度》教学反思。
《结构的强度与稳定性导学案-2023-2024学年高中通用技术地质版》

《结构的强度与稳定性》导学案第一课时导学目标:1. 了解结构的强度与稳定性的定义和重要性;2. 掌握结构的强度与稳定性的计算方法;3. 能够应用所学知识解决相关问题。
导学内容:一、引出问题1. 什么是结构的强度与稳定性?2. 结构的强度与稳定性在工程中有何重要性?3. 如何计算结构的强度与稳定性?二、知识讲解1. 结构的强度:指结构在外部荷载作用下抵抗变形和破坏的能力。
2. 结构的稳定性:指结构在外部荷载作用下不失去稳定性的能力。
3. 结构的强度与稳定性的重要性:保证结构的安全稳定,延长使用寿命,减少维护和修复成本。
4. 结构的强度计算方法:根据材料的强度参数和结构受力情况进行计算。
5. 结构的稳定性计算方法:考虑结构在受力情况下可能出现的失稳形式,采取相应措施提高稳定性。
三、例题讲解1. 已知某钢结构受力情况如下:水平荷载50kN,垂直荷载30kN,钢材的抗拉强度为400MPa,抗压强度为300MPa,计算结构的强度是否足够?2. 设计一个桥梁结构,要求在最大荷载下结构不失稳,应该如何设计?四、练习题1. 某混凝土结构在承受荷载时有可能出现哪些失稳形式?2. 计算一个钢梁结构在水平荷载100kN下的抗压强度需达到多少?五、课堂讨论1. 学生可以结合实际案例,讨论结构的强度与稳定性问题。
2. 老师引导学生探讨如何提高结构的强度与稳定性,促进学生的思维和创新能力。
导学总结:通过学习本课内容,我们了解了结构的强度与稳定性的定义和重要性,掌握了计算方法,并通过例题练习加深了理解。
结构的强度与稳定性是保证工程安全的重要因素,希望同学们能够在今后的学习和工作中充分应用所学知识,不断提高自身能力。
第二课时一、导入结构的强度与稳定性是工程领域中非常重要的概念,它们直接关系着建筑物的安全性和稳定性。
因此,我们今天将学习关于结构的强度与稳定性的知识,了解它们的定义、影响因素以及如何进行评估和提升。
二、知识点1. 结构的强度:结构的强度是指结构在不同工况下能够承受的外部荷载或应力的能力。
《探析结构强度作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版2019》

《探析结构强度》作业设计方案第一课时一、课程背景分析本门课程是针对土木工程专业学生设计的一门重要课程,通过学习本门课程,学生将掌握土木工程结构的基本原理和设计方法。
其中,结构强度是土木工程设计中的一个重要指标,对于保证结构的安全性和稳定性至关重要。
因此,通过本门课程的学习,学生将能够掌握结构强度分析的基本知识和方法,为日后从事土木工程设计和研究奠定基础。
二、课程目标1. 了解结构强度的基本概念和原理;2. 掌握结构强度分析的基本方法和步骤;3. 能够运用所学知识进行结构强度设计和分析;4. 提高学生的实际动手能力和解决问题的能力。
三、课程内容1. 结构强度的概念及分类;2. 结构强度分析的基本原理;3. 钢结构、混凝土结构和木结构强度设计;4. 结构强度验算方法及应用;5. 结构强度实例分析。
四、作业设计方案1. 作业一:结构强度概念梳理要求学生通过文献查阅,梳理结构强度的基本概念,包括强度的定义、分类、影响因素等内容,并结合实例进行解释。
要求学生撰写一篇1000字的结构强度概念论文。
2. 作业二:结构强度分析与设计要求学生选择一个具体的建筑结构实例,进行结构强度分析与设计。
学生需要了解该结构的基本参数、荷载条件,运用所学知识进行强度计算和验算,并给出设计建议。
要求学生撰写一份结构强度设计报告,包括计算过程、结果分析和设计建议。
3. 作业三:结构强度实例分析要求学生选择一个现实建筑工程实例,进行结构强度实例分析。
学生需要了解该工程的结构形式、材料选取等情况,运用所学知识对其进行强度分析,并提出改进意见。
要求学生撰写一份结构强度实例分析报告,包括实例介绍、分析过程和改进建议。
五、评分标准1. 作业一评分主要考虑文献查阅的深度和广度,结构概念理解的透彻程度;2. 作业二评分主要考虑结构强度设计报告的完整性和合理性,计算过程的正确性;3. 作业三评分主要考虑结构强度实例分析报告的实例选择和分析深度。
六、教学资源1. 《结构力学》教材;2. 相关学术文献和案例资料;3. 计算机辅助设计软件。
《结构的强度与稳定性核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学年高中通用技术地质

《结构的强度与稳定性》导学案一、导入结构的强度与稳定性是工程结构设计中非常重要的两个观点,它们直接干系到结构的安全性和可靠性。
在本节课中,我们将进修结构的强度和稳定性的观点、原理和影响因素,以及如何进行结构设计以确保结构的安全性。
二、进修目标1. 了解结构的强度和稳定性的观点和定义;2. 掌握结构的强度和稳定性的计算方法;3. 理解结构的强度和稳定性的影响因素;4. 能够应用所学知识进行结构设计。
三、进修内容1. 结构的强度和稳定性的观点和定义;2. 结构的强度和稳定性的计算方法;3. 结构的强度和稳定性的影响因素;4. 结构设计的基本原则。
四、进修过程1. 结构的强度和稳定性的观点和定义- 强度:结构在受力作用下不发生破坏的能力称为结构的强度。
强度与结构的材料、截面形状、受力状态等有关。
- 稳定性:结构在受力作用下不发生失稳的能力称为结构的稳定性。
稳定性与结构的几何形状、支持条件等有关。
2. 结构的强度和稳定性的计算方法- 结构的强度计算方法:通常采用强度理论或有限元分析等方法进行计算,确定结构在承受荷载时是否会发生破坏。
- 结构的稳定性计算方法:通常采用欧拉稳定性理论或极限承载能力等方法进行计算,确定结构在承受荷载时是否会发生失稳。
3. 结构的强度和稳定性的影响因素- 结构的材料:不同材料的强度和稳定性不同,需要根据具体情况选择合适的材料。
- 结构的截面形状:结构的截面形状对其强度和稳定性有重要影响,需要进行合理设计。
- 结构的支持条件:结构的支持条件会影响其稳定性,需要思量支持条件对结构的影响。
4. 结构设计的基本原则- 结构设计应符合相关标准和规范,确保结构的安全性和可靠性。
- 结构设计应思量结构的强度和稳定性,避免结构在应用过程中发生破坏或失稳。
- 结构设计应根据具体情况进行合理设计,确保结构的经济性和实用性。
五、教室练习1. 请计算一个具体结构在承受一定荷载时的强度和稳定性。
2. 请分析一个具体结构的材料、截面形状和支持条件对其强度和稳定性的影响。
探析结构的强度教案
探析结构的强度教案
教案标题:探析结构的强度教案
教学目标:
1. 了解结构的强度概念及其重要性
2. 掌握结构强度的计算方法
3. 能够分析和评估不同结构的强度
教学重点:
1. 结构的强度概念
2. 结构强度的计算方法
3. 结构强度的分析和评估
教学难点:
1. 结构强度的计算方法的理解和运用
2. 结构强度的分析和评估能力的培养
教学准备:
1. 教学PPT
2. 结构强度计算案例
3. 结构强度评估实例
4. 相关教学资料
教学过程:
一、导入
通过展示一些结构强度不足导致的事故案例,引出结构强度的重要性和必要性。
二、讲解
1. 结构强度的概念和分类
2. 结构强度的计算方法(包括静力学方法、有限元分析等)
3. 结构强度的评估标准和方法
三、案例分析
结合实际案例,对不同结构的强度进行计算和评估,让学生掌握实际运用的能力。
四、讨论交流
学生就案例分析中遇到的问题进行讨论,加深对结构强度计算和评估方法的理解。
五、作业布置
布置相关结构强度计算和评估的作业,巩固所学知识。
教学反思:
通过本节课的教学,学生应该能够了解结构的强度概念及其重要性,掌握结构强度的计算方法,能够分析和评估不同结构的强度。
同时,教师应该根据学生的学习情况,及时调整教学方法和内容,确保教学效果。
《探析结构强度导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版2019》
《探析结构强度》导学案第一课时一、导学目标:1. 了解结构强度在工程中的重要性;2. 理解结构强度的概念及相关术语;3. 掌握评估结构强度的方法和标准。
二、导学内容:1. 结构强度的定义及意义;2. 结构强度分析方法;3. 结构强度评估标准。
三、导学重点与难点:重点:结构强度的概念及评估方法;难点:结构强度的具体计算和应用。
四、导学过程:1. 课前预习请学生阅读相关教材或参考资料,了解结构强度的定义和意义,熟悉相关术语和概念。
2. 导入引导通过引入一些实例或案例,引导学生思考结构强度在工程中的重要性,激发学生学习的兴趣。
3. 学习内容讲解a. 结构强度的定义及意义:结构强度是指结构在受力作用下不会发生破坏的能力,它是保证结构安全运行的重要指标。
b. 结构强度分析方法:常见的结构强度分析方法包括静力分析、动力分析、有限元分析等。
c. 结构强度评估标准:结构强度评估通常根据国家或行业标准进行,如建筑结构设计规范、桥梁设计规范等。
4. 互动讨论通过提问和讨论,帮助学生加深对结构强度概念的理解,激发学生思考结构强度的问题和挑战。
5. 拓展延伸引导学生进一步了解结构强度评估的实际应用,探讨结构强度与工程质量、安全性的关系。
6. 知识巩固设计小组讨论或综合案例分析,加强学生对结构强度概念的理解和运用能力。
7. 课堂总结对本节课的学习内容进行总结,强调结构强度在工程中的重要性,激发学生对工程学科的兴趣和热情。
五、作业布置:1. 阅读相关资料,进一步了解结构强度的概念和应用;2. 完成结构强度评估的案例分析,掌握评估方法和标准;3. 准备课堂讨论或展示,分享对结构强度的认识和见解。
六、反思与改进:根据学生的学习反馈和表现,及时调整教学方法和内容,激发学生学习兴趣,提高学习效果。
第二课时一、导入引言结构强度是工程学中非常重要的一个概念,它直接关系到建筑物、桥梁、船舶等工程结构的安全性和稳定性。
通过学习《结构强度》这一专题,我们将探究结构强度的定义、分类、计算方法以及影响结构强度的因素,从而更好地理解结构工程中的关键问题。
《探究结构的强度》教学案例.
《探究结构的强度》教学案例从化中学钟记和一、教学分析1、教学对象分析高中学生已有一定的生活经验,在已学过的物理知识中对物体所受的外力、压强等有较深的理解,但对结构的强度了解不多、不够完善,容易把结构的强度与稳定性混淆。
2、教学内容分析本节课主要是让学生能够联系“应力”来理解结构强度的概念以及影响结构强度的因素。
教学中要做好演示技术试验,适时引导学生观察思考并给予理论上的解释、归纳,从而让学生得出结论、理解知识。
有关应力的计算可以通过讲、练结合方式进行教学。
二、教学目标1、知识与技能⑴、理解内力、强度、应力的概念;⑵、能进行简单的应力计算;⑶、会用应力和强度的关系来解释一些日常现象;⑷、了解影响结构强度的因素。
2、过程与方法⑴、通过简单的技术实验,使学生加深对强度、内力、应力概念的理解;⑵、通过简单的技术实验,使学生自己能够分析影响结构强度的因素。
3、情感、态度与价值观培养学生对身边事物的观察能力、对问题的探究能力和认真进行技术试验的科学态度。
三、教学重点与难点教学重点:联系“应力”理解结构的强度以及进行简单的应力计算。
教学难点:结构强度与稳定性的联系和区别。
四、教学策略从学生日常生活中熟悉的事例入手,先复习影响结构稳定性的因素,引出结构强度的概念。
通过有关的技术试验,引导学生理解结构内力、应力及其与结构强度的联系,了解影响结构强度的因素,再通过课本的例题、生活中的案例的思考和分析,让学生将所学知识运用到实际中,从而提高学生学习技术的兴趣和能力。
五、教学媒体多媒体教学平台,技术试验用铁三角架、塑料机片、泡沫条、纸杯、不锈钢杯、钩码等六、教学过程。
结构与强度教案
稳固结构的探析(第二课时——结构与强度)一、教学目标1、能够区分结构强度与稳定性的区别。
2、理解强度的概念,让学生通过技术试验探索出影响结构强度的几个因素。
4、从日常生活出发进行课堂教学,让学生感受技术中的结构与他们密切相关,激发学生自主的关注身边的生活,提高他们的观察力,能用强度的概念来评价、选择和使用结构。
二、教学分析1、教学对象分析:学生已经在前一节课学习了结构与稳定性,只是学生容易将本节内容(结构强度)与上一节的“结构稳定性”的知识点混淆。
学生在生活中也有强度的直观认识和感受,缺少理性的判断,对影响结构强度的几个因素理解不全面。
2、教材内容分析:本小节的内容从课本知识点的编排上,到知识点本身,都与稳定性有很多相似之处。
所以,应注意让学生了解这两小节内容的联系与区别。
重点分析影响结构强度的主要因素。
三、教学重点与难点教学重点:1、理解强度的概念,理解结构稳定性与强度的联系与区别2、通过案例的探究性试验,让学生能够自己分析并得出形状是影响结构强度的主要因素之一。
教学难点:结构的外部形状和结构的构件截面形状以及构件受力的方向对强度的影响。
四、教学策略从生活中的话题出发,引入强度的概念,通过精心设计的案例以及教师的引导,让学生自主的去探究,学习影响结构强度的主要因素。
再通过分析生活中的例子,让学生能关注生活,善于发现、理解生活中的技术问题。
五、教学过程:1、情景导入:取一个较高的花架,请同学评价,回顾稳定的三个条件,即结构的形状、重心高低、底部支撑面大小。
图片演示如何去为了稳定性改进这个花架?再取一张比较稳定的椅子,请一个较胖的同学试坐,轻微晃动,可能导致椅子垮塌。
2、结构强度的概念:我们知道结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
一张好的凳子,除了应该具有一定的稳定性而使之坐人之后不容易翻倒之外,还需要什么要求呢?(生答:牢固、结实)。
也就是我们我们今天学习的内容:结构的强度。
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第一章第二节探究结构-结构的强度导学案
诸城市实验中学高二级部通用技术第一章第二节学案编写:王晶晶审核:刘国涛
【学习目标】:
知识与技能:
1、知道影响结构强度的因素。
2、理解应力的概念。
过程与方法:
能通过技术试验分析影响结构稳定性的因素,并写出试验报告。
情感态度价值观:
培养富于想象、善于批判、敢于表现个性、勇于创新的个性品质。
【自主学习】
1、结构的强度是指:
2、应力是指:
3、影响结构强度的因素有:
【合作探究】
1、为什么大厦下层的支柱和受力墙体往往要比上层的粗和厚?
【技术试验】课本22试验
分组合作并写出试验报告:【例题分析】
例1. 如图所示为一张学生制作的小木凳。
小木凳脚架之间采
用的连接方式是( )
A.铆接 B.铰连接
C.榫接 D.焊接
答案:C
(分析)本题考查“构件连接的类型”。
构件的连接类型比
较多,金工有铆接、焊接、胶接等;木工有榫接、钉接等;按连
接后的活动效果.可分为钢连接、铰连接。
小木凳的四支脚架由几
根横木段通过榫接而成。
例2.案例分析题如图Z-5-3,从结构强度的角度分析塑料板凳的
凳脚设计成凹凸形状而不是简单的平直形状。
[提示] 塑料板凳的凳脚设计成半凹凸形,主要是为了提高凳
脚强度。
(分析) 本题考查“构件的强度与结构的形状有关”。
设计成
凹凸形状.抗压强度提高。
【限时检测】(5分钟)
1、我们常用的A字形梯采用的构件截面是长方形的,这说明影响结构强度的因素是:()
A、材料
B、构件的形状
C、重心的高低
D、连接方式
2、中国古代木建筑,坚固耐用,主要采用的连接方式是:()
A、铆接
B、榫接
C、胶接
D、铰接
3、在自行车家族中,有性能各异的不同车型。
如装有辅助小轮的童车、弯梁女式车、双坐双脚蹬的双人车等,这些特殊功能的实现是因为设计者改变了()
A、车的自重
B、车的材料
C、车的结构
D、车的大小
4.一根材质匀称的木质横梁,长2.5m,截面规格为30cm
×20cm,两端架在相距为2m的支撑墙上.如按竖摆和横
摆两种方式(如图Z-5-5所示)摆放,则木质横梁的承重
(上往下压)能力( )
A.如甲图所示竖摆方式承重大
B.如乙图所示横摆方式承重大
C.一样大D.不确定
5.“康师傅”矿泉水的瓶子外形结构如图甲所示,A、B两处是矿泉
水瓶壳的不同结构.A处有内环圈,B处没有。
则A、B两处抵抗外界
向内挤压(如图乙)的能力( )
A.A处比B处大B.B处比A处大
C.不能确定D.一样大
【自我小结】
【拓展阅读】
钢结构构件常用的连接方式
1.焊接连接
焊接连接有气焊、接触焊和电弧焊等方法。
在电弧焊中又分手工焊、自动焊和半自动焊三种。
目前,钢结构中常用的是手工电弧焊。
利用手工操作的方法,以焊接电弧产生的热量使焊条和焊件熔化,从而凝固成牢固接头的工艺过程,就是手工电弧焊。
(1)焊缝的形式与构造
①对接焊缝
对接焊缝的形式有直边缝、单边V形缝、双边V形缝、U形缝、K形缝、X形缝等。
当焊件厚度很小,可采用直边缝。
对于一般厚度的焊件,因为直边缝不易焊透,可采用有斜坡口的单边V形缝或双边V形缝,斜坡口和焊缝根部共同形成一个焊条能够运转的施焊空间,使焊件易于焊透。
对于较厚的焊件,则应采用U形缝、K形缝和X形缝。
其中V形缝和U形缝为单面施焊,但在焊缝根部还需要补焊,当焊件可随意翻转施焊时,使用K形缝和X形缝较好。
焊缝的起点和终点处常因不能熔透而出现凹形的焊口,为避免受力后出现裂纹及应力集中,施焊时应将两端焊至引弧板上,然后再将多余部分切除,这样便不致减小焊缝处的截面。
对接焊缝的优点是用料经济,传力均匀、平顺,没有显著的应力集中,承受动力荷载的构件最适于采用对接焊缝。
缺点是施焊的焊件应保持一定的间隙,板边需要加工,施工不便。
②角焊缝
在相互搭接或丁字连接构件的边缘,所焊截面为三角形的焊缝,叫做角焊缝。
角焊缝按外力作用方向可分为平行于外力作用方向的侧面角焊缝和垂直于外力作用方向的正面角焊缝。
钢结构中,最常用的是普通直角焊缝,其他形式主要是为了改变受力状态,避免应力集中,一般多用于直接受动力荷载的结构。
杆件与节点板的连接焊缝一般宜采用两面侧焊,也可用三面围焊,对角钢焊件还可采用L形围焊,但为不引起偏心,角钢背焊缝长度常受到限制,所以一般只适用于受力较小的焊件。
所有围焊的转角处必须连续施焊。
角焊缝的优点是焊件板边不必预先加工,也不需要校正缝距,施工方便。
其缺点是应力集中现象比较严重,由于必须有一定的搭接长度,角焊缝连接在材料使用上不够经济。
(2)对接焊缝的形式及受力特点
对接焊缝有对接接头和T形接头两种。
如按焊缝是否被焊透,又分焊透的对接焊缝和未焊透的对接焊缝两种。
焊透的对接焊缝,其焊条金属充满整个连接截面并和母材熔成一体,焊缝的强度与被焊构件的强度基本相同。
当连接焊缝受力很小甚至不受力,但又要求焊接结构外观平齐时,或连接焊缝受力虽较大,但采用焊透的对接焊缝其强度并不能充分利用时,则应采用未焊透的对接焊缝。
钢结构中采用较多的是焊透的对接焊缝。
2.普通螺栓连接
(1)粗制螺栓与精制螺栓
粗制螺栓是用圆钢热压而成,表面粗糙。
由于螺杆与螺孔之间有空隙,所以承受剪力较差,一般用于安装连接中。
精制螺栓的螺杆是在车床上加工而成,螺杆直径与孔径基本相同,抗剪能力较好,但制造费工,成本较高,一般很少用。
粗制螺栓与精制螺栓不仅螺杆不同,孔壁也不同,螺栓孔壁按质量可分为一类孔与二类孔、粗制螺栓用二类孔、精制螺栓用一类孔。
(2)螺栓的排列
螺栓的排列有并列与错列两种形式,并列简单、整齐,比较常用。
螺栓在构件上的排列应当满足如下要求:
①受力要求:从受力要求出发,螺栓的距离不宜过大或过小。
例如:受压构件顺作用力方向的螺栓间距过大时,构件易压屈鼓出,端距过小时,前部钢材可能被挤压破坏等。
②构造要求:螺栓间距过大时,构件接触不严密。
当空气湿度大时,易造成钢材锈蚀,所以从构造出发,螺栓间距不能过大。
③施工要求:布置螺栓时,还要考虑到用扳手拧螺栓的可能性,按扳手尺寸的要求进行。
3.高强度螺栓连接
高强度螺栓是一种新的连接形式,它具有施工简单、受力性能好、可拆换、耐疲劳以及在动力荷载作用下不致松动等优点,是很有发展前途的连接方法。
高强度螺栓是用特制的扳手上紧螺帽,使螺栓产生巨大而又受控制的预拉力,通过螺帽和垫板,对被连接件也产生了同样大小的预压力。
在预压力作用下,沿被连接件表面就会产生较大的摩擦力,只要轴力小于此摩擦力,构件便不会滑移,连接就不会受到破坏,这就是高强度螺栓连接的原理。
高强度螺栓连接是靠连接件接触面间的摩擦力来阻止其相互滑移的,为使接触面有足够的摩擦力,就必须提高构件的夹紧力和增大构件接触面的摩擦系数。
构件间的夹紧力是靠对螺栓施加预拉力来实现的,但由低碳钢制成的普通螺栓,因受材料强度的限制,所能施加的预拉力是有限的,它所产生的摩擦力比普通螺栓的抗剪能力还小,所以如要靠螺栓预拉力所引起的摩擦力来传力,则螺栓材料的强度必须比构件材料的强度大得多才行,即螺栓必须采用高强度钢制造,这也就是称为高强度螺栓连接的原因。
高强度螺栓连接中,摩擦系数的大小对承载力的影响很大。
试验表明,摩擦系数与构件的材质、接触面的粗糙程度、法向力的大小等都有直接的关系,其中主要是接触面的形式和构件的材质。
为了增大接触面的摩擦系数,施工时应将连接范围内构件接触面进行处理,处理的方法有喷砂、用钢丝刷清理等。
设计时,应根据工程情况,尽量采用摩擦系数较大的处理方法,并在施工图上清楚注明。
应当指出,高强度螺栓实际上有摩擦型和承压型之分。
摩擦型高强度螺栓承受剪力的准则是设计荷载引起的剪力不超过摩擦力。
而承压型高强度螺栓则是以杆身不被剪坏或板件不被压坏为设计准则,其受力特点及计算方法等与普通螺栓基本相同,但由于螺栓采用了高强度钢材制造,所以具有较高的承载能力。