钢结构连接节点设计及构造培训(一)

P 0 .9 0 .9 0 .9 f u A e / 1 .2 0 .6 0 8 f u A e
后退
2）摩擦面抗滑移系数： 高强螺栓摩擦型连接完全依靠被连接构件间的摩擦阻力传递 剪力，以剪力等于摩擦力作为承载能力的极限状态。所以摩 擦面的抗滑移系数对摩擦型连接承载力影响非常大；而对于 承压型连接的板件接触面只要求清除油污及浮锈即可； 摩擦面系数的实际取值的问题
为 V形 、 单 边 V形 或 K形 坡 口 角 度 。
当 熔 合 线 处 焊 缝 截 面 边 长 等 于 或 接 近 于 最 短 距 离 s时 （ 图 b,c,e） ； 焊 缝 抗 剪 强 度 设 计 值 应 按 角 焊 缝 的 强 度 设 计 值 乘 以 0.9 原 因 ： 熔 合 线 处 的 焊 缝 强 度 比 有 效 截 面 处 要 低 10%
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2、 焊缝的构造; 1）焊缝材料的要求：不同强度的钢材连接时，可采用与低强 度钢材相适应的焊接材料； 2）对接焊缝的构造要求： Ⅰ、不同宽度或厚度的钢板拼接（《钢规》8.2.4）
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Ⅱ、焊接H型钢钢板拼接焊缝的要求（《验收规范》8.2.1） 焊接H型钢的翼缘板和腹板的拼接接缝的间距不应小于 200mm。翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽；腹板拼接宽度不 应小于300mm，长度不应小于600mm。
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4）螺栓孔最大，最小容许距离： （《钢规》8.3.4）
受力方面：应力集中，截面削弱（过小）及凸曲（过大，受压） 构造方面：连接面的紧密性问题； 施工方面：施工空间的问题
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后退
剪力，拉力共同作用下的螺栓承载力： Nv Nv
b

Nt Nt
b
1
后退
4、螺栓的构造： 1）强度折减： （《钢规》7.2.4）
2）连接数量： （《钢规》8.3.1） 每一杆件在节点上以及拼接接头的一端，永久性的螺栓数不 宜少于2个； 3）孔径要求： （《钢规》8.3.2） 摩擦型连接：孔径比螺栓公称直径大1.5~2.0mm； 承压型连接：孔径比螺栓公称直径大1.0~1.5mm；
b( b 1 或 b 2 ) he= hf ( 根 部 间 隙 b 、 b 1 或 b 2 1 .5 m m 但 5 m m ) cos s in 2 3 )圆 钢 与 钢 板 ： h e = 0 .7 h f ；
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4 )圆 钢 与 圆 钢 ： h e = 0 .1 d 1 + 2 d 2） - a ； a 为 焊 缝 表 面 至 两 个 圆 钢 公 切 线 距 离 （
H型钢工厂拼接示意
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Ⅲ、全熔透焊缝的无损探伤问题（《焊接规程》7.3.3） 三级焊缝：外观检查 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； 一级焊缝：在外观检查的基础上用超声波检验每条焊缝全部 长度，以便揭示焊缝内部缺陷。 焊缝的外观质量检验参见《焊接规程》7.2.3 Ⅳ、部分熔透焊缝（《钢规》 8.2.5 ）
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C、侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8hf和40mm； D、侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf 。当大于上述数值时， 其超出部分在计算中不予考虑。 E、在次要构件或次要焊缝连接中，可采用断续角焊缝。断续 角焊缝焊段的长度不得小于10hf或50mm，其净距不应大于15t( 对受压构件)或30t（对受拉构件），t为较薄焊件的厚度； F、在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，并 不得小于25mm。
T 型 连 接 单 面 角 焊 缝 ： h f 1 .5
焊 件 厚 度 4mm时 ， 最 小 焊 脚 尺 寸 与 焊 件 厚 度 相 同 ；
B、最大焊脚尺寸 （防止母材“过烧”，使构件产生翘曲和较大的焊接应力）
h f 1 .2 t（ t 为 较 薄 焊 件 厚 度 ） ; 焊缝边缘的角焊缝最大焊脚尺寸，尚应符合： 1 、 当 t 6 m m 时 ， h f t ； 2 、 当 t > 6 m m 时 ， h f t -( 1 ~ 2 ) m m ； 若边缘角焊缝与焊件边缘等厚，容易产生“咬边”，很难焊满
3）对接焊缝的计算： 计算原则：一级，二级焊缝不需计算，仅计算三级 （1） 全熔透对接焊缝的计算； Ⅰ、轴心受力的对接焊缝
a) : N b) :
f
lw t f t
w

fc
w

w
N s in N cos
lwt f t lw t f v
w

fc
w


f
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Ⅱ、受弯受剪的对接焊缝
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2 、 h e的 取 值 及 计 算 ： 1 ） 对 于 直 角 角 焊 缝 等 于 0 . 7 h f； h f 为 较 小 焊 脚 尺 寸 ； 2 ） 对 于 斜 角 角 焊 缝 ： 6 0 1 3 5 h e = h f cos

2
( 根 部 间 隙 b 、 b 1 或 b 2 1 .5 m m )
原 因 ： 夹 角 大 于 1 3 5 ， 焊 缝 表 面 难 成 型 ， 受 力 状 况 不 良 ； 夹 角 大 于 6 0 ， 焊 缝 施 焊 条 件 差 ， 根 部 将 留 有 空 隙 和 焊 渣 ；
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Ⅱ、角焊缝的尺Βιβλιοθήκη （《钢规》8.2.7）A、最小焊脚尺寸：
手 工 焊 ： h f 1 .5 t（ t 为 较 厚 焊 件 厚 度 ） ; t 1; t 为 较 厚 焊 件 厚 度 ） （ t 1; t 为 较 厚 焊 件 厚 度 ） （ 埋 弧 自 动 焊 ： h f 1 .5
4
ft
b
d ： 螺 栓 杆 直 径 ； d e： 螺 栓 在 螺 纹 处 的 有 效 直 径 ； d
e
(d
13 24
3 p ), p为 螺 纹 间 距

t: 在 不 同 受 力 方 向 中 一 个 受 力 方 向 承 压 构 件 总 厚 度 的 较 小 值 (min(a+c+e,b+d))
后退
后退
后退
二、焊缝的计算及构造要求；
1、焊缝的计算： 1）焊缝的强度设计值：《钢规》P18表3.4.1-3（高空焊缝强度 折减0.9;无垫板的单面施焊的对接焊缝折减0.85）
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2）角焊缝的计算：
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Ⅰ、通过焊缝形心的拉力，压力或剪力作用： 正面角焊缝（作用力垂直于焊缝长度方向）：
f N he l w f f f
2）同时承受剪力与杆轴方向拉力的螺栓计算：
( N N
v b v
)
2
(
N N
t b t
)
2
1且 N V N
b c
3）螺栓群的计算
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3、高强螺栓计算： 承压型螺栓计算方法与普通螺栓相同，主要讨论摩擦型； 高强螺栓与普通螺栓受力形式的区别，承压型连接受力与摩擦型连 接受力形式的区别； 1）预拉力P的意义： 高强度螺栓预拉力设计值由材料强度和螺栓有效截面积确定 取值时考虑： ①螺栓材料抗力的变异性，引入折减系数0.9； ②施加预应力时为补偿预拉力损失超张拉5%~10%，引入折减系数 0.9； ③在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉承载力 ，故对材料抗拉强度除以系数1.2； ④钢材由于以抗拉强度为准，引入附加安全系数0.9。
计 算 厚 度 h e 不 得 小 于 1 .5 t , t为 焊 件 的 较 大 厚 度 ； 当结构直接承受动力荷载时，垂直于受力方向的焊缝 不宜采用部分焊透的对接焊缝； 平行于受力方向的焊缝，可采用部分焊透的对接焊缝； ？ 可用于那些焊缝，举例说明
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3）、角焊缝的构造要求： Ⅰ、角焊缝的角度（《钢规》8.2.6）
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3）高强螺栓的计算：
单颗螺栓的抗剪承载力： NV
b R
nfP

R
: 不 均 匀 系 数 ,一 般 取 0.9， 最 小 板 厚 t 6mm的
冷 弯 薄 壁 钢 结 构 取 0.8； n f： 单 颗 螺 栓 传 力 摩 擦 面 数 目 ； 单颗螺栓的抗拉承载力： N
b t
0 .8 P ( 外 力 过 大 ， 螺 栓 存 在 松 弛 问 题 ， T 型 连 接 撬 力 问 题 )

N
w
侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）
f
he l w
f
ff
w
Ⅱ、在各种力综合作用下：

f


2

2 f
ff
w
注 意 ： f 和 h e的 取 值 问 题 1、 f ： 正 面 角 焊 缝 的 强 度 设 计 值 增 大 系 数 对 承 受 静 力 荷 载 和 间 接 承 受 动 力 荷 载 的 结 构 ： f =1 .2 2 对 直 接 承 受 动 力 荷 载 的 结 构 ： f =1 .0

f
f
N VSw (
Aw M / W w f t I wt fv
f w
w

fc
w

c
)
2
3 (
f
)
2
1 .1 f t
w
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（2） 部分焊透对接焊缝的计算; 计算原则：按角焊缝进行计算；计算公式参角焊缝计算公式
部分焊透焊缝有效厚度计算： V 形 坡 口 ( 图 a ) : 当 6 0 时 ， h e s （ 焊 缝 根 部 可 焊 满 ） 当 6 0 时 ， h e 0 .7 5 s （ 焊 缝 根 部 不 易 焊 满 ） 单 边 V 形 坡 口 ( 图 b ,c ) : 当 4 5 5 时 ， h e s 3 单 边 U 形 , J 形 坡 口 ( 图 d ,e ) : h e s s为 坡 口 深 度 ， 即 根 部 至 焊 缝 表 面 （ 不 考 虑 余 高 ） 的 最 短 距 离 ；