角焊缝分类

对结构性能的影响
1>静力强度：无影响. 2>刚度：变形增加，刚度减小。 3>压杆的稳定承载力：降低。 4>疲劳强度：降低 5>低温冷脆：易发生
普通螺栓连接
一：普通螺栓的构造： 1 ：普通螺栓的形式和规格尺寸： M16 ， M20 等。 16,20 为公 称直径。 2：螺栓及孔的图例： 3：排列要求，并列和错列。 二：螺栓连接的受力性能和计算： 受剪螺栓连接：栓杆受剪，孔壁承压。
受拉螺栓连接：沿杆轴方向受拉。
拉剪螺栓连接：兼有上述两种。
受剪螺栓连接 1：受力性能：
弹性工作阶段
（摩擦力传力）
相对滑Hale Waihona Puke Baidu状态
（承担外力不增加）
弹塑性工作阶段
（栓杆受剪，孔壁承压）
破坏
2：破坏形式：
栓杆剪断 孔壁挤压坏 钢板拉断 端部钢板剪断 栓杆受弯破坏
钢板拉断怎么办？
抗剪承载力设计值
计算防止
b NV nV
N w w ＝ f t 或f c l wt
M,N共同作用时（梁内）
矩 形 截 面
max
max
M ftw Wx
IT 字 形 截 面
w
VS w f vw I wt w
2 1 2 1
＋3 1.1 f t
问：为什么 f t w 前要乘以一系数1.1？ 思考：牛腿问题的处理？
1、受力：沿杆轴方向受拉。 破坏：栓杆被拉断。
2、单个螺栓受拉承载力设计值
N Ae f t
b t b
d
4
2 e
ft
b
f t b 值的由来：考虑橇杠作用，并对其进行简化，从 而采如用 f t b 0.8 f 来考虑。
3、螺栓群受拉连拉计算。 1>轴心力：
nN
N
b t
2>偏心力作用下 a.小偏心情况：螺栓群全部受拉。
焊接宽度不同或相差4mm以上时，放坡≤1/4
设置引弧板：埋弧焊≤50mm；手工焊>20mm. 无法设引弧板时的处理：计算时扣除起落弧坑的影响 （每端减去t—对接焊缝或hf —角焊缝）
二对接焊缝计算 1:简化原则：对接焊缝可视为焊件截面的延续组成部分，即 焊接中的应力分布与原焊件原有的相同。 轴心力作用
逐渐扩展，直到最后破坏，这种现象称为疲劳。
疲劳破坏具有突然性，破坏前没有明显的宏观塑性变形，属于脆性断裂。 其破坏过程经历裂纹的产生、裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂三个阶段， 是延时断裂。
钢 柱 上 焊 接 牛 腿 （ 腹 板 和 翼 缘 ）
梁柱节点：梁分别连接在柱的腹板和翼缘（连接角钢与
梁焊缝相连，与柱螺栓相连）
f f
w ＋ 2 f f f
使用该公式时注意：
1>该公式适用于角焊缝受各种力综合作用，即：σf与Tf共同 作用下的情况。
2> 鉴别焊缝有效截面上的应力是 σf 还是 τ f 应根据所计算焊 缝计算总的位置，结合相对应于该点的外力作用方向与该联 总所在焊缝的长度方向进行考虑。 3>注意β f的取值:
紧固后松驰损失：×0.9
拉剪应力同时存在：÷1.2
3：紧固方法： 扭矩法. 转角法. 扭掉螺栓部梅花卡头.
三：高强度螺栓连接的受力性能与计算： 一>摩擦型： 1:受剪连接的受力性能和计算。 1>受力性能：剪切变形小，弹性性能好，耐疲劳。 承载能力极限状态：摩擦力刚被克服连接将要产生相对滑移。 2>计算方法：
焊接残余应力
成因：不均匀的温度场。 形成主要根源：“热”塑性变形。
种类（无约束状态下施焊）：
1>纵向：焊缝及附近区域为拉应力。 2>横向： 塑性变形区纵向收缩引起的σx’. 焊缝全长不同时焊接致使横向收缩的不同时性所引起的σx’. 3>厚度方向残余应力。
特点：是自相平衡的内应力体系，即在任何截面上残余应 力均为有拉有压，内力和内力矩平衡
角焊缝强度条件的一般表达式简化原则:
1) 有较截面简化：he=hfcos450=0.7hf. 2) 应力简化：截面上应力均匀分布。
3)受力形式：受轴心力Nx,Ny作用。
角焊缝强度条件的一般表达式
提问： 受剪与抗拉设计值
转换为什么乘以 3？βf如何 取值？ σ t和τ f对焊缝有效截面而 言是单纯的正应力与剪应力 吗？
传力平缓
正面角焊缝 侧面角焊缝
直接动力荷载作用
焊脚尺寸要求： 1）最小焊接脚尺寸：防止冷却过快形成裂纹 hf 取值要求：
h f min 1.5 tmax
自动焊用hfmin-1 自动焊用hfmin+1
且hfmin 在t≤4mm 时取hfmin=t
2）最大焊脚尺寸hfmax , 防止“过烧”及过大残余应力和变形。
N
M 1
Ney1 m yi2
N n
N1max N Ney1 N tb N1' min n m yi2 0
若≤0,按大偏心计算
N
N 1
b.大偏心情况
N1max
Fe y 2 m y i
'
' 1
问：为什么大偏心计算公式仅有一项？
拉剪螺栓连接：
破坏形式： 螺栓杆受剪受拉破坏 孔壁承压破坏 验算剪拉作用
应力集中：应力集中越严重，出现同号三相应力场的应力水平越接近，
钢材越趋于脆性。
温度：高温热塑性变形，低温冷脆（脆性温度转变区） 荷载类型：加载速度：低温脆性破坏
循环荷载 高周疲劳—— n 5104 f y 102 ～5 104 f y 低周疲劳—— n＝
疲劳：钢材在连续交变荷载作用下，会逐渐累积损伤、产生裂纹及裂纹
焊缝 截面形状
对接焊缝——受力性能较好 制造复杂
角焊缝——受力复杂 制造简单
2>施焊方式：平,立,俯,仰. 焊接符号及标注方法： 1>符号：由图形符号,辅助符号,引出线组成。 2> 具体要求 图形符号 辅助符号
将所能收集到的 焊缝符号列表画 出并标明其含义
焊接质量级别：一、二、三级
对接焊缝的构造 坡口要求： t很小(手≤6mm.自≤12mm I形 t=7～20mm单边V形 . J形或V 形 t>20mm形 U形 K形或X形 钝边d:手工焊 2mm ，自动焊4～8mm. 间隙a:手工焊 2～4mm，自动焊0～2mm 避免应力集中的措施
钢结构基本原理
绪
论
设计理论：概率极限状态设计法
建筑钢材 良好的机 械性能 强 度 可 焊 性 塑 性 韧 性
加工
构 轴 心 受 力 构 件
（杆件）
件 拉 弯 压 弯 构 件
理论指导
钢
栓 铆 接 接
结
构
受 弯 构 件
焊 接
连 接
可靠性 安全性 耐久性 适用性
强度：抵抗破坏的能力 刚度：抵抗变形的能力 稳定性：保持原有平衡状态的能力
净截面面积计算时板件厚度。
2、受偏心力作用： a. F简化： 剪力V ；扭矩T b.最不利螺栓选定：假定被连接件是绝对刚性体，而螺栓是 弹性体，受“T”作用，所有螺栓绕“O”旋转。 c.计算：采用得比代换求力平衡的原理求解最不利螺栓上受 由T产生的力。
V作用
N1Vy V / n
y Ty1 N N 1 r1 xi2 yi2
柱与柱间支撑与柱脚的连接
（柱脚已埋入混凝土地面以下）
梁 与 支 撑 间 的 连 接
俯视
仰视
连接学习要求：
1、掌握各种连接的特点和适用范围；
2、掌握对接焊缝、直角角焊缝、普通螺栓、高强度螺 栓连接的构造和计算；
3、熟悉焊缝质量检验规定； 3、了解焊接残余应力和变形的成因，熟悉焊接应力与 变形对结构工作性能的影响和减少焊接应力与变形的措 施；
钢结构的材料学习要求：
1、掌握钢材的机械性能和钢材的机械性能指标，建筑 用钢的种类、规格和选用； 2、熟悉各种因素对钢材机械性能的影响，尤其是一些 特殊影响如冷脆、热脆、兰脆，钢材疲劳破坏的特征 等； 3、了解钢材疲劳计算
钢 结 构 的 材 料
化 学 成 分 的 影 响
含量增加
碳
硅（锰）
硫（氧）
垫圈:HRC 35 - 45
3:螺孔：
摩擦型(do+1.5mm) (M16) 承压型(do+0.1mm) (M16) do+2.0 (≥M20) do+2.0 (≥M20)
二：高强度螺栓的预拉力和紧固方法
1：予拉力作用：保证连接质量的关建因素。 2：预拉力数值确定： 发挥材料潜力： 0.9f0.2 (0.9×0.9/1.2)f0.2 =0.675f0.2
d 2
4
fVb
承压承载力设计值
构造防止
b NC d t f Cb
b 取 N min 为单个螺栓承载力设计值
螺栓群受剪螺栓计算：
1、轴心力作用： a:确定螺栓需要数目： n N
b N min
当l1过长，应对Nmim乘予以降低： l1>15d0时： =1.1-l1/150d0 >=0.7 b.验算净截面强度：σ=N/An≤f 最不利截面选择： 内力最大 螺孔最多 内力较大螺丝孔较大 注意问题：内力递减：N-(n1/n)N
hfmin≤1.2tmin
焊件边缘
t≤6mm hfmin≤t
防止咬边
t>6mm hfmin＝t-(1~2)mm
3）其余各项要求详见教材，课后自学并记忆。
侧面角焊缝：轴心力N作用。
剪应力弹性阶段 分布均匀 塑性阶段 应力分布趋于均匀。 特点：塑性较好，破坏常由两端开始并沿450喉部截面迅速断裂。 正面角焊缝：轴心力N作用 正应力沿长度方向均匀，但横截面上应力状态复杂。破坏可 能沿三个断面开展。 特点：强度，刚度大，塑性较差。
磷（氮）
fy,fu
塑性
韧性
冷弯性能
——
可焊性
——
抗锈
——
其它
——
降低热（冷） 脆，改善热加 工能力
热脆
冷脆
含量控制％
温度的影响
t由常温上升 fy, fu E 塑性 冲击韧性 其它
t≤1500C
t在2500C左右
蓝脆
250~3500C
δ 徐变
4000C
6000C
0
降温过程的变化：低温冷脆
各种因素对钢材性能的影响
NV Nb V
Nt b N 1 t
b C
2
2
验算孔壁承压
NV N
高强度螺栓连接的构造与计算
一：连接付性能等级：材料和使用配合 1：连接付：栓杆、配套螺母、垫圈 2：强度划分及级等表示： 栓杆 10.9 S 8.8 S 螺母 10H 8H
T 1x T 1
验算公式：
T作用
x1 Tx1 N N r1 xi2 yi2
T 1y T 1
N1
N N
T 2 1x
T 1y
N
T 2 1y

b N min
注意： y1≤3x时，N1T=N1XT=Ty1/Σyi2
x1≤3y时，N1T=N1yT=Tx1/Σxi2
受拉螺栓连接：
T、V、N作用下搭接头角焊缝计算.
基本假设 A：被连接件是绝对钢体，焊缝是弹性工作。 B：焊缝群上任一点的应力方向于该点与焊缝有效截面形心O 形的连线，其大小与连线的距离r成正比
连接中角焊缝受弯、受扭的判别 ：
根据力矩所在平面与焊缝所在平面的位置关系确定： 两平面相互垂直，力矩为弯矩； 两平面相互平行，力矩为扭矩。
永久荷载效应控制的组合
0 G Gk Qi ci Qik f i 1
n
对于一般排架、框架结构，由可变荷载效应控制的组合， 可采用下式计算：
n 0 G Gk Qi Qik f i 1
偶然组合：偶然作用的代表值不乘分项系数，与偶然作 用同时出现的可变荷载，应根据观测资料和工程经验采 用适当的代表值，具体的设计表达式及各种系数，应符 合专门规范的规定。
在同时承 受较大正 应力和剪 应力的梁 腹板与翼 缘交接处 受拉区端 部的不利 点，还应 验算其折 算应力
角焊缝的构造和计算
角焊缝分类 1>按长度方向与外力作用方向： 正面角焊缝
侧面角焊缝
2>按截面形式： 普通型：hf之比 1：1 平坦型：hf之比 1：1.5 凹面型：hf之比1：1 应力集中严重
钢结构的设计方法
结构的功能要求
安全性
概率度量 质量指标
安全度
可靠度
定量描述
可靠性
适用性 耐久性
结构的极限状态： 承载能力极限状态 正常使用极限状态
承载能力极限状态表达式
基本组合 可变荷载效应控制的组合
n 0 G Gk Q1 Q1k Qi ci Qik f i 2
连 接 概 述
钢结构的连接方法： 焊接：
栓接 普通螺栓连接：A，B，C三级
高强螺栓连接 磨擦型高强度螺栓连接 承压型高强度螺栓连接 铆接： 比较：三者优缺点及使用范围比效。 焊接方法（注意焊条的牌号和选用原则） 电弧焊： 电渣焊: 电流 液态熔渣 电阻热 电阻焊:电流 接件接触点表面电阻
焊接接头及焊缝形式： 1>分类 接头 相互位置 对接,搭接,“T”角接等