第三章钢结构连接焊缝连接

第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。

钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。

解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=，,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm =内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。

22196.691100.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。

（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。

223332480.720.76160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。

第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。

钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。

解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm = 内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-= 焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w w f fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。

22196.691100.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。

（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。

第三章 钢结构的连接习题参考答案1． 已知A3F 钢板截面mm mm 20500⨯用对接直焊缝拼接，采用手工焊焊条E43型，用引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最大轴心拉力设计值。

解：查附表1.2得：2518mm N f w t =则钢板的最大承载力为：KNf bt N w t w 185010185205003=⨯⨯⨯==-2．焊接工字形截面梁，设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用荷载设计值：弯矩mm KN M ⋅=1122，剪力KN V 374=，钢材为Q235B ，焊条为E43型，半自动焊，Ⅲ级检验标准，试验算该焊缝的强度。

解：查附表1.2得：2518mm N f w t =，2512mm N f w v =。

截面的几何特性计算如下：惯性矩：44233102682065071428014280121210008121mm I x ⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=翼缘面积矩：41198744050714280mm S x =⨯⨯=则翼缘顶最大正应力为：2243185215021026820610281011222mm N f mm N .h I M w tx =<=⨯⨯⨯⨯=⋅=σ 满足要求。

腹板高度中部最大剪应力：2243125075281026820625008500198744010374mm N f mm N .t I VS w vw x x =<=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯⨯==τ满足要求。

上翼缘和腹板交接处的正应力：2120805075002150507500mm N ..=⨯=⨯σ=σ上翼缘和腹板交接处的剪应力：243116434810268206198744010374mmN .t I VS w x x =⨯⨯⨯⨯==τ 折算应力：2222212152031100606434320803mm N .f .mm N ...w t =<=⨯+=τ+σ 满足要求。

第三章：钢结构的连接本章知识点：§3.1 钢结构的连接方法§3.2 对接焊缝的构造与计算§3.3 角焊缝的构造与计算§3.4 焊缝应力和焊接变形§3.5 普通螺栓连接§3.6 高强螺栓连接本章重点难点：1．钢材的屈服点、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性。

2．化学成分碳、硫、磷对钢材性能的影响。

3．钢材疲劳破坏的概念和疲劳强度验算。

4．钢结构常用钢材的钢种和钢号。

本章学习目标：1．掌握钢结构的连接方法及各方法的适用条件。

2．掌握角焊缝、对接焊缝（焊透和部分焊透）的构造和计算。

4．了解焊接应力和焊接变形产生的原因以及对构件承载力的影响。

3．掌握普通螺栓连接和高强度螺栓连（摩擦型连接和承压型连接）的构造和计算。

本章小结：通过本章学习，掌握钢结构的连接方法及各方法的适用条件，掌握角焊缝、对接焊缝（焊透和部分焊透）的构造和计算，了解焊接应力和焊接变形产生的原因以及对构件承载力的影响，掌握普通螺栓连接和高强度螺栓连（摩擦型连接和承压型连接）的构造和计算。

第一节：钢结构的连接方法一．连接形式：平接（对接），搭接，垂直连接二．连接方法1．焊接连接优点：不削弱截面，方便施工，连接刚度大；缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。

（1）手工焊原理：利用电弧产生热量熔化焊条和母材形成焊缝。

原则：焊缝和母材等强度。

优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；焊条：E43××（T42××）——适用于Q235（A3）E50××（T50××）——适用于16Mn，16MnqE55××（T55××）——适用于15MnV，15MnVqkg；其中43，50，55——最小抗拉强度，单位为2mm××——电流种类，药皮及不同焊接位置。

缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。

第三章：钢结构的连接练习与作业（附答案）：例题载F 级。

图解：1．确定对接焊缝计算截面的几何特性 (1)确定中和轴的位置()()()()8.7910524010101605.127105240510101601≈⨯-+⨯-⨯⨯-+⨯⨯-=ymm2.1708.792502=-=y mm(2)焊缝计算截面的几何特征()()()244548.7111677.415.0245.0241121223≈⨯⨯-+⨯⨯-+-⨯⨯≈x I cm 4 腹板焊缝计算截面的面积： ()5.2315.024=⨯-=wA cm 22．确定焊缝所能承受的最大荷载设计值F 。

将力F 向焊缝截面形心简化得：F Fe M 160==（KN ·mm ）F V =（KN ） 查表得：215=w c f N/mm 2，185=w t f N/mm 2，125=w v f N/mm 2点a 的拉应力 Ma σ，且要求 Ma σ≤w t f18552.01024558.7910160431===⨯⨯⨯==w tx M af F F I My σ N/mm 2 解得：7.355≈F KN点b 的压应力 Mb σ ，且要求 Mb σ≤w c f21511.11024552.17010160432===⨯⨯⨯==w c x Mbf F F I My σ N/mm 2 解得：7.193≈F KN由F V =产生的剪应力 V τ ，且要求V τ≤wV f12543.0105.231023===⨯⨯=wV V f F F τ N/mm 2 解得：7.290≈F KN点b 的折算应力，且要求起步大于1.1w t f()()()wt V M bf F F 1.143.0311.132222=⨯+=+τσ解得： 2.152≈F KNF =420KN ，图3．Ⅱ．3 对接焊缝受偏心力作用 解：分析：由已知条件，此对接焊缝承受偏心拉力F 产生的弯矩M 和轴心拉力N 的共同作用，在M 作用下，a 点产生最大的拉应力Mσ，b 点产生最大的压应力Mσ；在N 作用下，焊缝均匀受拉，各点拉应力均为Nσ。

钢结构第三章钢结构的连接钢结构的连接1. 引言钢结构的连接是钢结构设计的关键环节之一。

连接的质量直接影响到整个钢结构的稳定性和安全性。

本章将详细介绍钢结构连接的相关知识，包括连接的分类、连接的选择原则、常用连接方式等。

2. 钢结构连接的分类钢结构连接可以按连接方式、连接部位、连接形式等多种方式进行分类。

常见的连接方式包括焊接连接、螺栓连接、连接件连接等。

根据连接部位可分为梁柱连接、梁梁连接、柱柱连接等。

根据连接形式可分为刚性连接和半刚性连接。

3. 焊接连接焊接连接是最常用的连接方式之一。

本节将详细介绍焊接连接的原理、方法、注意事项等。

焊接连接具有连接刚性好、承载能力高等优点，但需要注意焊接质量、焊接工艺等因素。

4. 螺栓连接螺栓连接是另一种常见的连接方式。

本节将介绍螺栓连接的原理、选型、设计要点等。

螺栓连接具有拆卸方便、适应性广等优点，但也有一些需注意的问题，如螺栓预紧力、螺栓材料等。

5. 连接件连接连接件连接是一种常用的连接方式，合用于一些特殊场合。

本节将介绍连接件连接的原理、选择、设计要点等。

连接件连接具有连接方便、适应性强等优点，但在设计过程中需要注意连接件的选择和尺寸等。

6. 钢结构连接的设计原则钢结构连接的设计原则包括强度原则、刚度原则、稳定性原则等。

本节将详细介绍这些设计原则的具体内容和应用方法，匡助读者更好地进行连接设计。

7. 钢结构连接的验算钢结构连接的验算是保证连接质量的重要环节。

本节将介绍常用的连接验算方法，如焊缝验算、螺栓验算等。

同时还将介绍一些相关的计算公式和实例，匡助读者理解和应用。

8. 钢结构连接的质量控制钢结构连接的质量控制是确保连接质量的关键。

本节将讲解常用的连接质量控制方法，如焊接质量控制、螺栓预紧控制等。

同时还将介绍一些连接质量控制的经验和技巧。

9. 钢结构连接的维护与检测钢结构连接的维护与检测是保证连接安全可靠的重要手段。

本节将介绍常用的连接维护与检测方法，如焊缝检测、螺栓松动检测等。