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大工17秋《钢结构》辅导资料六.doc

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大工17秋《钢结构》辅导资料六.doc
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大连理工大学网络教育学院第 1 页 共 7 页钢结构辅导资料六主 题:第三章 钢结构的连接第三节 对接焊缝构造及计算学习时间:11 月 6 日-11 月 12 日内 容:这周我们将学习本门课的第三章钢结构的连接。第三章 第三节 对接焊缝构造及计算一、学习要求1.掌握对接焊缝构造及计算二、主要内容基本概念:对接焊缝及角焊缝。 知识点:对接焊缝连接的方法、构造要求、设计和计算。(一)对接焊缝的构造要求1、加工坡口对接焊缝中,应对板件边缘加工坡口,以便焊接时有必要的焊条运转的空间,保证在板件全厚度内焊透。坡口型式随板厚和焊接方法而不同,具体情况如图所示。大连理工大学网络教育学院第 2 页 共 7 页图 12、设置引弧板焊缝的起点和终点处,常因不能焊透而出现凹陷的焊口(即弧坑) ,此处极易产生应力集中和裂纹。为避免弧坑缺陷,施焊时应在焊缝两端设置引弧板,使起弧落弧的弧坑发生在引弧板上,焊后将其用气割切除,并将板边修磨平整。3、变截面要有过渡段当用对接焊缝接不同宽度或不同厚度(相差 4mm 以上)的钢板,为使传力平顺,减少应力集中,应将较宽或较厚板件加工成≤1:4 坡度,形成平滑过渡。对于厚度相差小于 4mm 的两钢板,可不做斜坡,直接用焊接表面斜坡来找坡。(二)对接焊缝的计算对接焊缝按照焊缝是否被焊透,分为焊透的对接焊缝和未焊透的对接焊缝两种。钢结构中采用较多的是焊透的对接焊缝。(1)计算假定大连理工大学网络教育学院第 3 页 共 7 页假定焊缝中的应力状态与焊件中的应力状态相同。(2)对接焊缝的设计强度①对接焊缝的抗压、抗剪强度设计值与钢材的强度设计值相同,即 、 。WCfVf②对接焊缝的抗拉强度设计值 按焊缝检验等级不同来取值。Wtf(3)轴心力 N 作用时对直焊缝的计算①矩形截面焊缝强度按下式计算: wtcNfl或式中 ——轴心拉力或压力设计值; ——焊缝的计算长度;Nw(没有引弧板时,焊缝长度减去 10mm)10WlmT——对接接头中连接件的较小厚度,T 形接头中为腹板的厚度;——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值wtcf,②工字形截面 wtWNfA式中 ——焊缝计算截面的面积。WA(4)弯矩 M 和剪力 V 共同作用时对接直焊缝的计算①矩形截面从焊缝截面的应力分布图看出:正应力达到最大值时,剪应力为零;剪应力达到最大值时,正应力为零。故应分别验算最大的正应力和剪应力,即大连理工大学网络教育学院第 4 页 共 7 页wtWNfAmaxvwVSfIt式中 M——计算截面的弯矩;V——与焊缝长度方向平行的剪力;、 ——焊缝计算截面对中和轴的惯性矩、抵抗矩;wI——焊缝截面计算应力处以上或以下部分对中和轴的面积矩;St——构件厚度。②工字形截面从焊缝截面的应力分布图看出:上、下翼缘边缘有最大正应力 ,剪应max力为零;腹板中部有最大剪应力 ,正应力为零;在腹板和翼缘交接处同时max有较大正应力 和较大剪应力 。因此,除按式验算最大正应力、最大剪应力11外,还应验算腹板和翼缘交接处的折算应力,即 213.wtf式中 ——腹板和翼缘交接处的正应力;101maxh、 ——分别为工字形截面高度和腹板高度;h0——腹板和翼缘交接处的剪应力;1 1wVSIt——翼缘对中和轴的面积矩;1S——腹板厚度;wt1.1——考虑最大折算应力只发生在焊缝的局部而将强度设计值提高的系数。(5)M、V 和 N 共同作用时对接直接焊缝的计算大连理工大学网络教育学院第 5 页 共 7 页①矩形截面从焊缝截面的应力分布图看出:截面的两端有最大正应力 ,剪应力为max零;截面的中和轴上有最大剪应力 和轴心力产生的正应力 ,弯曲正应maxN力为零。故应分别验算最大正应力、最大剪应力和截面中和轴处的折算应力,即; max wNMtcWfA或axVSfIt2max31.wNtf②工字形截面从焊缝截面的应力分布图看出:上、下翼缘边缘有最大正应力 ,剪应max力为零;腹板中部有最大剪应力 和轴心力产生的正应力 ,弯曲正应力零;maxN在腹板和翼缘交接处有较大剪应力 、轴心力产生的正应力 和弯矩产生的正1应力 故除按式验算外,还应验算腹板和翼缘交接处的折算应力。1三、典型习题计算题1、如下图所示对接焊缝连接。钢材为 Q235,E43 型焊条,手工焊,焊缝质量为三级,施焊时加引弧板,已知:218/wfNm,215/wcfNm,试求此连接能承受的最大荷载?大连理工大学网络教育学院第 6 页 共 7 页500t = 1 4 m m150F解:(1)计算荷载:令图中拉力为 F,单位为 kN,题中的对接焊缝承偏心拉力 F 的作用,将拉力移至焊缝形心处,可得 ()Nk150()Me
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