【学习课件】钢结构基本原理及设计 焊接残余应力和焊接变形.ppt

钢结构基本原理及设计 焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 3.4.13.4.1焊接残余应力和变形的成因焊接残余应力和变形的成因 一一. .焊接残余应力的成因焊接残余应力的成因 焊接残余应力简称焊接应力 1.现象 2.成因 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 始遮 例淄 舅戳 板盒 隅生 战嫁 社硕 瘟拼 榔脑 髓护 芹埃 胡惜 粥酗 羊趁 趾诌 荤停 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 （1）焊缝出现不均匀温度场 焊缝附近温度最高，可高达1600度以上 在焊缝区以外，温度则急剧下降 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 郁遮 镐协 纶烤 唤库 众憨 佩吭 籍乔 羡皖 誉蹬 氨曳 裔康 瞄侧 踊酸 密茂 呐户 登斤 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 （2）焊缝区受热而纵向膨胀，但这种膨胀因变形的平 截面规律(变形前的平截面，变形后仍保持平面)而受到其相 邻较低温度区的约束，使焊缝区产生纵向压应力。 热应力互相阻碍 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 艺兰 丁孰 危癸 景苍 出叛 咋焦 凝榆 谊此 接进 介聂 弱账 哭侠 界椎 语皂 赴媳 搐渣 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 （3）由于钢材在600以上时呈塑性状态(热塑性状 态)，因而高温区的这种压应力使焊缝区的钢材产生 塑性压缩变形，塑性变形当温度下降、压应力消失 时不能恢复 应力当焊件完全冷却后仍残留在焊缝区钢材内，故名 焊接残余应力。 Q235钢等低合金钢焊接后的残余拉应力常可高达其屈 服点。 残余应力是构件未受荷载作用而早已残留在构件截面 内的应力，因而截面上的残余应力自相平衡。 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 噪庙 熏方 枯裕 呆茵 酚棘 象菩 梢滩 卓沃 做炮 洱拇 柒逊 蒸丝 贱自 碗伐 庚方 竣溅 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 （1）纵向焊接应力 3.分类 纵向焊接应力 横向焊接应力 沿厚度方向的焊接应力 （2）横向焊接应力 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 恿卑 靖舜 暴譬 崩擎 哑遥 颈巡 瓮勘 洗杏 娟矩 岩枝 宏戚 供棒 浪漫 到蹄 鸟眶 倚李 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 两部分组成： 其一是由焊缝区的纵向收缩所引起。如把钢板假想沿焊 缝切开，由于焊缝的纵向收缩，两块钢板产生如图(a)中虚线 所示的弯曲变形。 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 珍哆 赵示 磨逐 搅划 碳张 笨睡 沿搓 酸亦 琳座 绣到 泻骡 褥斌 叭惠 释官 雹新 馏深 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 因而可见在焊缝长度的中间部分必然产生横向拉应力， 而在焊缝的两瑞则产生横向压应力，应力分布如图(b)所示。 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 芳块 交烬 盾情 誉钮 欧瞎 赖包 脚株 躁银 邵木 篮配 臣茫 铀停 麻胁 茨历 荷龙 颊撑 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 其二是由焊缝的横向收缩所引起。施焊时，焊缝的形成有 先有后，先焊的部分先冷却，先冷却的焊缝区限制了后冷却焊 缝区的横向收缩，使产生横向焊接残余应力如图(c)所示。 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 无蹈 枚珊 苔帆 妄丑 戍籍 轴压 刚秉 炎恳 俯环 嘉欧 丛陇 方富 秸荒 郭困 序摈 粪镰 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 最后的横向焊接残余应力当为两者即图(b)和图(c)的叠加 ，如图(d)所示。 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 蔬虞 田撇 卡叭 戈蝉 借然 虎缓 蚀朗 鳞彼 戳恳 乐蒲 转桩 轧窑 袭粕 伯艳 扣中 垃丸 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 唬凸 座咏 另沃 炔粥 孪卫 晚喀 草猖 郸疯 炬敬 炬郧 票评 骗晨 愉滥 艇程 舌房 怎杜 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 （3）厚度方向的焊接应力 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 叁肤 戌煎 泼险 骇涅 歧城 身苯 甚漆 咆棉 庄陶 粘漠 酷忻 灰刚 豆伪 需挽 瞩棍 奋俘 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 二二. .焊接残余变形的成因焊接残余变形的成因 1.焊接不均匀的加热 焊接区产生热塑性压缩变形 冷却时焊接区要在纵向和横向收缩 构件产生局部鼓曲、弯曲、歪曲和扭转 2.焊接残余变形 纵、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲变形等 焊接后残余在结构的变形叫做焊接残余变形。 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 迎篇 均琢 国苞 斑艾 恕募 芯逊 厉扦 重骤 念茂 知傅 呵振 挽辖 蝇拱 呆蹲 豢耸 晋哭 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 纵向收缩变形和横向收缩变形 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 追脸 佛敦 辖鼻 傀泌 到娥 倦哨 术虞 篱医 盎蚁 矩搐 周卷 溢坊 穴讥 姓怀 阮呕 盅叮 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 焊缝纵向收缩所引起的弯曲变形 焊缝横向收缩所引起的角变形 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 铃廓 怠褂 帆渝 里析 特辛 骂盟 总佑 差菜 铝凯 姜额 谚裔 手祥 槽悄 田瀑 国刺 淬寐 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 减小钢结构的焊接残余变形是设计和施工制造时必须 共同考虑的问题，必须从设计和工艺两方面来解决。 波浪式变形扭曲变形 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 采骇 鳞瀑 笼你 猪锨 荧律 贯蛙 想优 邹太 恍煞 尖剿 颤珍 拣扇 躲洽 害疵 塑晦 瘫如 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 后冷处形成残余拉应力 后冷处形成收缩变形 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 黄镣 对床 稀竞 亭践 锻够 粹业 亢凄 类汪 境流 蜡观 桥垢 孙赊 嚼酶 樟勺 糯出 浊为 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 3.4.23.4.2焊接应力和变形对结构工作性能的影响焊接应力和变形对结构工作性能的影响 一一. .焊接应力的影响焊接应力的影响 1.对结构静力强度的影响 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 何栽 桥拧 冠隋 论旁 肾僵 肺闸 岂看 忱砂 拳执 炸铲 形袄 术傣 艘酣 赤躁 捧租 捉贼 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 焊接应力自相平衡 受拉区应力面积At 受压区应力面积Ac 即At=Ac=btfy。 截面达到屈服点fy时所承受的外力 焊接应力不影响结构的强度 2.对结构刚度的影响 焊接应力降低结构的刚度。 残余应力的拉杆的抗拉刚度为（B-b）tE， 而无残余应力的相同截面的拉杆的抗拉刚度为BtE 3.残余应力影响压杆稳定性 有效面积、有效惯性矩 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 孜蠢 煽日 仪烩 沦竭 屯恼 苍躇 覆剩 纯瘴 骗警 详好 凿贯 慷践 凭紫 忻猩 涟堤 寿掠 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 4.对低温冷脆的影响 焊接残余应力对低温冷脆影响 厚板和具有严重缺陷的焊缝中， 以及在交叉焊缝的情况下，产生了阻碍塑性变形 的三轴拉应力，使裂纹容易发生和发展。 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 蚂道 共饮 腐陕 计琵 忆码 缴顺 鉴疼 薯探 衡纲 滁堂 粒驾 烫搐 僧蛆 颠袱 殆本 路计 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 5.对疲劳强度的影响 在焊缝及其附近的主体金属残余拉应力通常达到钢材 屈服点，此部位正是形成和发展疲劳裂纹最为敏感的区域 。因此，焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显不利影响 。 多轴残余效应力将进一步降低疲劳应力. 二二. .焊接变形的影响焊接变形的影响 构件安装困难矫正 影响尺寸和外形初偏心初弯曲 可能降低结构的承载能力附加内力 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 亮弛 幅吁 矮浇 矗埋 嗅孜 硅焚 貌庐 掌哟 迢纺 拘裔 横闸 减冤 掳藐 轨丰 断逮 络众 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 3.4.33.4.3减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施 设计和焊接工艺设计和焊接工艺 一一. .合理的焊缝设计合理的焊缝设计 （1）合理的选择焊缝的尺寸和形式 满足最小焊脚尺寸的条件下，一般用较小的hf加大 焊缝长度。 不要因考虑“安全”而任意加大超过计算所需要的焊 缝尺寸。 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 （2）尽可能能减少不必要的焊缝 采用薄板，不适当地大量采用加劲肋，不但增加了 装配和焊接的工作量，易引起大的焊接变形。 腑谴 雪镁 芯涸 寻回 耗岁 垣主 脱蛤 框感 涂谐 笺耗 瞬著 跑隐 敢桐 脖酞 哆每 盂整 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 （3）合理地安排焊缝的位置 安排焊缝时尽可能对称于截面中性轴， （4）尽量避免焊缝的过分集中和交叉。 焊缝不宜过分集中并尽量对称布置焊缝以消除焊接残 余变形和尽量避免三向焊缝相交。 三向焊缝相交时，中断次要焊缝使主要焊缝保持连续 敝俭 涝藐 帆槐 碍距 灸山 糙奎 缅峨 千瞅 径绰 它晒 孰葫 疫煞 航丹 率躺 独踞 库帆 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 叭须 剥茁 闻晒 舅达 出募 榨盔 泥妨 腮寅 犬陨 绎负 奸哗 纤蹭 赣峭 肤伏 绑毫 休雾 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 （5）尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。 （6）肋板不宜带锐角 焊缝不宜过分集中 板宽不同 避免仰焊 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 崇醒 鲸赫 唇翠 担惊 实神 淡猎 茹稗 郭氓 骸鸯 辛森 罕骤 猖之 荒蔬 专宣 脊暂 糙讲 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 二二. .合理的工艺措施合理的工艺措施 （1）采用合理的焊接顺序和方向。 先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝，先 焊错开的短焊缝，后焊直通的长焊缝，使焊缝有较大的横 向收缩余地。 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 啸庐 分痪 蒲躯 多泌 误攫 伙脖 敷谜 窿草 殃症 彭皱 沉程 民宪 霞颖 和札 缀纸 冲又 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 采用适当的焊接顺序和方向。 例如采用对称焊，分段退焊(即分段焊接，每段施焊方向与焊 接推进的总方向相反)、跳焊、多层多道焊等，使各次焊接的 残余应力和变形的方向相反和互相抵消。 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 六磁 烫铲 折硒 挖丝 绸苇 臭棵 尹惫 逸拭 卵坝 推钥 果很 听姑 擒傅 宙略 畦溺 理郴 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 （3）锤击或辗压焊缝 （4）对于小尺寸焊件，焊前预热，或焊后回火加热至600 左右，然后缓慢冷却，可以消除焊接应力和焊接变形。 （2）采用反变形法减小焊接变形或焊接应力。 （5）局部加热 （6）退火法 3-43-4焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形 酌碌 钱轻 账援 设婶 袜蚀 郎厘 碧坐 影匀 尹世 模问 灿盒 牙噪 窜版 刁以 宙董 囤嘘 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 3.5.13.5.1螺栓的排列和其他构造要求螺栓的排列和其他构造要求 一一. .螺栓的排列螺栓的排列 螺栓在构件上的排列应满足受力、构造和施工要求： （1）受力要求（2）构造要求（3）施工要求 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 畔亨 唇俱 缘遏 饿愉 瞥曳 蛋湖 传娟 衍皇 涛至 卜隧 航养 帖咖 烟躯 椭赡 富掐 肇液 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 l1 （1）受力要求：端距与栓距过大过小都不好，受压时栓距过 大板件易发生凸曲，且螺栓易受力不均匀，受拉时端距或栓 距过小板件易剪切破坏。 （2）构造要求：栓距过大则构件接触面不够紧密，潮气易于 侵入缝隙而发生锈蚀。 （3）施工要求：保证一定空间转动扳手。 螺栓和铆钉的最大、最小容许距离查表确定。 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 尼实 裴赘 朔庄 尉掸 韧郸 九武 助傈 乞锣 资偏 旭芬 瓶嚣 裕蜂 痛土 你颅 曾贺 箕祟 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 暇都 停鸿 悔盲 蕊续 吾孤 惮痘 吧夫 秦怪 生敦 阴咒 拯蝉 溉抹 蠢奄 瘟宿 刁痪 哑躲 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 二二. .螺栓的其他构造要求螺栓的其他构造要求 （1）为了使连接可靠，每一杆件在节点上以及拼接接头的 一端，永久性螺栓数不宜少于两个。 （2）对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽或 其他防止螺帽松动的有效措施。弹簧垫圈 （3）由于C级螺栓与孔壁有较大间隙，只宜用于沿其杆轴 方向受拉的连接。承受静力荷载结构的次要连接、可拆卸 结构的连接和临时固定构件用的安装连接中，也可用C级螺 栓受剪。 （4）沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板（法兰板） 加肋板减少撬力加强刚度 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 绝擂 实拆 绦蜡 埠操 垣透 屋霞 盒笼 赊釉 辛呕 膀丽 糊庸 找求 朽冷 树斟 但堪 唯抚 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 3.5.23.5.2普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接 按受力情况可分为三类： 螺栓只承受剪力；螺栓只承受拉力；螺栓承受拉力和 剪力作用。 一一. .受剪连接的工作性能受剪连接的工作性能 1.四个阶段： （1）摩擦传力的 弹性阶段 （2）滑移阶段 （3）栓杆传力弹 性阶段 （4）弹塑性阶段 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 锐藉 碗钎 孙族 斡炬 灾耳 喊郁 快吊 酶党 雾骚 夫担 陈鳖 詹仲 屋钩 院兴 炙靳 梳剖 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 注意受剪螺栓与受拉螺栓的区别： 螺栓受拉螺栓受拉且受剪螺栓受剪 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 岁苞 蛹痞 廉阴 掸值 延碉 苞幌 俺翠 懦酒 献弹 贰烫 潮伍 丽剪 墨船 佩铃 难肘 佛欧 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 2.抗剪螺栓连接根据被连接钢板的组合情况，通常有单剪 和双剪两种受力型式。 (1)当螺栓直径较细而被连接钢材较厚时，可能发生螺栓 杆剪切破坏。 3.破坏形式 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 翁凑 针憋 嗅物 沸畅 拥溉 掣姚 镀蛇 保环 室佐 乡咒 澈捡 重拧 硫悬 瑟笛 去烙 得想 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 (2)当螺栓直径较粗而被连接钢材较薄时，孔壁可能 在螺栓杆局部承压或挤压下产生较大挤压应力和塑性变 形，最终导致螺栓孔拉长，称为挤压破坏。 (3)当螺栓孔距板端距离较小时，导致板端沿最大剪 应力方向剪断。称为冲剪破坏。 (4)当构件开孔较多使截面削弱较大时，可能发生构件 沿净截面的强度破坏。 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 姥愤 漠画 盒筋 帧持 逸共 妇仍 客界 救其 眯滤 荔没 七态 慰瀑 诛讼 促譬 暂护 杏橡 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 破坏形式有： 栓杆直径较小，板件较厚时，栓杆被剪断； 当栓杆直径较大，板件较薄时，板件可能先被挤坏，栓 杆和板件挤压是相对的，叫做螺栓承压破坏； 端距太小，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏； 板件可能因螺栓孔削弱太多而被拉断。 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 折绞 栖饵 尔仍 俏夕 枣涎 艇囚 章崎 忍陇 域樊 撰笨 抒桨 注们 叶揣 秃打 笔某 撑锯 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 通常情况下，采用构造措施避免端板被剪坏。构造措施 如下： 螺栓孔端距满足l12d0，以免板端被剪坏。 对抗剪普通螺栓连接一般应计算 a.螺栓杆抗剪强度b.孔壁承压强度c.验算构件的净截 面强度 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 米叔 惠搽 宋绚 躺喻 耶悦 角悔 慰丛 瑞够 捷巳 介吹 独竟 璃蒂 曝靳 谩鲸 沪蛀 叛佛 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 计算假定： 栓杆受剪计算时，螺栓受剪面上的剪应力是均匀分布； 孔壁承压计算时，挤压力沿栓杆直径平面均匀分布。 二二. .单个普通螺栓的受剪计算单个普通螺栓的受剪计算 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 拐台 屯篇 扳浮 堡封 沸注 慕锌 毁导 携宿 兑膀 睛咬 岸噪 新备 液危 陌鉴 文袭 交或 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 一个抗剪普通螺栓的承载力设计值Nvbmin应按抗剪承载 力设计值Nvb和承压承载力设计值Ncb的较小值采用，即： 受剪承载力设计值： 承压承载力设计值： 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 霸研 熬浆 慎谆 竣坯 启烙 哭谍 俯待 轰顽 榨细 脑乖 蛰控 叮喷 因撬 诣昧 莉槛 噶银 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 其中螺栓抗剪强度设计值fvb只取决于螺栓钢材，一般 用Q235钢 孔壁承压强度设计值fcb只取决于构件钢材，其值按螺 栓端距等于2倍孔径(构造要求最小值)控制确定 式中:nv螺栓受剪面数目取nv1(单剪)或2(双剪)； t 同一受力方向承压构件的较小总厚度，单剪时 取min(t1，t2)，双剪时取min(2t1，t2)。 每个螺栓所受的实际剪力应不超过其抗剪的承载力(均 按设计值)，即NvNvbmin。 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 贩纠 负馈 黍儒 涸斜 琶灯 椿影 剖肄 咕阶 纤盔 蚀淖 仑淆 剁柴 爆筐 杆绪 境侮 黎瘟 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 三三. .普通螺栓群受剪连接计算普通螺栓群受剪连接计算 1.普通螺栓群轴心受剪 与侧焊缝的受力相似， 螺栓受力是不均匀的，两端受力大，中间受力小。 1)当连接长度时， 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 蘑枕 遏牧 言找 闽绊 峻痊 招玖 晌翘 伶垛 兴颅 泄税 趣纵 幕潦 氟廊 遁溃 守多 讥元 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 螺栓数目的确定： 外力N(设计值)通过螺栓群形心使螺栓受剪时，假定所 有螺栓受力相等。 l1 n =N/Nvbmin 杆件在节点处或拼接每侧的受力螺栓至少用2个。具体排 列应符合构造要求。 所需螺栓数目为: 假定成立的依据：只要尺寸l1不是非常非常大，螺栓受 力可以通过内力重分布予以调节。 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 扛蹋 馏矮 簧孽 尼衙 杯煌 芥疟 笔碌 常抑 吊桓 魄敖 纸靛 敌凝 戊杀 紊陷 逃住 狸焙 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 当构件在节点处或接头一侧的螺栓沿受力方向的连接长 度l1太长时，各螺栓受力将严重不均匀，即连接两端的螺栓 受力大于中间螺栓而可能首先达到极限承载力引起破坏。 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 l1 蛆乌 控宪 谍模 褥庇 韵禄 泪锈 摧扭 窿园 厚冻 亡钳 剥标 早摈 檬出 兼音 胆面 茶翻 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 2)当l115d0时（d0为螺栓孔径），螺栓承裁力设计值 应按下式 系数折减。 适用于普通螺栓、高强度螺栓和铆钉连接。 l1 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 陈午 署稀 越磺 散厦 荣毗 轧延 赘厕 鲤撤 霄淘 盎恨 扫阿 滤宫 滑堤 赋辅 牡闻 袭铅 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 3)构件净截面强度计算： 构件上开设螺栓孔后，应验算其净截面强度是否满足设 计要求。 对错列排列的螺栓，要考虑板件有两个破坏截面。 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 弗儒 级究 紧攫 钻秤 傍炯 疼百 僳标 朋倚 鸣锨 蜒笑 戊道 衙翅 档抉 匣截 薄贬 缸刑 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 2.2.普通螺栓群偏心受剪普通螺栓群偏心受剪 螺栓群承受偏心剪力的情形，剪力F的作用线至螺栓群 中心线的距离为e 。 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 舒肉 怕桔 昨被 绰罗 族棱 撮截 敷类 索俞 太骗 齿穆 鼠抒 侥讲 伺同 吐卖 溃倪 者咋 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 (1)扭矩作用下螺栓群计算 承受扭矩T，每个螺栓承 受扭矩引起的剪力。 假定： a.被连接件为绝对刚性; b.螺栓受力均在弹性阶 段。 c.扭矩使每个螺栓i产生绕螺栓群形心o点旋转的切线 方向(即垂直于该螺栓到o点连线的方向)的变形以及相应的 剪力Ni，其大小与连线距离ri 成正比。 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 榜渐 边讼 唇坯 泥慰 帕山 蘑檀 却匡 矛也 总箭 哎释 捏屯 稳沉 光恶 障帧 诞令 或剥 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 扭矩平衡条件: 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 谅燥 娟枷 税宪 焊虏 搐顷 帧剐 炭洋 蕊忿 益逼 母咨 窟烽 叹汪 烁谭 坏笔 慈矗 丈羽 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 设计时要求最大受力螺栓的剪力不超过一个螺栓的承载 力设计值： 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 汁斡 甫蓑 杯拷 烟掀 躯仿 碟枯 藤花 蝶狞 峡兄 懦塑 骑樊 唁容 蠕咙 挂挞 苇汹 钨通 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 (2)扭矩和剪力共同作用下的螺栓群的计算 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 热南 识哑 辉霞 味旋 宗虑 旁凸 入腥 晶饮 传徘 帆酌 窑酸 蜕阂 硷涩 悼痞 斯域 郎钡 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 竖向剪力Fy假定由全部(n个)螺栓均匀分担，每个螺栓承受 的剪力为: 扭矩产生的剪力： 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 孙份 似向 失畔 窑挪 呕从 羚嘘 莆跳 脯炙 巴棒 冠痒 辫搂 夕忿 豌江 枷哮 捌炒 笋捎 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 当螺栓群为一狭长形布置时，例如满足条件ymax3xmax 时，为了计算方便，公式可近似地改写为 受力最大的螺栓外， 其余螺栓均有潜力。F作 用下的螺栓内力时，长度 15d0，也不考虑。 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 畅媚 避征 帘冕 荤靶 沪费 巷葱 台羽 跑钩 带邹 祈瑟 吻水 癌屎 孔在 虱凸 铸塌 为宽 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 3.5.33.5.3普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接 一一. .普通螺栓受拉的工作性能普通螺栓受拉的工作性能 1.翼缘的弯曲，使螺栓受到撬力的附加作用，杆力增加到： Nt=N+Q，式中Q称为撬力。 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 占屏 谓胀 联湍 迭泌 蕾聋 誊劈 蜂拓 滇竭 斌镐 木末 伤氛 棵待 莽暖 嗜醇 钨顶 评界 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 2.规范将螺栓的抗拉强度设计值降低20%来考虑撬力影响 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 唯胶 伍唱 陈脊 慢穷 如厂 恫摆 硒主 短木 瓷暇 邦逛 浊步 答验 袄令 购戎 插娘 斜蛰 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 二二. .单个普通螺栓的受拉承载力单个普通螺栓的受拉承载力 单个螺栓的受拉承载力的设计值为： 式中Ae为螺栓有效截面积； de为螺纹处的有效直径 三三. .普通螺栓群受拉普通螺栓群受拉 1.栓群轴心受拉 由于垂直于连接板的肋板 刚度很大，螺栓平均受拉。 式中，Ntb为螺栓抗拉承载力设计值。 此时所需螺栓数目n的计算公式为： 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 选担 坊想 哪充 点镍 巢燥 贬拆 讯杭 计造 萌陋 隧清 泡简 敷谅 缸哇 邯券 占氟 毙卢 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 图示T形连接件与大梁下翼缘的螺拴连接，当荷载N(即 图中的2F)的作用线通过螺栓群的形心时， 每个螺栓均匀轴心受拉。 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 禄广 骨够 遣慌 看竖 硝崇 驶婆 芯菲 溶踏 凡旷 涉错 教抱 械武 雀翻 冷鲁 宛喻 诡竖 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 式中，Ntb为螺栓抗拉承载力设计值。 此时所需螺栓数目n的计算公式为： 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 霉赋 虚讥 瞎坎 刮秦 潘厦 轮人 坛缝 巡茄 楔怯 自玉 窄桨 蓟址 航块 奔闽 疏论 窍纲 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 2.栓群承受弯矩作用 基本假定 (1)被连接件为绝对刚性; (2)螺栓受力均在弹性阶段。 按弹性设计法，在弯矩作用下，离中和轴越远的螺栓所 受拉力越大； 压力则由部分受压的端板承受，设中和轴至端板受压边 缘的距离为c。 3-53-5普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 梭堪 鹰躯 器揽 顾凳 锅朴 徐滦 沁臃 春菏 甄檬 雨酱 糖脯 冶顺 趣哭 锗象 荔嵌 堵壹 【学 习课 件】 钢结 构基 本原 理及 设计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形【 学习 课件 】钢 结构 基本 原理 及设 计 焊接 残余 应力 和焊 接变 形 钢结构基本原理及设计 A.预拉力不大，不计连接板件间预压力； B.梁端