7钢结构的连接

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章,钢结构的连接,李静 副教授,储运与建筑工程学院,一,.,计算题,1.,图示一围焊缝连接，已知,试验算该连接是否安全。,解：,将,F,移向焊缝形心,O,，三面围焊缝受力：,在计算焊缝的面积和其极惯性矩时，,近似取,l1,和,l2,为其计算长度，即既不,考虑焊缝的实际长度稍大于,l1,和,l2,，,也不扣除水平焊缝的两端缺陷,10mm,。,焊缝截面面积：,在,N,力作用下，焊缝各点受力均匀；在,T,作用下，水平焊缝右边两个端点产生的应力最大，但在右上端点其应力的水平分量与,N,力产生的同方向，因而该焊缝在外力,F,作用下，该点最危险。,由,N,在水平焊缝右上端点产生的应力为,：,由扭矩,T,在该点产生的应力的水平分量为：,由,T,在该点产生的应力的垂直分量为：,代入强度条件：,该连接安全。,2.,计算图示角焊缝连接中的,hf,。已知连接承受动荷载，钢材为,Q235BF,，焊条为,E43,型，,图中尺寸单位为：,mm,。,解：,将外力,F,1,，,F,2,移向焊缝形心,O,，得,N,在焊缝中产生均匀分布的,：,V,在焊缝中产生均匀分布的,：,连接承受动力荷载，,则,解得,hf,5.82mm,取,hf,=6mm,构造要求：,，满足要求。,二,.,问答题,1,、请说明角焊缝焊脚尺寸不应太大、太小的原因及焊缝长度不应太长、太短的原因,?,答：,焊脚尺寸太大施焊时较薄焊件容易烧穿；焊缝冷却收缩将,产生较大的焊接变形；热影响区扩大容易产生脆裂。焊脚尺寸,太小，焊接时产生的热量较小，焊缝冷却快，容易产生裂纹；,同时也不易焊透。,焊缝长度过短，焊件局部加热严重，会使材质变脆；同时起、,落弧造成的缺陷相距太近，严重影响焊缝的工作性能。焊缝长度,过长，应力沿长度分布不均匀，两端应力可能达到极限值而先破,坏，中部则未能充分发挥其承载能力。,2,、试述焊接残余应力对结构工作的影响,?,答,:,残余应力对结构,静力,强度一般没有影响，因为它是自相平衡,力系，只要材料能发生塑性变形，其静力强度是不变的。但当,材料不能发展塑性时，则可能发生脆性破坏，即各点的外加应,力和其残余应力相加达到材料的抗拉强度,fy,，该点即破坏，,从而降低构件的承载力。,残余应力将减少构件的刚度，,因残余应力与外加应力相加，将使,某些部分提前进入塑性而不再承担以后增加的荷载,.,残余应力使构件刚度减小，因而对稳定承载力有不利影响，特别,是对工字形截面的弱轴影响更大。,双向或三向残余拉应力场，将增加材料的脆性倾向，也将降低疲,劳强度。,3,、端面角焊缝和侧面角焊缝在受力上有什么不同？当作用力方向改变时，又将如何？,答,:,端面角焊缝受力较复杂，但沿焊缝长度方向应力分布比较,均匀，且正面角焊缝承载力较高；侧面角焊缝受力相对简单，,主要承受沿着焊缝长度方向的剪应力，剪应力沿焊缝长度方,向分布不均匀，两边大、中间小，侧缝的承载力较低，但侧,缝塑性较好，两端出现塑性变形后，应力重分布，所以当焊,缝长度在规定的范围内时，剪应力应仍按均布计算。,当作用力方向改变时，将它分解成分别垂直于焊缝长度方向,和沿焊缝长度方向的应力，分别按端面角焊缝和侧面角焊缝算,出,和,，且要求,。,4,、对接焊和角焊缝有何区别？,答,:,对接焊缝为,或,，即由相连两板件,接触面间填充焊条施焊形成，为保证质量，对接焊缝常需,坡口；角焊缝如,或,，即在焊件侧边施焊,形成。从受力上讲，对接焊缝受力无偏心，但对接焊缝常,需坡口，施工麻烦，且对焊件的长度精确度要求较高；而,角焊缝则相反，受力偏心，但焊接无需坡口，施工较方便,5,、如何减小焊接应力和焊接变形？,答：,减小焊接应力和焊接变形的方法有,：,采取合理的施焊次序；尽可能采用对称焊缝；,施焊前给构件一个和焊接变形相反的预变形；,可能情况下焊前预热，焊后保温慢慢冷却；,焊后采用人工或机械方法消除焊接变形。,6,高强度螺栓的预拉力起什么作用？预拉力的大小与承载力之间有什么关系？,答：通过高强螺栓的预拉力，使连接构件受压，从而在连接,面上产生摩擦力来抗剪。在传力摩擦面的抗滑移系数一定的情,况下，预拉力越大，高强螺栓的抗剪承载力就越大，每个摩擦,型高强螺栓的抗剪承载力：,。高强度螺栓的抗拉承载,力也随预拉力的增大而增大，,即,7,摩擦型高强度螺栓与承压型高强度螺栓有什么区别？,答,:,摩擦型高强度螺栓连接的板件间无滑移，靠板件接触面间,的摩擦力来传递剪力，而承压型高强螺栓容许被连接板件间,产生滑移，其抗剪连接通过螺栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪,力，所以承压型高强度螺栓比摩擦型高强度螺栓,抗剪承载力大,，,但变形也大。,8,为什么要控制高强度螺栓的预拉力，其设计值是怎样确定的？,答：高强螺栓的应用，不论是受剪力连接、受拉力连接还是拉剪,连接中，其受力性能主要是基于螺栓对板件产生的压力，即紧固,的预拉力，即使是承压型的连接，也是部分利用这一性能，因此，,控制预拉力是保证高强螺栓连接质量的一个关键性因素。,高强螺栓预拉力设计值是这样确定的：基于钢材的屈服强度，,考虑材料的不均匀性，为防止预拉力的松弛而需要的超张拉以及,拧紧螺栓扭矩产生的剪力等因素进行综合确定，即：,9,普通螺栓和高强度螺栓在受力特性方面有什么区别？单个螺栓的抗剪承载力设计值是如何确定的？,答：高强螺栓分摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓，摩擦型高强,螺栓是靠接触面间的摩擦力来传递剪力的，而承压型高强螺栓的,抗剪性能同普通螺栓，高强度螺栓抗拉承载力由预拉力决定，为,预拉力的,80,。普通螺栓是通过栓杆受剪和板件孔壁受压来传递,剪力的，通过螺栓杆抗拉来承受拉力。单个螺栓的抗剪承载力设,计值对于普通螺栓为螺栓抗剪承载力和承压承载力的较小值；对,于高强螺栓为,其中,nf,、,分别为摩擦面数和抗滑移系数，,P,为预拉力。,10,螺栓群在扭矩作用下，在弹性受力阶段受力最大的螺栓其内力值是在什么假定条件下求得的？,答：螺栓群在扭矩作用下，其内力计算基于下列假定,被连接板件为绝对刚性体；,螺栓是弹性体；,各螺栓绕螺栓群的形心旋转，使螺栓沿垂直于旋转,半径,r,的方向受剪，各螺栓所受的剪力大小与,r,成正比。,