石油化工結構設計基礎知識

1、石油化工結構設計基礎知識,,培訓教程,,一、結構的基本知識二、混凝土結構三、鋼結構四、砌體結構,一、結構的基本知識（1/4）,1、結構的組成 ：由若干個單元所組成的結構骨架。2、基本(單元)構件 ?板：提供活動面，直接承受并傳遞荷載； ?梁：板的支撐構件，承受板傳來的荷載并傳遞； ?柱：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載并傳遞； ?墻：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載并傳遞； ?基礎：將

2、柱及墻等傳來的上部結構荷載傳給地基； ?索：懸掛構件或結構體系的主要傳力單元； ?桿：組成空間構件，如屋架等。,第一講：緒論（3/12） 一、結構的基本知識（2/4）,3、結構的分類?按材料分類 混凝土結構、鋼結構、砌體結構、木結構和混合結構 ?混凝土結構:素混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土 纖維筋混凝土和其它形式的加筋混凝

3、土。 ? 砌體結構：包括磚石砌體結構、砌塊砌體結構 ? 混合結構：磚混結構、鋼與混凝土組合結構,第一講：緒論（4/12） 一、結構的基本知識（3/4）,按受力體系分類 ? 框架結構：主要(豎向)受力體系由梁和柱組成； ? 剪力墻結構：主要(豎向)受力體系由墻組成； ? 筒體結構：四周封閉的墻形成筒； ? 塔式結構：下端固定、上端自由的高聳構筑物； ? 桅式結構：豎立的細長桅

4、桿和纖繩所組成的構筑物； ? 懸索、懸吊結構：由拉索及邊緣構件組成的承重結構； ? 殼體結構:由曲面形板與邊緣構件組成的空間結構； ? 網(wǎng)架結構：由多根桿件通過節(jié)點連結形成的空間結構；,第一講：緒論（5/12） 一、結構的基本知識（4/4）,? 板柱結構：由樓板和柱組成承重體系的結構； ? 墻板結構：由樓板和墻組成承重體系的結構； ? 折板結構：由多塊條形平板組合而成的空間結

5、構； ? 充氣結構：用薄膜制成的，沖入氣體后而形成的結構； ? 膜結構：用柔性受拉索和薄膜及邊緣構件組成的結構；? 按使用功能分類： 建筑結構、特種結構、橋梁結構、地下結構等? 按照建筑物外形分類： 單層、多層、高層、大跨和高聳結構等? 按照施工方法分類： 現(xiàn)澆結構、裝配結構和裝配整體式結構,二、 混凝土結構（1/4）,1、結構形成的原理 ? 組 成: 由鋼筋

6、和混凝土結合成一體，共同發(fā)揮作用。 ? 混凝土：抗壓強度很高，但抗拉強度很低。 ? 鋼 筋：抗拉和抗壓強度均很高。 ? 共同工作的目的 充分發(fā)揮兩種材料的強度優(yōu)勢，取長補短。 ?素混凝土梁的工作特點 ? 開裂前：按照整截面分析，上部受拉下部受壓， 受拉區(qū)的拉力由混凝土承擔。 ? 開裂后：梁斷裂。,二、 混凝土結構（2/4）,鋼筋

7、混凝土梁如何共同工作 ? 開裂前：受拉區(qū)的拉力由鋼筋和混凝土共同承擔。 ? 開裂后：受拉鋼筋承擔大了部分拉力，繼續(xù)承擔荷載， 直至屈服強度，受壓混凝土壓碎，梁破壞。,二、 混凝土結構（3/4）,素混凝土梁與鋼筋混凝土梁的對比 ? 極限狀態(tài)：素砼梁：無明顯變形，開裂即破壞 鋼筋砼梁：有明顯變形，鋼筋屈服，砼壓碎 ? 承載能力：素砼梁：取決于混凝土的抗拉，低

8、 鋼筋砼梁：取決于鋼筋抗拉和砼抗壓強度，高 ? 抗裂能力：配筋后略有增加，但不顯著? 共同工作的基礎 ? 兩者之間存在較好的傳遞應力的能力，粘結力； ? 兩種材料的溫度線膨脹系數(shù)相近； ? 混凝土對鋼筋的保護，抗火和耐久性提高。,二、 混凝土結構（4/4）,2、優(yōu)缺點 ? 優(yōu) 點： ? 耐久性好；?耐火性好；? 可模性好、整體性好。 ? 可就地取材。 ?

9、缺 點： ?自重大； ?抗裂差； ?施工環(huán)節(jié)多周期長； ?拆除、改造難度大。3、現(xiàn)狀與發(fā)展,三、 鋼結構（1/1）,1、鋼結構的構成 是用鋼板、角鋼、工字鋼、槽鋼、鋼管和圓鋼等鋼材 通過焊接等有效的連接方式，所形成的結構。2、優(yōu)缺點 ? 優(yōu) 點：? 強度和強度質量比高； ? 材質均勻、性能好，結構可靠性高。 ? 施工簡便、工

10、期短。 ? 延性好、抗震能力強。 ? 易于改造和加固。 ? 缺 點：耐腐蝕性差；耐火性差；鋼材價格相對較高。3、現(xiàn)狀與發(fā)展,四、砌體結構 （1/1）,1、砌體結構的組成 砌體結構是用磚、石或砌塊， 用砂漿等膠結材料砌筑的結構。2、優(yōu)缺點 ? 優(yōu) 點：?耐久性好； ?耐火性好； ?就地取材； ?施工技術要求低； ?造價低廉。? 缺 點：

11、?強度低，砂漿與磚石之間的粘接力較弱； ?自重大；?砌筑工作量大，勞動強度高。 ?粘土用量大，不利于持續(xù)發(fā)展。 3、現(xiàn)狀與發(fā)展,三、結構功能和極限狀態(tài)（1/2）,1、結構的功能（1）安全性：要求結構承擔正常施工和正常使用條件下，可能出現(xiàn)的各種作用，而不產(chǎn)生破壞。并且在偶然事件發(fā)生時以及發(fā)生后，能保持必需的整體穩(wěn)定性，不至于因局部損壞而產(chǎn)生連續(xù)破壞。（2）適用性：要求結構在正常使用時滿足正常

12、的要求，具 有良好的工作性能。（3）耐久性 要求結構在正常使用和維護下，在規(guī)定的使 用期內，能夠滿足安全和使用功能要求。如 材料的老化、腐蝕等不能超過規(guī)定的限制等。,三、結構功能和極限狀態(tài)（2/2）,2、極限狀態(tài) (1)定義：極限狀態(tài)是判別結構是否能夠滿足其功能要求的 標準，指結構或結構一部分處于失

13、效邊緣的狀態(tài)。(2)分類： ?承載能力極限狀態(tài) 是判別結構是否滿足安全性要求的標準，指結構或結構 構件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)加載的變形。 ?正常使用極限狀態(tài)： 是判別結構是否滿足正常使用和耐久性要求的標準， 指結構或構件達到正常使用或耐久性的某些規(guī)定限值。,第三講：材料的性能(1/34) 內容提要,一、鋼材的物理力學性能二、混凝土的物理力學

14、性能三、砌體的材料及力學性能,第11講：材料的性能(2/34) 一、鋼材的物理力學性能（1/13）,1、簡單應力下鋼材的性能 (1)鋼材的應力-應變關系 ?曲線形式： ?有明顯流幅的： 彈性、屈服、強化和頸縮階段 ?沒有明顯流幅的： 沒有明顯的屈服階段 ?曲線簡化：屈服前：完全彈性的；屈服后：完全塑性的。,第11講：材料的性能(3/34) 一、鋼材

15、的物理力學性能（2/13）,(2)鋼材的強度指標?屈服強度：設計時鋼材允許達到的最大應力 ?有明顯流幅的鋼材：取屈服點的應力； ?無有明顯流幅的鋼材：取條件屈服強度。 ?條件屈服強度：殘余應變?yōu)?.2%對應的應力。?極限強度：材料能承受的最大應力反映安全儲備?屈強比：屈服強度/極限強度 (3)鋼材的塑性指標?伸長率：拉斷后構件伸長率?截面收縮率：拉斷后面積縮小率 ?冷彎性能：以冷彎的角度來衡量,第12講：材料的性能(

16、8/34) 一、鋼材的物理力學性能（7/13）,3 影響鋼材性能的一般因素(1)化學成分 ?碳：提高強度；但塑性，可焊性、耐銹蝕性等劣化。 ?錳：提高強度，改善脆性；但對可焊性和耐銹力不利。 ?硅：提高強度，但含量過高，對塑性可焊性耐銹力不利。 ?硫：高溫時變脆，降低塑性韌性抗疲勞能力和耐銹能力。 ?磷：提高強度和耐銹力，低溫變脆，降低塑性可焊性等。 (2)鋼材缺陷 ?偏析:鋼中化學成分的不一致性和

17、不均勻性 ?裂紋：先天的裂紋，或是微觀的或是宏觀的 ?分層：在厚度方向分成多層，各層相互連接，并不脫離 ?夾雜物：尤其是硫化物和氧化物等,第13講：材料的性能(9/34) 一、鋼材的物理力學性能（8/13）,(3)鋼材的硬化?時效硬化：?現(xiàn)象：時間增加，強度提高，塑性下降。 ?特點：過程很長，反復荷載和高溫下易產(chǎn)生。?冷作硬化：常溫下產(chǎn)生塑性變形后屈服點提高，塑性降低。?應變時效

18、：產(chǎn)生塑性變形后，特別是在高溫下，使已經(jīng)產(chǎn) 生冷作硬化的鋼材又發(fā)生時效硬化。,第13講：材料的性能(10/34) 一、鋼材的物理力學性能（9/13）,(4)溫度 ?在正常溫度下：基本不隨溫度變化 ?在高溫度下：溫度升高，強度、彈性模量均有下降趨勢 ?藍脆現(xiàn)象：250℃左右，抗拉強度反而提高， 塑性和韌性下降。 ?在低溫時：溫度降低，強度略

19、提高， 塑性等下降，有脆性傾向。 ?冷脆現(xiàn)象：當溫度降低至某一溫度以下時， 材料變脆。,第13講：材料的性能(11/34) 一、鋼材的物理力學性能（10/13）,(5)應力集中 ?現(xiàn)象：當構件內部缺陷或截面形狀等改變時，應力分布 不均勻，出現(xiàn)局部高峰應力，促使鋼材變脆。? 影響因素：截面變化愈劇烈，應力集中現(xiàn)象愈明顯。,第13講

20、：材料的性能(12/34) 一、鋼材的物理力學性能（11/13）,4、結構對鋼材的要求及鋼材的分類(1)結構對鋼材的要求 ?具有較高的屈服強度和極限強度； ?具有良好的塑性和韌性 ?具有良好的工藝加工性能； ?良好的耐銹蝕能力 ?與混凝土良好的粘結力(2)鋼材的選擇： ?結構或構件的類型及重要性； ? 作用的性質（靜力和動力作用）； ? 連接方式（焊接、鉚接或螺栓連接）；

21、 ?工作環(huán)境（溫度和腐蝕等）。,第13講：材料的性能(13/34) 一、鋼材的物理力學性能（12/13）,(3)結構用鋼材的分類 ?碳素鋼： ?強度等級：按屈服強度分五個品種，Q195~Q275。 ?質量等級：A、B、C、D四級，對沖擊韌性要求不同 ?脫氧方式：鎮(zhèn)靜、半鎮(zhèn)靜、沸騰和特殊鎮(zhèn)靜，用ZbF和TZ?示例：Q235Bb表示屈服強度為235，B級半鎮(zhèn)靜鋼 ?低合金鋼： ?強度等級：按屈服強度

22、分五個品種，Q295~Q460。 ?質量等級：A、B、C、D、E五級，對沖擊韌性要求不同 ?脫氧方式：鎮(zhèn)靜和特殊鎮(zhèn)靜鋼 ?熱處理鋼,第13講：材料的性能(14/34) 一、鋼材的物理力學性能（13/13）,(4)鋼材的規(guī)格?鋼板：以“―寬度厚度長度”或“―寬度厚度”表示?型鋼：?角鋼：等邊“L肢寬厚度”；不等邊“L長肢寬短肢寬厚度” ?工字鋼：普通工字鋼以I+截面的高度；輕型工字鋼前面加Q

23、 ?槽鋼：有普通槽鋼和輕型槽鋼兩種，用截面的高度編號 ?H型鋼：熱扎和焊接兩種，“高度*寬度*腹板厚度*翼緣厚度” ?鋼管：有熱軋無縫鋼管和焊接鋼管。以“φ外徑壁厚”表示?薄壁型鋼：用薄鋼板冷軋而成，形式及尺寸可以變化。?鋼筋 ?按照表面形狀：有光面鋼筋和變形鋼筋 ?鋼筋種類： 熱軋鋼筋：分HRB235、HRB335和HRB400或RRB400三級，符號+直徑 預應力鋼絲：

24、有光面碳素、螺旋肋和三面刻痕鋼絲三種，符號+直徑 預應力鋼絞線：多根鋼絲絞合制成?！唉?股數(shù)公稱直徑”表示 熱處理鋼筋：φHT+鋼筋表示,第14講：材料的性能(15/34) 二、混凝土的物理力學性能（1/11）,1、簡單受力下混凝土的性能 (1)受壓的應力應變關系?曲線特征應力?。航凭€性關系應力大：非線性關系近峰值:不穩(wěn)定非線性下降段：反彎點后平緩 ?主要影響因素?混凝土強度：強度提高,峰值點應變高

25、；下降段陡延性差?加載速度：愈大，強度高，峰值應變低；下降段陡延性差,第14講：材料的性能(17/34) 二、混凝土的物理力學性能（3/11）,(2)簡單受力下混凝土的強度?立方體抗壓強度?立方體抗壓強度標準方法制作,邊長150mm立方體,28天齡期，進行抗壓實驗得到的破壞時試件的平均壓應力。?立方體抗壓強度標準值：95%保證率的立方體抗壓強度值。?用途：力學性能的基本代表值，混凝土強度等級劃分依據(jù)。?強度等級

26、：按立方體抗壓強度標準值分為14級，“C+標準值” ?軸心抗壓強度 ?立方體受壓不是處于單軸受力狀態(tài)！?采用棱柱體，中間基本上是處于軸心受壓。,,,第14講：材料的性能(18/34) 二、混凝土的物理力學性能（4/11）,?影響因素：材料成分、養(yǎng)護、齡期、實驗方法和試件尺寸 ?與立方體強度的關系 關系系數(shù)(比值)：小于等于C50時，取0.76； 大于C50時： 考慮混凝土脆

27、性的折減系數(shù)，小于C40時，不折減取1.0； 大于C40時： ?軸心抗拉強度?試驗方法：直接拉伸、彎折和劈裂?與立方體強度的關系,,,,,,,第15講：材料的性能(20/34) 二、混凝土的物理力學性能（6/11）,2、復雜應力下混凝土的性能 (1)復合應力下混凝土強度和變形 ?多向受壓?雙向壓：強度提高；?三向壓(約束受壓)：強度和延性明顯提高，?雙向受拉:影響不大 ?一拉一壓：強

28、度降低 ?剪壓或剪拉：?剪拉：強度降低?剪壓： 壓應力較小：抗剪強度隨壓應力增加而增大； 壓應力較大：抗剪強度隨壓應力的增加而降低。,,第15講：材料的性能(21/34) 二、混凝土的物理力學性能（7/11）,(2)長期荷載下混凝土的變形?混凝土的徐變?現(xiàn)象：在荷載長期作用下，變形將隨時間而增加；?原因：凝膠體的粘性流動，內部微裂縫不斷產(chǎn)生和發(fā)展等?影響：導致變形增大，應力重分布和內力分布等。

29、?混凝土徐變曲線?特點：開始增長較快， 以后逐漸減慢， 逐漸趨于穩(wěn)定(收斂)?卸載時變形恢復: 瞬時彈性恢復、彈性后效，永久應變,第15講：材料的性能(22/34) 二、混凝土的物理力學性能（8/11）,?影響徐變的主要因素?應力水平：應力越大，徐變也越大 應力小于0.5fc，線性徐變；大于0.5fc，非線性徐變。?齡期：加載時齡期越短，徐變越大 ?組成：水泥用量越多，

30、水灰比越大，徐變也越大； 骨料強度和彈性模量越高，徐變越小。?養(yǎng)護和使用環(huán)境：養(yǎng)護溫度高，濕度大，徐變越?。?受力后環(huán)境溫度越高，濕度低，徐變就越大。,第16講：材料的性能(23/34) 二、混凝土的物理力學性能（9/11）,(3)重復荷載下混凝土性能?一次重復加載下?加載：隨應力增加應變增加?卸載：不重復加載軌跡，有彈性后效和殘余變形 ?多次重復加載下?峰值小于疲勞

31、強度：每循環(huán)成環(huán)，面積逐漸減少，至直線；?峰值大于疲勞強度：開始與小應力的相似； 成直線后，凸凹方向改變，斜率降低，裂縫和變形嚴重?混凝土疲勞破壞：因荷載重復作用而引起的破壞?混凝土疲勞強度：疲勞破壞需要重復荷載的最小應力峰值 (4)混凝土的收縮、膨脹和溫度變形,,第16講：材料的性能(24/34) 二、混凝土的物理力學性能（10/11）,3、鋼筋與混凝土的粘結(1)鋼筋與混凝土粘結的作用?作用：保證力的相互

32、傳遞，是共同工作的基本條件 ?單元分析：假設：一端力T，另端為T+dT根據(jù)平衡條件：?分析結果 ?應力變化大，粘結力大，變化小，粘結小?當鋼筋應力沒有變化時，粘結應力等于零,,第16講：材料的性能(25/34 ) 二、混凝土的物理力學性能（11/11）,?有關的設計問題?鋼筋端部的錨固?裂縫間應力的傳遞裂縫截面：拉力為零離開一段距離：混凝土有拉力 兩條裂縫中間：混凝土拉力最大 (2)粘結力的組成

33、 ?化學吸附 ?摩擦 ?機械咬合 ?附加咬合等作用,第17講：材料的性能(26/34) 三、砌體的物理力學性能（1/8）,1、砌體的材料及種類 (1)塊體材料?磚 ?普通磚：240mm115mm53mm實心 ?空心磚：全國無統(tǒng)一規(guī)格 ?分級：按極限抗壓強度為6級，以“MU+極限強度”表示?砌塊 ?按材料分：粉煤灰、煤渣混凝土和混凝土等 ?按內部結構分：有實心的

34、，也有空心的 ?按尺寸分：小型900mm ?分級：按照極限抗壓強度分5級，以“MU+極限強度”?石材 ?按照加工的程度：分細料石、粗料石和毛料石。 ?分級：按極限抗壓強度，分9級，以“MU+極限強度”,第17講：材料的性能(27/34) 三、砌體的物理力學性能（2/8）,(2)砂漿?作用：使塊體連成整體；抹平塊體表面；填補塊體間縫隙；?分類：

35、?按照組成成分：無塑性摻合料的水泥砂漿、有塑性摻合 料的混合砂漿、不含水泥的砂漿 ?按照重力密度：大于1.5t/m3重砂漿，小于1.5t/m3輕砂漿?分級：按抗壓極限強度分7級，以“M+極限強度”表示?砌體對砂漿的基本要求?符合強度和耐久性要求；?應具有一定的可塑性，在砌筑時容易且較均勻地鋪開；?應具有足夠的保水性，即在運輸和砌筑時保持質量的能力。,第17講：材料的性能(28/34)

36、 三、砌體的物理力學性能（3/8）,(3)砌體的種類 砌體是由塊體用砂漿砌筑成的整體。?磚砌體：實心砌體，或空心砌體， 有一順一頂或三順一頂砌筑法。 ?石砌體：料石、毛石和毛石混凝土砌體。?砌塊砌體砌塊排列是要有規(guī)律性，減少通縫。?配筋砌體:在砌體內配置適量的鋼筋，形成配筋砌體，如 在水平灰縫中配置網(wǎng)狀鋼筋，形成網(wǎng)狀配筋砌體； 在砌體外或預留槽內配置縱向筋形成組合砌體。,第17

37、講：材料的性能(29/34) 三、砌體的物理力學性能（4/8）,2、砌體的力學性能(1)砌體的抗壓強度?破壞過程及應力特點?受力全過程： 第一階段：自受力到單塊磚內出現(xiàn)豎向裂縫； 第二階段：單塊磚內裂縫發(fā)展，連接并穿過若干皮磚 第三階段：裂縫貫通，把砌體分成若干1/2磚立柱，失穩(wěn)?應力特點： 不僅存在壓應力， 而且有彎曲應力和剪切應力，以及橫向拉壓應力,第17講：材料的性能(30/34)

38、 三、砌體的物理力學性能（5/8）,?原因分析：?水平灰縫厚度和密實度不均勻 磚表面力分布不均勻且上下不對應?橫向變形時相互約束 受壓時橫向膨脹，磚和砂漿 橫向變形系數(shù)不同，相互約束。?彈性地基梁作用 砂漿層受壓將產(chǎn)生壓縮變形， 磚就象在彈性地基上的梁， 其內部將產(chǎn)生彎曲應力和剪應力?豎向灰縫處的應力集中,第18講：材料的性能(31/34) 三、砌體的物理力學性能（6/8）,?影響

39、砌體強度的主要因素?塊體和砂漿的強度?砂漿的彈塑性性能:變形越大，彎曲剪切等越大，強度越低；?砂漿的流動性:砂漿的流動性大，對提高砌體強度有利；?灰縫厚度：過薄或過厚將引起彎曲剪切應力，強度降低?砌筑質量 ?砌體抗壓強度計算及取值?考慮因素：塊體強度和砂漿強度及種類等?取值：,,第18講：材料的性能(32/34) 三、砌體的物理力學性能（7/8）,(2)砌體的抗拉、抗彎和抗剪強度?粘結分類

40、 ?法向粘結力 ?切向粘結力?軸心抗拉強度?通縫截面：強度低且離散性大，不能設計為軸心受拉構件?沿齒縫截面：與砂漿的強度等級有關：?沿塊體截面：不考慮豎向灰縫，與塊體的強度等級有關,,,第18講：材料的性能(33/34) 三、砌體的物理力學性能（8/8）,?彎曲抗拉強度 ?通縫截面破壞和沿齒縫截面破壞:

41、 ?塊體截面破壞： ?抗剪強度?應力應變關系曲線 ?彈性模量取值： 與抗壓強度成正比，比例系數(shù)與砂漿等級等有關。?剪切模量：,,,,,,,第19講：構件連接（4） 4－1,工程結構是由各種基本構件通過連接組成的整

42、體結構物，使其實現(xiàn)共同工作。鋼結構：鋼板、型鋼等組成的基本構件（工廠制作） 現(xiàn)場安裝（吊裝、連接） 結構整體。鋼筋混凝土結構：有現(xiàn)澆、裝配式和裝配整體式三種施工方法。鋼筋的接長、預制構件（預制樓板、疊合梁、疊合板等）的拼裝也存在大量的連接。 4.1 鋼結構連接1.焊接；2.螺栓連接（普通螺栓、高強度螺栓）；3.鉚釘連接。,第19講：構件連接（4）

43、 4－2,特點：1.焊接：不削弱構件斷面，節(jié)省材料，經(jīng)濟；構造簡單，加工簡便且易實現(xiàn)自動化操作，提高焊接質量；連接剛度大，密閉性好，整體性好。 焊縫附近的材質變脆；焊件中存在焊接殘余應力和殘余變形，對結構的承載能力有不利影響；焊接結構對裂紋很敏感，尤其是在低溫下更易發(fā)生脆性斷裂。2.螺栓：普通螺栓分為A、B、C三級；高強度螺栓由中碳鋼或低合金鋼等經(jīng)熱處理后制成，強度較高。我國高強度螺栓的強

44、度級別可分為8.8級（8.8S）和10.9級（10.9S）。高強度螺栓的連接分為摩擦型和承壓型連接。螺栓連接簡便、快速，可拆卸，常用于現(xiàn)場的安裝連接中。但對構件斷面有所削弱。,第19講：構件連接（4） 4－3,焊接焊接（電弧焊）－分為手工電弧焊、自動或半自動埋弧焊和氣體保護焊等。原理：焊接連接和焊縫形式：平接、搭接和頂接（T形）

45、三種1.對接焊縫；2.角焊縫。焊縫的符號（形式、尺寸和要求）,第19講：構件連接（4） 4－4,焊縫的強度和質量等級（附表I－32）1. 焊縫質量直接影響連接的強度。如果焊縫質量優(yōu)良，焊縫中不存在任何缺陷，焊縫金屬的強度高于焊件母材，破壞部位多位于焊縫附近熱影響區(qū)的母材上。焊縫中可能有氣孔、夾渣、咬邊、未焊透等缺陷。焊縫缺陷將削弱焊

46、縫的受力面積，并在缺陷處產(chǎn)生應力集中，對結構受力很不利。因此，對焊縫進行質量檢查很重要。2. 焊縫質量等級分為三級，其中一、二級焊縫除外觀缺陷檢查外，還需要進行內部無損探傷。3. 三級受拉對接焊縫強度應折減。4. 合理選用焊縫種類等級。5. 焊條選用：Q235－E43xx； Q345－E50xx；Q390－E55xx,第20講：構件連接（4）

47、 4－7,對接焊縫的計算和構造對接焊縫充滿整個被連接件的截面，可視為焊件截面的延續(xù)，焊縫中的應力分布情況基本與焊件原有情況相似，對接焊縫的有效截面與焊件的截面相同。焊縫應力可以由材料力學的有關計算公式進行計算。對接焊縫兩端的起弧、滅弧處，常因不能焊透而出現(xiàn)凹形焊口或存在缺陷，以致該處由于應力集中易出現(xiàn)裂紋。因此，施焊時應在焊縫兩端設置引弧板，對于一般受靜力荷載的結構，也可不設引弧板，但令焊縫的計算長度比實際長度減小

48、10mm。軸心受力的對接焊縫計算：,第20講：構件連接（4） 4－8,當采用引弧板時，對接焊縫抗壓、抗剪和一、二級焊縫抗拉強度與母材相等，在焊件強度保證的條件下可不必計算焊縫強度；只在三級焊縫受拉力作用時才需按上式進行驗算。如果采用直縫不能滿足強度要求時，可采用斜對接焊縫以增加焊縫長度。根據(jù)試驗結果，當焊縫與作用力間的夾角滿足：

49、 時，斜焊縫強度不低于母材強度，可不再驗算。,第20講：構件連接（4） 4－9,承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫計算1．矩形截面：焊縫中的焊縫中的最大正應力和最大剪應力不在同一點，應分別進行計算：2.工字形截面：在同時受有較大正應力和較大剪應力的梁腹板與翼緣相交處，還應計算其折算應力,第20講：構件

50、連接（4） 4－10,對接焊縫構造1.根據(jù)焊件板厚、焊接工藝要求和施工條件對焊件邊緣加工合適的坡口；2.對受力較大的重要對接焊縫應盡可能采用引弧板；3.不同寬度和厚度的鋼板拼接。 a—直邊縫；b—單邊V形縫；

51、 c—雙邊V形縫；d—U形縫； e—K形縫；f—X形縫,第21講：構件連接（4） 4－13,角焊縫的構造與計算1.當焊縫軸線與外力作用方向平行時， 稱為側面角焊縫，又稱側縫；2. 垂直時，稱為正面角焊縫，又稱端縫

52、；3. 呈夾角時，稱為斜焊縫。角焊縫的受力性能和強度與受力方向有直接關系。直角角焊縫截面形式：角焊縫較小的焊腳尺寸為hf有效高度為he=0.7 hf，忽略了焊縫余高和熔深,第21講：構件連接（4） 4－14,角焊縫的受力性能側面角焊縫主要承受剪力作用，塑性較好，強度較低。在彈性階段，側縫剪應力沿焊縫程度方向分布不均勻，兩端大而

53、中間小。破壞面通常在焊縫的最小截面（45o斜截面）。破壞起點在側縫兩端，該處出現(xiàn)裂縫后，迅速蔓延擴展，使焊縫斷裂。,第21講：構件連接（4） 4－15,角焊縫的受力性能端縫的應力狀態(tài)比側縫復雜的多，應力集中較明顯。焊縫的根部出現(xiàn)應力高峰，易于開裂。破壞時首先在焊縫根部開裂，然后擴展至整個焊縫截面。根據(jù)試驗結果，端縫的強度比側縫高，但

54、塑性較差，根部又存在很大的收縮應力，性質較脆。,第21講：構件連接（4） 4－16,角焊縫的強度無論是側縫與端縫，焊縫計算時一律取與焊腳邊呈45o的斜面為計算截面，即焊縫有效厚度0.7hf。計算截面上平均破壞應力為焊縫強度（力除以焊縫破壞面積）。焊腳尺寸（mm）正面角焊縫（N/mm2）側面角焊縫（N/mm2） 4

55、 432.5 326.0 8 362.2 270.0 12 332.0 250.0規(guī)范規(guī)定的角焊縫設計強度是側面角焊縫的強度，不分抗拉、抗壓和抗剪，不分焊縫級別均采用相同的值，例如Q235鋼材，ffw=160N/mm2。,第21講：構件連接（4）

56、 4－17,直角角焊縫的計算計算簡化假定：1.沿角焊縫45o方向的焊縫有效截面為計算時的破壞面；2.在通過焊縫形心的拉力、壓力和剪力作用下，假定沿焊縫長度的應力是均勻分布的。,第21講：構件連接（4） 4－18,直角角焊縫的計算基本計算公式：端縫應力：側縫應力：

57、 稱為正面角焊縫的強度設計值增大系數(shù)對于直接承受動力荷載的結構，,第22講：構件連接（4） 4－21,軸心力作用下的角焊縫計算當軸心力（拉力、壓力、剪力）通過焊縫計算截面形心時，角焊縫有效截面上的應力為均勻分布。當外力平行于焊縫長度方向時，屬側面角焊縫受力，當外力垂直于焊縫長度方向時，屬正面角焊縫受力，當外力方向與焊

58、縫長度方向呈夾角時，斜焊縫受力，,第22講：構件連接（4） 4－22,軸心力作用下的角焊縫計算當角鋼桿件與板件采用角焊縫連接時，由于角鋼是不對稱截面，必須使焊縫傳遞的合力作用線與角鋼桿件的軸線重合，才能避免偏心受力。,第22講：構件連接（4）

59、 4－23,彎矩和剪力作用下的角焊縫計算以焊縫有效截面為依據(jù)，根據(jù)基本假定3，首先應計算角焊縫有效截面的幾何特性，然后按材料力學公式求出控制點應力值，最后根據(jù)該點的應力狀態(tài)進行強度驗算。A點： C點：,第22講：構件連接（4） 4－24,扭矩和剪力作用下的角焊縫計算一般假定被連接件是絕對剛性體，而焊

60、縫則是彈性的；焊縫上任一點的應力方向將垂直與該點與形心O的連線，而其大小則與該點至形心O的距離成正比。焊縫1點處的強度應滿足：,第22講：構件連接（4） 4－25,角焊縫的構造焊腳尺寸和焊縫計算長度1.最小焊腳尺寸：焊縫冷卻過快而變脆，容易產(chǎn)生裂紋；2.最大焊腳尺寸：防止“過燒”現(xiàn)象，焊接殘余變形和殘余應力；3.最小焊

61、縫長度： 和 mm；4.最大計算長度：不宜大于60（承受靜力荷載或間接承受動力荷載時）或40（承受動力荷載時）；,第22講：構件連接（4） 4－26,角焊縫的構造構造措施：,第23講：構件連接（4） 4－27,角焊

62、縫的構造焊腳尺寸和焊縫計算長度1.最小焊腳尺寸：焊縫冷卻過快而變脆，容易產(chǎn)生裂紋；2.最大焊腳尺寸：防止“過燒”現(xiàn)象，焊接殘余變形和殘余應力；3.最小焊縫長度： 和 mm；4.最大計算長度：不宜大于60（承受靜力荷載或間接承受動力荷載時）或40（承受動力荷載時）；,第23講：構件連接（4） 4－28,

63、角焊縫的構造構造措施：,第24講：構件連接（4） 4－36,普通螺栓的構造與計算普通螺栓的形式和規(guī)格1.粗牙普通螺紋，其代號用字母M與公稱直徑表示，工程中常用M16、M20、(M22)＊和M24。2. C級螺栓的螺孔采用Ⅱ類孔，M16－M24螺栓的孔徑比螺栓公稱直徑大1.5mm。,第24講：構件連接（4）

64、 4－37,普通螺栓的構造與計算螺栓的排列采用并列和錯列兩種形式1.受力要求；2.構造要求；3.施工要求。規(guī)定螺栓的最大、最小容許距離。,第24講：構件連接（4） 4－38,普通螺栓連接的受力性能螺栓傳力方式分為1.受剪螺栓連接－剪力螺栓；2.受拉螺栓

65、連接－拉力螺栓；3.同時承受剪拉的螺栓連接受剪螺栓連接,第24講：構件連接（4） 4－39,普通螺栓連接的受力性能栓桿剪斷—當螺栓直徑較小而鋼板相對較厚時可能發(fā)生孔壁擠壓破壞－當螺栓直徑較大而鋼板相對較薄時可能發(fā)生鋼板拉斷―當鋼板順螺孔削弱過多可能發(fā)生端部鋼板剪斷―當順受力方向的端距過小時可能發(fā)生栓桿受彎破壞―當螺栓過長時可能

66、發(fā)生,第24講：構件連接（4） 4－40,普通螺栓連接的受力性能后兩種在選用最小容許端距2d0和使螺栓的夾緊長度不超過4－6倍螺栓直徑的條件下，均不會產(chǎn)生。但對其他三種形式的破壞，則須通過計算來防止,第25講：構件連接（4） 4－47,高強度

67、螺栓連接的材料和施工方法螺栓的性能等級：10.9級和8.8級。10.9S級螺栓材料為20MnTiB (適用規(guī)格≤M24)或35VB（≤M30）鋼；8.8S級的為40B（≤M24）、45號（≤M22）或35號（≤M20）鋼。螺栓孔:鉆孔。受力都是依靠螺栓對板疊強大的的法向壓力，即緊固預拉力。控制螺栓的堅固程度，是保證連接質量的一個關鍵性因素。緊固方法：1.扭矩法－扭力扳手；2.擰掉梅花頭－扭剪型高強螺栓。分初擰、終擰兩個階段。,

68、第25講：構件連接（4） 4－48,高強度螺栓連接的材料和施工方法例如M20，8.8級，緊固力（預拉力）P=110kN； 10.9級，P=155kN。,第26講：構件連接（4） 4－54,承壓型高強度螺栓連接與普通螺栓連接的