連接6鋼結(jié)構(gòu)課件

1、第第3 3章章 連連 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 design principles of steel structure第第3 3章章 連連 接接chapter 3 connections 焊縫連接焊縫連接 螺栓連接螺栓連接第第3 3章章 連連 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容主要內(nèi)容 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 對接焊縫的構(gòu)造和計算對接焊縫的構(gòu)造和計算 角焊縫的構(gòu)造和計算角焊縫的構(gòu)造和計算 普通螺栓的構(gòu)造和計算普通螺栓的構(gòu)造和計算 高強(qiáng)度螺栓的構(gòu)造和計算高強(qiáng)度螺栓的構(gòu)造和計算 螺栓的排列和構(gòu)造要

2、求螺栓的排列和構(gòu)造要求 普通螺栓的受剪連接普通螺栓的受剪連接 普通螺栓的受拉連接普通螺栓的受拉連接 剪拉螺栓群的計算剪拉螺栓群的計算第第3 3章章 連連 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)螺栓規(guī)格螺栓規(guī)格精制螺栓精制螺栓粗制螺栓粗制螺栓分類分類a a級和級和b b級級c c級級強(qiáng)度等級強(qiáng)度等級5.65.6級和級和8.88.8級級4.64.6級和級和4.84.8級級加工方式加工方式車床上經(jīng)過切削而成車床上經(jīng)過切削而成單個零件上一次沖成單個零件上一次沖成加工精度加工精度螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓孔直徑之差為0.250.250.5mm0.5mm螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓

3、孔直徑之差為1.51.53mm3mm受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)抗剪抗拉均好抗剪抗拉均好抗剪差、抗拉好抗剪差、抗拉好經(jīng)濟(jì)性能經(jīng)濟(jì)性能價格高價格高價格經(jīng)濟(jì)價格經(jīng)濟(jì)用途用途構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機(jī)械構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機(jī)械結(jié)構(gòu)）；在鋼結(jié)構(gòu)中很少采結(jié)構(gòu)）；在鋼結(jié)構(gòu)中很少采用用沿螺栓桿軸受拉的連接；次沿螺栓桿軸受拉的連接；次要的抗剪連接；安裝的臨時要的抗剪連接；安裝的臨時固定固定3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 注：注：a、b兩級的區(qū)別只是尺寸不同。兩級的區(qū)別只是尺寸不同。 a級用于級用于d24mm, l150mm的螺的螺栓，栓，b級用于級用于d24mm, l150mm 螺栓。螺栓。

4、 3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 第第3 3章章 連連 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)常用螺栓直徑為常用螺栓直徑為d=16，20，24mm，用，用m表示，如表示，如m16。螺栓符號螺栓符號螺栓孔為螺栓孔為d0=d+1.53mmm12、 m16大大1.5mm， m18、 m20 、 m22 、m24大大2mm， m27、 m30大大3mm第第3 3章章 連連 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)3.5.1 螺栓的排列和構(gòu)造要求螺栓的排列和構(gòu)造要求 螺栓的排列應(yīng)簡單、統(tǒng)一而緊湊，滿足受力要求，構(gòu)造合理螺栓的排列

5、應(yīng)簡單、統(tǒng)一而緊湊，滿足受力要求，構(gòu)造合理又便于安裝。排列的方式有并列排列和錯列排列兩種。又便于安裝。排列的方式有并列排列和錯列排列兩種。圖圖3.5.1 螺栓的排列方式螺栓的排列方式1.1.螺栓的排列螺栓的排列并列比較簡單整齊，所用連接板尺寸小，但由于螺栓孔的存在，對構(gòu)件并列比較簡單整齊，所用連接板尺寸小，但由于螺栓孔的存在，對構(gòu)件截面的削弱較大；錯列可以減小螺栓孔對截面的削弱，但螺栓空排列不截面的削弱較大；錯列可以減小螺栓孔對截面的削弱，但螺栓空排列不如并列緊湊，連接板尺寸較大。如并列緊湊，連接板尺寸較大。3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 第第3 3章章 連連

6、 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)(1)(1)受力要求受力要求 下限：下限：防止孔間板破裂防止孔間板破裂3d0上限：上限：防止板間張口和鼓曲防止板間張口和鼓曲。b）螺孔中心距限制螺孔中心距限制a）端距限制端距限制防止孔端鋼板剪斷防止孔端鋼板剪斷，2d0 ；中心距太大中心距太大2d端距過小端距過?。? 2）構(gòu)造要求）構(gòu)造要求 螺栓的中距及邊距過大，則構(gòu)件接觸面不夠緊密，螺栓的中距及邊距過大，則構(gòu)件接觸面不夠緊密，潮氣易侵入縫隙而發(fā)生銹蝕。潮氣易侵入縫隙而發(fā)生銹蝕。（3 3）施工要求）施工要求 要保證有一定的空間，以便轉(zhuǎn)動扳手，擰緊螺母。要保證有一定的空間，以便轉(zhuǎn)動扳手

7、，擰緊螺母。3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 第第3 3章章 連連 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)端距端距邊距邊距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d03d0端距端距端距端距端距端距中距中距邊距邊距線距線距3d02d03d01.5d01.5d03d03d02d0邊距邊距 根據(jù)規(guī)范規(guī)定（根據(jù)規(guī)范規(guī)定（p86p86表表3.5.13.5.1）的螺栓最大、最小容許間）的螺栓最大、最小容許間距，排列螺栓時宜按最小容許間距取用，且宜取距，排列螺栓時宜按最小容許間距取用，且宜取5mm5mm的倍數(shù)，的倍數(shù)，并按等距離布置，以縮小連接的尺寸。

8、并按等距離布置，以縮小連接的尺寸。3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 第第3 3章章 連連 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 第第3 3章章 連連 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu) 為了保證連接的可靠性，每個桿件的節(jié)點(diǎn)或拼接接頭一端為了保證連接的可靠性，每個桿件的節(jié)點(diǎn)或拼接接頭一端不宜少于兩個永久螺栓；不宜少于兩個永久螺栓；2.2.螺栓的其它構(gòu)造要求螺栓的其它構(gòu)造要求 直接承受動荷載的普通螺栓連接應(yīng)采用雙螺帽，或其他措直接承受動荷載的普通螺栓連接

9、應(yīng)采用雙螺帽，或其他措施以防螺帽松動；施以防螺帽松動； c c級螺栓宜用于沿桿軸方向的受拉連接，以下情況可用于級螺栓宜用于沿桿軸方向的受拉連接，以下情況可用于抗剪連接：抗剪連接： 承受靜載或間接動載的次要連接；承受靜載或間接動載的次要連接； 承受靜載的可拆卸結(jié)構(gòu)連接；承受靜載的可拆卸結(jié)構(gòu)連接； 臨時固定構(gòu)件的安裝連接。臨時固定構(gòu)件的安裝連接。 沿桿軸方向受拉螺栓連接的端板，應(yīng)適當(dāng)加大剛度，以減沿桿軸方向受拉螺栓連接的端板，應(yīng)適當(dāng)加大剛度，以減小撬力對螺栓抗拉承載力的不利影響。小撬力對螺栓抗拉承載力的不利影響。3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 第第3 3章章 連連

10、 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)3.5.2 普通螺栓的受剪連接普通螺栓的受剪連接 螺栓連接的受力形式分為：只受剪力，只受拉力。有時螺栓連接的受力形式分為：只受剪力，只受拉力。有時受剪力和拉力的共同作用。受剪力和拉力的共同作用。 fnfa a 剪力螺栓剪力螺栓b b 拉力螺栓拉力螺栓c c 剪力和拉力共剪力和拉力共同作用同作用受力垂直螺桿，承受力垂直螺桿，承剪、承壓。剪、承壓。連接件有錯動趨勢連接件有錯動趨勢受力平行螺桿，承拉受力平行螺桿，承拉連接件有脫開趨勢連接件有脫開趨勢3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 第第3 3章章 連連 接接

11、 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)no1234nnabnn/2n/2對圖示螺栓連接做抗剪試驗(yàn)對圖示螺栓連接做抗剪試驗(yàn), ,即可得到板即可得到板件上件上a a、b b兩點(diǎn)相對位移兩點(diǎn)相對位移與作用力與作用力n n的關(guān)的關(guān)系曲線系曲線, ,該曲線清楚的揭示了抗剪螺栓受該曲線清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四個階段力的四個階段1. 1. 受剪連接的工作性能受剪連接的工作性能 (1) 摩擦傳力的彈性階段摩擦傳力的彈性階段(01段段) 直線段直線段連接處于彈性狀態(tài)；連接處于彈性狀態(tài)； 該階段較短該階段較短摩擦力較小。摩擦力較小。(2) 滑移階段滑移階段(12段段) 克服摩擦力后，板件間突

12、然發(fā)生水平克服摩擦力后，板件間突然發(fā)生水平滑移，最大滑移量為栓孔和栓桿間的間滑移，最大滑移量為栓孔和栓桿間的間隙，表現(xiàn)在曲線上為水平段。隙，表現(xiàn)在曲線上為水平段。 抗剪螺栓連接受力后，首先由抗剪螺栓連接受力后，首先由構(gòu)件間的摩擦力來傳遞外力。當(dāng)外構(gòu)件間的摩擦力來傳遞外力。當(dāng)外力增大超過極限摩擦力后，構(gòu)件間力增大超過極限摩擦力后，構(gòu)件間相對滑移，螺桿開始接觸構(gòu)件的孔相對滑移，螺桿開始接觸構(gòu)件的孔壁而受剪，孔壁則受壓。壁而受剪，孔壁則受壓。圖圖3.5.2 單個螺栓抗剪試驗(yàn)結(jié)果單個螺栓抗剪試驗(yàn)結(jié)果3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 第第3 3章章 連連 接接 chapt

13、er 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)no1234abnn/2n/2(3) 栓桿傳力的彈性階段栓桿傳力的彈性階段(23段段) 該階段主要靠栓桿與孔壁的接觸傳力。該階段主要靠栓桿與孔壁的接觸傳力。栓桿受剪力、拉力、彎矩作用，孔壁受栓桿受剪力、拉力、彎矩作用，孔壁受擠壓。由于材料的彈性以及栓桿拉力增擠壓。由于材料的彈性以及栓桿拉力增大所導(dǎo)致的板件間摩擦力的增大，大所導(dǎo)致的板件間摩擦力的增大，n-關(guān)關(guān)系以曲線狀態(tài)上升。系以曲線狀態(tài)上升。 (4) 彈塑性階段彈塑性階段(34段段) 達(dá)到達(dá)到33后，即使給荷載以很小的后，即使給荷載以很小的增量，連接的剪切變形迅速增大，直到增量，連接的剪切變形迅速增

14、大，直到連接破壞。連接破壞。44點(diǎn)（曲線的最高點(diǎn)）即點(diǎn)（曲線的最高點(diǎn)）即為普通螺栓抗剪連接的極限承載力為普通螺栓抗剪連接的極限承載力nu。3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 第第3 3章章 連連 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)圖圖3.5.3 受剪螺栓的破壞情況受剪螺栓的破壞情況螺桿被剪斷；螺桿被剪斷； b) 連接件孔壁擠壓破壞；連接件孔壁擠壓破壞；c) 鋼板拉斷；鋼板拉斷；d) 鋼板沖剪破壞；鋼板沖剪破壞；e) 螺桿彎曲破壞螺桿彎曲破壞 。 2.2.受剪螺栓的破壞形式受剪螺栓的破壞形式 a)ab栓桿較細(xì)而板件較厚時栓桿較細(xì)而板件較厚時

15、b)ba栓桿較粗而板件較薄時栓桿較粗而板件較薄時c)a截面削弱過多時截面削弱過多時d)3535a1a端矩過小時；端矩端矩過小時；端矩2d0e)a板過厚螺栓桿過長；栓桿長度板過厚螺栓桿過長；栓桿長度5da)、b)、c)通過計算解決通過計算解決d)、e) 通過構(gòu)造解決通過構(gòu)造解決3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 第第3 3章章 連連 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)單個剪力螺栓的設(shè)計承載力：單個剪力螺栓的設(shè)計承載力：受剪承載力設(shè)計值：受剪承載力設(shè)計值：承壓承載力設(shè)計值：承壓承載力設(shè)計值：d3.3.單個普通螺栓的受剪計算單個普通螺栓的受剪計

16、算 剪力螺栓的承載力取決于螺栓桿受剪和孔壁承壓兩種情況，故單剪力螺栓的承載力取決于螺栓桿受剪和孔壁承壓兩種情況，故單栓抗剪承載力由以下兩式?jīng)Q定栓抗剪承載力由以下兩式?jīng)Q定: :bv2vbv4fdnn（3.5.1）bcbcf tdn（3.5.2）bvbcbmin,minnnnp 假定螺栓受剪面上的剪應(yīng)力均勻分布假定螺栓受剪面上的剪應(yīng)力均勻分布 ；p 假定擠壓力沿栓桿直徑平面（實(shí)際上是相應(yīng)于假定擠壓力沿栓桿直徑平面（實(shí)際上是相應(yīng)于栓桿直徑平面的孔壁部分）均勻分布栓桿直徑平面的孔壁部分）均勻分布驗(yàn)算：驗(yàn)算：bvminnn3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 第第3 3章章

17、連連 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)受剪承載力設(shè)計值：受剪承載力設(shè)計值：bv2vbv4fdnn承壓承載力設(shè)計值：承壓承載力設(shè)計值：bcbcf tdnt1 t2 ,t= t1t1t2t1t2t3t2 t1+ t2 ,t= t2d+b15d0(d0為孔徑為孔徑)時，各個螺栓內(nèi)力難以均勻，端部螺時，各個螺栓內(nèi)力難以均勻，端部螺栓受力最大首先破壞，然后依次破壞。由試驗(yàn)可得連接的栓受力最大首先破壞，然后依次破壞。由試驗(yàn)可得連接的抗剪強(qiáng)抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)度折減系數(shù) 與與l1/d0的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。0101015601.1(3.5.4*)150dldld當(dāng)時：7 .0600

18、1 時時：當(dāng)當(dāng)dl則連接所需栓數(shù)：則連接所需栓數(shù)：bminnnn(3.5.5)3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 因此因此規(guī)范規(guī)范采用承載力折減系數(shù)采用承載力折減系數(shù) 考慮螺栓群受力不均?？紤]螺栓群受力不均。第第3 3章章 連連 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)fefttxyn1tn1txn1tyr11f1n1f（2 2）普通螺栓群偏心受剪）普通螺栓群偏心受剪f作用下每個螺栓受力：作用下每個螺栓受力：)6 . 5 . 3(1nfnf基本假設(shè)基本假設(shè) 連接件絕對剛性連接件絕對剛性, , 螺栓彈性；螺栓彈性； t作用下連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動

19、，各螺栓剪力大小與作用下連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動，各螺栓剪力大小與螺栓至形心的距離螺栓至形心的距離ri成正比，方向與它和形心的連線垂直。成正比，方向與它和形心的連線垂直。3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 v=ft=fe第第3 3章章 連連 接接 chapter 3 connections連接6鋼結(jié)構(gòu)1t 12t 2t t ttiinnn rn rn rn rt（a）txyn1tn1txn1tyr11顯然，顯然，t作用下作用下1號螺栓所受剪力最大（號螺栓所受剪力最大（r1最大）。最大）。3.5 3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算 根據(jù)平衡條件得：根據(jù)平衡條件得：1t1nnt1t133t1t122t,nrrnnrrnnrrn（c） 將將（c）式代入式代入（a），），得用得用n1t表達(dá)的表達(dá)的t式：式： trrnrrrrrnnii12i11t223222111t由各螺栓剪力與由各螺栓剪力與r成正比：成正比：nnt3322t11trnrnrnrnt（b）由各剪力都用由各剪