哈工大鋼結(jié)構(gòu)課件

1、第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接3.1 連接的種類和特點 鋼結(jié)構(gòu)中連接占用重要地位，因為： 構(gòu)件、結(jié)構(gòu)通過連接來實現(xiàn)； 連接方式影響結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、工藝、造價； 連接質(zhì)量影響結(jié)構(gòu)的安全、使用壽命。 連接方法：焊接連接、螺栓連接、鉚釘連接 對接連接 搭接連接 垂直連接 連接型式 一 焊接連接 焊接連接是鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法， 不削弱截面、經(jīng)濟(jì)； 構(gòu)件間可直接焊接、構(gòu)造簡單、制造省工； 連接的密封性好、剛度大。 焊縫熱影響區(qū)材料變脆； 產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形； 對裂縫敏感，局部裂紋發(fā)生易擴展到整體。 1.鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法 手工電弧焊 采用焊條，操作靈活方便，特別適于短焊縫。 Q235E43 Q345

2、E50 Q390、Q420E55 不同鋼種的鋼材相焊接時，宜采用低組配方案， 即宜采用與低強度鋼材相適應(yīng)的焊條。優(yōu)點缺點焊條型號應(yīng)與主體金屬的強度相適應(yīng) 焊條型號 E ： 前兩位數(shù)字表示熔敷金屬的抗拉強度；kgf/mm2 0、1 全方位； 2 平焊； 4 立焊。 第四位數(shù)字表示藥皮種類和電流， 藥皮的作用：在焊接過程中產(chǎn)生氣體，保護(hù)電弧和熔 化金屬，并形成熔渣覆蓋著焊縫，防止 空氣中的氧氣、氮氣與熔化金屬接觸形 成易脆的化合物。 埋弧焊 分為自動埋弧電弧焊和半自動埋 弧電弧焊，自動埋弧電弧焊：焊絲送進(jìn)和電弧移動由專門機構(gòu)控制。半自動埋弧電弧焊： 焊絲送進(jìn)由專門機構(gòu)控制，而電弧的移動由人工操作。

3、 焊接時，要采用與被焊鋼材強度相應(yīng)的焊絲、焊劑。第三位數(shù)字表示適用的施焊方位 2. 焊縫形式和焊接連接的形式 焊縫的形式 對接焊縫 角焊縫 焊接連接的形式 對接連接： 傳力平順、厚板開坡口、費工。 搭接連接： 省工、費料、力線彎折、應(yīng)力集中嚴(yán)重。 省工、省料、截面有突變、應(yīng)力 集中較嚴(yán)重，用在不承受動力荷 載結(jié)構(gòu)中。 開K形坡口，減小應(yīng)力集中，可 承受動載。 稱為：對接與角接組合焊縫。板厚時開破口垂直連接： 焊縫的施焊方位 根據(jù)所持焊條與焊件間的相互位置，施焊方位 分為平焊、立焊、橫焊、仰焊四種， 按此順序操作漸難，質(zhì)量保證漸難。 3.焊縫的缺陷 裂紋： 最危險缺陷， 出現(xiàn)在焊縫內(nèi)部或熱影響區(qū)

4、內(nèi)，導(dǎo)致裂紋尖端 應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，易脆斷。 鋼材化學(xué)成分不當(dāng)，含C量過高； 焊接工藝不合適，電流、速度等； 所用焊條不符合要求及施焊次序不恰當(dāng)。 氣孔： 氣體在焊縫金屬冷卻前沒有逸出而形成。 降低塑性、密實性。 夾渣： 是在焊縫金屬內(nèi)部或與母材熔合處形成的非金屬 夾雜物。 危害同氣孔。 焊接工藝不當(dāng)； 焊接材料不符合要求。 未熔合： 指母材與熔化金屬之間局部未熔合的現(xiàn)象。 削弱連接強度，產(chǎn)生應(yīng)力集中，易脆斷。產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 咬肉： 是在焊縫一側(cè)和兩側(cè)與母材交界處形成的凹坑。 減少母材有效面積，造成應(yīng)力集中。 未焊透4. 焊縫質(zhì)量檢驗 焊縫質(zhì)量檢驗分為三級： 三級：只要求做外觀檢查，即檢查焊

5、縫尺寸有無裂 紋咬肉等。 通過此檢查的焊縫稱三級質(zhì)量焊縫。 二級：三級基礎(chǔ)上 + 超聲波檢查， 通過此檢查的焊縫稱二級質(zhì)量焊縫。 一級：二級基礎(chǔ)上 + X射線檢查， 通過此檢查的焊縫稱一級質(zhì)量焊縫。 5. 焊縫的表示方法二 螺栓連接 粗制螺栓連接 精制螺栓連接 摩擦型高強螺栓連接 承壓型高強螺栓連接單面角焊縫雙面角焊縫三面圍焊縫圍焊縫現(xiàn)場安裝焊縫對接焊縫普通螺栓連接高強螺栓連接螺栓連接（坡口角度）（對接間隔）（P：鈍邊高度） 由未經(jīng)加工的圓鋼壓制而成，螺栓粗 糙，螺桿直徑比螺孔小31.5 mm，要 求類孔，栓孔間隙大，受剪時易產(chǎn)生 滑移，導(dǎo)致螺栓群中各個螺栓受力不 均，故宜用于受拉，不宜用于受

6、剪。 采用鉆模鉆孔或沖孔后擴孔，孔壁平 滑，質(zhì)量高。 采用沖孔或不用鉆模鉆成的孔。 切削加工而成，孔徑等于桿徑，類 孔，抗剪性能好，但成本高，現(xiàn)較少采 用。 傳力機理靠板件間的摩擦阻力傳力，以 摩擦阻力被克服為承載力的極限狀態(tài)。粗制普通螺栓：（C級螺栓）類孔：類孔：精制普通螺栓：（A、B級螺栓） 摩擦型連接： 類孔，受力好，耐疲勞，尤用于承受 動力荷載結(jié)構(gòu)，孔徑大于螺栓公稱直徑 1.52.0mm。 靠摩擦阻力和栓桿共同傳力，以栓桿被剪 斷或板件被擠壓破壞為承載力的極限狀態(tài)。 承載力較前者高。類孔，孔徑大于螺栓 公稱直徑1.01.5mm，受剪變形大，只適 用于承受靜載。 螺栓的性能統(tǒng)一用螺栓的性

7、能等級表示，如4.6級、8.8級、 10.9級。分別屬于400N/mm2 、 800N/mm2 、 1000N/mm2級，小數(shù)點及后面的數(shù)字表示屈強比。 C級螺栓為4.6級或4.8級，由Q235鋼制造。 A、B級螺栓為5.6級或8.8級，采用低合金鋼或再經(jīng)熱處理后制成。承壓型連接：小數(shù)點前的數(shù)字表示螺栓材料的抗拉強度。 高強螺栓為8.8級或10.9級，材料為45號鋼、 40B鋼、20MnTiB鋼制成。 螺栓表示方法：三 鉚釘連接 制造工藝復(fù)雜，費工費料，現(xiàn)已很少采用。3.2 角焊縫的構(gòu)造、工作和計算 一 角焊縫的構(gòu)造 角焊縫分為直角角焊縫和斜角角焊縫。 直角角焊縫： hf：焊角尺寸 he：有效

8、厚度， he0.7 hf永久螺栓高強度螺栓安裝螺栓 斜角角焊縫： 主要用于鋼管， 非鋼管中，135 ,不宜用于受力。 直角角焊縫的截面型式： 普通焊縫二 角焊縫的焊角尺寸與計算長度 熱量小，冷卻快，焊縫易產(chǎn)生裂紋 不易焊透 傳力平順，改善應(yīng)力集中，可受動荷。平坡焊縫深熔焊縫hf 小力線彎折，應(yīng)力集中。 hfmin1.5 4mm t ：較厚焊件厚 對埋弧自動焊, hfmin減小1mm, 對T 形連接的單面角焊縫， hfmin增加1 mm。 薄焊件易燒穿，冷卻后，焊接變形大 熱影響區(qū)大，容易脆裂 hfmax 1.2 t t ：薄焊件厚 貼邊角焊縫還應(yīng)滿足： hfmaxt (t6mm) hfmaxt

9、 (12)mm (t6mm) 故： hfmin hf hfmax 角焊縫的計算長度(并非幾何長度) lwl2 hf 起落弧太近，影響焊縫的可靠性 局部過熱，材質(zhì)變脆 lwmin8 hf 40mm thf大lw過短 lwmax60 hf 多余長度不計入lw，但焊接工字梁翼緣與腹板連接處的焊縫；加勁肋與腹板的焊縫，不受此限。 故： lwminlwlwmax 搭接： t：薄焊件厚度 目的：減小附加彎矩 要求：lwb (減小力線彎折程度) b12mm) b190mm (t12mm) 防止橫向收縮、起拱。lwblw過長應(yīng)力分布不均且： 轉(zhuǎn)角處構(gòu)件應(yīng)力集中，如在此處起弧、落弧，可能出現(xiàn)弧坑和咬肉現(xiàn)象，加大

10、應(yīng)力集中程度，故采用繞角焊，減小應(yīng)力集中程度。 或圍起來。 l15t （受壓） l30t （受拉） t： 薄件厚，但轉(zhuǎn)角處不能斷焊。三 角焊縫連接的基本計算公式 焊縫長度方向和受力方向平行的焊縫為側(cè)面焊縫， 焊縫長度方向和受力方向垂直的焊縫為正面焊縫， 焊縫長度方向和受力方向既不平行又不垂直的焊縫為斜焊縫。間斷角焊縫的間斷距離繞角焊：試驗表明：側(cè)面焊縫的破壞截面多在45截面； 正面焊縫的破壞截面多不在45截面； 正面焊縫的破壞強度大，也認(rèn)為在45截面 破壞。 1. 側(cè)面焊縫的受力分析 將N轉(zhuǎn)化為剪力V和彎矩MNe， M 產(chǎn)生垂直于軸向方向的 ，較 小，忽略。 V產(chǎn)生沿軸向的f , 沿軸向分布不

11、均， 規(guī)范規(guī)定在規(guī)定的計算長 度范圍內(nèi)是均勻分布的。 flhwfwefN)(式中：he0.7 hf ffw ：角焊縫的設(shè)計強度（實際為抗剪設(shè)計強度）2. 正面焊縫的受力分析 將N轉(zhuǎn)化為V和MNe(小、忽略) V作用下，應(yīng)力分布較復(fù)雜，計 算時按均布。 將應(yīng)力f 分解為：flhwfwefN)(（*）)(sinlhweN)(coslhweN2f)(2lhweN2f)(2lhweN 3. 一般情況 N 分解為 Nx 和 Nz , Nz產(chǎn)生f（） , Nx產(chǎn)生f ,即 ， 焊縫計算截面上產(chǎn)生剪應(yīng)力f ，正應(yīng)力 ，剪應(yīng)力 ，處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。 相當(dāng)于角焊縫的抗拉強度設(shè)計值。 采用上式，需求截面上的應(yīng)力分

12、量，繁瑣。)(coslhwefN2)(2sinfwelhN2)(2sinfwelhN)( 3222feqfwf3折算應(yīng)力fwf3 f ：正面焊縫強度設(shè)計值增大系數(shù)分析： 當(dāng)0,即側(cè)面焊縫，此時f 1.0 當(dāng) 00 , 則T2由豎直焊縫承擔(dān)fwfTAxTAyVAy)()22.1(22A點應(yīng)力應(yīng)滿足：flhVwfwe22剪力V=N由豎直焊縫承受：flhVlhTwfwewe)()22.16(22222222T N（e+a）五 關(guān)于斜角角焊縫 1. 60135的T形接頭，斜角角焊縫的計 算同直角角焊縫，取f=1.0 。 要求bi5mm ，若bi5mm ，改為圖（b）形式 2. 當(dāng) bi1.5mm時，

13、當(dāng)1.5bi5mm時，2coshhfe2cos)sin(11111bhhfe2cos)sin(22222bhhfe 3. 當(dāng)135時，不用作受力焊縫 （除鋼管）。 4. 對于斜T形接頭的角焊縫，在設(shè)計圖中應(yīng)繪制 大樣，詳細(xì)標(biāo)明角焊縫的焊腳尺寸。3.3 對接焊縫的構(gòu)造、工作和計算 一 對接焊縫的構(gòu)造 對接焊縫往往設(shè)坡口，應(yīng)根據(jù)焊件厚度按保證 焊縫質(zhì)量，便于施焊及減小焊縫截面積的原則選用。 坡口形式：直邊縫：單邊V形縫：雙邊V形縫：適用板厚10mm適用1020mm p 稱為鈍邊，有拖住熔化金屬的作用， p 取大了或角度取小了，導(dǎo)致焊不透， p 取小了或角度取大了，導(dǎo)致焊條和工時的浪費， p、c 常

14、取2mm。 也可由施工單位據(jù) 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程 并結(jié)合實際情況確定。 當(dāng)間隙c較大時，可采用墊板，施焊后，墊板可保留，也可除去。U形縫：K形縫：X形縫：適用20mm 焊縫的起點和終點，不易焊透而出現(xiàn)凹陷的焊口，易引起裂紋和應(yīng)力集中，故設(shè)引弧板，使起弧、落弧在引弧板上發(fā)生。 若設(shè)引弧板困難而沒設(shè)，則計算長度為：lw=l-2t (t:薄板厚度) 變截面鋼板拼接： 厚差小于4mm時，由焊縫找坡，計算時，焊縫厚度取薄板厚度。改變寬度：改變厚度：二 對接焊縫的工作和計算 焊透的對接焊縫 部分焊透的對接焊縫 焊透：是指焊縫金屬充滿整個連接截面并與母材 熔合成一體。（一） 焊透的對接焊縫的計算 焊縫有

15、缺陷， 規(guī)范規(guī)定：對接焊縫的抗壓設(shè)計強度與母材相同。受拉的對接焊縫對焊縫的缺陷敏感，降低靜力強度和疲勞強度， 規(guī)范規(guī)定：通過一、二級質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，其抗拉設(shè)計強度與母材的抗拉設(shè)計強度相同，質(zhì)量屬于三級的焊縫，焊縫的抗拉設(shè)計強度等于母材抗拉設(shè)計強度的0.85倍。 對接焊縫往往做成加高形式， 取計算厚度時不計加高部分，承受動力荷載時需磨平。對接焊縫分：1. 受軸心拉力對接焊縫的計算（三級質(zhì)量焊縫受拉） t：兩塊對接板較小厚度， T形連接 腹板厚度 lw ：焊縫的計算長度，用引弧板時，取實際長度, 不用引弧板時，取實際長度減2t 。 f tw：對接焊縫抗拉強度設(shè)計值。 當(dāng)焊縫中應(yīng)力大于焊縫的強度

16、時，采用斜焊縫增加焊縫長度，降低焊縫中應(yīng)力，以提高連接承載力。 ftlNwtw焊縫中應(yīng)力：ftlNwtwsinftlNwVwcosfvw：抗剪強度設(shè)計值/ 以上公式是近似的，沒有考慮共同作用。 若取 tg=a/b1.5 , 焊縫強度不低于母材，不必計算。2. 對接焊縫在彎矩和剪力共同作用下的計算 式中：fcw：對接焊縫抗壓強度設(shè)計值； 三級質(zhì)量焊縫 fcw ftw Iw ：計算截面對中和軸的慣性矩； Wx ：計算截面最外邊緣對中和軸的抵抗矩； SW ：計算截面某點以外處截面面積對中和軸 的面積矩。 計算點處的折算應(yīng)力 +fWMwtxfwc或ftISVwVwwfwt1 . 1322或fwc1 .

17、 1 1.1：考慮最大折算應(yīng)力只發(fā)生在焊縫的局部而將 設(shè)計強度提高的系數(shù)。 注意工字形截面特點：3. 對接焊縫在彎矩、剪力和軸力共同作用下的計算 M作用下，產(chǎn)生M ，V作用下，產(chǎn)生。危險點為1點tlNwNNMN作用下：fwtMN1 . 1322)(或fwc1 . 1危險點折算應(yīng)力：+危險點（二） 部分焊透的對接焊縫 部分焊透的對接焊縫的截面型式：S：坡口根部至焊縫表面（不考慮余高）的最短距離。 由于未焊透，連接處存在縫隙，應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，易脆裂。故計算時采用焊縫的有效厚度he , 按角焊縫計算，上節(jié)公式適用。 V形坡口：當(dāng)60，heS； 當(dāng)1 ， 即有殘余應(yīng)力時，變形大，剛度小。 降低壓桿的

18、穩(wěn)定承載力 如圖，殘余壓應(yīng)力區(qū)不能承壓，僅拉應(yīng)力區(qū)b部 分參加工作，有效截面和有效慣性矩減小了。 降低NcrEbBN)(1EBN1如圖，外拉力作用下)(22lNEIcr壓桿的臨界力： 降低疲勞強度 殘余拉應(yīng)力加快疲勞裂紋開展的速度。 加劇低溫冷脆危險 存在雙向、三向同號拉應(yīng)力場，不能發(fā)展塑性。 2. 焊接殘余變形對結(jié)構(gòu)的影響 影響構(gòu)件尺寸 構(gòu)件產(chǎn)生初彎曲和初偏心，受荷時產(chǎn)生附加彎矩。三 防止或減小焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的措施 1. 設(shè)計方面 適宜的 hf、 lw ，應(yīng)細(xì)長，免短粗。 焊縫應(yīng)盡可能對稱布置，不宜過分集中。 避免三向焊縫相交，以免形成同號應(yīng)力場。 要便于施焊，以保證質(zhì)量。 板厚

19、、板寬不同時，要平緩過度。2. 制造和焊接工藝方面 減小焊接殘余應(yīng)力的方法 焊件預(yù)熱法 錘擊法 退火法：將鋼構(gòu)件加熱到一定溫度，保溫一段 時間，隨后在爐中或埋入導(dǎo)熱性較差 的介質(zhì)中緩慢冷卻。適用小構(gòu)件。 減小焊接殘余變形的方法 反變形法 合理施焊次序 變形后校正 熱校正局部加熱法 冷校正頂壓3.5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算一 螺栓（高強螺栓、鉚釘）的排列和構(gòu)造要求 簡單整齊，連接板尺 寸小，栓孔對構(gòu)件截面削弱大。 布置松散，連接板尺 寸大，栓孔對構(gòu)件截面削弱小。 螺栓的排列要求： a. 受力要求： 端矩2d0 ,否則順力方向剪壞； 中矩過大，受壓時起拱；中矩過小，則凈截面削 弱大。 b.構(gòu)造要

20、求： 中距不能過大，否則連接件接觸不緊密，潮汽易 侵入縫隙，造成銹蝕。并列排列：錯列排列： c. 施工要求： 中距3d0 ,否則無轉(zhuǎn)動扳手的空間。 據(jù)a、b、c綜合考慮，得出螺栓容許距離。 螺栓的其它構(gòu)造要求： a. 連接時，螺栓數(shù)一般不能少于2個，對組合構(gòu) 件的綴條，其端部連接可采用1個螺栓。 b. 對直接受動荷的普通螺栓受拉連接應(yīng)采用雙螺 帽或其它能防止螺帽松動的措施。如采用彈簧 墊圈，或?qū)⒙菝被蚵輻U焊死等措施。二 螺栓受剪、受拉時的工作性能（包括高強螺栓） 抗剪連接 抗拉連接螺栓連接 1. 螺栓抗剪連接的工作性能 a. 彈性工作階段 即01直線段，在此階段依靠板間的摩擦阻力傳力，摩擦阻力

21、的大小決定于擰緊螺栓時栓桿中初拉力的大小，c級螺栓初拉力很小，故01段很短，而高強螺栓初拉力很大，故01段很高。 b. 相對滑移階段 即12段，外力超過了板件間的摩擦力后，板件間產(chǎn)生相對滑移。 c. 彈塑性工作階段 到2點后，栓桿和孔壁開始接觸，栓桿受剪切，孔壁受擠壓，同時栓桿受到彎曲和軸向拉伸作用，因而使栓桿產(chǎn)生拉力，增大了板間的摩阻，工作曲線的坡度又/開始上升，達(dá)3點后，隨外力的增加，變形迅速增大，曲線逐漸平緩，最后破壞。 c級螺栓靠栓桿承剪和孔壁承壓傳力，以栓桿被剪斷或孔壁被擠壓破壞為承載力的極限狀態(tài)。即3點。 摩擦型高強螺栓依靠板間的摩擦阻力傳力，以摩擦阻力被克服為承載力的極限狀態(tài)。即

22、圖中1點。 承壓型高強螺栓依靠板間的摩擦阻力和栓桿共同傳力，以栓桿被剪斷或孔壁被擠壓破壞為承載力的極限狀態(tài)。即3點。摩擦只起到延緩滑移的作用。 螺栓受剪時的破壞形式： 栓桿被剪斷 板件被擠壓破壞 板件被拉斷破壞（栓孔削弱截面） 板件被沖剪破壞（端矩太小造成）抗剪承載力驗算承壓承載力驗算危險截面驗算構(gòu)造防范計算防范 單個螺栓的受剪計算： 式中：d：螺栓桿直徑 fcb ：螺栓承壓強度設(shè)計值 fvb ：螺栓抗剪強度設(shè)計值 nv：螺栓受剪面數(shù)，單剪nv 1，雙剪nv 2 ：在同一受力方向承壓構(gòu)件的較小總厚度， 或 取小值fdnNbvvbv42ftdNbcbc抗剪承載力設(shè)計值：承壓承載力設(shè)計值：取小值，

23、即N bminttt2tt12承壓面受力簡化如圖：2. 螺栓抗拉連接的工作性能 單個螺栓抗拉承載力設(shè)計值為： 式中：ftb：螺栓抗拉強度設(shè)計值 de：螺栓螺紋處的有效直徑 注意：螺栓凈直徑dn（扣出螺紋后） 平均直徑dm=(d+ dn)/2, 有效直徑de=(dn+ dm)/2 上圖中，螺栓產(chǎn)生Pf的拉力，通常角鋼肢剛 度較小，受拉后會產(chǎn)生如圖的變形趨勢， 在角鋼肢的端部產(chǎn)生撬力，故螺栓的實際受 力為： Pf=N+Q 角鋼肢的剛度越小，Q力越大，但確定Q力復(fù)雜， 通常用降低螺栓抗拉強度設(shè)計值的辦法來解決。fdfANbtebtebt42 規(guī)范規(guī)定：普通螺栓抗拉強度設(shè)計值 ftb 取ftb0.8f

24、， f：螺栓所用鋼材的抗拉強度設(shè)計值。注意： ftb 可直接查表，不用取鋼材強度后換算。 以上簡化，只要取翼緣板厚度t20mm，且螺栓間距b不要過大，簡化是可靠的；若翼緣板過薄，用加勁肋加強翼緣。三 螺栓群的計算 開始階段，各螺栓受力不均， 如虛線，隨N增大，連接進(jìn)入彈塑 性階段，內(nèi)力重分布，最后趨于 相等，如實線。 若連接區(qū)域l1過大，即使進(jìn)入彈塑性，各螺栓受力也不易相等， 規(guī)范規(guī)定：若l115d0（d0：螺孔直徑）螺栓承載力設(shè)計值N bmin應(yīng)乘以折減系數(shù)。 這是因為各螺栓受力不均，防止端部螺栓破壞。 1. 抗剪螺栓群在軸心力作用下的計算 被連接板一側(cè)所需螺栓數(shù)： N bmin為Nvb ,

25、 Ncb的小值 另外需驗算構(gòu)件凈截面的強度，以防止構(gòu)件在凈截面處被拉斷, An：構(gòu)件的凈截面面積 An=A-nd0t n：危險截面螺栓數(shù) 危險截面11，22 An取A1-1、A2-2小值 dl011501 . 1若l160d0 ，取0.7NNnbminfANntdneaneA02222122) 1(2ea222. 螺栓群承受扭矩時的計算 分析螺栓群受扭時采用假設(shè)： 被連接構(gòu)件為絕對剛性體，螺栓為彈性體； 各螺栓繞螺栓群形心旋轉(zhuǎn)，其受力大小與至螺栓群 形心的距離r成正比，力的方向與該螺栓和螺栓群 形心的連線相垂直。 在T作用下，每個螺栓均受剪，設(shè)螺栓至 形心的距離分別為 r1、r2rS , 相應(yīng)

26、各螺栓所受剪力分別 N1、N2NS , 則: T = N1r1+N2r2+NSrS 據(jù)假設(shè)有: N1/r1=N2/r2=NS/rs 周圍四個螺栓受力最大,假定其中一個為1號, 則: N2=N1r2/r1 、 N3=N1r3/r1 NS=N1rS/r1 若 N1Nvb、N1Ncb ,則螺栓安全 。 將 N1 分解為 N1x、N1y 若y13x1 ,則 , 可取 0, x10 設(shè)計時,先按構(gòu)造布置好螺栓,然后求受力最大螺栓所受的力,其滿足既不承壓破壞又不剪切破壞為安全。 rrNrrrrNisT2112222111)(yxrrrNiiiTT221211yxyryNNiixT2211111yxxrxN

27、NiiyT2211111 yi2xi2xi2yyNNixT2111xxNNiyT2111公式簡化為:同理, 若x13y1 ,故：3. 螺栓群在扭矩、剪力和軸心力共同作用下的抗剪計算 在V作用下，各螺栓受力相等，向下。 在N作用下，各螺栓受力相等，向右。 在T作用下，四角螺栓受力大小相等， 但方向不同。 考慮疊加， 1號螺栓受力最大， 在V作用下，N1yVV/n 在N作用下，N1xNN/n 1號螺栓所受合力為：yxyNiiTxT2211yxxNiiTyT2211在T作用下，221min1111()()bVTNTyyxxNNNNNN 下列情況可用于受剪： a. 承受靜力荷載或間接承受動力荷載結(jié)構(gòu)中

28、的 次要連接； b. 承受靜力荷載的可拆卸結(jié)構(gòu)的連接； c. 臨時固定構(gòu)件用的安裝連接。 其它受剪情況怎么辦？ 采用高強螺栓。4. 螺栓群在軸心力作用下抗拉螺栓連接的計算 在N作用下，所需螺栓數(shù)為： Ntb ：單個螺栓抗拉承載力設(shè)計值C級螺栓不宜受剪NNnbt5. 螺栓群在彎矩作用下的計算 M作用下， 上部螺栓受拉，使上部連接有分離的趨勢，螺栓群的旋轉(zhuǎn)中心下移。 經(jīng)計算，受壓區(qū)高度較?。幱皡^(qū)），中和軸在受壓側(cè)最外排螺栓附近的某個位置，實際計算時，近似取中和軸即旋轉(zhuǎn)中心位于最下排螺栓處。 各螺栓受力大小與該螺栓距中和軸的距離成正比所以1號螺栓受力最大。 同時 N1/y1N2/y2Ni / yi

29、Nn / ynyNyNyNyNyNiinniiM 2211 假定螺栓承受偏心拉力，怎么辦？ 當(dāng)偏心不大時，按小偏心計算，即假定連接的旋轉(zhuǎn)中心在螺栓群計算截面的形心o處。 其中 ：M=Ne，m：螺栓列數(shù) yyNyyyyyNiniM21122222111)(故yyNiM211NyyNbtimM211ymyMnNNi2maxmin11假設(shè)存在m列螺栓，則：yyyyii222212222 NNbtmax1且即全部螺栓受拉，計算結(jié)果方為有效0min1N兩端螺栓受力為：要求： 否則，按大偏心情況計算, 即假定旋轉(zhuǎn)中心在M 指向的最下或最上一排螺栓軸線O處。 這是因為：若N1min ，大偏心。6. 螺栓群同

30、時承受拉力和剪力的計算 將N移至螺栓群的形心，變成螺栓群受剪力V=N和彎矩M=Ne 。 V作用下,每個螺栓均應(yīng)受力NV=V/n M作用下，屬于大偏心，受力最大 此種螺栓拉剪共同作用下安全工作的條件為： 且同時要滿足：NVNcb ，提問：若受偏心拉力，？ 注意：C級螺栓不宜受剪，yyNitmNe21螺栓所受拉力為：1)()(22NNNNbttbVV即螺栓不會受拉或受剪破壞要考慮大小偏心受拉即不會承壓破壞設(shè)支托承受剪力，螺栓受M 式中：1.25是考慮剪力對焊縫的可能偏心的影響3.6 高強螺栓連接的計算一. 高強度螺栓預(yù)拉力的建立 高強度螺栓的預(yù)拉力是在安裝螺栓時通過擰緊螺帽 來實現(xiàn)的，所采用的方法

31、是轉(zhuǎn)角法和扭矩法。 高強螺栓的預(yù)拉力設(shè)計值為： 式中：Ae：栓桿有效截面積； fu ：螺栓材料經(jīng)熱處理后的最低抗拉強度； 8.8級，fu830N/mm2 ；10.9級，fu1040N/mm2 各常數(shù)值：0.9：考慮材料的不均勻性； flhVwffwe25.1支托與柱翼緣焊接，焊縫受剪fAPue2 . 19 . 09 . 09 . 0按5kN的模數(shù)取整 0.9：是以抗拉強度為準(zhǔn)引入的附加安全系數(shù)； 0.9：考慮施加預(yù)拉力時的超張拉。 1.2：考慮擰緊螺帽時扭矩對栓桿的不利影響。注： 施加預(yù)拉力時，栓桿中的預(yù)拉力應(yīng)接近螺栓所用 材料的抗拉強度，效果才好。因預(yù)拉力有損失， 所以要超張拉510 ，但超

32、張拉有可能使栓 桿中的應(yīng)力超過 fy，從而引起塑性變形，而降低 預(yù)拉力。 不同螺栓的預(yù)拉力已制成表格。二. 高強螺栓承受剪力的計算 1. 高強螺栓摩擦型連接 高強螺栓摩擦型連接承受剪力的設(shè)計準(zhǔn)則是外力不超過摩擦力。 一個摩擦型高強螺栓連接的抗剪承載力設(shè)計值為 式中：0.9：抗力分項系數(shù) 1.111的倒數(shù)； nf ：傳力摩擦面數(shù)；單剪nf1；雙剪nf2 P： 高強螺栓預(yù)拉力的設(shè)計值； m：摩擦面的抗滑移系數(shù)。注：a.當(dāng)溫度t=100150時，螺栓的預(yù)拉力將產(chǎn)生 溫度損失，故應(yīng)將摩擦型連接的抗剪承載力設(shè)計 值降低10，當(dāng)t150時，要采取隔熱措施， 以保證連接溫度在t=100150之間。 b.構(gòu)件

33、接觸面的處理方法應(yīng)在施工圖中說明。 2. 高強螺栓承壓型連接 高強螺栓承壓型連接受剪時，極限承載力由栓桿抗剪和孔壁承壓來決定，摩擦力僅起延緩滑移的作用。PnNfbV9 . 0故計算同C級螺栓。注： a. 當(dāng)剪切面在螺紋處時，NVb要按有效截面計算。 b. 構(gòu)件接觸面處理簡化為“應(yīng)清除油污及浮銹”。 c.高強螺栓承壓型連接不應(yīng)用于直接承受動力荷載 的結(jié)構(gòu)。三. 高強螺栓群的抗剪計算 在軸心力作用下；在扭矩作用下；在扭矩、剪力、軸心力共同作用下的計算，均與普通螺栓連接的計算方法相同，只是在計算時要用高強螺栓的承載力設(shè)計值。注意：高強螺栓摩擦型連接凈截面計算與普通螺栓連接 凈截面計算不同。fdnNb

34、vvbv42ftdNbcbc取小值，即N bmin即： 由于摩擦作用，在危險的第一排螺栓孔中心前已傳掉50的力，故最外排危險截面螺栓處的內(nèi)力為： NN0.5n1N/n 即： N(10.5n1/n)N 危險截面應(yīng)力 N/Anf 式中：n1：危險截面螺栓數(shù) 同時，還需驗算毛截面強度 N/Af 四. 高強螺栓承受拉力時的計算 1. 高強螺栓摩擦型連接 提問：受外拉力N后，螺栓內(nèi)力為 Pf= P + N ? 當(dāng)加于螺栓連接的設(shè)計外拉力不超過預(yù)拉力P時，栓桿的拉力基本不增加，即認(rèn)為栓桿內(nèi)的原預(yù)拉力基本不變。危險截面不對即 Pf P證明： 螺栓已擰緊，但受外力之前， 平衡方程 P = C 受外拉力Not(標(biāo)準(zhǔn)值)后，板壓緊程度降低，壓緊力由CCf ，板件有一個壓縮恢復(fù)量c ,栓桿拉力由PPf 。 平衡方程 Pf Not+Cf 在板厚范圍內(nèi)，栓桿有一個伸長增長量t。