鋼結(jié)構(gòu)連接課件

1、第一節(jié)第一節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法第二節(jié)第二節(jié) 焊接方法、焊縫類型和質(zhì)量級別焊接方法、焊縫類型和質(zhì)量級別第三節(jié)第三節(jié) 對接焊縫連接的構(gòu)造和計算對接焊縫連接的構(gòu)造和計算第四節(jié)第四節(jié) 角焊縫連接的構(gòu)造和計算角焊縫連接的構(gòu)造和計算第五節(jié)第五節(jié) 焊接殘余應力和焊接殘余變形焊接殘余應力和焊接殘余變形第六節(jié)第六節(jié) 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算第七節(jié)第七節(jié) 高強度螺栓連接的性能和計算高強度螺栓連接的性能和計算2 l構(gòu)件構(gòu)件 + + 連接連接 = = 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)l傳遞構(gòu)件間的力和彎矩傳遞構(gòu)件間的力和彎矩l連接方式直接影響制造工藝、造價連接方式直接影響制造工藝、造價l連接質(zhì)量影響結(jié)

2、構(gòu)的安全和使用壽命連接質(zhì)量影響結(jié)構(gòu)的安全和使用壽命連接的重要性連接的重要性3 焊縫連接焊縫連接螺栓連接螺栓連接鉚釘連接鉚釘連接4 優(yōu)點：優(yōu)點：構(gòu)造簡單構(gòu)造簡單 任何形狀的構(gòu)件可直接連接，無需輔助零配件任何形狀的構(gòu)件可直接連接，無需輔助零配件省工省料省工省料 加工方便，不需打孔鉆眼，不削弱截面加工方便，不需打孔鉆眼，不削弱截面施工快速施工快速 可自動化操作可自動化操作連接的密閉性好，剛度大，整體性好連接的密閉性好，剛度大，整體性好 對鋼材質(zhì)量要求高對鋼材質(zhì)量要求高 局部材質(zhì)變脆局部材質(zhì)變脆 產(chǎn)生殘余應力、殘余變形、焊接缺陷產(chǎn)生殘余應力、殘余變形、焊接缺陷 較多地依賴焊工的技能水平較多地依賴焊工的

3、技能水平缺點缺點 現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式，應用最廣泛現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式，應用最廣泛5 優(yōu)點：優(yōu)點：施工簡單，裝拆方便施工簡單，裝拆方便摩擦型高強度螺栓連接動力性能好摩擦型高強度螺栓連接動力性能好摩擦型高強度耐疲勞，易阻止裂紋擴展摩擦型高強度耐疲勞，易阻止裂紋擴展缺點：缺點：費料、開孔截面削弱費料、開孔截面削弱螺栓孔加工精度要求高螺栓孔加工精度要求高適于工地安裝連接，也便于拆卸適于工地安裝連接，也便于拆卸6 優(yōu)點：優(yōu)點：塑性、韌性好，動力性能好塑性、韌性好，動力性能好缺點：缺點：費料、加熱鉚合過程極其費工費料、加熱鉚合過程極其費工施工噪音大施工噪音大目前鋼結(jié)構(gòu)連接中已很少應用目前鋼結(jié)

4、構(gòu)連接中已很少應用7 焊縫連接焊縫連接螺栓連接螺栓連接鉚釘連接鉚釘連接8 鋼結(jié)構(gòu)中常用的焊接方法鋼結(jié)構(gòu)中常用的焊接方法l電弧焊電弧焊 l電阻焊電阻焊l熔嘴電渣焊熔嘴電渣焊n電弧焊電弧焊 焊條（或焊絲）與焊件間產(chǎn)生的焊條（或焊絲）與焊件間產(chǎn)生的電弧熱電弧熱，使焊條（或，使焊條（或 焊絲）和焊件熔化，二者凝結(jié)成焊縫。又分為：焊絲）和焊件熔化，二者凝結(jié)成焊縫。又分為：手工電手工電弧焊弧焊、自動或半自動埋弧焊、自動或半自動埋弧焊。主要的焊接方式主要的焊接方式 冷彎薄壁型鋼的焊接冷彎薄壁型鋼的焊接箱形柱內(nèi)部的橫隔板焊接箱形柱內(nèi)部的橫隔板焊接9 采用涂有采用涂有藥皮藥皮的焊條的焊條通電后，焊條與焊件之間產(chǎn)

5、生通電后，焊條與焊件之間產(chǎn)生電弧熱電弧熱藥皮的作用：藥皮的作用：形成氣體和熔渣，以防止氧氮侵入；形成氣體和熔渣，以防止氧氮侵入； 具有合金成分，可改善焊縫的性能；具有合金成分，可改善焊縫的性能； 提高電弧的穩(wěn)定性。提高電弧的穩(wěn)定性。10 焊條強度和性能應與焊件相匹配：焊條強度和性能應與焊件相匹配：Q235Q235鋼鋼 E43E43型焊條型焊條(E4300E4316)Q345Q345鋼鋼 E50E50型焊條型焊條(E5000E5018)Q390Q390和和Q420Q420鋼鋼E55E55型焊條型焊條(E5500E5518)優(yōu)點：優(yōu)點：設(shè)備簡單，操作靈活。設(shè)備簡單，操作靈活。缺點：缺點：生產(chǎn)效率低

6、，勞動強度大，質(zhì)量波動大；生產(chǎn)效率低，勞動強度大，質(zhì)量波動大； 焊接過程不能連續(xù)進行；焊接過程不能連續(xù)進行； 弧光外露有金屬飛濺?；」馔饴队薪饘亠w濺。應用領(lǐng)域：應用領(lǐng)域：工地采用較多。工地采用較多。焊條的型號焊條的型號E X X X X焊條Electrode焊縫強度（kgf/mm2)施焊位置（俯，立，橫，仰）藥皮和電流類型11 采用無涂層焊藥的采用無涂層焊藥的焊絲焊絲，埋在，埋在焊劑焊劑下下 通電后通電后電弧熱電弧熱使焊絲、焊劑熔化使焊絲、焊劑熔化全自動埋弧焊全自動埋弧焊 半自動埋弧焊半自動埋弧焊 在手工電弧焊基礎(chǔ)上發(fā)展而來：優(yōu)點：優(yōu)點：生產(chǎn)效率高，質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)效率高，質(zhì)量穩(wěn)定 焊接可連續(xù)進行

7、焊接可連續(xù)進行 弧光不外露無金屬飛濺弧光不外露無金屬飛濺缺點：缺點：設(shè)備要求高，操作不靈活設(shè)備要求高，操作不靈活應用領(lǐng)域：應用領(lǐng)域：工廠采用較多。工廠采用較多。12 n電阻焊電阻焊不需要不需要焊接材料焊接材料電流通過焊件表面電流通過焊件表面的的電阻電阻，產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生熱量熔化金屬，再熔化金屬，再加壓加壓力而焊合力而焊合適宜板疊總厚度適宜板疊總厚度不不大于大于12 mm的焊接的焊接冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼連接連接常采用此焊接方法常采用此焊接方法13 n熔嘴電渣焊熔嘴電渣焊采用管狀焊條采用管狀焊條(熔嘴熔嘴)，焊絲從管內(nèi)進入，焊絲從管內(nèi)進入電流通過電流通過熔渣熔渣產(chǎn)生的產(chǎn)生的電阻熱電阻熱，熔化焊件

8、和焊絲，熔化焊件和焊絲多用于多用于箱形構(gòu)件箱形構(gòu)件的橫隔板焊接的橫隔板焊接14 n焊縫連接形式焊縫連接形式（被連接構(gòu)件間的相對位置）：（被連接構(gòu)件間的相對位置）： 對接、搭接、對接、搭接、T T形連接和角接形連接和角接n焊縫類型焊縫類型（按焊縫構(gòu)造分）：（按焊縫構(gòu)造分）：對接焊縫和角焊縫對接焊縫和角焊縫對接對接搭接搭接T T形形角接角接對接角接角接角接對接對接15 強度焊縫強度焊縫傳力傳力密強焊縫密強焊縫傳力傳力+密閉性密閉性俯焊俯焊橫焊橫焊豎焊豎焊仰焊仰焊質(zhì)量好質(zhì)量好質(zhì)量一般質(zhì)量一般質(zhì)量差質(zhì)量差n焊縫類型焊縫類型（按工作性質(zhì)分）：（按工作性質(zhì)分）：n焊縫類型焊縫類型（按施焊位置分）：（按施焊

9、位置分）：16 n焊縫缺陷焊縫缺陷裂紋裂紋焊瘤焊瘤燒穿燒穿弧坑弧坑氣孔氣孔夾渣夾渣咬邊咬邊未熔合未熔合未焊透未焊透 缺陷會引起應力集中、削弱焊縫有效截面，缺陷會引起應力集中、削弱焊縫有效截面，降低承載能力。降低承載能力。17 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50205-2001）根據(jù)）根據(jù)結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型和和重要性重要性將焊縫質(zhì)量檢驗將焊縫質(zhì)量檢驗分為三級：分為三級：n焊縫質(zhì)量檢驗和焊縫級別焊縫質(zhì)量檢驗和焊縫級別lIII級級用于一般連接用于一般連接 全部外觀檢查全部外觀檢查l級級 用于有較大拉應力的較重要連接用于有較大拉應力的較重要連接 全部外觀檢查全部外觀檢查 +

10、+ 超聲波抽查超聲波抽查lI級級 用于抗動力、疲勞荷載的重要連接用于抗動力、疲勞荷載的重要連接 全部外觀檢查全部外觀檢查 + + 超聲波超聲波 + X+ X射線抽查射線抽查 18 n焊縫符號及標注方式焊縫符號及標注方式 按按建筑結(jié)構(gòu)制圖標準建筑結(jié)構(gòu)制圖標準(GB/T50105-2001)(GB/T50105-2001)和和焊縫符號表示法焊縫符號表示法(GB324-88)(GB324-88)執(zhí)行執(zhí)行19 傳力平順，動力性能好，可承受動荷載傳力平順，動力性能好，可承受動荷載 需加工坡口，費工需加工坡口，費工 焊件間施焊間隙要求嚴，多用于工廠制造焊件間施焊間隙要求嚴，多用于工廠制造 對接焊縫的構(gòu)造對

11、接焊縫的構(gòu)造坡口坡口坡口形式和尺寸的設(shè)計準則： 1 1）保證焊條必要的運轉(zhuǎn)空間）保證焊條必要的運轉(zhuǎn)空間 2 2）保證足夠的熔透深度）保證足夠的熔透深度決定因素：板厚度、焊接方法板厚度、焊接方法20 I形縫形縫單邊單邊V形縫形縫雙邊雙邊V形縫形縫板厚板厚 t 20 mm 對接焊縫的構(gòu)造對接焊縫的構(gòu)造坡口坡口手工焊：手工焊：21 對接焊縫的構(gòu)造對接焊縫的構(gòu)造平緩過渡平緩過渡 對于對于不同截面尺寸構(gòu)件不同截面尺寸構(gòu)件的拼接，應采用平緩過度的連的拼接，應采用平緩過度的連接方式，以接方式，以減小應力集中減小應力集中 對接焊縫的構(gòu)造對接焊縫的構(gòu)造引弧板引弧板 2有引弧板無引弧板計算長度l tl-lw22

12、受力狀態(tài)及計算方法：與構(gòu)件母材相同受力狀態(tài)及計算方法：與構(gòu)件母材相同焊縫強度：焊縫強度： 當對接焊縫為當對接焊縫為I級、級、II級級時時與母材等強，且采用與母材等強，且采用引弧板時引弧板時可不驗算可不驗算 當對接焊縫為當對接焊縫為III級級時強度比母材低，時強度比母材低，需驗算需驗算 23 n對接焊縫承受對接焊縫承受軸心力軸心力N直直焊焊縫縫引弧板引弧板wcwtwfftlN或N 軸心拉力或壓力軸心拉力或壓力設(shè)計值設(shè)計值t tw w 焊縫厚度（不同板連接時為較小板厚）焊縫厚度（不同板連接時為較小板厚）l lw w 焊縫計算長度，焊縫計算長度，有引弧板有引弧板l lw wL L， 無引弧板無引弧板

13、l lw wL L2t2t（較小板厚）（較小板厚） 對接焊縫抗拉或抗壓對接焊縫抗拉或抗壓設(shè)計強度設(shè)計強度wcwtff 或式中：式中：24 n對接焊縫承受對接焊縫承受彎矩彎矩M和和剪力剪力V工字形梁工字形梁BCwtwfWM/l正應力最大正應力最大l剪應力最大剪應力最大wvwwftIVS)/(l正應力、剪應力都較大正應力、剪應力都較大wtf1 . 13212125 n對接焊縫承受剪力對接焊縫承受剪力V、彎矩彎矩M和軸心力和軸心力Nl正應力最大正應力最大l剪應力最大剪應力最大l正應力正應力、剪應力都較大剪應力都較大wtwwMNfWAwtNf1.132max2wtNf1.13)(2121ABC工字形梁

14、工字形梁26 l 不需加工坡口，施工方便不需加工坡口，施工方便 工廠制造和工地安裝均應用較多工廠制造和工地安裝均應用較多 受力復雜受力復雜27 直角角焊縫直角角焊縫n角焊縫的截面形式角焊縫的截面形式普通型普通型平坡型平坡型深熔型深熔型直接承受動力荷載直接承受動力荷載28 n角焊縫的截面形式角焊縫的截面形式斜角角焊縫斜角角焊縫斜角角焊縫截面斜角角焊縫截面（d）斜銳角焊縫）斜銳角焊縫 （e）斜鈍角焊縫）斜鈍角焊縫 （f）斜凹面角焊縫）斜凹面角焊縫hehehe通常用于鋼漏斗和鋼管結(jié)構(gòu)中。通常用于鋼漏斗和鋼管結(jié)構(gòu)中。對于對于135o或或 2殘余應力降低剛度殘余應力降低剛度59 n構(gòu)件的穩(wěn)定性構(gòu)件的穩(wěn)定

15、性l構(gòu)件在構(gòu)件在壓應力壓應力作用下而喪失整體問題（屈曲）作用下而喪失整體問題（屈曲）l焊接殘余應力使結(jié)構(gòu)撓曲剛度減小，焊接殘余應力使結(jié)構(gòu)撓曲剛度減小，降低其穩(wěn)定承載力降低其穩(wěn)定承載力n疲勞強度和低溫冷脆疲勞強度和低溫冷脆 殘余應力可能為殘余應力可能為三向同號應力狀三向同號應力狀態(tài)態(tài)，材料在此應力狀態(tài)下易，材料在此應力狀態(tài)下易轉(zhuǎn)向脆轉(zhuǎn)向脆性性，疲勞強度也會，疲勞強度也會降低降低。60 n 影響構(gòu)件的尺寸和外形美觀，還可能降低結(jié)構(gòu)影響構(gòu)件的尺寸和外形美觀，還可能降低結(jié)構(gòu) 的承載力，引起事故；的承載力，引起事故；n 焊接變形若超出驗收規(guī)范規(guī)定，需花許多工時焊接變形若超出驗收規(guī)范規(guī)定，需花許多工時 去

16、矯正。去矯正。61 減少焊接殘余應力和變形的措施減少焊接殘余應力和變形的措施設(shè)計措施設(shè)計措施差差好好勁板開孔，讓主要焊縫勁板開孔，讓主要焊縫通過，次要焊縫中斷通過，次要焊縫中斷合理安排焊縫位置合理安排焊縫位置焊縫不宜過分集中，避免焊縫立體交錯焊縫不宜過分集中，避免焊縫立體交錯62 減少焊接殘余應力和變形的措施（續(xù)）減少焊接殘余應力和變形的措施（續(xù)）加工措施加工措施合理安排焊接次序，拆分多道焊縫。合理安排焊接次序，拆分多道焊縫。施焊前，預加反向變形。施焊前，預加反向變形。焊接次序交替進行焊接次序交替進行 分多道焊縫分多道焊縫 預加反變形預加反變形63 64 優(yōu)點：優(yōu)點：施工簡單，裝拆方便施工簡單

17、，裝拆方便摩擦型高強度螺栓連接動力性能好摩擦型高強度螺栓連接動力性能好缺點：缺點：費料、開孔截面削弱費料、開孔截面削弱螺栓孔加工精度要求高螺栓孔加工精度要求高適于工地安裝連接，也便于拆卸適于工地安裝連接，也便于拆卸65 分類分類鋼材鋼材強度強度等級等級加工加工孔徑孔徑d0與栓與栓徑徑d之差之差(mm)受力受力特點特點安裝安裝應用應用C級級粗制粗制螺栓螺栓普通普通碳素鋼碳素鋼Q2354.64.8粗糙粗糙尺寸不準尺寸不準成本低成本低（II類孔）類孔）1.5 2.0抗剪差抗剪差抗拉好抗拉好方便方便承拉承拉應用多應用多臨時固定臨時固定A級級B級級精制精制螺栓螺栓優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼碳素鋼45號鋼號鋼35號鋼

18、號鋼8.8精度高精度高尺寸準確尺寸準確成本高成本高（I類孔）類孔）0.30.5抗剪抗剪抗拉抗拉均好均好精度精度要求高要求高目前目前應用應用減少減少A級級B級區(qū)別：級區(qū)別：僅尺寸不同，僅尺寸不同，A級級d24，L 150mm；B級級d24，L150mm I 類孔：類孔：孔壁粗糙度小，孔徑偏差允許孔壁粗糙度小，孔徑偏差允許 + 0.25mm，對應，對應A、B級螺栓級螺栓II類孔：類孔：孔壁粗糙度大，孔徑偏差允許孔壁粗糙度大，孔徑偏差允許 + 1mm，對應，對應C級螺栓級螺栓66 n螺栓的直徑螺栓的直徑標準直徑：標準直徑：M16，M18，M20，M22， M24， M27，M30 同一結(jié)構(gòu)連接中，宜

19、用同一種直徑同一結(jié)構(gòu)連接中，宜用同一種直徑n螺栓的排列和間距螺栓的排列和間距原則：原則：排列應排列應簡單簡單、統(tǒng)一統(tǒng)一而而緊湊緊湊并列排列并列排列錯列排列錯列排列受力要求受力要求構(gòu)造要求構(gòu)造要求施工要求施工要求間距間距67 l 受力要求受力要求 端距最小值端距最小值防止孔端鋼板剪斷防止孔端鋼板剪斷 邊距、中距最小值邊距、中距最小值避免應力集避免應力集中相互影響及對板截面削弱過多中相互影響及對板截面削弱過多 l 構(gòu)造要求構(gòu)造要求 端距、邊距和中距最大值端距、邊距和中距最大值 避免受壓凸曲及潮氣侵入避免受壓凸曲及潮氣侵入l 施工要求施工要求 中距最大值中距最大值保證有足夠操作的空間保證有足夠操作的

20、空間 68 排列螺栓時宜按排列螺栓時宜按最小容許間距最小容許間距取用，且宜取取用，且宜取5mm5mm的倍數(shù)，的倍數(shù)，并并按等距離按等距離布置，以縮小連接的尺寸。最大容許間距一般只布置，以縮小連接的尺寸。最大容許間距一般只在起連系作用的構(gòu)造連接中采用。在起連系作用的構(gòu)造連接中采用。69 為了保證連接的可靠性，每個桿件的節(jié)點或拼接接頭一端為了保證連接的可靠性，每個桿件的節(jié)點或拼接接頭一端不宜少于兩不宜少于兩個個永久螺栓；永久螺栓；直接承受動荷載直接承受動荷載的普通螺栓連接應采用雙螺帽，或其他措施以防螺帽的普通螺栓連接應采用雙螺帽，或其他措施以防螺帽松動；松動；C C級螺栓級螺栓宜用于沿其桿軸方向受

21、拉連接，以下情況可用于抗剪連接：宜用于沿其桿軸方向受拉連接，以下情況可用于抗剪連接： 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。普通螺栓的其它構(gòu)造要求普通螺栓的其它構(gòu)造要求70 n 螺栓連接按受力形式分為：螺栓連接按受力形式分為：拉剪螺栓拉剪螺栓受剪螺栓受剪螺栓受拉螺栓受拉螺栓NNFFM71 抗剪試驗得到板件上抗剪試驗得到板件上a a、b b兩點相對兩點相對位移位移和作用力和作用力N N的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線, , 揭示揭示了抗剪螺栓受力的四個階段：了抗剪螺栓受力的四個階段：

22、 (a) 摩擦傳力的彈性階段摩擦傳力的彈性階段(01段段) 直線直線連接處于彈性狀態(tài)；連接處于彈性狀態(tài)； 較短較短摩擦力較小。摩擦力較小。(b) 滑移階段滑移階段(12段段) 克服摩擦力后，板件間突然發(fā)生克服摩擦力后，板件間突然發(fā)生水平滑移，最大滑移量為栓孔和栓桿水平滑移，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。間的間隙，表現(xiàn)在曲線上為水平段。72 (c) 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該階段主要靠栓桿與孔壁的接觸傳力。栓桿受剪，孔壁受壓。傳力。栓桿受剪，孔壁受壓。(d) 彈塑性階段彈塑性階段(34段段) 達到達到33后，即使給荷載

23、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大，直到連接破壞。連接破壞。44點（曲線的最高點）即點（曲線的最高點）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N Nu u。受剪螺栓連接受力性能受剪螺栓連接受力性能單個普通螺栓受剪計算單個普通螺栓受剪計算73 （1）螺栓剪斷）螺栓剪斷（板較厚，螺栓較細）（板較厚，螺栓較細）（2）鋼板孔壁擠壓破壞）鋼板孔壁擠壓破壞（板較薄，螺栓較粗）（板較薄，螺栓較粗）（4）鋼板剪壞）鋼板剪壞（螺栓端距過?。菟ǘ司噙^小）（3）鋼板拉斷）鋼板拉斷（板開孔，截面削弱）（板開孔，截面削弱）防止螺栓破壞措

24、施防止螺栓破壞措施(2)(3) (2)(3) 通過計算通過計算 解決解決(4)(5) (4)(5) 通過構(gòu)造解決通過構(gòu)造解決端距端距 2d0螺桿長度螺桿長度 5d（5）螺栓彎曲破壞）螺栓彎曲破壞（板過厚，螺栓細長）（板過厚，螺栓細長）受剪螺栓的破壞形式受剪螺栓的破壞形式74 受剪螺栓連接強度計算受剪螺栓連接強度計算l單個螺栓承載力計算單個螺栓承載力計算抗剪承載力設(shè)計值：抗剪承載力設(shè)計值：bv2vbv4fdnN承壓承載力設(shè)計值：承壓承載力設(shè)計值：bcbcf tdNnv受剪面數(shù)目； d螺栓桿直徑；fvb、fcb螺栓抗剪和承壓強度設(shè)計值；t接頭一側(cè)承壓構(gòu)件總厚度的較小值bcbvbmin , minN

25、NN75 l受剪螺栓群受剪螺栓群構(gòu)件受軸心拉力構(gòu)件受軸心拉力l 1彈性彈性階段受力狀態(tài)階段受力狀態(tài)塑性塑性階段受力狀態(tài)階段受力狀態(tài)bminNNn010100160156015dldlddl7 . 01501 . 1101dl（1 1）確定所需螺栓數(shù)目）確定所需螺栓數(shù)目76 fANn（2 2）構(gòu)件凈截面強度驗算）構(gòu)件凈截面強度驗算tdnbAn)(01構(gòu)件構(gòu)件I-I截面截面103)(2tdnbAn連接板連接板III-III截面截面tdneaneAn022221) 1(2構(gòu)件構(gòu)件II-II折線截面折線截面minl受剪螺栓群受剪螺栓群構(gòu)件受軸心拉力（續(xù)）構(gòu)件受軸心拉力（續(xù)）77 剪力作用剪力作用：各螺

26、栓螺栓平均受力：各螺栓螺栓平均受力nFnVNVy剪力作用剪力作用扭矩作用扭矩作用NvyN1Tl受剪螺栓群受剪螺栓群螺栓群受剪力和扭矩螺栓群受剪力和扭矩V=F78 基本假設(shè)基本假設(shè) 被連接構(gòu)件絕對剛性被連接構(gòu)件絕對剛性, , 螺栓彈性；螺栓彈性； T T作用下連接板件作用下連接板件繞栓群形心繞栓群形心轉(zhuǎn)動，各螺栓剪力方向與它轉(zhuǎn)動，各螺栓剪力方向與它和形心的連線和形心的連線垂直垂直，大小與螺栓至形心的距離，大小與螺栓至形心的距離r ri i成成正比正比。0;:3121T1x11TyiNyTyNxy 22111T1T1yiiyxTxrxNN22111T1T1xiiyxTyryNN扭矩作用扭矩作用N1

27、TN1xTN1yT221211iiiTyxTrrTrNbmin2VyT1y2T1x1)(NNNNN在剪力和扭矩在剪力和扭矩的共同作用下的共同作用下79 l單個螺栓承載力計算單個螺栓承載力計算產(chǎn)生撬力的原因產(chǎn)生撬力的原因 角鋼抗彎剛度不足，水平肢有較大變形角鋼抗彎剛度不足，水平肢有較大變形對螺栓受力影響對螺栓受力影響 使螺栓拉力增大使螺栓拉力增大減小撬力的措施減小撬力的措施 增強角鋼抗彎剛度，加大厚度或增設(shè)加勁肋增強角鋼抗彎剛度，加大厚度或增設(shè)加勁肋螺栓拉力：螺栓拉力： Pf = 0.5N +P 剛度越小，剛度越小，P越大越大N0.5NPPP0.5NP考慮撬力的影響，螺栓抗拉強度設(shè)計值：考慮撬力

28、的影響，螺栓抗拉強度設(shè)計值：ff0.8 bt80 l單個螺栓承載力計算單個螺栓承載力計算(續(xù)續(xù))bt2ebt4fdN抗拉承載力設(shè)計值抗拉承載力設(shè)計值：抗拉驗算抗拉驗算btt NN 一個螺栓所受的拉力一個螺栓所受的拉力Ntb單個螺栓抗拉承載力；單個螺栓抗拉承載力；Ae 螺栓螺紋處的有效面積；螺栓螺紋處的有效面積；de 螺栓螺栓有效直徑有效直徑，附錄，附錄3 (P375) ； ftb 螺栓的抗拉強度設(shè)計值。螺栓的抗拉強度設(shè)計值。81 假定每個螺栓均勻受力假定每個螺栓均勻受力：btNNn Nbt2ebt4fdNl受拉螺栓群受拉螺栓群構(gòu)件受軸心拉力構(gòu)件受軸心拉力82 基本假定：基本假定： 被連接板件絕

29、對剛性，螺栓為彈性，各螺被連接板件絕對剛性，螺栓為彈性，各螺栓所受拉力與其至中和軸的距離成正比栓所受拉力與其至中和軸的距離成正比 ；VVl受拉螺栓群受拉螺栓群螺栓群受彎矩作用螺栓群受彎矩作用 螺栓群的中和軸位于最下排螺栓的形心處。螺栓群的中和軸位于最下排螺栓的形心處。83 nnyNyNyNyN332211)(2211nnyNyNyNmMbt211NymMyNil受拉螺栓群受拉螺栓群螺栓群受彎矩作用（續(xù)）螺栓群受彎矩作用（續(xù)）84 刨平頂緊承托(板)NeVl受拉螺栓群受拉螺栓群螺栓群受彎矩和軸力作用螺栓群受彎矩和軸力作用N中和軸在中和軸在哪里？哪里？85 M/N較小，所有螺栓均承受拉力作用。較小

30、，所有螺栓均承受拉力作用。1ty假定中和軸在螺栓群形心位置：假定中和軸在螺栓群形心位置： 2ijMjymM yN在軸心拉力在軸心拉力N作用下，每個螺栓均勻受力：作用下，每個螺栓均勻受力：nNNNj 021min ymM ynNNit,btit,NymM ynNN21max86 1y當當Nmin 0 時，由于時，由于M/N較大，近似較大，近似的將中和軸假定在（彎矩指向一側(cè)）的將中和軸假定在（彎矩指向一側(cè)）的最外排螺栓軸線。的最外排螺栓軸線。b1maxt2iNe yNNmy87 兩種可能破壞形式：兩種可能破壞形式：一是螺栓桿受拉剪聯(lián)合作用破壞；一是螺栓桿受拉剪聯(lián)合作用破壞；二是孔壁承壓破壞。二是孔

31、壁承壓破壞。試驗研究結(jié)果表明，兼受剪力試驗研究結(jié)果表明，兼受剪力和拉力的螺桿分別除以各自單和拉力的螺桿分別除以各自單獨作用的承載力，所得的相關(guān)獨作用的承載力，所得的相關(guān)關(guān)系近似為圓曲線。關(guān)系近似為圓曲線。刨平頂緊承托(板)NeV88 驗算拉驗算拉- -剪聯(lián)合作用：剪聯(lián)合作用：12btt2bvvNNNNbvcVNNn驗算孔壁承壓：驗算孔壁承壓：NVb單個螺栓抗剪承載力設(shè)計值；單個螺栓抗剪承載力設(shè)計值；Ncb單個螺栓承壓承載力設(shè)計值單個螺栓承壓承載力設(shè)計值Ntb單個螺栓抗拉承載力設(shè)計值；單個螺栓抗拉承載力設(shè)計值；Nv 、Nt單個螺栓承受的最大剪力和拉力設(shè)計值。單個螺栓承受的最大剪力和拉力設(shè)計值。

32、89 螺栓螺栓高強度螺栓高強度螺栓普通螺栓普通螺栓材料材料材質(zhì)好，強度高材質(zhì)好，強度高材質(zhì)一般，強度低材質(zhì)一般，強度低傳力方式傳力方式依靠連接板件摩擦傳力依靠連接板件摩擦傳力螺栓直接傳力螺栓直接傳力變形變形連接變形小，螺栓不易松動連接變形小，螺栓不易松動連接變形大，螺栓易松動連接變形大，螺栓易松動安裝安裝需專門扳手施加預拉力需專門扳手施加預拉力一般常用扳手，手感擰緊一般常用扳手，手感擰緊外力外力N預拉力預拉力P擠壓力擠壓力Q摩擦力摩擦力F擰緊螺母產(chǎn)生預拉力擰緊螺母產(chǎn)生預拉力高強度高強度螺栓螺栓NO12341234普通螺栓普通螺栓90 受力受力特征特征承載力承載力極限狀態(tài)極限狀態(tài)安裝孔安裝孔孔徑

33、孔徑 d0（mm)應用應用特點特點摩擦型摩擦型外力達到摩擦力外力達到摩擦力d0d1.5 2.0剪切變形小，耐疲勞，動剪切變形小，耐疲勞，動載下不易松動載下不易松動承壓型承壓型外力超過摩擦力外力超過摩擦力螺栓承剪螺栓承剪鋼板承壓鋼板承壓d0d1.0 1.5承載力比摩擦型大，剪切承載力比摩擦型大，剪切變形大，一般不用于直接變形大，一般不用于直接動載情況動載情況高強螺栓按受力狀況分類高強螺栓按受力狀況分類剪力剪力N變形變形NNNN摩擦型螺栓摩擦型螺栓設(shè)計準則設(shè)計準則承壓型螺栓承壓型螺栓設(shè)計準則設(shè)計準則91 大六角頭型高強螺栓大六角頭型高強螺栓扭剪型高強螺栓扭剪型高強螺栓n 不同形式高強螺栓預拉力施加

34、方法不同不同形式高強螺栓預拉力施加方法不同！這兩種形式的高強螺栓受力性能及強度！這兩種形式的高強螺栓受力性能及強度計算方法完全相同計算方法完全相同92 1、 大六角頭螺栓a.扭矩法 根據(jù)實現(xiàn)確定的扭矩和預拉力之間的關(guān)系施加扭矩。為防止預拉 力損失，一般應該按規(guī)定的預拉力值超過5%-10%實施。 特點：簡單、易實施，但得到的預拉力誤差較大。b.轉(zhuǎn)角法 初擰用普通扳手擰至不動，使板件貼緊密； 終擰初擰基礎(chǔ)上用長扳手或電動扳手再擰過一定的角度，一般為120o240o完成終擰。 特點：預拉力的建立簡單、有效，但要防止欠擰、漏擰和超擰。93 初擰擰至終擰力矩的60%80%；終擰初擰基礎(chǔ)上，以扭斷螺栓桿尾

35、部為準。特點：施工簡單、技術(shù)要求低易實施、質(zhì)量易保證等。2、扭剪型高強度螺栓扭斷螺栓桿尾部法高強度螺栓的施工要求：高強度螺栓的施工要求：終擰力矩偏差不應大于10%；如發(fā)現(xiàn)欠、漏和超擰螺栓應更換；擰固順序先主后次，且當天安裝，當天終擰完。 如工字型梁為：上翼緣下翼緣腹板。94 考慮材料的不均勻性的折減系數(shù)考慮材料的不均勻性的折減系數(shù)0.90.9；為防止施工時超張拉導致螺桿破壞的折減系數(shù)為防止施工時超張拉導致螺桿破壞的折減系數(shù)0.90.9； 考慮擰緊螺帽時，螺栓桿上產(chǎn)生的剪力對抗拉強度考慮擰緊螺帽時，螺栓桿上產(chǎn)生的剪力對抗拉強度 的降低除以系數(shù)的降低除以系數(shù)1.21.2。附加安全系數(shù)附加安全系數(shù)0

36、.90.9。ueue6075. 02 . 19 . 09 . 09 . 0fAfAP高強螺栓的預拉力設(shè)計值高強螺栓的預拉力設(shè)計值:A Ae e螺紋處有效截面積；螺紋處有效截面積；f fu u螺栓熱處理后的最抵抗拉強度；螺栓熱處理后的最抵抗拉強度；8.88.8級，取級，取f fu u =830N/mm =830N/mm2 2， 10.910.9級，取級，取f fu u =1040N/mm =1040N/mm2 2螺栓的性能等級螺栓的性能等級螺螺 栓栓 公公 稱稱 直直 徑（徑（mm）M16M20M22M24M27M308.8級級8012515017523028010.9級級10015519022

37、5290355GB 50017:高強螺栓的預拉力高強螺栓的預拉力P (kN)95 連接處接觸面連接處接觸面處理方法處理方法構(gòu)構(gòu) 件件 的的 鋼鋼 號號Q235Q345、Q390Q420噴噴 砂砂噴砂后涂無機富鋅漆噴砂后涂無機富鋅漆噴砂后生赤銹噴砂后生赤銹鋼絲刷清除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面鋼絲刷清除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面0.450.350.450.300.500.400.500.350.500.400.500.40摩擦面抗滑移系數(shù)摩擦面抗滑移系數(shù) 值值F板件間的抗滑移系數(shù)與接觸面的處理方法和構(gòu)件鋼號有關(guān)板件間的抗滑移系數(shù)與接觸面的處理方法和構(gòu)件鋼號有關(guān)96 P 9 . 0bvfnN 摩

38、擦摩擦面數(shù)面數(shù)摩擦摩擦系數(shù)系數(shù)預拉力預拉力一個螺栓所受剪力一個螺栓所受剪力bvv NN 驗算驗算l單個螺栓的抗剪承載力單個螺栓的抗剪承載力0.90.9抗力分項系數(shù)抗力分項系數(shù) R R的倒數(shù)的倒數(shù)( ( R R=1.11=1.11）97 （1）螺栓抗剪驗算）螺栓抗剪驗算P n 0.9NnNNfbvvfnAN凈截面積凈截面積鋼板材料設(shè)計強度鋼板材料設(shè)計強度（2）構(gòu)件凈截面）構(gòu)件凈截面 抗拉強度驗算抗拉強度驗算l受剪受剪螺栓群螺栓群構(gòu)件受軸心拉力構(gòu)件受軸心拉力？IIIIIIIInN0.5F 每個孔前摩擦力每個孔前摩擦力nn0.51NN1n 1：第一排螺栓數(shù)第一排螺栓數(shù)98 剪力作用剪力作用：NvyN

39、1Tl受剪受剪螺栓群螺栓群螺栓群受剪力和扭矩螺栓群受剪力和扭矩V=F摩擦型摩擦型 22111T1T1yiiyxTxrxNN22111T1T1xiiyxTyryNN扭矩作用扭矩作用：nFnVNvy/在剪力和扭矩在剪力和扭矩的共同作用下的共同作用下PnNNNNNf9 . 0)(bV2VyT1y2T1x1 同普通同普通螺栓螺栓99 n 板被拉開前：板被拉開前：bptfAANPP1螺孔周圍板的壓緊面積螺栓的截面面積PAbA10/bpAA若若則有則有tfNPP09. 0考慮荷載分項系數(shù)：考慮荷載分項系數(shù)：tfNPP07. 0在板被拉開前，螺栓在外拉力作用下內(nèi)力增加很小在板被拉開前，螺栓在外拉力作用下內(nèi)力增加很小2CPPPfPf2Nt2Ct100 P 8 . 0btN預拉力預拉力防止受拉后防止受拉后出現(xiàn)脫開松動出現(xiàn)脫開松動一個螺栓所受拉力一個螺栓所受拉力btt NN 驗算驗算可控制連接貼緊，不松動可控制連接貼緊，不松動螺栓拉力變化圖螺栓拉力變化圖螺栓螺栓n 試驗表明當外力約達到預試驗表明當外力約達到預 拉力值時，板間出現(xiàn)松弛拉力值時，板間出現(xiàn)松弛101 l受拉受拉螺栓群