鋼結(jié)構(gòu)第三章第五章

1、第第 三三 章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接連接要求連接要求 足夠的強(qiáng)度、剛度和延性。足夠的強(qiáng)度、剛度和延性。連接方法連接方法 焊接、鉚接、普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接。焊接、鉚接、普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接。3.1 鋼結(jié)構(gòu)對(duì)連接的要求及連接方法鋼結(jié)構(gòu)對(duì)連接的要求及連接方法 焊接，廣泛采用焊接，廣泛采用. . 鉚接，應(yīng)用較少鉚接，應(yīng)用較少. . 螺栓連接螺栓連接 普通螺栓普通螺栓 A、B級(jí)級(jí). C級(jí)級(jí). 高強(qiáng)度螺栓高強(qiáng)度螺栓 摩擦型連接摩擦型連接. 承壓型連接承壓型連接.特點(diǎn)：特點(diǎn)：C C級(jí)螺栓一般用級(jí)螺栓一般用Q235Q235鋼（稱(chēng)為鋼（稱(chēng)為4.64.6級(jí)）制成；級(jí)）制成；A A、B B級(jí)螺

2、栓一般用級(jí)螺栓一般用4545號(hào)鋼（稱(chēng)為號(hào)鋼（稱(chēng)為8.88.8級(jí)）制成。級(jí)）制成。 電弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊和電阻焊等電弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊和電阻焊等 手工電弧焊焊條手工電弧焊焊條與焊件與焊件金屬?gòu)?qiáng)度相適應(yīng)金屬?gòu)?qiáng)度相適應(yīng)： Q235鋼用鋼用E43系列；系列； Q345用用E50系列；系列； Q390、Q420用用E55系列。系列。 手工電弧焊手工電弧焊3.2 焊接連接的特性焊接連接的特性3.2.1 常用焊接方法常用焊接方法EXX的的XX表示焊條的表示焊條的最低抗拉強(qiáng)度。最低抗拉強(qiáng)度。 焊條和焊劑要保焊條和焊劑要保證熔敷金屬的抗拉證熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度不低于相應(yīng)手不低于相應(yīng)手工焊條數(shù)值。工

3、焊條數(shù)值。埋弧焊埋弧焊電渣焊電渣焊氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊電阻焊電阻焊 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 省工、省材；省工、省材； 任何形狀的構(gòu)件均可直接連接；任何形狀的構(gòu)件均可直接連接； 密封性好，剛度大。密封性好，剛度大。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 材質(zhì)劣化；材質(zhì)劣化； 殘余應(yīng)力、殘余變形；殘余應(yīng)力、殘余變形； 一裂即壞、低溫冷脆。一裂即壞、低溫冷脆。3.2.2 焊接連接的優(yōu)缺點(diǎn)焊接連接的優(yōu)缺點(diǎn)焊接連接與螺栓連接、鉚釘連接比較：焊接連接與螺栓連接、鉚釘連接比較： 3.2.3 焊縫缺陷焊縫缺陷焊縫缺陷焊縫缺陷裂紋、氣孔、燒穿、夾渣、未焊透、咬邊、裂紋、氣孔、燒穿、夾渣、未焊透、咬邊、 焊瘤等。焊瘤等。三級(jí)焊縫：外觀檢查，外觀尺寸和缺陷

4、；三級(jí)焊縫：外觀檢查，外觀尺寸和缺陷；二級(jí)焊縫：在外觀檢查的基礎(chǔ)上再做無(wú)損檢驗(yàn)，用超二級(jí)焊縫：在外觀檢查的基礎(chǔ)上再做無(wú)損檢驗(yàn)，用超 聲波檢驗(yàn)每條焊縫的聲波檢驗(yàn)每條焊縫的20長(zhǎng)度，且不小于長(zhǎng)度，且不小于200mm；一級(jí)焊縫：在外觀檢查的基礎(chǔ)上用超聲波檢驗(yàn)每條焊縫一級(jí)焊縫：在外觀檢查的基礎(chǔ)上用超聲波檢驗(yàn)每條焊縫全部長(zhǎng)度，以便揭示焊縫內(nèi)部缺陷；全部長(zhǎng)度，以便揭示焊縫內(nèi)部缺陷；對(duì)承受動(dòng)力荷載的重要構(gòu)件焊縫，增加伽馬射線探傷。對(duì)承受動(dòng)力荷載的重要構(gòu)件焊縫，增加伽馬射線探傷。焊縫等級(jí)：焊縫等級(jí)：鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50205）分為三級(jí)。）分為三級(jí)。強(qiáng)度折減：強(qiáng)度折減：

5、 高空安裝焊縫，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以高空安裝焊縫，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以0.9。 3.2.4 焊縫連接型式及焊縫型式焊縫連接型式及焊縫型式連接型式連接型式 按被連按被連接構(gòu)件間的接構(gòu)件間的相對(duì)位置：相對(duì)位置：平接、平接、搭接、搭接、T T形連接、形連接、角接。角接。焊縫型式焊縫型式 按所受力的方向分：對(duì)接正焊縫和對(duì)接斜焊縫。按所受力的方向分：對(duì)接正焊縫和對(duì)接斜焊縫。角焊縫：正面角焊縫和側(cè)面角焊縫。角焊縫：正面角焊縫和側(cè)面角焊縫。按施焊位置：按施焊位置：焊縫沿長(zhǎng)度分布情況：連續(xù)角焊縫和斷續(xù)角焊縫。焊縫沿長(zhǎng)度分布情況：連續(xù)角焊縫和斷續(xù)角焊縫。作用作用 表明焊縫型式、尺寸和輔助要求。表明焊縫型式、尺寸和輔助要求。

6、表示方法表示方法(GB324-88) 由由指引線、基本符號(hào)、輔助符號(hào)、補(bǔ)充符號(hào)和指引線、基本符號(hào)、輔助符號(hào)、補(bǔ)充符號(hào)和焊縫尺寸焊縫尺寸等部分組成。等部分組成。3.2.5 焊縫代號(hào)焊縫代號(hào)指引線一般由箭頭線和基準(zhǔn)線組成。指引線一般由箭頭線和基準(zhǔn)線組成。 分為：分為：I形縫、形縫、V形縫、帶鈍邊單邊形縫、帶鈍邊單邊V形縫、帶鈍形縫、帶鈍邊邊V形縫（也叫形縫（也叫Y形縫）、帶鈍邊形縫）、帶鈍邊U形縫、帶鈍邊形縫、帶鈍邊單邊單邊V形縫和雙形縫和雙Y形縫等形縫等3.3 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.3.1對(duì)接焊縫的對(duì)接焊縫的構(gòu)造要求構(gòu)造要求 坡口形式坡口形式 斜坡口為了和焊縫根部共同形成一

7、個(gè)焊條能運(yùn)轉(zhuǎn)斜坡口為了和焊縫根部共同形成一個(gè)焊條能運(yùn)轉(zhuǎn)的施焊空間的施焊空間不同寬度和厚度的鋼板拼接不同寬度和厚度的鋼板拼接動(dòng)載時(shí)不大于動(dòng)載時(shí)不大于1:41:4，計(jì)算時(shí)取較薄焊件厚度。，計(jì)算時(shí)取較薄焊件厚度。3.3.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算 計(jì)算原則計(jì)算原則 計(jì)算焊件的方法。計(jì)算焊件的方法。I、II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量，級(jí)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量，焊縫和構(gòu)件焊縫和構(gòu)件等強(qiáng)不計(jì)算；僅計(jì)算等強(qiáng)不計(jì)算；僅計(jì)算III級(jí)焊縫。級(jí)焊縫。（1）軸心受力的對(duì)接焊縫）軸心受力的對(duì)接焊縫 規(guī)范規(guī)定當(dāng)斜縫和作用力間夾角規(guī)范規(guī)定當(dāng)斜縫和作用力間夾角符合符合tantan1.51.5時(shí)，可不計(jì)算焊縫強(qiáng)度。時(shí)，可不計(jì)算焊縫強(qiáng)度

8、。 N/(lw t)f wt 或或 f wc（3-13-1）式中式中 N軸心拉力或壓力的設(shè)計(jì)值；軸心拉力或壓力的設(shè)計(jì)值； lw焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，當(dāng)采用引弧板施焊時(shí)，取焊焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，當(dāng)采用引弧板施焊時(shí)，取焊 縫實(shí)際長(zhǎng)度；當(dāng)未采用引弧板施焊時(shí)，每條焊縫實(shí)際長(zhǎng)度；當(dāng)未采用引弧板施焊時(shí)，每條焊 縫取實(shí)際長(zhǎng)度減去縫取實(shí)際長(zhǎng)度減去2t2t； t在對(duì)接連接中為連接件的較小厚度；在在對(duì)接連接中為連接件的較小厚度；在T T形連接形連接 中為腹板厚度；中為腹板厚度； 對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，查附表對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，查附表 1212，P334P334。wcwtff 、（2）受彎、受剪的對(duì)接焊

9、縫計(jì)算）受彎、受剪的對(duì)接焊縫計(jì)算 M/Ww f wt VS/(Iwt) f wv(3-2)(3-3)（3）軸力、剪力和彎矩共同作用時(shí)，對(duì)接焊）軸力、剪力和彎矩共同作用時(shí)，對(duì)接焊縫的最大正應(yīng)力為軸力和彎矩引起的應(yīng)力之和，縫的最大正應(yīng)力為軸力和彎矩引起的應(yīng)力之和，剪力和折算應(yīng)力和上面相同。剪力和折算應(yīng)力和上面相同。I I字形、箱形、字形、箱形、T T形等構(gòu)件：形等構(gòu)件：(3-4) 3.4 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 3.4.1角焊縫的構(gòu)造和強(qiáng)度角焊縫的構(gòu)造和強(qiáng)度截面形狀截面形狀1.1.角焊縫的應(yīng)力分布角焊縫的應(yīng)力分布 側(cè)面角焊縫的應(yīng)力分布側(cè)面角焊縫的應(yīng)力分布 正面角焊縫的應(yīng)力分布正面角焊

10、縫的應(yīng)力分布角焊縫的應(yīng)力角焊縫的應(yīng)力位移曲線位移曲線有效截面有效截面 等邊角焊縫的最小截面和兩邊焊角成等邊角焊縫的最小截面和兩邊焊角成/2/2角角( (直角直角角焊角焊縫為縫為4545) )稱(chēng)為有效截面或計(jì)算截面，不計(jì)余高和溶深。稱(chēng)為有效截面或計(jì)算截面，不計(jì)余高和溶深。 計(jì)算時(shí)假定計(jì)算時(shí)假定有效截面上應(yīng)力均勻分布，且不分抗拉、有效截面上應(yīng)力均勻分布，且不分抗拉、抗壓和抗剪都采用同一強(qiáng)度設(shè)計(jì)值抗壓和抗剪都采用同一強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 。wff2.2.焊腳尺寸的限制焊腳尺寸的限制 在直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，為了減緩應(yīng)力集中，角在直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，為了減緩應(yīng)力集中，角焊縫應(yīng)做成直線形或凹形。焊縫應(yīng)做

11、成直線形或凹形。 焊縫直角邊的比例：焊縫直角邊的比例： 正面角焊縫宜為正面角焊縫宜為1 1：1.51.5，側(cè)面角焊縫可為側(cè)面角焊縫可為1 1：1 1。 hf 應(yīng)與焊件的厚度相適應(yīng)。應(yīng)與焊件的厚度相適應(yīng)。 對(duì)手工焊，對(duì)手工焊，hf應(yīng)不小于應(yīng)不小于 ，t為較厚焊件的厚度為較厚焊件的厚度(mm)，對(duì)自動(dòng)焊，可減小，對(duì)自動(dòng)焊，可減小1mm； hf應(yīng)不大于較薄焊件厚度的應(yīng)不大于較薄焊件厚度的1.2倍。倍。 t5.1 對(duì)于板件邊緣的焊縫，當(dāng)對(duì)于板件邊緣的焊縫，當(dāng)t6mm時(shí)時(shí)，hft；當(dāng)；當(dāng)t6mm時(shí)時(shí)，hf t(12)mm。 焊縫長(zhǎng)度焊縫長(zhǎng)度lw 也不應(yīng)太長(zhǎng)或太短，其計(jì)算長(zhǎng)度不宜小于也不應(yīng)太長(zhǎng)或太短，其計(jì)

12、算長(zhǎng)度不宜小于8hf和和40mm ，且對(duì)側(cè)面角焊縫，不宜大于，且對(duì)側(cè)面角焊縫，不宜大于60hf，超出部，超出部分不計(jì)。若內(nèi)力分不計(jì)。若內(nèi)力，則不受此限。，則不受此限。3.3.角焊縫的其他構(gòu)造要求角焊縫的其他構(gòu)造要求3.4.2 角焊縫計(jì)算的基本公式角焊縫計(jì)算的基本公式wff3)( 32/22wff3)( 32/22fxfxefyfyefzfze, , NAVAVAefxfyfxefye/2+/2 /2/2ANNAAfxfy/2/2fyfx/fz/2/2, 則有則有僅有僅有平行平行于焊縫長(zhǎng)度方向的軸心力時(shí)于焊縫長(zhǎng)度方向的軸心力時(shí)wfewf/()Nhlf僅有僅有垂直垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的軸心力時(shí)于焊縫

13、長(zhǎng)度方向的軸心力時(shí)wfewff/()Nhlf 同時(shí)有同時(shí)有平行和垂直平行和垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的軸心力時(shí)于焊縫長(zhǎng)度方向的軸心力時(shí)22wffff/f 3.4.3 常用連接方式的角焊縫計(jì)算常用連接方式的角焊縫計(jì)算 1、受軸心力作用的拼接板連接、受軸心力作用的拼接板連接僅側(cè)面角焊縫（圖僅側(cè)面角焊縫（圖a a）wffewNfhl (a)(a)矩形拼接板側(cè)焊縫連接矩形拼接板側(cè)焊縫連接式中式中 N軸心拉力或壓力的設(shè)計(jì)值；軸心拉力或壓力的設(shè)計(jì)值； he角角焊縫的有效厚度；焊縫的有效厚度； lw連接連接一側(cè)一側(cè)角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)角焊縫的計(jì)算長(zhǎng) 度之和；度之和； 角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。wff圖圖7-

14、34 7-34 軸心力作用下角焊縫連接軸心力作用下角焊縫連接僅正面角焊縫（圖僅正面角焊縫（圖b b）wfffewNfhl (b)(b)矩形拼接板正面焊縫連接矩形拼接板正面焊縫連接式中式中 N軸心拉力或壓力的設(shè)計(jì)值；軸心拉力或壓力的設(shè)計(jì)值； he角角焊縫的有效厚度；焊縫的有效厚度； lw連接連接一側(cè)一側(cè)角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度之和；度之和； 角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。大系數(shù)。wfff圖圖7-34 7-34 軸心力作用下角焊縫連接軸心力作用下角焊縫連接三面圍焊時(shí)（圖三面圍焊時(shí)（圖c） 先計(jì)算計(jì)算正面角焊縫先計(jì)算計(jì)算正面角

15、焊縫l1受力受力N1，剩，剩 余的余的N N1由側(cè)面角焊縫由側(cè)面角焊縫l2承擔(dān)。承擔(dān)。菱形拼接板（圖菱形拼接板（圖d） 簡(jiǎn)化計(jì)算不計(jì)正面及斜焊縫的簡(jiǎn)化計(jì)算不計(jì)正面及斜焊縫的 f ：wffweflhN1圖圖7-34 7-34 軸心力作用下角焊縫連接軸心力作用下角焊縫連接2、受軸心力作用的角鋼連接、受軸心力作用的角鋼連接當(dāng)用側(cè)面角焊縫連接時(shí)（圖當(dāng)用側(cè)面角焊縫連接時(shí)（圖a）肢背肢背 N1=e2 N /(e1+e2)=K1 N 肢尖肢尖 N2=e1 N /(e1+e2)=K2 N=NN1 圖圖7-35 7-35 角鋼角焊縫上受力分配角鋼角焊縫上受力分配三面圍焊時(shí)（圖三面圍焊時(shí)（圖b）正面角焊縫承擔(dān)的力

16、為正面角焊縫承擔(dān)的力為 N3 =0.7hflw3f ffw側(cè)面角焊縫承擔(dān)的力為側(cè)面角焊縫承擔(dān)的力為 肢背肢背 N1 =e2 N /(e1+e2)N3 /2=K1 NN3 /2 肢尖肢尖 N2 =e1 N /(e1+e2)N3 /2=K2NN3 /2 L形焊縫（圖形焊縫（圖c）正面角焊縫承擔(dān)的力為正面角焊縫承擔(dān)的力為: N3 =2K2N側(cè)面角焊縫承擔(dān)的力為側(cè)面角焊縫承擔(dān)的力為: N1=NN3 3、彎矩作用下角焊縫計(jì)算、彎矩作用下角焊縫計(jì)算wfffwMfW（3-17） 角焊縫有效截面的角焊縫有效截面的截面模量。截面模量。 正面角焊縫的強(qiáng)度正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。WWf622

17、weWlhW4、扭矩作用下角焊縫計(jì)算、扭矩作用下角焊縫計(jì)算 焊縫群受扭焊縫群受扭假定假定:AT rJxyJIIJrTyTAJrTxTAwfTAfTAf22（3-18）（3-19）環(huán)焊縫受扭環(huán)焊縫受扭WfffJDT2（3-20）J 焊縫環(huán)形有效截面極慣性矩；焊縫環(huán)形有效截面極慣性矩；D可近似地取為管的外徑?？山频厝楣艿耐鈴健?、彎矩、剪力和軸力共同作用、彎矩、剪力和軸力共同作用下角焊縫計(jì)算下角焊縫計(jì)算MN2V2wAAAff()()fWeVAlhVWMAWMeVMWeNAlhN（3-21）受彎、受剪和受軸力的角焊縫應(yīng)力受彎、受剪和受軸力的角焊縫應(yīng)力彎矩彎矩: :剪力剪力: : V軸力軸力: :

18、 N6、扭矩、剪力和軸心力共同作用、扭矩、剪力和軸心力共同作用下角焊縫計(jì)算下角焊縫計(jì)算求出焊縫有效截面的形心求出焊縫有效截面的形心O; ;將連接所有外力平移到形心將連接所有外力平移到形心O，得：，得：扭矩扭矩T=V(a+e)，剪力，剪力V，軸力，軸力N；yVNTTxAAAAewew; ; ; T rVNT rhlhlJJTV2TN2wAAAAff()()f計(jì)算計(jì)算T、V、N單獨(dú)作用下危險(xiǎn)點(diǎn)單獨(dú)作用下危險(xiǎn)點(diǎn)A的應(yīng)力的應(yīng)力驗(yàn)算危險(xiǎn)點(diǎn)焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算危險(xiǎn)點(diǎn)焊縫強(qiáng)度（3-22）7、塞焊計(jì)算、塞焊計(jì)算3.5.1 焊接殘余應(yīng)力的分類(lèi)和產(chǎn)生的原因焊接殘余應(yīng)力的分類(lèi)和產(chǎn)生的原因(1)(1)縱向焊接殘余應(yīng)力縱向焊接

19、殘余應(yīng)力3.5 焊接殘余應(yīng)力和殘余變形焊接殘余應(yīng)力和殘余變形焊接殘余應(yīng)力是一種沒(méi)有荷載作用下的內(nèi)應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力是一種沒(méi)有荷載作用下的內(nèi)應(yīng)力, ,在焊件內(nèi)部自相平衡。在焊件內(nèi)部自相平衡。(2)(2)橫向殘余應(yīng)力橫向殘余應(yīng)力(3)(3)厚度方向的殘余應(yīng)力厚度方向的殘余應(yīng)力(4)(4)約束狀態(tài)下的焊接應(yīng)力約束狀態(tài)下的焊接應(yīng)力3.5.2 焊接殘余應(yīng)力的影響焊接殘余應(yīng)力的影響(1)(1)對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響：無(wú)影響對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響：無(wú)影響(2)(2)對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響(3)(3)對(duì)壓桿穩(wěn)定的影響：殘余壓應(yīng)力對(duì)壓桿穩(wěn)定的影響：殘余壓應(yīng)力/()/()NmtENhtE 有殘余應(yīng)力：無(wú)殘余應(yīng)

20、力：(4)(4)對(duì)低溫冷脆的影響：三向應(yīng)力對(duì)低溫冷脆的影響：三向應(yīng)力(5)(5)對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響：高額殘余拉應(yīng)力對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響：高額殘余拉應(yīng)力3.5.3 焊接殘余變形焊接殘余變形殘余變形形式殘余變形形式殘余變形形式殘余變形形式3.5.4 減小焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的方法減小焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的方法1.1.采取合理的施焊次序采取合理的施焊次序2.2.施焊前加相反的預(yù)變形（圖施焊前加相反的預(yù)變形（圖a a、b b）3.3.焊前預(yù)熱，焊后回火（圖焊前預(yù)熱，焊后回火（圖c c）3.5.5 合理的焊縫設(shè)計(jì)合理的焊縫設(shè)計(jì) 焊接位置要應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng)于截面重心焊接位置要應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng)于截面重心 焊縫尺寸

21、要適當(dāng)，采用較小的焊腳尺寸焊縫尺寸要適當(dāng)，采用較小的焊腳尺寸 焊縫不宜過(guò)分集中（圖焊縫不宜過(guò)分集中（圖a a） 應(yīng)盡量避免三向焊縫交叉（圖應(yīng)盡量避免三向焊縫交叉（圖b b） 考慮鋼板分層問(wèn)題（圖考慮鋼板分層問(wèn)題（圖c c） 焊條易達(dá)到（圖焊條易達(dá)到（圖d d） 避免仰焊避免仰焊3.6.1 螺栓連接的排列和構(gòu)造要求螺栓連接的排列和構(gòu)造要求排列方式：排列方式：并列或錯(cuò)列并列或錯(cuò)列3.6 普通螺栓的構(gòu)造和計(jì)算普通螺栓的構(gòu)造和計(jì)算 受力要求受力要求： 鋼板端部不剪斷，端距不應(yīng)小于鋼板端部不剪斷，端距不應(yīng)小于2 2d d0 0 ; ; 受拉時(shí)，栓距和線距不應(yīng)過(guò)?。皇芾瓡r(shí)，栓距和線距不應(yīng)過(guò)??； 受壓時(shí)，沿

22、作用力方向的栓距不宜過(guò)大受壓時(shí)，沿作用力方向的栓距不宜過(guò)大 構(gòu)造要求：構(gòu)造要求： 栓距和線距不宜過(guò)大栓距和線距不宜過(guò)大 施工要求：施工要求： 有一定的施工空間有一定的施工空間排列要求排列要求孔、螺栓圖例孔、螺栓圖例 3.6.2 普通螺栓連接受剪、受拉時(shí)的性能普通螺栓連接受剪、受拉時(shí)的性能傳力方式：傳力方式：抗剪螺栓和抗拉螺栓抗剪螺栓和抗拉螺栓1 1、抗剪螺栓連接、抗剪螺栓連接破壞形式：破壞形式：螺栓桿剪斷；孔壁壓壞；板被拉斷；板端螺栓桿剪斷；孔壁壓壞；板被拉斷；板端被剪斷；螺栓桿彎曲被剪斷；螺栓桿彎曲 受力狀態(tài)：受力狀態(tài)：彈性時(shí)兩端大而中間小，進(jìn)入塑性階彈性時(shí)兩端大而中間小，進(jìn)入塑性階段后，因

23、內(nèi)力重分布使各螺栓受力趨于均勻。段后，因內(nèi)力重分布使各螺栓受力趨于均勻。 為防止為防止“解紐扣解紐扣”破壞，當(dāng)連接長(zhǎng)度破壞，當(dāng)連接長(zhǎng)度l1 較大時(shí)，較大時(shí)，應(yīng)將螺栓的承載力乘以應(yīng)將螺栓的承載力乘以折減系數(shù)折減系數(shù) ：當(dāng)當(dāng) l115d0 時(shí)，時(shí)， =1.0當(dāng)當(dāng) 15d0l160d0 時(shí)，時(shí)， =1.1l1/150d0 當(dāng)當(dāng) l160d0 時(shí)，時(shí)， =0.7一個(gè)抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載力計(jì)算一個(gè)抗剪螺栓的設(shè)計(jì)承載力計(jì)算 抗剪抗剪承載力設(shè)計(jì)值承載力設(shè)計(jì)值： bvvbvfdnN42 承壓承壓承載力設(shè)計(jì)值：承載力設(shè)計(jì)值： bcbcftdN一個(gè)抗剪螺栓的承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)取上面兩式的較小值。一個(gè)抗剪螺栓的承載力設(shè)計(jì)

24、值應(yīng)取上面兩式的較小值。 2、抗拉螺栓連接、抗拉螺栓連接破壞形式破壞形式：螺栓桿拉斷螺栓桿拉斷btebtebtfAfdN42 為考慮為考慮撬力撬力的影的影響，規(guī)范規(guī)定普通響，規(guī)范規(guī)定普通螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值ftb取同樣鋼號(hào)鋼取同樣鋼號(hào)鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f的的0.8倍倍(即即ftb=0.8f ) 3.6.3 螺栓群的計(jì)算螺栓群的計(jì)算螺栓數(shù)目螺栓數(shù)目bmin/nNN板件凈截面強(qiáng)度板件凈截面強(qiáng)度 n/NAf凈截面面積和受力凈截面面積和受力 并列（圖并列（圖a）N1=N； N2 =N(n1/n) N ；N3 = N (n1+n2)/n N 對(duì)被連接板：對(duì)被連接板：An=

25、t (bn1d0)對(duì)拼接板：對(duì)拼接板： An =2t1 (bn3d0)1 1、螺栓在軸心力作用下的抗剪計(jì)算、螺栓在軸心力作用下的抗剪計(jì)算 錯(cuò)錯(cuò) 列（圖列（圖b）除考慮除考慮1-1截面破壞外，還要考慮截面破壞外，還要考慮2-2截面的破壞，凈截面面積截面的破壞，凈截面面積為為 22n4212202(1)Ateneen d 被連接構(gòu)件是絕對(duì)剛性的，而螺栓則是彈性的；被連接構(gòu)件是絕對(duì)剛性的，而螺栓則是彈性的； 各螺栓繞螺栓群形心各螺栓繞螺栓群形心o旋轉(zhuǎn)，其受力大小與其至螺栓群旋轉(zhuǎn)，其受力大小與其至螺栓群2、螺栓群在扭矩作用下的抗剪計(jì)算、螺栓群在扭矩作用下的抗剪計(jì)算 基本假定基本假定形心形心o的距離的距

26、離r成正成正比，力的方向與其比，力的方向與其至螺栓群形心的連至螺栓群形心的連線相垂直。線相垂直。TTT1122nnTN rN rN r 平衡條件：平衡條件： 根據(jù)螺栓受力大小與其至形心根據(jù)螺栓受力大小與其至形心o o的距離的距離r r成正比成正比條件條件 TTT12n12nNNNrrr 則則 TTn22221112n111()iiNNTrrrrrr 或或 T111222iiiTrTrNrxyT11x22iiTyNxyT11y22iiTxNxybvTNN1驗(yàn)算驗(yàn)算 3、螺栓群在扭矩、剪力和軸心力作用下的抗剪計(jì)算、螺栓群在扭矩、剪力和軸心力作用下的抗剪計(jì)算T11x22iiTyNxyT11y22ii

27、TxNxy4、螺栓群在軸心力作用下的抗拉計(jì)算、螺栓群在軸心力作用下的抗拉計(jì)算bt/nNN5、螺栓群在彎矩作用下的抗拉計(jì)算、螺栓群在彎矩作用下的抗拉計(jì)算假定：假定：中和軸在最下排螺栓處中和軸在最下排螺栓處 Mb11t2iMyNNmyMMM1122()nnMm NyNyNy則則 MMM1212nnNNNyyyM211iNMmyy6、螺栓群同時(shí)受剪力和拉力的計(jì)算、螺栓群同時(shí)受剪力和拉力的計(jì)算支托僅起安裝作用：支托僅起安裝作用：螺栓群受力為螺栓群受力為M M= =VeVe和剪力和剪力V V，則，則M2t11/()iNNMymyv/NVn螺栓不發(fā)生拉剪破壞：螺栓不發(fā)生拉剪破壞： 22vtbbvt1NNN

28、N板不發(fā)生承壓破壞：板不發(fā)生承壓破壞： bvcNN支托承受剪力支托承受剪力： 螺栓群只承受彎矩螺栓群只承受彎矩M M= =VeVe作用，則作用，則M2bt11t/()iNNMymyN支托和柱翼緣的角焊縫驗(yàn)算：支托和柱翼緣的角焊縫驗(yàn)算： wfewf/()Vhlf 為考慮剪力為考慮剪力V偏心對(duì)角焊縫的影響，取偏心對(duì)角焊縫的影響，取1.251.353.7.1 高強(qiáng)度螺栓連接的性能高強(qiáng)度螺栓連接的性能 級(jí)別：級(jí)別：10.9級(jí)和級(jí)和8.8級(jí)級(jí)（小數(shù)點(diǎn)前為螺栓熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度，小數(shù)點(diǎn)（小數(shù)點(diǎn)前為螺栓熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度，小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字是屈強(qiáng)比）后的數(shù)字是屈強(qiáng)比） 栓孔：栓孔：鉆成孔鉆成孔 按受力特

29、征分類(lèi)：按受力特征分類(lèi)：摩擦型連接、承壓型連接和承受摩擦型連接、承壓型連接和承受拉力的連接拉力的連接 影響承載力的因素：影響承載力的因素： 栓桿預(yù)拉力、連接表面抗滑移系數(shù)和鋼材種類(lèi)栓桿預(yù)拉力、連接表面抗滑移系數(shù)和鋼材種類(lèi)3.7 高強(qiáng)度螺栓連接的性能和計(jì)算高強(qiáng)度螺栓連接的性能和計(jì)算1、高強(qiáng)螺栓連接的預(yù)拉力、高強(qiáng)螺栓連接的預(yù)拉力施加方法：施加方法： 扭矩法扭矩法 T=KdP 轉(zhuǎn)角法轉(zhuǎn)角法 初擰初擰 終擰終擰 扭剪法扭剪法扭斷螺栓尾部梅花頭扭斷螺栓尾部梅花頭預(yù)拉力設(shè)計(jì)值：預(yù)拉力設(shè)計(jì)值：高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值按材料強(qiáng)度和螺栓有效截面積高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值按材料強(qiáng)度和螺栓有效截面積確定，取值時(shí)考慮：確

30、定，取值時(shí)考慮：在扭緊螺栓時(shí)，扭矩使螺栓產(chǎn)生的剪應(yīng)力將降低螺栓在扭緊螺栓時(shí)，扭矩使螺栓產(chǎn)生的剪應(yīng)力將降低螺栓的抗拉承載力，對(duì)抗拉強(qiáng)度引入折減系數(shù)的抗拉承載力，對(duì)抗拉強(qiáng)度引入折減系數(shù)1/1.21/1.2；施加預(yù)應(yīng)力時(shí)為補(bǔ)償預(yù)拉力損失超張拉施加預(yù)應(yīng)力時(shí)為補(bǔ)償預(yù)拉力損失超張拉5%10%5%10%，引入，引入折減系數(shù)折減系數(shù)0.90.9；螺栓材料抗力的變異性，引入折減系數(shù)螺栓材料抗力的變異性，引入折減系數(shù)0.9 0.9 ；鋼材由于以抗拉強(qiáng)度為準(zhǔn)，引入附加安全系數(shù)鋼材由于以抗拉強(qiáng)度為準(zhǔn)，引入附加安全系數(shù)0.90.9。ueue/1.20.608PfAf A2 2、高強(qiáng)螺栓連接摩擦面抗滑移

31、系數(shù)高強(qiáng)螺栓連接摩擦面抗滑移系數(shù) 對(duì)于承壓型連接，只要求清除油污及浮銹；對(duì)于摩擦型對(duì)于承壓型連接，只要求清除油污及浮銹；對(duì)于摩擦型連接，要求見(jiàn)下表：連接，要求見(jiàn)下表：排列構(gòu)造要求同普通螺栓。排列構(gòu)造要求同普通螺栓。 沿受力方向的連接長(zhǎng)度沿受力方向的連接長(zhǎng)度l l1 1，也要考慮，也要考慮l l1 11515d d0 0時(shí)時(shí)對(duì)承載力的折減。對(duì)承載力的折減。當(dāng)當(dāng) l115d0 時(shí)，時(shí)， =1.0當(dāng)當(dāng) 15d0l160d0 時(shí)，時(shí)， =1.1l1/150d0 當(dāng)當(dāng) l160d0 時(shí)，時(shí)， =0.73、高強(qiáng)螺栓的排列、高強(qiáng)螺栓的排列3.7.2 高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值1

32、、高強(qiáng)螺栓摩擦型連接、高強(qiáng)螺栓摩擦型連接bvRfNnP R為為抗力分項(xiàng)系數(shù)抗力分項(xiàng)系數(shù) R的倒數(shù)，一般取的倒數(shù)，一般取0.9，最，最小板厚小板厚t 6mm的冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)取的冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)取0.8 破壞狀態(tài)同普通螺栓，極限承載力由破壞狀態(tài)同普通螺栓，極限承載力由桿身抗桿身抗剪和孔壁承壓決定剪和孔壁承壓決定，摩擦力只起延緩滑動(dòng)作用，摩擦力只起延緩滑動(dòng)作用，計(jì)算方法和普通螺栓相同。計(jì)算方法和普通螺栓相同。bvvbvfdnN42bcbcftdN2、高強(qiáng)螺栓承壓型連接、高強(qiáng)螺栓承壓型連接3.7.3 高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計(jì)算高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計(jì)算螺栓數(shù)：螺栓數(shù)：構(gòu)件凈截面強(qiáng)度：構(gòu)件凈截面強(qiáng)度： 對(duì)于承

33、壓型連接，驗(yàn)算與普通螺栓相同；對(duì)于對(duì)于承壓型連接，驗(yàn)算與普通螺栓相同；對(duì)于摩擦型連接，要考慮孔前傳力的影響（占螺栓傳摩擦型連接，要考慮孔前傳力的影響（占螺栓傳力的力的50%）bmin/nNN10.5(1)nNNn nNfA1、軸心力作用時(shí)、軸心力作用時(shí) 螺栓群受扭矩螺栓群受扭矩T T、剪力、剪力V V和軸心力和軸心力N N共同作用的共同作用的高強(qiáng)度螺栓連接的抗剪計(jì)算高強(qiáng)度螺栓連接的抗剪計(jì)算與普通螺栓相同與普通螺栓相同，只，只是用高強(qiáng)度螺栓的承載力設(shè)計(jì)值。是用高強(qiáng)度螺栓的承載力設(shè)計(jì)值。2、扭矩作用時(shí)，及扭矩、剪力和軸心力共同時(shí)、扭矩作用時(shí)，及扭矩、剪力和軸心力共同時(shí)3.7.4 高強(qiáng)度螺栓的抗拉計(jì)

34、算高強(qiáng)度螺栓的抗拉計(jì)算1、高強(qiáng)度螺栓的抗拉連接性能、高強(qiáng)度螺栓的抗拉連接性能fbb() /PPEA fpp() /CCEA 當(dāng)當(dāng)Nt=0.8P時(shí)，時(shí)，Pf=1.07P?？烧J(rèn)為螺栓中的預(yù)?？烧J(rèn)為螺栓中的預(yù)拉力基本不變。拉力基本不變。撬力的影響：撬力的影響：限制抗拉承載力在限制抗拉承載力在0.8P以?xún)?nèi)以?xún)?nèi)2、高強(qiáng)度螺栓的抗拉連接計(jì)算、高強(qiáng)度螺栓的抗拉連接計(jì)算抗拉承載力抗拉承載力: bt0.8NP軸心拉力的螺栓數(shù)：軸心拉力的螺栓數(shù)：bt/ 0.8nNNNP彎矩作用時(shí)：彎矩作用時(shí)：(c) 板不被拉開(kāi)時(shí)，中和軸在螺栓群形心處；板不被拉開(kāi)時(shí)，中和軸在螺栓群形心處； 板可被拉開(kāi)時(shí)，與普通螺栓一樣，中和軸在板

35、可被拉開(kāi)時(shí)，與普通螺栓一樣，中和軸在最外排受壓螺栓形心處最外排受壓螺栓形心處M211/()0.8iNMymyP承載力極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)3.7.5 同時(shí)承受剪力和拉力的高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算同時(shí)承受剪力和拉力的高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算 由于外拉力的作用，板件間的擠壓力降低由于外拉力的作用，板件間的擠壓力降低; ;每個(gè)螺每個(gè)螺栓的抗剪承載力也隨之減少；栓的抗剪承載力也隨之減少； 抗滑移系數(shù)隨板件間的擠壓力的減小而降低?？够葡禂?shù)隨板件間的擠壓力的減小而降低。 vtbbvt1NNNN2 2、高強(qiáng)度螺栓承壓型連接、高強(qiáng)度螺栓承壓型連接22vtbbvt()()1NNNNbvc/1.2NN且且 當(dāng)剪切面在螺紋處

36、時(shí)，取當(dāng)剪切面在螺紋處時(shí)，取 b2bvev/ 4Ndf1 1、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接疊放板材的彎曲變形疊放板材的彎曲變形3.8 焊接梁翼緣焊縫的計(jì)算焊接梁翼緣焊縫的計(jì)算無(wú)局部壓應(yīng)力時(shí)的梁翼緣焊縫受力無(wú)局部壓應(yīng)力時(shí)的梁翼緣焊縫受力11x w/()VSI tH1w1x ww1x1/()/TtVSI ttVSI wfhe1fxf/(21)/(1.4)ThVSh Ifwf1fx/(1.4)hVSf I焊縫受力焊縫受力： 焊腳尺寸：焊腳尺寸： 雙層翼緣板時(shí)的焊縫受力雙層翼緣板時(shí)的焊縫受力有局部壓應(yīng)力時(shí)的梁翼緣焊縫受力有局部壓應(yīng)力時(shí)的梁翼緣焊縫受力vcwww zz11FFTttt ll

37、 vfef z211.4TFhh l22wffff/f則則 焊腳尺寸為焊腳尺寸為： 功能：功能： 將柱子內(nèi)力可靠地傳給基礎(chǔ)；將柱子內(nèi)力可靠地傳給基礎(chǔ)； 和基礎(chǔ)有牢固連接；和基礎(chǔ)有牢固連接； 盡可能符合計(jì)算簡(jiǎn)圖。盡可能符合計(jì)算簡(jiǎn)圖。連接方式：連接方式： 鉸接：支承式鉸接：支承式 剛接：支承式剛接：支承式( (外露式外露式) ) 埋入式埋入式( (插入式插入式) ) 外包式外包式 3.12 柱腳設(shè)計(jì)柱腳設(shè)計(jì)3.12.1 軸心受壓柱的柱腳軸心受壓柱的柱腳1、柱腳的型式和構(gòu)造：鉸接和剛接、柱腳的型式和構(gòu)造：鉸接和剛接 內(nèi)容：內(nèi)容：確定底板的尺寸、靴梁的確定底板的尺寸、靴梁的尺寸及它們之間的連接焊縫。尺寸及它們之間的連接焊縫。(1) 底板計(jì)算底板計(jì)算底板平面尺寸底板平面尺寸 A=N/fcc底板中如有錨栓孔，底板中如有錨栓孔，A中應(yīng)包含中應(yīng)包含錨栓孔面積錨栓孔面積A0。 B=b+2t+2cc取取210cm，且使，且使B為整數(shù)。為整數(shù)。 L=A/