建筑結(jié)構(gòu) 第九章 鋼結(jié)構(gòu)的連接課件

1、第九章鋼結(jié)構(gòu)的連接連接 通過一定的手段將板材或型鋼組合成構(gòu)件，或?qū)⑷舾蓸?gòu)件組合成整體結(jié)構(gòu)，以保證其共同工作。 對(duì)連接的要求 安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便、節(jié)約鋼材 9.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊縫連接、鉚釘連接和螺栓連接三種。9.1.1 焊接連接 焊縫連接是采用高溫融化金屬填滿被焊件間的空隙，以達(dá)到連接的目的。是目前鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法。 鉚釘連接是將一端有預(yù)制釘頭的鉚釘加熱后，放入構(gòu)件預(yù)先制好的鉚釘孔中，立即用鉚釘槍將另一端打成和預(yù)制釘頭同樣形狀的封閉釘頭，鉚釘冷卻后收縮，在釘桿中產(chǎn)生一定拉力，將被連接的鋼板壓緊。 9.1.2 鉚釘連接9.1.3 螺栓連接普通

2、螺栓連接 粗制（C級(jí)） 精制（A、B級(jí)）高強(qiáng)螺栓連接 摩擦型：只依靠摩擦阻力傳力，并以剪力不超過接 觸面摩擦力作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則， 承壓型：允許接觸面滑移，以連接達(dá)到破壞的極限 承載力作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則， 9.2.2 焊縫及焊接連接形式 按構(gòu)件的相對(duì)位置分 對(duì)接、搭接、T形連接、角部連接按構(gòu)造分 對(duì)接焊縫（正對(duì)接焊縫、斜對(duì)接焊縫） 角焊縫（正面角焊縫、側(cè)面角焊縫、斜焊縫）按施焊位置分平焊、橫焊、立焊及仰焊 沿長(zhǎng)度方向的布置分 連續(xù)角焊縫、斷續(xù)角焊縫 9.2.3 焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)1.焊縫缺陷 裂縫、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未溶合、未焊透；以及焊縫尺寸不符合要求、焊縫成型不良 2焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)

3、 焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)可用外觀檢查及無損檢驗(yàn)，前者檢查外觀缺陷和幾何尺寸，后者檢查內(nèi)部缺陷。 鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求可分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。 9.2.4 焊縫代號(hào)、螺栓及其孔眼圖例 鋼結(jié)構(gòu)施工圖上要用焊縫代號(hào)表明焊縫形式、尺寸和輔助要求。 按焊縫符號(hào)表示法規(guī)定：焊縫代號(hào)由引出線、圖形符號(hào)和輔助符號(hào)三部分組成。 9.3 對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算9.3.1 對(duì)接焊縫的構(gòu)造 直邊縫（t10mm） 單邊V形、雙邊V形（t=1020mm） U形、K形、X形（t20mm）保證焊接質(zhì)量的措施 在焊縫的起滅弧處，常常不亦焊透而出現(xiàn)弧坑等缺陷，這些缺陷對(duì)承載力影響極大，為消除焊口的缺陷，焊接

4、時(shí)一般應(yīng)設(shè)置引弧板，焊后將它割除，對(duì)受靜力荷載的結(jié)構(gòu)設(shè)置引弧板有困難時(shí)，允許不設(shè)置引弧板，此時(shí)，可令焊縫計(jì)算長(zhǎng)度等于實(shí)際長(zhǎng)度減2t（此處t為較薄焊件厚度）。 在對(duì)接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差4以上時(shí)，應(yīng)分別在寬度方向和厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)作成坡度不大于1:2.5的斜角，以使截面過渡和緩，構(gòu)件傳力均勻，減小應(yīng)力集中。9.3.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算1. 軸心受力的對(duì)接焊縫 N軸心拉力或壓力； lw焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度。當(dāng)未采用引弧板時(shí)，取 實(shí)際長(zhǎng)度減去2t； t在對(duì)接接頭中連接件的較小厚度；在T形接 頭中為腹板厚度； ftw、fcw對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 試驗(yàn)表明，焊接缺陷對(duì)受壓、受

5、剪的對(duì)接焊縫影響不大，故可認(rèn)為受壓、受剪的對(duì)接焊縫與母材強(qiáng)度相等，但受拉的對(duì)接焊縫對(duì)缺陷甚為敏感。由于三級(jí)檢驗(yàn)的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強(qiáng)度為母材強(qiáng)度的85%，而一、二級(jí)檢驗(yàn)的焊縫的抗拉強(qiáng)度可認(rèn)為與母材相等。 由于一、二級(jí)檢驗(yàn)的焊縫與母材強(qiáng)度相等，故只有三級(jí)檢驗(yàn)的焊縫才需進(jìn)行抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算。2. 承受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫 焊縫截面是矩形，正應(yīng)力和剪應(yīng)力圖形分別為三角形與拋物線，其最大值分別滿足下列強(qiáng)度條件： 工字形截面梁的接頭，采用對(duì)接焊縫，除應(yīng)分別驗(yàn)算最大正應(yīng)力和剪應(yīng)力外，對(duì)于同時(shí)受有較大正應(yīng)力和較大剪應(yīng)力處，例如腹板與翼緣的交接點(diǎn)，還應(yīng)按下式驗(yàn)算折算應(yīng)力： 1.1 2）對(duì)稱工

6、字形截面。 【例9-1】 試計(jì)算圖9-15所示牛腿與鋼柱連接的對(duì)接焊縫。已知F=280KN(設(shè)計(jì)值)，鋼材Q235，焊條E43系列，手工焊，無引弧板，焊縫質(zhì)量三級(jí)。 圖9-15 例9-1圖 【解】 焊縫承受由力向焊縫截面上簡(jiǎn)化后產(chǎn)生的彎矩e和剪力，由于翼緣的豎向剛度較小，不能承受剪力，可認(rèn)為全部剪力均由腹板的豎向焊縫承受，而彎矩由整個(gè)形截面焊縫承受。 1焊縫有效截面的幾何特性 焊縫的截面與牛腿的相等，因未采用引弧板，故每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為焊縫實(shí)際長(zhǎng)度兩端各減去一個(gè)板件厚度。 2 焊縫強(qiáng)度計(jì)算 最大正應(yīng)力 剪應(yīng)力“1”點(diǎn)的折算應(yīng)力 9.4 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算9.4.1 角焊縫的構(gòu)造 1.角焊縫的

7、形式 角焊縫按其長(zhǎng)度方向和外力作用方向的不同可分為平行于力作用方向的側(cè)面角焊縫，垂直于力作用方向的正面角焊縫和與力作用方向呈斜交的斜向角焊縫。正面角焊縫 連接中傳力路線有劇烈彎折，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，應(yīng)力集中明顯，在焊縫根部形成應(yīng)力集中，易開裂，塑性較差。側(cè)面焊縫 主要受剪力，應(yīng)力狀態(tài)單純，但焊縫剪應(yīng)力沿長(zhǎng)度分布不均勻，兩頭大，中間小，破壞起點(diǎn)在兩端。 角焊縫按其截面形式可分為普通型、平坦型和凹面型三種。 有效截面： 試驗(yàn)證明，角焊縫常在沿45左右方向的截面破壞，故計(jì)算時(shí)以45方向的最小截面為危險(xiǎn)截面，稱為角焊縫的計(jì)算截面或有效截面。2.角焊縫的尺寸要求1）最小焊角尺寸。2）最大焊角尺寸。3）不等焊

8、腳尺寸。 當(dāng)兩焊件厚度相差較大時(shí)，用等焊腳尺寸無法滿足最大最小焊腳尺寸的要求時(shí)，規(guī)范推薦采用不等焊腳尺寸，即與較薄焊件接觸的焊腳邊應(yīng)符合式（14-7）的要求，與較厚焊件接觸的焊腳邊應(yīng)符合式（14-6）的要求。4）角焊縫最小計(jì)算長(zhǎng)度。5）側(cè)面角焊縫最大計(jì)算長(zhǎng)度。 6）當(dāng)板件的端部?jī)H有兩側(cè)面角焊縫連接時(shí)，為了避免應(yīng)力傳遞過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力過分不均勻，應(yīng)使每條側(cè)面角焊縫長(zhǎng)度大于它們之間的距離，即lb。再為了避免焊縫橫向收縮時(shí)引起的板件的拱曲過大，還宜使b16t（當(dāng)t12）或190（t12）。當(dāng)不滿足此規(guī)定時(shí)，則應(yīng)加正面角焊縫。 7）在搭接連接中，搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚度的5倍，并不得小于25

9、，以減小因焊縫收縮產(chǎn)生的殘余應(yīng)力及因偏心產(chǎn)生的附加彎矩。 8）當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，為避免起落弧的缺陷發(fā)生在此應(yīng)力集中較大部位，宜作長(zhǎng)度為2f的繞角焊，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊，不能斷弧。9.4.2 角焊縫的計(jì)算1軸心力作用時(shí)的角焊縫計(jì)算（1）側(cè)面角焊縫的計(jì)算式中： lw角焊縫總計(jì)算長(zhǎng)度，對(duì)每條焊縫取其實(shí)際長(zhǎng)度每端減去2hf； ffw角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按附表選用。（2）正面角焊縫的計(jì)算式中： 正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)， 對(duì)承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載 的結(jié)構(gòu)，取 =1.22；對(duì)直接承受動(dòng) 力荷載的結(jié)構(gòu)，取 =1.0。（3）斜向角焊縫的計(jì)算 作用力N與焊縫長(zhǎng)度方向呈 角,可先將N分

10、解為平行和垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的分力和 ，其分別產(chǎn)生的焊縫應(yīng)力為將 除以 后作矢量疊加計(jì)算: 若取f=1.22代入上式并簡(jiǎn)化之，可得 式中： f斜向角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系 數(shù)（其值在11.22之間），對(duì) 直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，取 f=1.0。 f=（4）角鋼角焊縫計(jì)算 采用兩面?zhèn)群笗r(shí)設(shè)N1、N2分別為角鋼肢背，肢尖承受的內(nèi)力:式中 b角鋼肢寬； z0角鋼形心距； 1、2角鋼肢背和肢尖焊縫內(nèi)力分配系數(shù)，可按表9-4的近似值取用。 表9.4 角鋼側(cè)面角焊縫內(nèi)力分配系數(shù) 角鋼用三面圍焊時(shí) 可先選取正截面角焊縫的焊腳尺寸，并計(jì)算其所能承受的內(nèi)力 肢背和肢尖分擔(dān)的內(nèi)力為 角鋼用L形圍焊 令N3=0，即

11、得 按上述求出各條焊縫分擔(dān)的內(nèi)力后，假定角鋼肢背和肢尖焊縫的焊腳尺寸,即可分別求其所需的焊縫計(jì)算長(zhǎng)度 角鋼肢背焊縫 角鋼肢尖焊縫 【例9-2】試設(shè)計(jì)一用拼接蓋板的對(duì)接連接（圖9-23）。已知鋼板寬B=310mm，厚度t1=24mm，拼接蓋板厚度t2=14mm。該連接承受的靜態(tài)軸心力N=1200kN（設(shè)計(jì)值），鋼材為Q235，手工焊，焊條為E43型。 圖9-23 例9-2圖 【解】 設(shè)計(jì)拼接蓋板的對(duì)接連接有兩種方法。一種方法是假定焊腳尺寸求焊縫長(zhǎng)度，再由焊縫長(zhǎng)度確定拼接蓋板的尺寸；另一種方法是先假定焊腳尺寸和拼接蓋板的尺寸，然后驗(yàn)算焊縫的承載力。如果假定的焊縫尺寸不能滿足承載力要求時(shí)，則應(yīng)調(diào)整焊

12、腳尺寸，再行驗(yàn)算，直到滿足承載力要求為止。 首先確定角焊縫的焊腳尺寸：由于此處的焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度t2=14mm6mm，t2t1，則 取hf=8mm，查附表得角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 確定連接方式：拼接蓋板的寬度b就是兩條側(cè)面角焊縫之間的距離，應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度條件和構(gòu)造要求確定。根據(jù)強(qiáng)度條件，在鋼材種類相同的情況下，拼接蓋板的截面積 應(yīng)等于或大于被連接鋼板的截面積。 選定拼接蓋板寬度b=270mm，則 滿足強(qiáng)度要求。 根據(jù)構(gòu)造要求，應(yīng)滿足： 但實(shí)際取b=270mm224mm，為防止因僅用側(cè)面角焊縫引起板件拱曲過大，應(yīng)采用三面圍焊。 （1）采用三面圍焊時(shí) 采用三面圍焊可減小兩面?zhèn)群缚p的長(zhǎng)度，從

13、而減小拼接蓋板的長(zhǎng)度，已知正面角焊縫的長(zhǎng)度 ，則正面角焊縫所能承受的內(nèi)力 所需連接一側(cè)側(cè)面角焊縫的總長(zhǎng)度為 連接一側(cè)共有4條側(cè)面角焊縫，則一條側(cè)面角焊縫的長(zhǎng)度為 ，采用180mm 拼接蓋板的長(zhǎng)度為（2）采用菱形拼接蓋板時(shí) 當(dāng)拼接板寬度較大時(shí)，采用菱形拼接蓋板可減小角部的應(yīng)力集中，從而使連接的工作性能得以改善。菱形拼接蓋板的連接焊縫由正面角 焊縫、側(cè)面角焊縫和斜面角焊縫等組成。設(shè)計(jì)時(shí)，一般先假定拼接蓋板的尺寸再進(jìn)行驗(yàn)算。拼接蓋板尺寸如圖（9-23b）所示，則各部分焊縫的承載力分別為： 正面角焊縫： 側(cè)面角焊縫： 斜面角焊縫：此焊縫與作用力夾角 ，可得 ，故有連接一側(cè)焊縫所能承受的內(nèi)力為滿足要求

14、【9-3】試設(shè)計(jì)角鋼與節(jié)點(diǎn)板的連接角焊縫圖9-24。軸心力設(shè)計(jì)值N=450kN（靜力荷載）。角鋼為 ，長(zhǎng)肢相連，連接板厚度t=10mm，鋼材Q235，手工焊，焊條E43系列。圖9-24 例9-3圖【解】取 (角鋼肢尖) (角鋼肢背)采用三面圍焊。正面角焊縫能承受的內(nèi)力為： 肢背和肢尖焊縫分擔(dān)的內(nèi)力，按式（9-17）、式（9-18）為 肢背和肢尖焊縫所需的焊縫實(shí)際長(zhǎng)度為： 取165mm 取65mm 2. 在彎矩、軸力、剪力共同作用下 T形接頭的角焊縫計(jì)算 將F力分解并向角焊縫有效截面的形心簡(jiǎn)化，于圖示的M=Ve、V和N單獨(dú)作用等效。圖中焊縫端點(diǎn)A應(yīng)力最大為危險(xiǎn)點(diǎn)。 A點(diǎn)垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力由

15、彎矩M和軸心拉力N產(chǎn)生： A點(diǎn)平行于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力由剪力V產(chǎn)生： A點(diǎn)焊縫應(yīng)滿足 【例9-4】 試計(jì)算圖9-26所示牛腿與柱連接的角焊縫。已知F=390kN(設(shè)計(jì)值)，鋼材Q235，焊條E43系列，手工焊，無引弧板。 圖9-2 例9-4圖 【解】 采用圖示的兩條水平焊縫和兩條槽形焊縫連接。將F力向焊縫有效截面的形心簡(jiǎn)化后，焊縫同時(shí)承受由彎矩 產(chǎn)生的 和由剪力 產(chǎn)生的 的作用。 對(duì)于工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣的角焊縫連接，由于牛腿翼緣焊縫豎向剛度較低，故一般考慮剪力全部由腹板上的兩條豎向焊縫承受，而彎矩則由全部焊縫承受。1. 焊縫有效截面的幾何特性 取 兩條豎向焊縫有效截面的面積： 全部焊縫

16、有效截面對(duì)X軸的慣性矩和抵抗矩： （由于翼緣焊縫厚度較小，故算式中忽略了對(duì)其自身軸的慣性矩一項(xiàng)。凡類似情況，以后皆同。） 2. 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算 A點(diǎn)：承受由彎矩產(chǎn)生的垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力 B點(diǎn)：承受由彎矩和剪力產(chǎn)生 和 的共同作用3扭矩、剪力和軸心力共同作用時(shí) 搭接接頭的角焊縫計(jì)算假定（1）被連接件在扭矩平面內(nèi)，有很大剛度；（2）角焊縫處于彈性受力階段。 于是各點(diǎn)剪切變形、剪應(yīng)力的方向均垂直于該點(diǎn)與形心的連線，大小則與該連線距離r成正比。 首先應(yīng)確定三面圍焊角焊縫計(jì)算截面的形心位置O，然后將力F分解并向形心0簡(jiǎn)化，可與圖示的T=Ve、V和N單獨(dú)作用等效。在扭矩T=Ve作用下A點(diǎn)的應(yīng)力按下式計(jì)

17、算： fT 可分解為垂直于水平焊縫長(zhǎng)度方向的分應(yīng)力Tfy 和平行于水平焊縫長(zhǎng)度方向的分應(yīng)力Tfx： 垂直于水平焊縫長(zhǎng)度方向均勻分布的應(yīng)力在剪力V作用下產(chǎn)生： 平行于焊縫長(zhǎng)度方向均勻分布的應(yīng)力在軸心力N作用下產(chǎn)生： A點(diǎn)焊縫應(yīng)滿足: 【例9-5】試設(shè)計(jì)圖9-28 所示厚度為12mm的支托板和柱搭接接頭采用三面圍焊的角焊縫。作用力設(shè)計(jì)值F=140kN（靜力荷載），至柱翼緣邊距離為220mm。鋼材Q235，焊條E43系列。圖9-28 例9-5圖 【解】 取 1. 焊縫有效截面的幾何特征 焊縫有效截面的形心位置 2. 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算（A點(diǎn)）按式（9-33）9.5 焊接應(yīng)力和焊接變形焊接變形、焊接應(yīng)力 9

18、.5.1 焊接殘余應(yīng)力和殘余變形對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響1. 焊接殘余應(yīng)力的影響（1）一般對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件靜力強(qiáng)度無影響（2）對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形和剛度有影響（3）對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)定有影響（4）對(duì)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度有影響2. 焊接殘余變形的影響 焊接殘余變形使構(gòu)件不能保持正確的設(shè)計(jì)尺寸和位置，影響結(jié)構(gòu)正常工作。嚴(yán)重時(shí)還可使構(gòu)件無法安裝就位。9.5.2 減少和限制焊接殘余應(yīng)力和殘余變形的措施1.設(shè)計(jì)措施（1）盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸（2）避免焊縫過份集中（3）盡可能采用對(duì)稱焊縫（4）盡可能避免仰焊（5）焊后采用人工或機(jī)械方法消除焊接變形2.焊接工藝措施 （1） 采用適當(dāng)?shù)暮附禹樞蚝头椒?（2） 采用反向預(yù)變形 （3） 采用預(yù)

19、熱法 （4） 采用機(jī)械校正法消除焊接變形 9.6 螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算9.6.1 栓接的構(gòu)造1螺栓的形式和規(guī)格 普通螺栓的形式為大六角頭型，粗牙普通螺紋，其代號(hào)用字母M與公稱直徑的毫米表示。 高強(qiáng)度螺栓（栓桿）帶有配套的螺母和墊圈合稱連接副。其形式除常見的大六角頭型外，還有扭剪型。 螺栓的最大連接長(zhǎng)度隨直徑而異，選用時(shí)宜控制其不超過螺栓標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的夾緊長(zhǎng)度，一般為46倍螺栓直徑（大直徑螺栓取大值，反之取小值），即螺栓直徑不宜小于1/41/6夾緊長(zhǎng)度，以免出現(xiàn)板疊過厚而緊固力不足和螺栓過于細(xì)長(zhǎng)而受力彎曲的現(xiàn)象。2、螺栓的排列排列方式：并列和錯(cuò)列兩種螺栓在構(gòu)件上的排列應(yīng)滿足下列要求： （1）受力要

20、求 （2）構(gòu)造要求 （3）施工要求螺栓的最大和最小容許間距3螺栓連接的構(gòu)造要求 （1）每一桿件在節(jié)點(diǎn)上以及拼接接頭的一端，永久性 螺栓數(shù)不宜少于兩個(gè)。對(duì)組合構(gòu)件的綴條可采用1 個(gè)螺栓。 （2）C級(jí)螺栓宜用于沿其桿軸方向受拉的連接，在下列 情況下可用于受剪連接： 承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中的次要連接； 承受靜力荷載的可拆卸結(jié)構(gòu)的連接； 臨時(shí)固定構(gòu)件用的安裝連接。（3）對(duì)直接承受動(dòng)力荷載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(dòng)的有效措施。（4）當(dāng)型鋼構(gòu)件拼接采用高強(qiáng)螺栓連接時(shí)，其拼接件宜 采用鋼板。（5）沿桿軸方向受拉的螺栓連接中的端板，應(yīng)適當(dāng)增加 其剛度（如加設(shè)加勁肋）以減

21、少撬力對(duì)螺栓抗拉承 載力的不利影響。9.6.2 普通螺栓連接計(jì)算抗剪螺栓-依靠螺桿抗剪和螺桿對(duì)孔壁的 承壓，傳遞垂直于螺栓的外力抗拉螺栓-依靠螺桿受拉傳遞平行于螺桿 的外力1 受剪螺栓連接（1）工作性能受力性能的三個(gè)階段。 第一階段 摩擦傳力的彈性階段 第二階段 滑移階段 第三階段 彈塑性階段（2）破壞形式 1）螺栓剪斷。 2）鋼板孔壁擠壓破壞. 3）鋼板由于螺孔削弱而凈截面拉斷。 4）鋼板因螺孔端距或螺孔中距太小而剪壞。 5） 螺桿因太長(zhǎng)或螺孔大于螺桿直徑而產(chǎn)生彎、剪破壞。（3）抗剪螺栓的計(jì)算1) 單個(gè)受剪螺栓的承載力計(jì)算?？辜舫休d力設(shè)計(jì)值假定螺栓受剪面上的剪應(yīng)力為均勻分布，則單個(gè)螺栓的抗剪

22、承載力設(shè)計(jì)值為式中： nv受剪面數(shù)目，單剪 nv=1、雙剪 nv=2、 四剪 nv=4； d螺栓桿直徑； fvb螺栓的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 承壓承載力設(shè)計(jì)值假定承壓應(yīng)力沿螺栓直徑的投影面均勻分布，則個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值為式中 t在同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度； fcb螺栓的承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，與構(gòu)件的鋼號(hào)有 關(guān)，按附表選用。 單個(gè)受剪螺栓的承載力計(jì)算值應(yīng)取和的較小者。 軸心力作用下螺栓群抗剪計(jì)算1.螺栓群受軸心力作用時(shí)的受剪螺栓計(jì)算a. 螺栓數(shù)目。 螺栓（包括高強(qiáng)度螺栓）的承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)折減系數(shù)： 當(dāng)l115d0 =1.1-l1/150d0 當(dāng)l160d0 =0.7 b.驗(yàn)算凈截面強(qiáng)度。 為

23、防止構(gòu)件或連接板因螺孔削弱在凈截面處被拉（或壓）斷，還應(yīng)按下式驗(yàn)算凈截面強(qiáng)度： f 式中 An構(gòu)件或連接板的凈截面面積； 【例9-6】試設(shè)計(jì)兩角鋼用C級(jí)螺栓拼接的連接。角鋼型號(hào) ，Q235鋼，軸心拉力設(shè)計(jì)值N=190kN，拼接角鋼的型號(hào)與構(gòu)件相同，螺栓選用20。 圖9-38 例9-6圖 【解】1確定螺栓的數(shù)目和排列 選用20螺栓，孔徑d0=21.5mm（小于最大孔徑的規(guī)定）。單個(gè)受剪螺栓的抗剪和承壓承載力設(shè)計(jì)值，由式（9-34）和式（9-35）計(jì)算： 連接一側(cè)所需螺栓數(shù)目： 個(gè)，取5個(gè) 為便于緊固螺栓，采用圖9-38的錯(cuò)列布置。 2驗(yàn)算角鋼凈截面強(qiáng)度 將角鋼按中線展開（圖9-38）。直線截面凈

24、截面面積（查附表，角鋼截面面積A=11.93cm2）。 折線截面凈截面面積，按式（9-42） 2）螺栓群受偏心力作用時(shí)的受剪螺栓計(jì)算。 基本假定：a)被連接件絕對(duì)剛性。b)螺栓受力處于彈性階段。 螺栓“1”距離o最遠(yuǎn)，故其所受剪力最大，其值可按下式計(jì)算： 將其按x和y兩方向分解為 剪力V通過螺栓群形心，故每個(gè)螺栓均勻受力，螺栓“1”所受剪力為 因此，最不利受剪螺栓“1”所承受的合力和應(yīng)滿足的強(qiáng)度條件為 【例9-7】試設(shè)計(jì)一C級(jí)螺栓的搭接接頭（如圖9-40）。柱翼緣厚度為10mm，連接板厚度8mm。荷載設(shè)計(jì)值F=120kN，偏心距e=300mm，材料Q235鋼。 圖9-40 例9-7圖 【解】

25、試選M22螺栓，d0=23.5mm，縱向排列。 單個(gè)受剪螺栓的抗剪和承壓承載力設(shè)計(jì)值，按式（9-34）和式（9-35）計(jì)算 按式（9-44）、式（9-45）、式（9-46）、式（9-47）得 2 受拉螺栓連接（1）受力性能及破壞形式 螺栓連接的T形接頭。外力使被連接構(gòu)件的接觸面有相互脫開的趨勢(shì)，從而使螺栓沿桿軸方向受拉。受拉螺栓破壞形式是栓桿被拉斷，其部位多在被螺紋削弱的截面處。 (2) 抗拉螺栓連接計(jì)算 1) 一個(gè)螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值-假定拉應(yīng)力在螺栓螺紋處截面上均勻分布。 de-普通螺栓有效直徑； Ae-普通螺栓有效截面面積。2) 螺栓群的受拉螺栓連接計(jì)算。 螺栓群受軸心力作用 時(shí)的受拉螺

26、栓計(jì)算。 螺栓群受彎距作用時(shí)的受拉螺栓計(jì)算。 假定中和軸在彎矩指向一側(cè)第一排螺栓O處，連接變形為繞O處水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，各排螺栓所受拉力大小與該排螺栓距中和軸的距離成正比。這樣，最外排螺栓所受拉力最大。其值可按下式計(jì)算： 螺栓群受偏心力作用時(shí)的受拉螺栓計(jì)算。a.小偏心情況即偏心距e不大，彎矩M不大，連接以承受軸心拉力為主時(shí)。在此種情況，螺栓群將全部受拉，端板不出現(xiàn)受壓區(qū)，故在計(jì)算M產(chǎn)生的螺栓內(nèi)力時(shí)，中和軸應(yīng)取在螺栓群的形心軸O處，螺栓“1”受力最大，其值可按下式計(jì)算： 在軸心拉力N作用下，每個(gè)螺栓均勻受力，故螺栓“1”所受的拉力為： 連接中受最大拉力和最小拉力的“1”及“1”螺栓所受的拉力及須滿足的

27、條件應(yīng)按下式計(jì)算：b.大偏心情況即偏心距e較大，彎矩M較大時(shí)。在這種情況，端板底部會(huì)出現(xiàn)受壓區(qū),中和軸將下移。為簡(jiǎn)化計(jì)算。可近似地將中和軸假定在（彎矩指向一側(cè)）最外一排螺栓軸線O處。因此，最不利螺栓“1”所受的拉力和應(yīng)滿足的強(qiáng)度條件為 【例9-8】試設(shè)計(jì)一屋架下弦端板和柱翼緣板的C級(jí)螺栓連接如圖（9-44）。上、下弦桿傳遞的荷載分別為350kN和470kN，鋼材Q235。 圖9-44 例9-8圖【解】 豎向剪力280kN由支托承受，螺栓只承受水平拉力F=470-210=260kN。 初選12個(gè)22螺栓，d0=23.5mm。并按圖中所示尺寸排列，中距比最小允許距離3d0稍大。e=12cm。先按小

28、偏心情況計(jì)算。 單個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值，按式（9-50）計(jì)算 須改用大偏心情況計(jì)算，即假定中和軸在最上一 排螺栓軸線 處， ，由式（9-57）計(jì)算 3 拉剪螺栓連接的計(jì)算 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，螺栓的強(qiáng)度條件應(yīng)滿足圓曲線相關(guān)方程，即9.6.3 高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接依靠被連接構(gòu)件間的摩擦力傳遞外力，當(dāng)剪力等于摩擦力時(shí)，即達(dá)到螺栓的承載能力極限狀態(tài)。 高強(qiáng)度螺栓承壓型連接允許外力超過構(gòu)件接觸面間的摩擦力，利用螺栓桿與孔壁直接接觸傳遞剪力，以螺栓桿被剪壞或孔壁承壓的破壞為承載能力極限狀態(tài)。 1.高強(qiáng)螺栓連接的預(yù)拉力 （1）預(yù)拉力的確定 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

29、定，取值時(shí)考慮: 螺栓材料抗力的變異性，引入折減系數(shù)0.9。 施加預(yù)應(yīng)力時(shí)為補(bǔ)償預(yù)拉力損失超張拉5%10%，引入折減系數(shù)0.9。 在扭緊螺栓時(shí)，扭矩使螺栓產(chǎn)生的剪力將降低螺栓的抗拉承載力，引入折減系數(shù)1/1.2。 鋼材由于以抗拉強(qiáng)度為準(zhǔn)，引入附加安全系數(shù)0.9。 高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力設(shè)計(jì)值P由下式計(jì)算（并取5KN的整數(shù)倍）得到（2）預(yù)拉力的控制方法高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力通過緊固螺母建立 大六角頭螺栓施加預(yù)應(yīng)力的方法： 轉(zhuǎn)角法 ；力矩法 扭剪型高強(qiáng)度螺栓施加預(yù)應(yīng)力的方法： 扭掉螺栓尾部梅花卡頭2.高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接（1）摩擦型受剪高強(qiáng)度螺栓連接單個(gè)高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值。 摩擦面的抗滑移系數(shù)主要與摩擦面的粗糙程度即構(gòu)件接觸面的處理方法有關(guān)，另外，構(gòu)件所用材料的硬度亦有一定影響。 表9.10 摩擦面的抗滑移系數(shù) 2）螺栓群的受剪高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算。 螺栓群受軸心力作用或受偏心力作用時(shí)的受剪高強(qiáng)度螺栓連接受力的分析方法和普通螺栓的一樣。故前述普通螺栓的計(jì)算公式均可利用。連接構(gòu)件凈截面強(qiáng)度計(jì)算 與普通螺栓不同，因?yàn)樽钗ｋU(xiǎn)截面在第一排