第3章鋼結(jié)構(gòu)連接

第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接大綱要求1.了解鋼結(jié)構(gòu)連接的種類及各自的特點；2.了解焊接連接的工作性能，掌握焊接連接的計算方法及構(gòu)造要求；3.了解焊接應(yīng)力和焊接變形產(chǎn)生的原因及其對結(jié)構(gòu)工作的影響；4.了解螺栓連接的工作性能，掌握螺栓連接的計算和構(gòu)造要求。鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板、型鋼通過必要的連接組成構(gòu)件，各構(gòu)件再通過一定的安裝連接而形成整體的結(jié)構(gòu)。連接部位應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度及延性。鋼結(jié)構(gòu)的連接必須符合以下原則：

安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡單、制造方便、節(jié)約鋼材。

§3.1

鋼結(jié)構(gòu)的連接方法和特點

鋼結(jié)構(gòu)的連接方法一、焊縫連接

對接焊縫連接優(yōu)點：不削弱截面，方便施工，易于自動化操作，連接剛度大；缺點：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對裂紋敏感，低溫冷脆。

角焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法1.手工電弧焊A、焊條的選擇：焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)。原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化焊條和母材形成焊縫。

焊機(jī)導(dǎo)線熔池焊條焊鉗保護(hù)氣體焊件電弧Q390、Q420鋼選擇E55型焊條(E5500--5518)Q345鋼選擇E50型焊條(E5000--5048)B、焊條的表示方法：E—焊條(Electrode)第1、2位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強(qiáng)度（kgf/mm2)第3、4適用焊接位置、電流及藥皮的類型。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。缺點：質(zhì)量波動大，要求焊工等級高，勞動強(qiáng)度大，效率低。優(yōu)點：方便，特別在高空和野外作業(yè)，小型焊接；Q235鋼選擇E43型焊條（E4300--E4328)C、優(yōu)、缺點2.埋弧焊（自動或半自動）、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、焊絲轉(zhuǎn)盤送絲器焊劑漏斗焊劑熔渣焊件埋弧自動焊A、焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強(qiáng)度。B、優(yōu)、缺點：優(yōu)點：自動化程度高，焊接速度快，勞動強(qiáng)度低，焊接質(zhì)量好。缺點：設(shè)備投資大，施工位置受限等。

送絲器機(jī)器3.氣體保護(hù)焊優(yōu)、缺點：優(yōu)點：焊接速度快，焊接質(zhì)量好。缺點：施工條件受限制等。4、電阻焊

利用電流通過焊件接觸點表面的電阻所產(chǎn)生的熱量熔化金屬，再通過壓力使其焊合。電阻焊只適合于板疊厚度不大于12mm的焊件的焊接。

夾具

焊件

電源點焊三、螺栓連接

優(yōu)點：連接剛度大，塑性和韌性好，傳力可靠，適于直接承受動力荷載；

分為：

普通螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接二、鉚釘連接N缺點：用鋼量多，對施工技術(shù)要求很高，勞動強(qiáng)度大，施工條件差，施工速度慢。優(yōu)點：施工簡單、拆裝方便。缺點：用鋼量較多，適用于安裝連接和需要經(jīng)常拆裝的結(jié)構(gòu)。螺栓連接普通螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接螺栓連接普通螺栓連接等級：

A：螺桿直徑≤24mm，且螺桿長度≤150mm

精制螺栓

B：螺桿直徑＞24mm，且螺桿長度＞150mm

C：——粗制螺栓A、B級螺栓：

需要機(jī)械加工，尺寸準(zhǔn)確，要求Ⅰ類孔。制造安裝比較復(fù)雜，價格昂貴。

C級螺栓：

一般用Q235鋼（用于螺栓時也稱為4.6級）制成。C級螺栓加工粗糙，尺寸不夠準(zhǔn)確，只要求Ⅱ類孔，成本低。

普通螺栓連接與普通螺栓連接的主要區(qū)別:材料強(qiáng)度高施工時給螺栓桿施加很大的預(yù)拉力分類：

摩擦型：以摩擦力被克服作為承載能 力的極限狀態(tài)，承受動力荷 載。

承壓型：以螺栓桿被剪壞和孔壁承壓 破壞作為承載能力的極限狀 態(tài)，不直接承受動力荷載。傳力不同高強(qiáng)度螺栓連接強(qiáng)度等級：8.8級：由經(jīng)熱處理的45號鋼制成。最低抗拉強(qiáng)度為800N/mm2

，fy:fu=0.8。10.9級：由40B、20MnTiB鋼制成。最低抗拉強(qiáng)度為1000N/mm2,fy:fu=0.9。四、焊接連接形式和焊縫形式1.焊接連接形式搭接平接T型連接角部連接（a）對接焊縫的平接連接各種焊縫連接（b）用拼接板和角焊縫的平接連接（c）用頂板和角焊縫的平接連接（d）用角焊縫的搭接連接（e）用角焊縫的T形連接（f）焊透的T形連接（g）用角焊縫的角接連接（h）用對接焊縫的角接連接各種焊縫連接2.焊縫形式（1）對接焊縫對接正焊縫（2）角焊縫T型對接焊縫對接斜焊縫用料經(jīng)濟(jì)，傳力平穩(wěn)，動力性能好較厚的板需開剖口，費工施工簡便傳力不均，應(yīng)力集中嚴(yán)重，搭接時費料受力的方向?qū)诱缚p（圖中1）對接斜焊縫（2）正面角焊縫——長度方向與力垂直（3）側(cè)面角焊縫——長度方向與力平行（4）角焊縫對接焊縫分類：焊縫形式

注意：斷續(xù)焊縫的間斷距離l不能太長，以免連接不緊密易引起構(gòu)件的銹蝕。間斷距離l一般在受壓構(gòu)件中不應(yīng)大于15t，在受拉構(gòu)件中不應(yīng)大于30t，t為較薄構(gòu)件的厚度。（下圖示）

按分布不同焊縫形式

連續(xù)角焊縫斷續(xù)角焊縫焊縫

平焊（俯焊）：質(zhì)量最易保證

立焊

橫焊

仰焊（工程中應(yīng)盡量避免采用）按施焊位置焊縫焊縫形式

焊縫位置五、焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢查1.焊縫缺陷2.焊縫質(zhì)量檢查外觀檢查：檢查外觀缺陷和幾何尺寸；內(nèi)部無損檢驗：檢驗內(nèi)部缺陷。

內(nèi)部檢驗主要采用超聲波，有時還用磁粉檢驗熒光檢驗等輔助檢驗方法。還可以采用X射線或γ射線透照或拍片。《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》規(guī)定：

焊縫按其檢驗方法和質(zhì)量要求分為一級、二級和三級。

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017--2003）中，對焊縫質(zhì)量等級的選用有如下規(guī)定：

(1)需要進(jìn)行疲勞計算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受拉時應(yīng)為一級，受壓時應(yīng)為二級。3.焊縫質(zhì)量等級及選用(2)在不需要進(jìn)行疲勞計算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(qiáng)的受拉對接焊縫應(yīng)不低于二級；受壓時宜為二級。

（３）重級工作制和起重量Ｑ＞５０ｔ的中級工作制吊車梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點板之間的Ｔ形接頭焊透的對接與角接組合焊縫，不應(yīng)低于二級。

（４）角焊縫質(zhì)量等級一般為三級，直接承受動力荷載且需要驗算疲勞和起重量Ｑ＞５０ｔ的中級工作制吊車梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級。4.焊縫代號1、對接焊縫的坡口形式:一、對接焊縫的構(gòu)造§3.3對接焊縫的構(gòu)造與計算

對接焊縫的焊件常做坡口，坡口形式與板厚和施工條件有關(guān)。

t--焊件厚度(1)當(dāng):t<6mm(手工焊),t<10mm(埋弧焊)時可不做坡口,采用直邊縫;(2)t=10~20mm時，宜采用單邊V形和雙邊V形坡口;(3)t>20mm時，宜采用U形、K形、X形坡口。坡口形式

I形坡口：

弧形加高

縫隙

c＝0.5－2mm適用于焊件厚度t≤10mm(手工焊t≤6mm).c單邊V形坡口

αc30-45o

c＝2－3mm適用于t＝10－20mm的焊件。

鈍邊p=2-3mmV形坡口

αC55－75o

PC=2-3mm,P=2-4mm

適用于t=16-20mm的焊件。U形坡口

適用于t＞20mm的焊件。100K形坡口

適用于t＞20mm的焊件。α

CX形坡口

適用于t＞40mm的焊件。C=0.5~2mm（a）C=2~3mm（b）αC=2~3mm（C）αp（d）C=3~4mmpC=3~4mmp（e）C=3~4mmp（f）2、V形、U形坡口焊縫單面施焊，但背面需進(jìn)行補(bǔ)焊；3、交叉焊縫的處理；4、對接焊縫的起、滅弧點易出現(xiàn)缺陷，故一般用引弧板引出，焊完后將其切去；不能做引弧板時，每條焊縫的計算長度等于實際長度減去2t1，t1—較薄焊件厚度；5、當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于4mm時，應(yīng)做坡度不大于1:2.5(靜載)或1:4(動載)的斜角，以平緩過度，減小應(yīng)力集中?！?:2.5≤1:2.5對接焊縫分為：焊透和部分焊透兩種；動荷載作用下部分焊透的對接焊縫不宜用做垂直受力方向的連接焊縫；對于靜載作用下的一級和二級對接焊縫其強(qiáng)度可視為與母材相同，不與計算。三級焊縫需進(jìn)行計算；對接焊縫可視作焊件的一部分，故其計算方法與構(gòu)件強(qiáng)度計算相同。二、對接焊縫的計算NNt1、軸心力作用下的對接焊縫計算式中：

N—軸心拉力或壓力；

t—板件較小厚度；T形連接中為腹板厚度；

ftw、fcw

—對接焊縫的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。NNlwtA

當(dāng)不滿足上式時，可采用斜對接焊縫連接如圖B。另:當(dāng)tanθ≤1.5時,不用驗算!NNtBθNsinθNcosθlwlw：焊縫的計算長度，有引弧板lw=l，無引弧板l-2t。2、M、V共同作用下的對接焊縫計算lwtAMVστ因焊縫截面為矩形，M、V共同作用下應(yīng)力圖為：故其強(qiáng)度計算公式為：式中：Ww—焊縫截面模量；

Sw--焊縫截面面積矩；

Iw--焊縫截面慣性矩。（1）板件間對接連接（2）工字形截面梁對接連接計算MV1焊縫截面A、對于焊縫的σmax和τmax應(yīng)滿足式3-29和3-30要求；σmaxτσ1τ1τmaxB、對于翼緣與腹板交接點焊縫（1點），其折算應(yīng)力尚應(yīng)滿足下式要求：1.1—考慮最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)的強(qiáng)度增大系數(shù)。3、N、

M、V共同作用下的對接焊縫計算例題3.1

簡支梁鋼材Q235,E43型焊條，手工焊，三級質(zhì)量，采用引弧板。試驗算此對接焊縫的強(qiáng)度。

－1000×10-250×16

q=150kN/mτmaxτ1σmaxσ12.4m

8m10002501610解：查表得ftw=185N/mm2,fvw=125N/mm2

1、焊縫處的內(nèi)力計算:

q2.4mR=600kN

M=600×2.4－150×2.42/2＝1008kN·m

V=600－150×2.4＝240kNVM2、焊縫計算截面的幾何特征值計算：

Iw=(250×10323-240×10003)/12=2898×106mm4

Ww=I/ymax=2898×106/516=5.6163×106mm3Aw=1000×10=1.0×104mm2－1000×10－

250×163、焊縫應(yīng)力計算及強(qiáng)度校核：σmax=M/Ww=1008/5.6163=179.5N/mm2＜fwt=185N/mm2τmax=V/Aw=240×103/1.0×104=24N/mm2

＜

fwv=125N/mm2σ1＝σmax×h1/h=179.5×1000/1032=173.9N/mm2τ1＝V/Aw=24N/mm2

σeq=

＝

178.80N/mm2

＜1.1fwt=1.1×185N/mm2=203.5N/mm2

滿足強(qiáng)度要求。例題3.2

如圖所示對接焊縫，牛腿翼緣寬度為130mm，厚度為12mm，腹板高200mm，厚10mm。鋼材Q345，E50型焊條，手工焊，三級質(zhì)量，施焊時無引弧板。試驗算此對接焊縫的強(qiáng)度。e=150106V=150kN1219010200y2y1焊縫有效截面T形牛腿對接焊縫連接板件較厚，而板件間連接受力較小時，可以采用部分焊透的對接焊縫（下圖示）。3.部分焊透的對接焊縫hehfhf普通式hehf1.5hf平坡式1、角焊縫的形式:一、角焊縫的形式和受力分析§3.4角焊縫的構(gòu)造與計算直角角焊縫、斜角角焊縫（1）直角角焊縫hehfhf凹面式用于直接承受動載的側(cè)縫。用于直接承受動載的端縫。（2）斜角角焊縫對于α>135o或α<60o斜角角焊縫,除鋼管結(jié)構(gòu)外,不宜用作受力焊縫。(3)角焊縫的有效截面Ae、有效厚度he

實驗證明：大多數(shù)角焊縫的破壞都發(fā)生在中 面（焊喉）附近。所以對角焊縫進(jìn)行強(qiáng)度計算時，取此截面作為計算截面，但不計余高和熔深，并假定應(yīng)力在Ae上均勻分布。

Ae=he*lw

he稱為角焊縫的有效厚度。

直角角焊縫中

he=hf*cos450=0.7hfhe450hf對斜角角焊縫，he按下列規(guī)定采用：當(dāng)α＜900時，he=0.7hf

當(dāng)α＞900時，he=hf×cosα/2（1）側(cè)面角焊縫（側(cè)焊縫）2.直角角焊縫的受力分析

試驗表明側(cè)面角焊縫主要承受剪力，強(qiáng)度相對較低，塑性性能較好。因外力通過焊縫時發(fā)生彎折，故剪應(yīng)力沿焊縫長度分布不均勻，兩端大中間小，lw/hf越大剪應(yīng)力分布越不均勻。A.應(yīng)力分析B.破壞形式（2）正面角焊縫A.應(yīng)力分析

正面角焊縫受力復(fù)雜，應(yīng)力集中嚴(yán)重，塑性較差，但強(qiáng)度較高，與側(cè)面角焊縫相比可高出35%--55%以上。B.正面角焊縫的破壞形式（3）斜角焊縫

斜焊縫的受力性能介于側(cè)面角焊縫和正側(cè)面角焊縫之間。二、角焊縫的構(gòu)造

1、最大焊腳尺寸hf,max為了避免焊縫處局部過熱，減小焊件的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，hf,max應(yīng)滿足以下要求:

hf,max≤1.2t1（鋼管結(jié)構(gòu)除外）式中:t1---較薄焊件厚度。tt1hf對于板件邊緣的角焊縫,尚應(yīng)滿足以下要求：

當(dāng)t≤6mm時，hf,max≤t；

當(dāng)t>6mm時，hf,max≤t-(1~2)mm；hft1t2、最小焊腳尺寸hf,min

為了避免在焊縫金屬中由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬組織，導(dǎo)致母材開裂，hf,min應(yīng)滿足以下要求:

式中:t2----較厚焊件厚度

另:對于埋弧自動焊hf,min可減去1mm;

對于T型連接單面角焊縫hf,min應(yīng)加上1mm;

當(dāng)t2≤4mm時,hf,min=t23.側(cè)面角焊縫的最大計算長度

側(cè)面角焊縫在彈性工作階段沿長度方向受力不均，兩端大而中間小。焊縫長度越長，應(yīng)力集中系數(shù)越大。如果焊縫長度不是太大，焊縫兩端達(dá)到屈服強(qiáng)度后，繼續(xù)加載，應(yīng)力會漸趨均勻；當(dāng)焊縫長度達(dá)到一定的長度后，可能破壞首先發(fā)生在焊縫兩端，故：注：

1、當(dāng)實際長度大于以上值時，計算時不與考慮；

2、當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時，不受上式限制。4.側(cè)面角焊縫的最小計算長度對于焊腳尺寸大而長度小的焊縫，焊件局部加熱嚴(yán)重且起落弧坑相距太近，以及可能產(chǎn)生缺陷，使焊縫不可靠。故為了使焊縫具有一定的承載力，規(guī)范規(guī)定：5.搭接連接的構(gòu)造要求

當(dāng)板件端部僅采用兩條側(cè)面角焊縫連接時：

A、為了避免應(yīng)力傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均，規(guī)范規(guī)定：B、為了避免焊縫橫向收縮時引起板件的拱曲太大，規(guī)范規(guī)定：t1t2bD.在搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度

的5倍，且不得小于25mm。

C.當(dāng)角焊縫的端部位于構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時，應(yīng)作2hf的繞角焊，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。b2hft1t2三、直角角焊縫的強(qiáng)度計算公式

1、試驗表明，直角角焊縫的破壞常發(fā)生在喉部，故通常將45o截面作為計算截面，作用在該截面上的應(yīng)力如下圖所示：σ┻h(yuǎn)fhehh1h2deτ┻τ∥helwh---焊縫厚度、h1—熔深h2—凸度、d—焊趾、e—焊根2、實際上計算截面的各應(yīng)力分量的計算比較繁難，為了簡化計算，規(guī)范假定：焊縫在有效截面處破壞，且各應(yīng)力分量滿足以下折算應(yīng)力公式:

┻┻∥3、由于我國規(guī)范給定的角焊縫強(qiáng)度設(shè)計值，是根據(jù)抗剪條件確定的故上式又可表達(dá)為：式中：--焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度┻┻∥σ┻τ┻τ∥helw4、直角角焊縫的強(qiáng)度計算公式：NNyNx┻┻∥σfσ┻τ┻τ∥=τfhelw45O45Ohf將3—3、3—4式，代入3—2式得：式3—5即為，規(guī)范給定的角焊縫強(qiáng)度計算通用公式βf—正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)；靜載時取1.22，動載時取1.0。對于正面角焊縫，τf=0，由3—5式得：對于側(cè)面角焊縫，σf=0，由3—5式得：

以上各式中：

he=0.7hf；

lw—角焊縫計算長度，考慮起滅弧缺陷時，每條焊縫取其實際長度減去2hf。四、各種受力狀態(tài)下的直角角焊縫連接計算1、軸心力作用下(1)軸心力作用下的蓋板對接連接:A、僅采用側(cè)面角焊縫連接：C、采用三面圍焊連接：NNlwlw’B、僅采用正面角焊縫連接：D、采用四面菱形圍焊連接：E、采用塞焊連接：NN(2)角鋼角焊縫連接A、僅采用側(cè)面角焊縫連接由力及力矩平衡得:故:Ne1e2bN1N2xxlw1lw2對于校核問題:對于設(shè)計問題:Ne1e2bN1N2xxlw1lw2B、采用三面圍焊由力及力矩平衡得:余下的問題同情況‘A’，即:Ne1e2bN1N2xxN3lw1lw2對于校核問題:對于設(shè)計問題:Ne1e2bN1N2xxN3lw1lw2C、采用L形圍焊代入式3-20，3-21得:對于設(shè)計問題:Ne1e2bN1xxN3lw1例題試設(shè)計采用拼接蓋板的對接連接，已知鋼板寬度B=270mm，厚度t2=28mm，拼接蓋板厚度t1=16mm。該連接承受的軸心靜力設(shè)計值N=1400kN，鋼材為Q235B，手工焊，焊條為E43型。例題3.4

角鋼與節(jié)點板采用三面圍焊縫連接，鋼材Q235，焊條E43型，手工焊。試確定焊腳尺寸和焊縫長度。

2110×70×10

N=800kN110

(靜載設(shè)計值）

812解：查表得ffw=160N/mm2,K1=0.65,K2=0.35⑴確定焊腳尺寸hf

hf≥1.5=1.5=5.2mmhf≤t-(1～2)mm=10-(1～2)mm=8～9mm

取hf=8mm

⑵焊縫內(nèi)力計算

N3=2×0.7hflw3βfffw =2×0.7×8×110×1.22×160＝240000N

N1=K1N-N3/2=0.65×800－240/2=400kN

N2=K2N-N3/2=0.35×800－240/2=160kN⑶肢背焊縫和肢尖焊縫的實際長度

l1=lw1+hf=N1/(2×0.7hfffw)+hf=400×103/(2×0.7×8×160）＋8＝231mm

取l1=240mm l2=lw2+hf=N2/(2×0.7hfffw)+hf=160×103/(2×0.7×8×160)＋8＝97mm

取l2=100mm檢查：8hf=64mm≤lw1、lw2≤60hf=480mm2、N、M、V共同作用下(1)彎矩作用下角焊縫強(qiáng)度計算MσMhehet(2)偏心軸力作用下角焊縫強(qiáng)度計算FθeNVMAσNxσMτNyhehet(3)V、M共同作用下焊縫強(qiáng)度計算h1σfAσfBτf對于A點：式中：Iw—全部焊縫有效截面對中和軸的慣性矩；

h1—兩翼緣焊縫最外側(cè)間的距離。xxhh2BB’Ah1MeFVM對于B點：強(qiáng)度驗算公式：式中：lw,2—腹板焊縫的計算長度；

he,2—腹板焊縫截面有效高度。h1σf1σf2τfxxhh2BB’Ah1MVM例題3.6圖示牛腿與柱的連接角焊縫，鋼材為Q235，焊條E43型，手工焊。承受靜力荷載設(shè)計值F＝380kN。試驗算角焊縫的強(qiáng)度。

300F

123768

1218160解：查表得ffw=160N/mm2

1、確定焊腳尺寸

hf≥1.5 =1.5×＝5.2mmhf≤1.2tmin=1.2×8＝9.6mm

取hf=8mm

σfM

τf1V

5.6

σf1M

x

5.61443768122、焊縫有效截面的幾何參數(shù)（1）兩條腹板豎向焊縫的有效截面面積

Aw=2helw=2×0.7×8×376＝4211.2mm2（2）整個焊縫截面對X軸的慣性矩和截面抵抗矩

Iw=2×1/12×0.7×8×3763 +2×0.7×8×144×202.82+2×0.7×8×（144-2×5.6-8）×185.22

＝1.64×108mm4

Ww=Iw/ymax=1.64/205.6×108＝8.0×105mm33、荷載處理：將F向焊縫形心平移,得到

M=F*e=380×0.3=114kN*m,V=F=380kN假定：彎矩由整個焊縫截面承受，剪力僅由兩條豎向腹板焊縫承受。4、焊縫強(qiáng)度驗算

（1）焊縫截面上下邊緣彎曲正應(yīng)力最大σfM=M/Ww=380×0.3×106/(8.0×105)＝143N/mm2

＜β

fffw=1.22×160＝195.2N/mm2

（2）翼腹交界處1點的應(yīng)力計算及強(qiáng)度驗算

σf1M=σfM*h1/h=143×188/205.6=130.3N/mm2 τf1V=V/Aw=380000/4211.2=90.2N/mm2σeq=√(σf1M/βf)2+(τf1V)2=√(130.3/1.22)2+90.22

＝140N/mm＜ffw=160N/mm2

連接角焊縫滿足強(qiáng)度要求。假定:A、被連接件絕對剛性，焊縫為彈性，即：T作用下被連接件有繞焊縫形心旋轉(zhuǎn)的趨勢；B、T作用下焊縫群上任意點的應(yīng)力方向垂直于該點與焊縫形心的連線，且大小與r成正比；3、N、T、V共同作用下l1l2xxyyAA’0Tr故：該連接的設(shè)計控制點為A點和A’點(1)T作用下焊縫強(qiáng)度計算xxyyrrxryAτTAxσTAyτTA0θτVyhexxyyrrxryAτTAxσTAyτTA0θτVyheT作用下A點應(yīng)力:將其沿x軸和y軸分解:e2x0l1l2xxyyAA’0Tr剪力V作用下,A點應(yīng)力:（2）、N、T、V共同作用下角焊縫計算軸力N作用下,A點應(yīng)力:扭矩T作用下,A點應(yīng)力:e2x0l1l2xxyyAA’0TVrNxxyyrrxryAτTAxσTAyτTA0θτVyheτANσAVA點垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力為:A點平行于焊縫長度方向的應(yīng)力為:強(qiáng)度驗算公式：例題

圖示支托板與柱的搭接角焊縫連接，鋼材Q235焊條E43型，手工焊。承受靜載設(shè)計值V＝200kN.設(shè)支托板厚度為12mm.試設(shè)計此三面圍角焊縫。ffw=160N/mm2

解:（1）確定焊腳hf hf≥1.5√tmax=1.5√20=6.7mm hf≤t-(1～2)=12-（1～2）400＝10～11mm

取hf=8mmt=20

300300V（2）確定焊縫形心位置

X=∑AiXi/∑Ai=2×0.7×0.8×(29.22/2)/[0.7×0.8

（40+29.2×2）]=8.67cm

（3）計算焊縫有效截面的慣性矩

292Iwx=0.7×0.8×（403/12+2×29.2×202）＝16068cm4

Iwy=0.7×0.8×[40×8.672+2×29.23/12400+2×29.2×（29.2/2-8.67)2]=5158cm4

J=Iwx+Iwy=16068+5158=21226cm4

x

荷載：剪力V＝200kN

扭矩T=V(e+L-x)=200(30+30-8.67)=10266kNcm(4)焊縫強(qiáng)度計算

危險點A的應(yīng)力：

τAT=Try/J=10266×104×200/(21226×104）

＝96.73N/mm2

σAT=Trx/J=10266×104×（292-86.7/(21226×104）

＝99.29N/mm2

σAV=V/Aw=200×103/[0.7×8（400+292×2）]=36.3N/mm2

強(qiáng)度驗算:

滿足強(qiáng)度條件。五、斜角角焊縫的計算α1α2hf1hf1hf2hf2he2he1b1b2圖Aα1α2hf1hf1hf2hf2he2he1b圖B1、由于斜角角焊縫的研究不夠充分，為簡化計算，規(guī)范規(guī)定：對于兩焊腳邊夾角60o≤α≤135o的斜T形連接，其斜角角焊縫采用與直角角焊縫相同的計算公式，且統(tǒng)一取βf=1.0。2、斜角角焊縫的計算厚度hei由幾何關(guān)系得其通式為：式中：1.5mm≤b、b1和b2≤5mm說明：A.b1和b2≤1.5mm時,

可取b1、b2=0B.b1和b2>5mm時,

應(yīng)如圖“B”方式處理，且使b≤5mm。α1α2hf1hf1hf2hf2he2he1b1b2圖Aα1α2hf1hf1hf2hf2he2he1b圖B§3－5焊接應(yīng)力和焊接變形一、焊接殘余應(yīng)力的分類及其產(chǎn)生的原因

焊接殘余應(yīng)力——由焊縫冷卻收縮受到阻止引起

1、焊接殘余應(yīng)力的分類

A、縱向焊接殘余應(yīng)力—沿焊縫長度方向;B、橫向焊接殘余應(yīng)力—垂直于焊縫長度方向;C、沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力；

D、約束狀態(tài)下產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力。

2、焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因（1）縱向焊接殘余應(yīng)力焊接過程是一個不均勻的加熱和冷卻過程，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場，焊縫處可達(dá)1600oC，而鄰近區(qū)域溫度驟降。高溫鋼材膨脹大，但受到兩側(cè)溫度低、膨脹小的鋼材限制，產(chǎn)生熱態(tài)塑性壓縮，焊縫冷卻時被塑性壓縮的焊縫區(qū)趨向收縮，但受到兩側(cè)鋼材的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力。對于低碳鋼和低合金鋼，該拉應(yīng)力可以使鋼材達(dá)到屈服強(qiáng)度。焊接殘余應(yīng)力是無荷載的內(nèi)應(yīng)力，故在焊件內(nèi)自相平衡，這必然在焊縫稍遠(yuǎn)區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力。+--500oC800oC300oC300oC500oC800oC施焊方向8cm64202468cm-----++

（2）橫向焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因:1、焊縫的縱向收縮，使焊件有反向彎曲變形的趨勢，導(dǎo)致兩焊件在焊縫處中部受拉，兩端受壓；2、焊接時已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的橫向膨脹，產(chǎn)生橫向塑性壓縮變形。焊縫冷卻時，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，而先焊焊縫產(chǎn)生壓應(yīng)力，因應(yīng)力自相平衡，更遠(yuǎn)處焊縫則產(chǎn)生拉應(yīng)力；應(yīng)力分布與施焊方向有關(guān)。

以上兩種應(yīng)力的組合即為，橫向焊接殘余應(yīng)力。(a)焊縫縱向收縮時的變形趨勢-+-(b)焊縫縱向收縮時的橫向應(yīng)力xy+-+施焊方向(c)焊縫橫向收縮時的橫向應(yīng)力xy--+(d)焊縫橫向殘余應(yīng)力yx不同施焊方向下,焊縫橫向收縮時產(chǎn)生的橫向殘余應(yīng)力:-++施焊方向(e)-+-施焊方向(f)xyyx（3）沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力

在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊，焊接時沿厚度方向已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的膨脹，產(chǎn)生塑性壓縮變形。焊縫冷卻時，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，而先焊焊縫產(chǎn)生壓應(yīng)力，因應(yīng)力自相平衡，更遠(yuǎn)處焊縫則產(chǎn)生拉應(yīng)力。因此，除了橫向和縱向焊接殘余應(yīng)力σx,σy

外，還存在沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力σz，這三種應(yīng)力形成同號(受拉)三向應(yīng)力，大大降低連接的塑性。+-321σxσyσz+（4）約束狀態(tài)下的焊接應(yīng)力二、焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能的影響1、對結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響f+--bfy+--bfyNyNy因焊接殘余應(yīng)力自相平衡，故：當(dāng)板件全截面達(dá)到fy，即N=Ny時：結(jié)論：焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度沒有影響。+--fyfbBt2、對結(jié)構(gòu)剛度的影響A、當(dāng)焊接殘余應(yīng)力存在時，因截面的bt部分拉應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到fy

，故該部分剛度為零（屈服），這時在N作用下應(yīng)變增量為：f+--bfyNN+--fyfNNbBt因為B-b<B，所以△ε1>△ε2。結(jié)論：

焊接殘余應(yīng)力的存在增大了結(jié)構(gòu)的變形，即降低了結(jié)構(gòu)的剛度。B、當(dāng)截面上沒有焊接殘余應(yīng)力時，在N作用下應(yīng)變增量為：3、對于軸心受壓構(gòu)件，焊接殘余應(yīng)力使其撓曲剛度減小，降低壓桿的穩(wěn)定承載力（詳見第四章）。

對于厚板或交叉焊縫，將產(chǎn)生三向焊接殘余拉應(yīng)力，限制了其塑性的發(fā)展，增加了鋼材低溫脆斷傾向。所以，降低或消除焊接殘余應(yīng)力是改善結(jié)構(gòu)低溫冷脆性能的重要措施。4、對低溫冷脆的影響5、對疲勞強(qiáng)度的影響

在焊縫及其附近主體金屬焊接殘余拉應(yīng)力通常達(dá)到鋼材的屈服強(qiáng)度，此部位是形成和發(fā)展疲勞裂紋的敏感區(qū)域。因此焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度有明顯的不利影響。三、焊接變形焊接殘余變形——由焊縫及其周圍不均勻熱脹冷縮引起焊接變形包括：縱向收縮、橫向收縮、彎曲變形、角變形和扭曲變形等，通常是幾種變形的組合。

四、減小焊接殘余應(yīng)力和焊接變形的措施1、設(shè)計上的措施（1）焊接位置的合理安排（2）焊縫尺寸要適當(dāng)（3）焊縫數(shù)量要少，且不宜過分集中（4）應(yīng)盡量避免兩條以上的焊縫垂直交叉（5）應(yīng)盡量避免母材在厚度方向的收縮應(yīng)力2、加工工藝上的措施（1）采用合理的施焊順序（2）采用反變形處理（3）小尺寸焊件，應(yīng)焊前預(yù)熱或焊后回火處理§3－6螺栓連接的構(gòu)造一、螺栓的種類1.普通螺栓C級---粗制螺栓，性能等級為4.6或4.8級；4表示fu≥400N/mm2,0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8；Ⅱ類孔，孔徑(do)-栓桿直徑(d)＝1～1.5mm。A、B級---精制螺栓，性能等級為5.6或8.8級;5或8表示fu≥500或800N/mm2,0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8；Ⅰ類孔，孔徑(do)-栓桿直徑(d)＝0.3～0.5mm。按其加工的精細(xì)程度和強(qiáng)度分為:A、B、C三個級別。鋼結(jié)構(gòu)中的螺栓連接常采用普通螺栓或高強(qiáng)螺栓；普通螺栓的形式常為六角頭型，而高強(qiáng)螺栓有六角頭型和扭剪型兩種；螺栓的代號用字母M和公稱直徑d

的毫米數(shù)表示；常見的規(guī)格有M12、M16、M20、M24、M30等。螺栓的規(guī)格2.高強(qiáng)度螺栓由45號、40B和20MnTiB鋼加工而成，并經(jīng)過熱處理45號－8.8級；40B和20MnTiB－10.9級

（a）大六角頭螺栓（b）扭剪型螺栓二、螺栓的排列1.并列—簡單、整齊、緊湊所用連接板尺寸小，但構(gòu)件截面削弱大；B錯列A并列中距中距邊距邊距端距2.錯列—排列不緊湊，所用連接板尺寸大，但構(gòu)件截面削弱??；3.螺栓排列的要求（1）受力要求:

順力作用方向：為了防止板件被拉斷或剪壞，端距不能太小，端距應(yīng)不小于2d0； 垂直受力方向：為了防止螺栓應(yīng)力集中相互影響、截面削弱過多而降低承載力，螺栓的中距不能太??；

對于受壓構(gòu)件：為防止連接板件發(fā)生鼓曲，中距不能太大。（2）構(gòu)造要求；

螺栓的邊距和中距不宜太大，以免板件間貼合不密，潮氣侵入腐蝕鋼材。

（3）施工要求 為了便于扳手?jǐn)Q緊螺母，螺栓中距應(yīng)不小于3do。

根據(jù)以上要求，規(guī)范給定了螺栓的容許間距。名稱

位置和方向最大容許間距（取兩者較小值）最小容許間距

中心間距外排（垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向）8d0或12t

3d0中間排垂直內(nèi)力方向16d0或24t順內(nèi)力方向構(gòu)件受壓力12d0或18t構(gòu)件受拉力16d0或24t沿對角線方向中心至構(gòu)件邊緣距離順內(nèi)力方向4d0或8t

2d0垂直內(nèi)力方向剪切邊或手工氣割邊1.5d0軋制邊、自動氣割或鋸割邊高強(qiáng)度螺栓其他螺栓或鉚釘1.2d0三、螺栓連接的構(gòu)造要求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個永久螺栓，但組合構(gòu)件的綴條除外；直接承受動荷載的普通螺栓連接應(yīng)采用雙螺帽，或其他措施以防螺帽松動；C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：

1、承受靜載或間接動載的次要連接；

2、承受靜載的可拆卸結(jié)構(gòu)連接；

3、臨時固定構(gòu)件的安裝連接。型鋼構(gòu)件拼接采用高強(qiáng)螺栓連接時，為保證接觸面緊密，應(yīng)采用鋼板而不能采用型鋼作為拼接件；§3－7

普通螺栓連接計算一、螺栓連接的受力形式FNFA

只受剪力B

只受拉力C剪力和拉力共同作用受力垂直螺桿，承剪，承壓，連接件有錯動趨勢。受力平行螺桿，承拉，連接件有脫開趨勢。

二、普通螺栓抗剪連接（一）工作性能和破壞形式

1.工作性能對圖示螺栓連接做抗剪試驗,即可得到板件上a、b兩點相對位移δ和作用力N的關(guān)系曲線,該曲線清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四個階段,即：

(1)摩擦傳力的彈性階段(0~1段)

直線段—連接處于彈性狀態(tài)；該階段較短—摩擦力較小。NδO1234NNabNN/2N/2

(2)滑移階段(1~2段)

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距離，表現(xiàn)在曲線上為水平段。NδO1234NabN/2N/2

(3)栓桿傳力的彈性階段(2~3段)

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，N-δ關(guān)系以曲線狀態(tài)上升。

(4)彈塑性階段(3~4段)

達(dá)到‘3’后，即使給荷載以很小的增量，連接的剪切變形迅速增大，直到連接破壞。

‘4’點（曲線的最高點）即為普通螺栓抗剪連接的極限承載力Nu。NδO1234abNN/2N/2Nu2.破壞形式（1）螺栓桿被剪壞

栓桿較細(xì)而板件較厚時（2）孔壁的擠壓破壞

栓桿較粗而板件較薄時（3）板件被拉斷

截面削弱過多時

以上破壞形式予以計算解決。N/2NN/2NNNN由螺栓的抗剪強(qiáng)度控制；由板的孔壁擠壓強(qiáng)度控制；由板的凈截面驗算控制；（4）板件端部被剪壞(拉豁)

端矩過小時；端矩不應(yīng)小于2dONN（5）栓桿彎曲破壞

螺栓桿過長；板疊厚度不應(yīng)大于5d這兩種破壞構(gòu)造解決N/2NN/2（二）抗剪螺栓的單栓承載力設(shè)計值

由破壞形式知抗剪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:nv—剪切面數(shù)目；

d—螺栓桿直徑；fvb、fcb—螺栓抗剪和承壓強(qiáng)度設(shè)計值；∑t—連接接頭一側(cè)承壓構(gòu)件總厚度的較小值。單栓抗剪承載力：抗剪承載力：承壓承載力：d各剪面上剪力相同剪切面數(shù)目nvNNNN/2N/2N/2N/3N/3N/3N/2（三）普通螺栓群抗剪連接計算1、普通螺栓群軸心力作用下抗剪計算

N/2Nl1N/2平均值螺栓的內(nèi)力分布

試驗證明,栓群在軸力作用下各個螺栓的內(nèi)力沿栓群長度方向不均勻，兩端大,中間小。

當(dāng)l1≤15d0(d0為孔徑)時，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后，內(nèi)力重新分布，各個螺栓內(nèi)力趨于相同，故設(shè)計時假定N有各螺栓均擔(dān)。所以，連接所需螺栓數(shù)為：

當(dāng)l1>15d0(d0為孔徑)時，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后，即使內(nèi)力重新分布,各個螺栓內(nèi)力也難以均勻，端部螺栓首先破壞,然后依次破壞。由試驗可得連接的抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)η與l1/d0的關(guān)系曲線。ECCS試驗曲線8.8級

M22我國規(guī)范1.00.750.50.2501020304050607080l1/d0η平均值長連接螺栓的內(nèi)力分布故，連接所需栓數(shù)：NNbtt1b1

普通螺栓群軸心力作用下，為了防止板件被拉斷尚應(yīng)進(jìn)行板件的凈截面驗算。拼接板的危險截面為2-2截面:A、螺栓采用并列排列時:主板的危險截面為1-1截面:1122B、螺栓采用錯列排列時:主板的危險截面為1--1和1’--1’截面:NNtt1bc2c3c4c1111’1’拼接板的危險截面為2--2和2’--2’截面:NNbtt1b1c2c3c4c1222’2’2、普通螺栓群偏心力作用下抗剪計算T作用下連接按彈性設(shè)計，其假定為：

（1）連接板件絕對剛性，螺栓為彈性；（2）T作用下連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動，各螺栓剪力與其至形心距離呈線形關(guān)系，方向與ri垂直。(1)T作用下TxyN1Tr11TTxyN1Tr11顯然，T作用下‘1’號螺栓所受剪力最大（r1最大）。由假定‘(2)’得由式3-39得:由力的平衡條件得：TxyN1Tr11將式3--40代入式3--38得:

另外,當(dāng)螺栓布置比較狹長(如y1≥3x1)時,可進(jìn)行如下簡化計算：令:xi=0，則(2)偏心力作用下抗剪計算F作用下每個螺栓受力：FeFTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1FTxyN1TN1TxN1Tyr11將N1T沿坐標(biāo)軸分解得:T作用下‘1’號螺栓所受剪力最大由此可得螺栓1的強(qiáng)度驗算公式為:

另外,當(dāng)螺栓布置比較狹長(如y1≥3x1)時,可進(jìn)行如下簡化計算：令:xi=0，則N1Ty=0例題3.10

支托板與柱用6個C級普通螺栓連接，螺栓M20,鋼材Q235，承受斜向拉力設(shè)計值F=120KN。試驗算此連接的強(qiáng)度。解：1、單個螺栓的承載力設(shè)計值計算抗剪承載力

Nvb=nv*πd2/4*fvb=1×π202/4×140

＝43982N

承壓承載力Ncb=d∑t*fcb =20×10×305

＝61000N

承載力設(shè)計值Nminb=43.98KN

查表得：fvb=140N/mm2，fcb=305N/mm250200505015015050xy11F10102、荷載處理 將F向栓群中心平移，得

N=Fcos450=84.85KN

V=Fsin450=84.85KN T=V*e=84.85×150=12728KNmm3、危險螺栓1的受力計算及強(qiáng)度驗算

∑xi2+∑yi2=6×1002＋4×1502＝150000mm2

N1XT=Ty1/(∑xi2+∑yi2)=12728×150/150000=12.73KN

N1yT=Tx1/(∑xi2+∑yi2)=12728×100/150000=8.49KN

N1xN=N/n=84.85/6=14.14KN

N1yV=V/n=84.85/6=14.14KNN1=√(N1xT+N1xN)2+(N1yT+N1yV)2=35.13KN＜Nminb＝43.98（一）普通螺栓抗拉連接的工作性能三、普通螺栓的抗拉連接抗拉螺栓連接在外力作用下，連接板件接觸面有脫開趨勢，螺栓桿受桿軸方向拉力作用，以栓桿被拉斷為其破壞形式。（二）單個普通螺栓的抗拉承載力設(shè)計值式中：Ae--螺栓的有效截面面積；

de--螺栓的有效直徑；

ftb--螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。dedndmd公式的兩點說明：（1）螺栓的有效截面面積

因栓桿上的螺紋為斜方向的，所以公式取的是有效直徑de而不是凈直徑dn，現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)?。?2）螺栓垂直連接件的剛度對螺栓抗拉承載力的影響

A、螺栓受拉時，螺栓有被撬開的趨勢（杠桿作用），使螺桿中的拉力增加（撬力Q）并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。連接件剛度越小撬力越大。試驗證明影響撬力的因素較多，其大小難以確定，規(guī)范采取簡化計算的方法，取ftb=0.8f（f—螺栓鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值）來考慮其影響。

B、

在構(gòu)造上減小杠桿作用引起的撬力，如設(shè)加勁肋，可以減小甚至消除撬力的影響。(三）普通螺栓群的軸拉設(shè)計

一般假定每個螺栓均勻受力，因此，連接所需的螺栓數(shù)為：N(四）普通螺栓群在彎炬作用下M刨平頂緊承托(板)M1234受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸M作用下螺栓連接按彈性設(shè)計，其假定為：

（1）連接板件絕對剛性，螺栓為彈性；（2）螺栓群的中和軸位于受壓側(cè)最外排螺栓的形心處，各螺栓所受拉力與其至中和軸的距離呈正比。顯然‘1’號螺栓在M作用下所受拉力最大由力學(xué)及假定可得：M刨平頂緊承托(板)M1234受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸由式3--52得:將式3--54代入式3--53得:因此，設(shè)計時只要滿足下式，即可：(五）普通螺栓群在偏心拉力作用下 螺栓群受偏心拉力作用，等效于軸心拉力和彎矩的共同作用。按偏心距的大小分為小偏心受拉和大偏心受拉兩種情況。刨平頂緊承托(板)Fe1234FeA、小偏心受拉的情況（Nmin≥0）

當(dāng)偏心距e較小時，彎矩M=F*e較小,連接以承受軸心拉力為主，所有螺栓均受拉。計算螺栓在M作用下的內(nèi)力時，取轉(zhuǎn)動軸在螺栓群中心處。則螺栓群中所受最大和最小拉力為：Nt,max中和軸N1Fy1y2N2MN3MNt,min1234FeB、大偏心受拉的情況（Nmin＜0)

當(dāng)偏心距較大時，連接的受力情況類似于彎矩作用的情況。上部螺栓受拉，端板底部出現(xiàn)受壓區(qū)，螺栓群中性軸下移。假定中性軸位于彎矩指向一側(cè)最外排螺栓中心處。則螺栓群中所受最大拉力為：N2MN3MN4MNt,max中和軸y′1y′2y′31234Fee′四、普通螺栓拉、剪聯(lián)合作用011VeM=VeV因此：2、由試驗可知，兼受剪力和拉力的螺桿，其承載力無量綱關(guān)系曲線近似為一“四分之一圓”。1、普通螺栓在拉力和剪力的共同作用下，可能出現(xiàn)兩種破壞形式：螺桿受剪兼受拉破壞、孔壁的擠壓破壞；3、計算時，假定剪力由螺栓群均勻承擔(dān)，拉力由受力情況確定。

規(guī)范規(guī)定：普通螺栓拉、剪聯(lián)合作用為了防止螺桿受剪兼受拉破壞，應(yīng)滿足：為了防止孔壁的承壓破壞，應(yīng)滿足：011ab

另外，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓連接，當(dāng)有承托承擔(dān)全部剪力時，螺栓群按受拉連接計算。

承托與柱翼緣的連接角焊縫按下式計算：式中：

α—考慮剪力對角焊縫偏心影響的增大系數(shù)，一般取α=1.25~1.35；

其余符號同前。M刨平頂緊承托(板)V連接角焊縫例題

試驗算圖示牛腿與柱翼緣的普通螺栓連接。已知F=280kN（設(shè)計值），C級螺栓M20,鋼材為Q235.解：查表得：fvb=140N/mm2，fcb=305N/mm2，fcb=305N/mm2,Ae=2.45cm25014050210F4×10020145050（1）單個螺栓的承載力設(shè)計值計算

Nvb=nv*πd2/4*fvb

=1×π202/4×140

＝43960N

Ncb=d∑t*fcb=20×14×305

＝85400N

Ntb=Ae*ftb=245×170

＝41620N（4）螺栓連接的強(qiáng)度驗算

√（Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2

=√（28/43.96)2+(39.2/41.62)2=1.14＞1.0不滿足相關(guān)公式，需重新設(shè)計或設(shè)置支托承受剪力。

Nv=28kN＜Ncb=85.4kN（2）荷載處理

V=F,M=F*e（3）危險螺栓1受力計算

Nv=V/n=280/10=28kN

Nt=M*y1/∑yi2

＝280×210×400/[2(1002+2002+3002+4002]=39.2kN§3－8

高強(qiáng)度螺栓連接計算一、高強(qiáng)度螺栓的工作性能及單栓承載力

按受力特征的不同高強(qiáng)度螺栓分為兩類：

摩擦型高強(qiáng)度螺栓—通過板件間摩擦力傳遞內(nèi)力，破壞準(zhǔn)則為克服摩擦力；

承壓型高強(qiáng)度螺栓—受力特征與普通螺栓類似。1、高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的建立方法通過擰緊螺帽的方法，螺帽的緊固方法：

A、轉(zhuǎn)角法

施工方法：初擰—用普通扳手?jǐn)Q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120o~180o完成終擰。特點：預(yù)拉力的建立簡單、有效，但要防止欠擰、 漏擰和超擰；B、扭矩法

施工方法：初擰—用力矩扳手?jǐn)Q至終擰力矩的30%~50%，使板件貼緊密；終擰—初擰基礎(chǔ)上，按100%設(shè)計終擰力矩擰緊。

特點：簡單、易實施，但得到的預(yù)拉力誤差較大。C、扭斷螺栓桿尾部法（扭剪型高強(qiáng)度螺栓）施工方法：初擰—擰至終擰力矩的60%~80%；終擰—初擰基礎(chǔ)上，以扭斷螺栓桿尾部為準(zhǔn)。特點：施工簡單、技術(shù)要求低易實施、質(zhì)量易保證等高強(qiáng)度螺栓的施工要求：

由于高強(qiáng)度螺栓的承載力很大程度上取決于螺栓桿的預(yù)拉力，因此施工要求較嚴(yán)格：1）終擰力矩偏差不應(yīng)大于±10%；2）如發(fā)現(xiàn)欠、漏和超擰螺栓應(yīng)更換；3）擰固順序先主后次，且當(dāng)天安裝，當(dāng)天終擰完。如工字型梁為：上翼緣→下翼緣→腹板。2、高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的確定

高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力是根據(jù)螺栓桿的有效抗拉強(qiáng)度確定的，并考慮了以下修正系數(shù)：考慮材料的不均勻性的折減系數(shù)0.9；為防止施工時超張拉導(dǎo)致螺桿破壞的折減系數(shù)0.9；考慮擰緊螺帽時，螺栓桿上產(chǎn)生的剪力對抗拉強(qiáng)度的降低除以系數(shù)1.2。附加安全系數(shù)0.9。因此，預(yù)拉力：Ae—螺紋處有效截面積；fu—螺栓熱處理后的最抵抗拉強(qiáng)度；8.8級，取fu=830N/mm2，

10.9級，取fu=1040N/mm23、高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)μ摩擦型高強(qiáng)度螺栓是通過板件間摩擦力傳遞內(nèi)力的，而摩擦力的大小取決于板件間的擠壓力（P）和板件間的抗滑移系數(shù)μ

；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)，其大小隨板件間的擠壓力的減小而減??；規(guī)范給出了不同鋼材在不同接觸面的處理方法下的抗滑移系數(shù)μ,如下表4、高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的工作性能和單栓承載力(1)抗剪連接工作性能受力過程與普通螺栓相似，分為四個階段：摩擦傳力的彈性階段、滑移階段、栓桿傳力的彈性階段、彈塑性階段。

但比較兩條N—δ曲線可知，由于高強(qiáng)度螺栓因連接件間存在很大的摩擦力，故其第一個階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通螺栓。高強(qiáng)度螺栓NδO123

41234普通螺栓abNN/2N/2A、對于高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，其破壞準(zhǔn)則為板件發(fā)生相對滑移，因此其極限狀態(tài)為1點而不是4點，所以1點的承載力即為一個高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的抗剪承載力：NδO12341234高強(qiáng)度螺栓普通螺栓abNN/2N/2式中：0.9—抗力分項系數(shù)γR的倒數(shù)(γR=1.111);

nf

—傳力摩擦面數(shù)目;

μ--