第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接

第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)連接的種類和特點第二節(jié)對接焊縫及其連接第三節(jié)角焊縫及其連接第四節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形第五節(jié)普通螺栓連接第六節(jié)高強(qiáng)度螺栓連接第七節(jié)連接的疲勞計算一、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法連接的作用是通過一定方式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。

鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊接連接、螺栓連接(鉚釘連接)兩種。

焊接連接螺栓連接鉚釘連接

34567鳥巢節(jié)點二、焊縫連接對接焊縫連接角焊縫連接焊縫連接1.（1）優(yōu)點：不削弱構(gòu)件截面，節(jié)約鋼材；可焊接成任何形狀的構(gòu)件，焊接間可直接焊接，一般不需要其他的連接件，構(gòu)件簡單，制造省工；連接的密封性好，剛度大；易于采用自動化，生產(chǎn)效率高。（2）缺點：位于焊縫附近熱影響區(qū)的材質(zhì)有些變脆；在焊件中產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，對結(jié)構(gòu)工作有不利的影響；焊接結(jié)構(gòu)對裂紋很敏感，一旦局部發(fā)生裂紋便有可能迅速擴(kuò)展到整個截面，尤其在低溫下易發(fā)生脆斷。(1)手工電弧焊2.常用的電弧焊的基本原理和設(shè)備原理：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)氣體焊件電弧圖3.2.1

手工電弧焊包括手工電弧焊、自動埋弧電弧焊和半自動埋弧電弧焊。（2）優(yōu)點：設(shè)備簡單，操作靈活方便，適于任意空間位置的焊接，特別適于焊接短焊縫。（3）缺點：生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，焊接質(zhì)量取決于焊工的精神狀態(tài)與技術(shù)水平，質(zhì)量波動大。圖3.2.2

埋弧自動電弧焊焊絲轉(zhuǎn)盤送絲器悍劑漏斗悍劑悍件熔渣悍縫金屬（1）原理：埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法。

（3）缺點：裝配精度要求高，設(shè)備投資大，施工位置受限等。（4）焊絲的選擇：埋弧焊的焊條應(yīng)與焊件鋼材相匹配，如：Q235-H08、H08A、H08MnA;Q345、Q390-H08A、H08E、H08Mn等。E—表示焊條(Electrode)前兩位數(shù)字為熔敷金屬（焊縫金屬）的最小抗拉強(qiáng)度（N/mm2)

第三位數(shù)字表示適用于哪些焊接位置，0與1表示焊條適用于全位置焊接（平、立、仰、橫），2表示焊條適用于平焊及平角焊，4表示焊條適用于向下立焊；第三位與第四位組合時，表示焊接電流種類及藥皮類型。對于低合金鋼焊條，短畫線后面的符號表示熔敷金屬化學(xué)成分分類代號（GB/T5117-1995及GB/T5118-1995）。3、焊條的表示方法：E后面加4個數(shù)字焊條的選擇

焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)；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。如：Q390、Q420鋼——E55型焊條(E5500--5518)Q345鋼——E50型焊條(E5000--5048)Q235鋼——E43型焊條（E4300--E4328)Question:Q235鋼與Q345鋼焊接，選擇哪種類型焊條？Page164.焊縫的方位和要求焊縫按施位置圖3-7焊縫按施焊位置分類(a)平焊；(b)橫焊；(c)立焊；(d)仰焊在鋼結(jié)構(gòu)施工圖上要用焊縫代號標(biāo)明焊縫形式、尺寸和輔助要求。焊縫代號主要由圖形符號、輔助符號和引出線等部分組成。具體有關(guān)代號規(guī)定和詳細(xì)說明，可參照《建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50105—2001）和《焊接符號表示法》（GB324—88）。具體參見表3.1，P44頁。Page186、

焊縫缺陷焊縫缺陷圖3-8焊縫缺陷裂紋；(b)焊瘤；(c)燒穿；(d)弧坑；(e)氣孔；(f)夾渣；(g)咬肉；(h)未熔合；(i)未焊透焊縫質(zhì)量檢驗等級除對外觀和尺寸進(jìn)行檢查外，還應(yīng)進(jìn)行焊縫內(nèi)部質(zhì)量的檢驗。當(dāng)采用超聲波探傷時，檢驗等級分為A、B、C三級；當(dāng)采用射線探傷時，檢驗等級分為A、AB和B三級。根據(jù)對焊縫質(zhì)量檢驗等級的要求不同，把焊縫質(zhì)量分為一、二、三級。每個等級的檢驗內(nèi)容不一樣。問題：哪種等級的焊縫只進(jìn)行外觀檢查？普通螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接螺栓連接粗制螺栓C級精制螺栓A、B級摩擦型高強(qiáng)度螺栓承壓型高強(qiáng)度螺栓1.普通螺栓連接根據(jù)對孔壁質(zhì)量要求，將螺栓孔分為兩類：Ι類孔（A、B級)和∏類孔（C級）。Ι類孔的螺栓連接，其抗剪和承壓強(qiáng)度比∏類孔的高，但是Ι類孔的制造費工，成本高。A、B級螺栓孔對制孔的要求比較高，但安裝困難，成本高，一般很少使用；C級螺栓孔制孔粗糙、不精確，但安裝方便，目前在鋼結(jié)構(gòu)中普遍使用。高強(qiáng)度螺栓連接傳遞剪力的機(jī)理和普通螺栓連接不同，普通螺栓是靠螺栓抗剪和承壓來傳遞剪力的，而高強(qiáng)度螺栓連接首先是靠被連接板件間的強(qiáng)大摩擦阻力傳遞剪力的。安裝時通過特別的板手，以較大的扭矩上緊螺帽，使螺桿產(chǎn)生很大的預(yù)拉力。高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力把被連接的部件夾緊，使部件的接觸面間產(chǎn)生很大的磨擦力，外力通過摩擦力來傳遞。這種連接稱為高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接。螺栓的性能統(tǒng)一用螺栓的性能等級表示，如4.6級、8.8級、10.9級。

小數(shù)點前的數(shù)字表示螺栓材料的抗拉強(qiáng)度，小數(shù)點及后面的數(shù)字表示屈強(qiáng)比。

4.6級、8.8級、10.9級螺栓強(qiáng)度分別屬于400N/mm2、800N/mm2

、1000N/mm2級。

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。高強(qiáng)螺栓為8.8級或10.9級，材料為45號鋼、40B鋼、20MnTiB鋼制成。高強(qiáng)度螺栓連接的計算有兩種類型：（1）摩擦型連接只靠被連接板件間的強(qiáng)大摩擦阻力傳力，以摩擦阻力剛被克服作為連接承載力的極限狀態(tài)。因而，連接的剪切變形很小，整體性好。（2）承壓型連接靠被連接板件間的摩擦力和螺栓共同傳力，以螺栓被剪切或被壓（承壓）壞為連接承載力的極限。思考：哪種高強(qiáng)度螺栓連接承載力大？****高強(qiáng)度螺栓承壓型連接只適用于承受靜力荷載或?qū)B接變形不敏感的結(jié)構(gòu)中，不得用于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中。

高強(qiáng)度螺栓采用鉆成空。摩擦型連接，孔徑比螺栓公稱直徑大1.5—2.0mm，承壓型大1.0—1.5mm。為了提高摩擦力，還應(yīng)對連接的各接觸面進(jìn)行處理。一、對接焊縫的構(gòu)造(1)對手工焊，焊件厚度t≤6mm；對埋弧焊t≤10mm時可不做坡口，采用Ⅰ形。1、對接焊縫的坡口形式對接焊縫的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊縫。坡口形式與焊件厚度有關(guān)。

C=0.5～2mmⅠ形

(2)當(dāng)焊件厚度t=7～20mm時，宜采用單邊V形或雙邊V形坡口。

C=2～3mm單邊V形坡口αC=2～3mm雙邊V形坡口αppp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。c稱為間隙，與斜坡口組成一個焊條能夠運轉(zhuǎn)的施焊空間，使焊縫得以焊透。

***p、c常各取2mm。U形坡口C=3～4mmpC=3～4mmpK形坡口C=3～4mmpX形坡口當(dāng)間隙c較大時，可采用臨時墊板，作用是防止熔化金屬流淌，并使焊縫根部容易焊透。施焊后，墊板可保留，也可除去。2、對接焊縫的構(gòu)造處理（1）在焊縫的起滅弧處，常會出現(xiàn)弧坑等缺陷，極易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，故焊接時可設(shè)置引弧板，焊后將它們割除。如果無法采用時，計算焊縫長度為各減去2t（t為焊件的較小厚度）。引弧板和引出板引弧板引出板3、4班講課位置32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的斜角，以平緩過度，減小應(yīng)力集中。對于直接受動力荷載且需要進(jìn)行疲勞計算的結(jié)構(gòu)，斜角坡度應(yīng)不大于1:4。當(dāng)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：Page33二、

對接焊縫的連接1.焊縫連接形式(a)對接連接；(b)用拼接蓋板的對接連接；(c)搭接連接；(d)、(e)T形連接；(f)、(g)角部連接2.對接焊縫和T形連接的工作和計算對接焊縫的強(qiáng)度與所用鋼材的牌號、焊條型號及焊縫質(zhì)量的檢驗標(biāo)準(zhǔn)等因素有關(guān)。

如果焊縫中不存在任何缺陷，焊縫金屬的強(qiáng)度是高于母材的。但由于焊接技術(shù)問題，焊縫中可能有氣孔、夾渣、咬邊、未焊透等缺陷。實驗證明，焊接缺陷對受壓、受剪的對接焊縫影響不大，故可認(rèn)為受壓、受剪的對接焊縫與母材強(qiáng)度相等，但受拉的對接焊縫對缺陷甚為敏感。當(dāng)缺陷面積與焊件截面積之比超過5%時，對接焊縫的抗拉強(qiáng)度將明顯下降。由于三級檢驗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、二級檢驗的焊縫的抗拉強(qiáng)度可認(rèn)為與母材強(qiáng)度相等。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。1、軸心受力的對接焊縫lw——焊縫計算長度，無引弧板和引出板時，焊縫計算長度取實際長度減去2t；有引弧板時，取實際長度。t——連接件的較小厚度，對T形接頭為腹板的厚度。ftw、fcw——對接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。taNNNN（2）只對接焊縫需要計算焊縫強(qiáng)度的只有兩種情況：①沒有引弧板時需要計算；②受拉情況下的三級焊縫。其余：（1）在一般加引弧板施焊的情況下，所有受壓、受剪的對接焊縫以及受拉的一、二級焊縫，均與母材等強(qiáng)，不用計算。對于無墊板的單面施焊，強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)乘0.85的折減系數(shù)。特別說明：（3）當(dāng)不滿足上式時，可采用斜對接焊縫連接，如下：l’w——斜焊縫計算長度。設(shè)引弧板時，l’w＝b/sinθ；不設(shè)引弧板時，l’w＝b/sinθ－2t。

fvw——對接焊縫抗剪設(shè)計強(qiáng)度。

經(jīng)計算，當(dāng)tgθ≤1.5時，對接斜焊縫強(qiáng)度不低于母材，可不用檢算。taNNNNθ例題3.1計算如圖3.19所示的兩塊鋼板的對接連接焊縫。已知截面尺寸為B=430mm，t=10mm，計算軸心拉力N=930KN，鋼材為Q235鋼，采用手工焊，焊條為E43型，施焊時不用引弧板，焊縫質(zhì)量為三級。2、承受彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫由于焊縫截面是矩形，正應(yīng)力與剪應(yīng)力圖形分別為三角形與拋物線形，其最大值應(yīng)分別滿足下列強(qiáng)度條件。

M——焊縫承受的設(shè)計彎矩；Ww——焊縫計算截面模量。V——焊縫承受的設(shè)計剪力；

Iw——焊縫計算截面慣性矩；

Sw

——計算剪應(yīng)力處以上（或以下）焊縫計算截面對中和軸的面積矩。t——對接焊縫計算厚度，即腹板的厚度面積矩S:指的是截面上某一微元面積到截面上某一指定軸線距離的乘積。S=A*y(A為計算截面以上或以下的部分）慣性矩I：指截面各微元面積與各微元至截面某一指定軸線距離二次方乘積。

（A為全截面面積）抵抗矩W：指截面對其形心軸慣性矩與截面上最遠(yuǎn)點至形心軸距離的比值W=I/y焊縫內(nèi)應(yīng)力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應(yīng)力與剪應(yīng)力圖形分布分別為三角形與拋物線形，其最大值應(yīng)分別滿足下列強(qiáng)度條件：（1）板件間對接連接lwtMVVMστlwt（2）工字形截面梁對接連接計算

對于工字形截面梁的對接接頭，除應(yīng)分別驗算最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)力外，還應(yīng)驗算腹板與翼緣交接處的折算應(yīng)力：式中式中：

1、1——為腹板與翼緣交接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。

1.1——考慮到最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)，故將強(qiáng)度設(shè)計值適當(dāng)提高。計算截面翼緣與腹板交接處σ1σmaxτ1τmaxMMVV3、承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對接焊縫軸力和彎矩作用下對接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其計算公式為：τ1τmaxσ1σmax柱牛腿NV1焊縫計算截面σmax由M=Vee由N由Vh0ht腹板與翼緣交界處的折算應(yīng)力:式中在中和軸處，雖然,但該處的剪應(yīng)力最大，所以中和軸處的折算應(yīng)力也有可能較大，因而還應(yīng)按下式驗算折算應(yīng)力：τ1τmaxσ1σmax柱牛腿NV1焊縫計算截面σmax由M=Vee由N由Vh0ht例題3.2計算如圖3.20所示由三塊鋼板焊成的工字形截面的對接焊縫。已知截面尺寸為：翼緣寬度b=100mm，厚度t1=12mm；腹板高度h0=200mm，厚度tw=8mm。計算軸心拉力N=280KN，作用在焊縫上的計算彎矩M=50KN.m，計算剪力V=240KN。鋼材為Q345。采用手工焊，焊條為E50型，采用引弧板，焊縫質(zhì)量為三級。1.軸心力作用只驗算一處（正應(yīng)力）2.彎矩、剪力共同作用驗算三處（最大正應(yīng)力、最大剪應(yīng)力和折算應(yīng)力）3.彎矩、剪力和軸心力共同作用驗算四處（最大正應(yīng)力、最大剪應(yīng)力和兩處折算應(yīng)力）解題思路：1、看圖分析受力情況；2、根據(jù)受力寫出驗算公式；3、計算公示里面所有的未知項；4、帶入公式分別進(jìn)行驗算。全國2008年7月鋼結(jié)構(gòu)真題

31．計算如圖所示兩塊鋼板的對接連接焊縫能否滿足強(qiáng)度要求；如不滿足要求，可采用哪些改進(jìn)措施？已知截面尺寸B=250mm，t=8mm，軸心拉力設(shè)計值N=370kN，鋼材為Q235B級鋼，E43型焊條，采用手工焊，ffw=185N/mm2，焊接時不采用引弧板，焊縫質(zhì)量為三級。（1）搭接連接（2）T形連接第三節(jié)角焊縫及其連接一、角焊縫的形式和構(gòu)造要求1、角焊縫的形式

角焊縫按截面形式（根據(jù)兩焊腳邊的夾角）可分為直角角焊縫和斜角角焊縫。應(yīng)用情況如下：直角斜角（1）直角角焊縫hehfhf等腰式hehf1.5hf平坡式凹面式hehfhf圖中：hf稱為焊腳尺寸；he稱為焊縫的有效厚度

直角角焊縫通常焊成表面微凸的等腰直角三角形截面。對直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，正面角焊縫截面通常焊成平坡形式，側(cè)面角焊縫截面則焊成凹面形式。（2）斜角角焊縫兩焊邊夾角α>90°或α<90°的焊縫稱為斜角角焊縫。斜角角焊縫常用于鋼漏斗和鋼管結(jié)構(gòu)中。hfhfα銳角hfαhf鈍角凸面hfhfα鈍角凹面

對于α>135°或α<60°斜角角焊縫，除鋼管結(jié)構(gòu)外,不宜用作受力焊縫。2、直角角焊縫的布置按角焊縫與外力的關(guān)系可分為：（1）正面角焊縫：作用力方向與焊縫長度方向垂直。（2）側(cè)面角焊縫：作用力方向與焊縫長度方向平行。（3）斜焊縫：作用力方向與焊縫方向斜交。N側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫正面角焊縫斜焊縫統(tǒng)稱為圍焊縫3、直角角焊縫的受力分析（1）側(cè)面角焊縫（側(cè)焊縫）

試驗表明側(cè)面角焊縫主要承受剪力，強(qiáng)度相對較低，但塑性性能較好。因外力通過焊縫時發(fā)生彎折，故彈性階段剪應(yīng)力沿焊縫長度分布不均勻，呈兩端大中間小，lw/hf越大剪應(yīng)力分布越不均勻。但在接近塑性工作階段時，應(yīng)力趨于均布。側(cè)焊縫的應(yīng)力和破壞截面N剪切破壞面Nτf（2）正面角焊縫（端焊縫）正面角焊縫受力后應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜，應(yīng)力集中嚴(yán)重，焊縫根部形成高峰應(yīng)力，易于開裂。破壞強(qiáng)度要高一些，與側(cè)面角焊縫相比可高出35%-55%以上，但塑性較差。caτxy端焊縫的應(yīng)力狀態(tài)NNcb2NacaobτxyσxτyxabτyxcaσxabσyN2N（3）斜焊縫

斜焊縫的受力性能介于側(cè)面角焊縫和正面角焊縫之間。

θ為試驗焊縫與試件水平方向的夾角。角焊縫應(yīng)力與變形關(guān)系正面角焊縫側(cè)面角焊縫斜角角焊縫側(cè)縫端縫50040030020010021焊縫變形（mm）焊縫平均應(yīng)力N/alw（N/mm2）θ=0o30o60oθ=90oθ試驗焊縫NN4、破壞截面的提出直角角焊縫破壞試驗結(jié)果表明：側(cè)焊縫破壞沿45°方向截面居多正面焊縫破壞則多不在45°方向截面而直角角焊縫中：側(cè)焊縫破壞強(qiáng)度最低正面焊縫破壞強(qiáng)度最高，是側(cè)焊縫的1.35～1.55倍斜焊縫居中故為簡化計算，偏于安全地假定破壞發(fā)生于45°方向截面上。

45°方向的最小截面稱為危險截面，此危險截面稱為直角焊縫的計算截面或有效截面。5、有效截面hehfhf等腰式hehf1.5hf平坡式凹面式hehfhf圖中：

hf稱為焊腳尺寸；he稱為焊縫的有效厚度，he=0.7hf，略去余高。有效截面（計算截面）面積——45°方向截面上有效厚度與焊縫計算長度的乘積。二、角焊縫的構(gòu)造要求1、焊角尺寸hf的構(gòu)造要求為了避免因焊腳尺寸過大或過小而引起“燒穿”、“變脆”等缺陷，以及焊縫長度太長或太短而出現(xiàn)焊縫受力不均勻等現(xiàn)象，對角焊縫的焊腳尺寸、焊縫長度還有限制。在計算角焊縫連接時，除滿足焊縫的強(qiáng)度條件外，還必須滿足以下構(gòu)造要求。

（1）最大焊腳尺寸

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，除鋼管結(jié)構(gòu)除外，hf,max應(yīng)滿足以下要求:

若另一焊件厚度t1＜t時，還應(yīng)滿足hf,max=1.2t1

hf,max=

1.2t1式中:t1—較薄焊件厚度。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-(1～2)mm當(dāng)t≤6mm時，hf,max=t

hftt1t1＜ttt1hf貼邊焊縫（2）最小焊腳尺寸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還應(yīng)滿足以下要求:式中:t——較厚焊件厚度另外：對埋弧自動焊hf,min可減小1mm;

對T形連接單面角焊縫hf,min應(yīng)增加1mm;

當(dāng)t≤4mm時,hf,min=t取整mm數(shù)，小數(shù)點以后只進(jìn)不舍。hftt1t1＜t

（3）設(shè)計焊角尺寸hf

應(yīng)滿足2、焊縫計算長度的構(gòu)造要求側(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。焊縫越長，應(yīng)力集中越顯著。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；但是當(dāng)焊縫長度超過某一限值后，可能首先在焊縫兩端發(fā)生破壞而逐漸向中間發(fā)展，最終導(dǎo)致焊縫破壞。（1）側(cè)面角焊縫的最大計算長度當(dāng)實際長度大于以上限值時，計算時超出部分不予考慮；但當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時，lw不受此限制.故側(cè)面焊縫計算長度：

（2）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)重且起滅弧坑相距太近，使焊縫不可靠。焊縫越短應(yīng)力集中也越嚴(yán)重，故根據(jù)經(jīng)驗，規(guī)定：此規(guī)定適合正面角焊縫和側(cè)面角焊縫。為了避免起弧、落弧位于應(yīng)力集中較大的轉(zhuǎn)角處，應(yīng)連續(xù)地繞過轉(zhuǎn)角加焊一段2hf的長度。（3）側(cè)面角焊縫的計算長度當(dāng)板件端部僅采用兩條側(cè)面角焊縫連接時：3、搭接連接的構(gòu)造要求NNlw2hf2hfNNl2l1b鋼板拱曲圖3.3.6

試驗結(jié)果表明，連接的承載力與b/lw有關(guān)。當(dāng)b/lw＞1時，連接承載力隨比值增大明顯下降，這是由于應(yīng)力傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均所致，為防止連接強(qiáng)度過分降低，規(guī)范規(guī)定：b/lw≤1

為避免因焊縫橫向收縮引起板件的拱曲太大，要求：b<16t（t>12mm）或190mm（t≤12mm）式中：b為兩側(cè)焊縫的距離；lw為側(cè)焊縫計算長度；t為較薄焊件的厚度。

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。當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)角處時，應(yīng)將焊縫延續(xù)繞過轉(zhuǎn)角加焊2hf。避開起落弧發(fā)生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。t1t2（t1＜t2）圖3.3.7

2hf2hf2hf焊縫繞角2hf圖3.3.8三、直角角焊縫強(qiáng)度計算的基本公式

分析計算直角角焊縫時，作如下假定和簡化處理:①假定角焊縫破壞面與直角邊的夾角為45°；②不計焊縫熔入焊件的深度和焊縫表面的弧線高度，偏安全地取破壞面上等腰三角形的高為直角角焊縫的有效厚度he，he＝0.7hf。

1、基本假定hc焊腳尺寸焊根熔深焊縫厚度有效厚度凸度焊趾圖3.3.9

③有效厚度he與焊縫計算長度lw的乘積稱為破壞面的有效截面面積。計算時假定有效截面上應(yīng)力均勻分布。

2、有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)在外力作用下，直角角焊縫有效截面上有三個應(yīng)力：

—正應(yīng)力垂直于焊縫有效截面（面外垂直）∥—剪應(yīng)力平行于焊縫長度方向（面內(nèi)平行）

—剪應(yīng)力垂直于焊縫長度方向（面內(nèi)垂直）

圖3.3.10

3、破壞時的極限條件

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)推薦用式(3-1)確定角焊縫的極限強(qiáng)度:式中：

fuw

--焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度

出于偏于安全考慮,且與母材的能量強(qiáng)度理論的折算應(yīng)力公式一致，歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(ECCS)，將(3-1)的1.8改為3即：我國《規(guī)范》采用了以上折算應(yīng)力公式，但由于我國規(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，故引入抗力分項系數(shù)后上式又可表達(dá)為

以下圖為例，推導(dǎo)直角角焊縫強(qiáng)度計算的實用公式。

4、直角角焊縫的強(qiáng)度計算公式ffw——角焊縫強(qiáng)度設(shè)計值

f

對于有效截面既不是正應(yīng)力也不是剪應(yīng)力，但可分解為和。Nσfτ┸σ┸+Vτ∥VN

破壞截面圖3.3.11

在V作用下，在有效截面內(nèi)產(chǎn)生與焊縫長度方向平行的剪應(yīng)力為：（3-4）

在N作用下,產(chǎn)生與有效截面成45°交角的平均應(yīng)力為（3-5）可將f

分解為

和，如下（3-6）對正面角焊縫，f＝0，力N與焊縫長度方向垂直，則對側(cè)面角焊縫，f＝0，力V與焊縫長度方向平行，則（3.19）（3.18）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。將式（3-4）和式（3-6）代入式（3-3），得上式即為規(guī)范給定的直角角焊縫強(qiáng)度計算通用公式。f

——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值增大系數(shù)。靜載時f

＝1.22，對直接承受動載的結(jié)構(gòu)，f

＝1.0

。

3.3.4直角角焊縫連接的計算

1、軸心力作用時角焊縫的計算

（1）承受斜向軸心力的T形角焊縫連接

①方法一：分力法求解Nx=Nsin，Ny=Ncos

計算應(yīng)力：NxNyNθffN圖3.3.12

代入式3-7驗算焊縫強(qiáng)度，即:②方法二：直接法求解將式3-10和式3-11代入式3-12，可得:將代入上式，得（3-13）則受斜向軸心力角焊縫的計算公式為：令：為斜焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)。1.221.201.141.121.081.041.021.0090°70°60°50°40°30°20°0°查表當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過連接焊縫群的中心，焊縫的應(yīng)力可認(rèn)為是均勻分布的。

蓋板對接連接可采用兩側(cè)側(cè)面角焊縫連接，正面角焊縫連接和三面圍焊連接。（2）軸心力作用下的蓋板對接連接①僅采用側(cè)面角焊縫連接∑lw－連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計算長度的總和。圖中NNlw圖3.3.13

②采用三面圍焊連接（矩形蓋板）先計算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力∑lw′－連接一側(cè)的正面角焊縫計算長度的總和。再計算側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度∑lw－連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計算長度的總和NNlwlw′圖3.3.14

③采用三面圍焊連接（菱形蓋板）NNlw1lw3lw2圖3.3.152.承受軸力的角鋼端部連接

在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點板的連接焊縫一般采用兩面?zhèn)群?，也可采用三面圍焊，特殊情況也允許采用L形圍焊。腹桿受軸心力作用，為了避免焊縫偏心受力，焊縫所傳遞的合力的作用線應(yīng)與角鋼桿件的軸線重合。

L邊長×厚度等邊角鋼x1bxdxx1x0x0y0y0r1brr1dz0L長邊寬度×短邊寬度×厚度不等邊角鋼xx1bxdxx1x0x0y0y0r1brr1dz0（1）角鋼用兩面?zhèn)群缚p與節(jié)點板連接的焊縫計算

K1、

K2——焊縫內(nèi)力分配系數(shù)；N1

、N2——分別為角鋼肢背和肢尖傳遞的內(nèi)力。

角鋼與節(jié)點板連接焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)

0.350.65不等邊角鋼（長邊相連）0.250.75不等邊角鋼（短邊相連）0.30.7等邊角鋼肢尖k2肢背k1內(nèi)力分配系數(shù)截面及連接情況②采用三面圍焊

設(shè)計時先假定正面角焊縫的焊腳尺寸hf3

，并求出它所分擔(dān)的內(nèi)力N3

：（3-18）通過平衡關(guān)系，可得肢背和肢尖焊縫分擔(dān)的內(nèi)力為:xxlw1lw2NN1N2cbN3圖3.3.18

利用式3-16和3-17可得肢背、肢尖焊縫的計算長度。肢背焊縫（3-19）肢尖焊縫（3-20）③采用L形圍焊xxlw1NN1cbN3圖3.3.19令N2＝0，由式3-20，得：L形圍焊角焊縫計算公式為：（3-22）若求出得hf3大于hfmax,則不能采用L形圍焊,采用三面圍焊（3-21）由水平平衡關(guān)系，得：（3-23）（3-24）未采用繞角焊時采用繞角焊時（1）角鋼用兩面?zhèn)群缚p與節(jié)點板連接的焊縫計算

K1、

K2——焊縫內(nèi)力分配系數(shù)；N1

、N2——分別為角鋼肢背和肢尖傳遞的內(nèi)力。

（2）角鋼用三面圍焊與節(jié)點板連接的焊縫計算

端部正面角焊縫能傳遞的內(nèi)力為：

（3）角鋼用“L”型焊縫與節(jié)點板連接的焊縫計算

由N2=0得：

全國2011年4月自學(xué)考試鋼結(jié)構(gòu)試題

31.如圖所示雙槽鋼和鋼板的連接，槽鋼壁厚為5mm，受軸心力(靜載)N=800kN作用，采用側(cè)焊縫連接，手工焊，試設(shè)計此焊縫。(=160N／mm2)2003年鋼結(jié)構(gòu)全國高等教育自考考試全國2006年4月高等教育自學(xué)考試

31．圖示連接中，焊腳尺寸hf=8mm，鋼材為Q235B級，板厚小于16mm時f=215N／mm2，板厚大于16mm時f=205N／mm2，手工焊，焊條為E43系列，=160N／mm2，試計算此連接承受靜力荷載時的設(shè)計承載能力。[例題]

試確定圖3.3.15所示承受靜態(tài)軸心力的三面圍焊連接的承載力及肢尖焊縫的長度。已知角鋼2∟125×10，與厚度為8mm的節(jié)點板連接，其搭接長度為300mm，焊腳尺寸hf=8mm，鋼材為Q235-B，手工焊，焊條為E43型。

2、受彎矩M、軸力N

、剪力V聯(lián)合作用的角焊縫計算

（1）偏心斜拉力作用在偏心斜拉力作用下，角焊縫可看作同時承受軸心力Nx、剪力Ny和彎矩M=Nxe的共同作用。

有效截面helwAM=NxeNxANNyeA由Nx由NyA由M由軸心拉力Nx產(chǎn)生的應(yīng)力：由彎矩M產(chǎn)生的最大應(yīng)力：因A點應(yīng)力為最大，所以是設(shè)計控制點。對A點：

A點由軸心拉力Nx和彎矩M產(chǎn)生的應(yīng)力方向相同，直接疊加得：A點由剪力Ny產(chǎn)生的應(yīng)力：則角焊縫強(qiáng)度計算公式為：全國2008年4月自考鋼結(jié)構(gòu)試題

31.試計算如圖所示承受靜力荷載的連接中雙面角焊縫的承載力是否能滿足要求。已知鋼材為Q235B級，手工焊，焊條為E43系列，f=160N/mm2。

（2）V、M共同作用下角焊縫強(qiáng)度計算假設(shè)：腹板焊縫承受全部剪力，而彎矩由全部焊縫承受①對于翼緣最外纖維1點處：σf2σf1MV1腹板焊縫τf12翼緣焊縫xxh1h2圖3.3.21式中:Iw—全部焊縫有效截面對中性軸的慣性矩；

h1—上、下翼緣焊縫有效截面最外纖維間的距離。②對翼緣與腹板焊縫交點2處：h2—腹板焊縫的實際長度；lw2—腹板焊縫的計算長度；he2—腹板焊縫有效截面高度；式中：——腹板焊縫有效截面面積之和。則腹板焊縫在2點的強(qiáng)度驗算式為：

牢記書上P73頁公式3.49、3.50、3.51、3.52、3.53。全國2010年7月自學(xué)考試鋼結(jié)構(gòu)試題

計算題33題。例題3.8驗算圖3.46所示連接焊縫的承載力是否滿足要求。已知計算的作用力F=500KN（靜力荷載），e=100mm，hf=10mm，鋼材為Q235，焊條為E43型，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計值為160N/mm2。

（3）承受扭矩與剪力聯(lián)合作用的角焊縫計算搭接——扭矩頂接——彎矩注意區(qū)分偏心受力時：θσVy

OrrτTxxτTxτTyA’yyAr1ry0.7hf0.7hfθxxltx0yyl2e1e2AVTA’rrτT圖3.3.22扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動的力。扭矩在物理學(xué)中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘積，國際單位是牛米N.m。彎矩是受力構(gòu)件截面上的內(nèi)力矩的一種，是使構(gòu)件發(fā)生彎曲的力。其大小為該截面截取的構(gòu)件部分上所有外力對該截面形心矩的代數(shù)和，其正負(fù)約定為是構(gòu)件上凹為正，上凸為負(fù)將F向焊縫群形心簡化得:

剪力：V=F

扭矩：T=F(e1+e2)計算時按彈性理論假定:①被連接件絕對剛性，它有繞焊縫形心O旋轉(zhuǎn)的趨勢，而焊縫本身為彈性。②扭距在角焊縫群上產(chǎn)生的任一點的應(yīng)力方向垂直于該點與形心的連線，且應(yīng)力大小與連線長度r成正比。③在軸心力V作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。經(jīng)過分析，可知：A點和A’點為該連接的設(shè)計控制點T作用下A點應(yīng)力:將其沿x軸和y軸分解:

Ip——為焊縫計算截面對形心的極慣性矩，Ip=Ix+Iy

Ix，Iy——焊縫計算截面對x、y軸的慣性矩；

rx，ry——為焊縫形心到焊縫驗算點A的距離在x、y方向的投影長度。剪力V作用下，A點應(yīng)力:

A點垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力為:f=Ty+Vy

，平行于焊縫長度方向的應(yīng)力為:f=Tx則A點強(qiáng)度驗算公式：即：全國2001年10月自學(xué)考試鋼結(jié)構(gòu)試題

31.試計算題31圖所示角焊縫連接的焊腳尺寸(hf?)已知:連接承受靜力荷載設(shè)計值P=300KN,N=240KN,鋼材為Q235BF,焊條為E43型,強(qiáng)度設(shè)計值為160N/mm。第五節(jié)普通螺栓的連接一、普通螺栓的連接構(gòu)造普通螺栓的分類螺栓的規(guī)格與表示鋼結(jié)構(gòu)一般選用C級（粗制）六角螺母螺栓，標(biāo)識用M和工程直徑（mm）表示，例如M16、M20等。類別加工精度抗剪性能成本使用范圍精制(A、B)級

高，栓徑與孔徑之差為0.5～0.8mm，I類孔

高高1）構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)，機(jī)械結(jié)構(gòu)；2）連接點僅用一個螺栓或有模具套鉆的多個螺栓連接的可調(diào)節(jié)桿件（柔性桿）

粗制(C級)

較低，栓徑與孔徑之差為1～1.5mm

較低低1）抗拉連接；

2）靜力荷載下抗剪連接；

3）加防松措施后受風(fēng)振作用抗剪；

4）可拆卸連接；

5）安裝螺栓；6）與抗剪支托配合抗拉剪聯(lián)合作用

注：A級用于M24以下，B級用于M24以上。

1.螺栓的排列和構(gòu)造螺栓的排列應(yīng)簡單、統(tǒng)一而緊湊，滿足受力要求，構(gòu)造合理又便于安裝。排列的方式通常分為并列和錯列兩種形式。并列端距栓距邊距栓距邊距錯列端距邊距邊距栓距≥3d0圖3.6.2線距并列——簡單整齊，所用連接板尺寸小，但由于螺栓孔的存在，對構(gòu)件截面的削弱較大。錯列——可以減小螺栓孔對截面的削弱，但螺栓孔排列不如并列緊湊，連接板尺寸較大。螺栓排列應(yīng)考慮如下要求：（1）受力要求

在垂直于受力方向：對于受拉構(gòu)件，各排螺栓的栓距及邊距不能過小，以免使螺栓周圍應(yīng)力集中相互影響，且使鋼板的截面削弱過多，降低其承載能力。平行于受力方向：端距應(yīng)按被連接鋼板抗擠壓及抗剪切等強(qiáng)度條件確定，以便鋼板在端部不致被螺栓沖剪撕裂，規(guī)范規(guī)定端距不應(yīng)小于2d0；受壓構(gòu)件上的栓距不宜過大，否則在被連接板件間容易發(fā)生鼓曲現(xiàn)象。線距不宜過小，否則在錯列排列中構(gòu)件有沿折線破壞的可能性。（2）構(gòu)造要求當(dāng)栓距和線距過大時，被連接構(gòu)件間的接觸面不緊密，潮氣容易侵入縫隙，引起鋼板銹蝕，因而栓距和線距都不能過大。（3）施工要求要保證有一定的空間，以便轉(zhuǎn)動扳手，擰緊螺母。因此規(guī)范規(guī)定了螺栓的最小容許間距。端距端距栓距邊距線距3d02d03d01.5d01.5d03d03d02d0端距邊距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d03d0端距并列錯列圖3.6.3

螺栓或鉚釘?shù)淖畲?、最小容許距離1.2d0其他螺栓或鉚釘高強(qiáng)度螺栓軋制邊自動精密氣割或鋸割邊1.5d0剪切邊或手工氣割邊垂直內(nèi)力方向2d04d0或8t順內(nèi)力方向中心至構(gòu)件邊緣距離沿對角線方向16d0或24t拉力12d0或18t壓力順內(nèi)力方向16d0或24t垂直內(nèi)力方向中間排3d08d0或12t外排（垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向）中心間距最小容許距離最大容許距離（取兩者中的小值）位置和方向名稱注：(1)d0為螺栓孔或鉚釘孔直徑，t為外層較薄板件的厚度；

(2)鋼板邊緣與剛性構(gòu)件(如角鋼、槽鋼等)相連的螺栓或鉚釘?shù)淖畲箝g距，可按中間排的數(shù)值采用。二、受力性能與計算1、受力分類螺栓根據(jù)作用不同，按螺栓受力可以分為：受剪、受拉及剪拉共同作用。剪力螺栓靠孔壁承壓、螺桿抗剪傳力，拉力螺栓靠螺栓受拉，有時普通螺栓同時受剪、受拉。2、受剪連接的工作性能

螺栓連接試件作抗剪試驗，可得出試件上a、b兩點之間的相對位移δ與作用力N的關(guān)系曲線。該曲線給出了試件由零載一直加載至連接破壞的全過程，經(jīng)歷了以下四個階段：（1）摩擦傳力的彈性階段

在施加荷載之初，荷載較小，荷載靠構(gòu)件間接觸面的摩擦力傳遞，螺栓桿與孔壁之間的間隙保持不變，連接工作處于彈性階段，在N-δ圖上呈現(xiàn)出0，1斜直線段。但由于板件間摩擦力的大小取決于擰緊螺帽時在螺桿中的初始拉力，一般說來，普通螺栓的初拉力很小，故此階段很短。

（2）滑移階段

當(dāng)荷載增大，連接中的剪力達(dá)到構(gòu)件間摩擦力的最大值，板件間產(chǎn)生相對滑移，其最大滑移量為螺栓桿與孔壁之間的間隙，直至螺栓與孔壁接觸，相應(yīng)于N-δ曲線上的1，2水平段。

（3）栓桿傳力的彈性階段

荷載繼續(xù)增加，連接所承受的外力主要靠栓桿與孔壁接觸傳遞。栓桿除主要受剪力外，還有彎矩和軸向拉力，而孔壁則受到擠壓。由于栓桿的伸長受到螺帽的約束，增大了板件間的壓緊力，使板件間的摩擦力也隨之增大，所以N-δ曲線呈上升狀態(tài)。達(dá)到“3”點時，曲線開始明顯彎曲，表明螺栓或連接板達(dá)到彈性極限，此階段結(jié)束。

（4）受剪螺栓連接達(dá)到極限承載力，直至破壞。3、受剪連接受力性能與破壞形式五種破壞形式(1)栓桿被剪斷(2)板件被擠壓破壞(3)構(gòu)件被拉斷破壞(4)構(gòu)件端部被沖剪破壞(5)栓桿受彎破壞a）栓桿被剪斷b）板件被擠壓破壞

c）構(gòu)件被拉斷破壞d）構(gòu)件端部被沖剪破壞e）螺桿因太長或螺孔大于螺桿直徑而產(chǎn)生彎、剪破壞f）栓桿雙剪破壞

上述第④種破壞形式由螺栓端距l(xiāng)1≥2d。保證；第③種破壞屬于構(gòu)件的強(qiáng)度驗算。因此，普通螺栓的受剪連接只考慮①、②兩種破壞形式。

剪力螺栓受力情況剪力螺栓受力后，當(dāng)外力不大時，由構(gòu)件間的摩擦力來傳遞外力。當(dāng)外力增大超過極限摩擦力后，構(gòu)件間相對滑移，螺桿開始接觸構(gòu)件的孔壁而受剪，孔壁則受壓。當(dāng)連接處于彈性階段，螺栓群中的各螺栓受力不等，兩端大，中間?。划?dāng)外力繼續(xù)增大，達(dá)到塑性階段時，各螺栓承擔(dān)的荷載逐漸接近，最后趨于相等直到破壞。

單個受剪螺栓的承載力計算螺栓抗剪：孔壁承壓：最大承載力：nv——受剪面數(shù)d

——螺桿直徑

—同一方向承壓構(gòu)件較小總厚度、——螺栓抗剪、抗壓強(qiáng)度設(shè)計值普通螺栓群受剪連接計算

1、普通螺栓群軸心受剪

受力特性：沿受力方向，受力分配不均，兩端大中間小，在一定范圍內(nèi)，靠塑變可以均布內(nèi)力，過大時，設(shè)計計算時仍按均布，但強(qiáng)度需乘折減系數(shù)β，當(dāng)l1≥15d0時：

當(dāng)l1≥60d0時，β＝0.7

當(dāng)l1≤15d0時，β＝1.0連接所需螺栓數(shù)量：連接板凈截面強(qiáng)度全國2011年4月自學(xué)考試鋼結(jié)構(gòu)試題

32.圖示C級螺栓連接，鋼材Q235B，f=215N／mm2，螺栓M20，栓孔直徑21.5mm，=305N/mm2，=140N/mm2，計算該連接所能承受的最大軸力。力F作用下每個螺栓平均受力，則（2）普通螺栓群偏心受剪eF=F+TOr1x1y1y2N1TxN1TyN1TNt21F作用扭矩T作用圖3.7.4栓群在扭矩T=Fe作用下，每個螺栓均受剪，按彈性設(shè)計法計算的基本假設(shè)如下：

①連接件絕對剛性,螺栓彈性；②連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動，各螺栓所受剪力大小與該螺栓至形心距離ri成正比，方向則與它和形心的連線垂直?！?”號螺栓距形心最遠(yuǎn)，因此，其所受剪力最大。計算公式推導(dǎo)如下：設(shè)各螺栓至螺栓群形心O的距離為r1

、r2

、r3…，rn，各螺栓承受的分力分別為N1T、N2T、N3T

…，

NnT，根據(jù)平衡條件得：將上式代回(a)，得用k表達(dá)的T式：由假設(shè)②得到，（k為常數(shù)）（a）（b）（c）螺栓“1”離形心最遠(yuǎn)是危險螺栓,聯(lián)合（c）和（b）得最大剪力N1T按照上式計算的最大剪應(yīng)力不應(yīng)超過一個螺栓的承載力設(shè)計值，即螺栓“1”離形心最遠(yuǎn)是危險螺栓,聯(lián)合（c）和（b）得最大剪力N1T將N1T分解為水平和豎直分力：xi—第i個螺栓中心的x坐標(biāo)yi—第i個螺栓中心的y坐標(biāo)（3）扭矩、軸力及剪力共同作用受剪螺栓群計算扭矩作用：軸力及剪力作用軸力扭矩共同作用下最大受力螺栓例題3.13（三個步驟）

2.受拉螺栓連接

受力性能與承載力普通螺栓受拉的工作性能

沿螺栓桿軸方向受拉時，一般很難做到拉力正好作用在螺桿軸線上，而是通過水平板件傳遞。若與螺栓直接相連的翼緣板的剛度不是很大，由于翼緣的彎曲，使螺栓受到撬力的附加作用，桿力增加到：Nt=N+Q

規(guī)范將螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值降低20%來考慮撬力影響。例如4.6級普通螺栓（3號鋼做成），取抗拉強(qiáng)度設(shè)計值為：

采取構(gòu)造措施加強(qiáng)連接的剛度，如設(shè)加勁肋。加勁肋設(shè)加勁肋加強(qiáng)翼緣2N1、單個普通螺栓的受拉承載力

de——螺紋處有效直徑

——抗拉強(qiáng)度設(shè)計值

普通螺栓群受拉

2、栓群軸心受拉

圖示栓群軸心受拉，由于垂直于連接板的助板剛度很大，通常假定各個螺栓平均受拉，則連接所需的螺栓數(shù)為：

3、栓群偏心受拉

螺栓群偏心受拉相當(dāng)于連接承受軸心拉力N和彎知M=N?e的聯(lián)合作用。按彈性設(shè)計法，根據(jù)偏心距的大小可能出現(xiàn)小偏心受拉和大偏心受拉兩種情況。

（1）小偏心受拉

當(dāng)偏心較小時，所有螺栓均承受拉力作用，端板與柱翼緣有分離趨勢，故在計算時軸心拉力N由各螺栓均勻承受；彎矩M則引起以螺栓群形心O為中和軸的三角形內(nèi)力分布，使上部螺栓受拉，下部螺栓受壓；疊加后全部螺栓均受拉。可推出最大、最小受力螺栓的拉力和滿足設(shè)計要求的公式如下（yi均自O(shè)點算起）：

（2）大偏心受拉當(dāng)偏心較大時，應(yīng)假定旋轉(zhuǎn)中心在彎矩M指向的最外一排螺栓軸線處，按大偏心情況計算：當(dāng)無軸心力N只有彎矩M作用是特例，屬于大偏心的情況，應(yīng)照上式驗算。4、拉剪共同作用螺栓連接計算

同時承受剪力和拉力作用的普通螺栓，有兩種可能破壞形式：一是螺栓桿受剪受拉破壞；二是孔壁承壓破壞。

規(guī)范規(guī)定：同時承受剪力和桿軸方向拉力的普通螺栓，應(yīng)分別符合下列公式的要求：

對于C級（4.6級）螺栓，一般不容許受剪（承受靜力荷載的次要連接或臨時安裝連接除外）。此時可設(shè)承托板承受剪力，螺栓只承受彎矩M產(chǎn)生的拉力。承托與柱翼緣采用角焊縫連接，按下式計算：例題3.15驗算圖3.85所示連接采用普通螺栓連接時的強(qiáng)度。已知螺栓直徑d=20mm，C級（4.6級）螺栓，螺栓和構(gòu)件材料為Q235，外力計算值為F=100KN。第六節(jié)高強(qiáng)度螺栓連接一、概述按受力特性分：摩擦型與承壓型抗剪連接時摩擦型以板件間最大摩擦力為承載力極限狀態(tài)；承壓型允許克服最大摩擦力后，以螺桿抗剪與孔壁承壓破壞為承載力極限狀態(tài)（同普通螺栓）。受拉時兩者無區(qū)別。1、高強(qiáng)度螺栓的抗剪性能

由圖3.5.2中可以看出，由于高強(qiáng)度螺栓連接有較大的預(yù)拉力，從而使被連板疊中有很大的預(yù)壓力，當(dāng)連接受剪時，主要依靠摩擦力傳力的高強(qiáng)度螺栓連接的抗剪承載力可達(dá)到1點。通過1點后，連接產(chǎn)生了滑解，當(dāng)栓桿與孔壁接觸后，連接又可繼續(xù)承載直到破壞。如果連接的承載力只用到1點，即為高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接；如果連接的承載力用到4點，即為高強(qiáng)度螺栓承壓型連接。

2、高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力

預(yù)拉力是通過擰緊螺帽，使螺桿受到拉伸作用而使被連接板件間產(chǎn)生壓緊力。

高強(qiáng)度螺栓分大六角頭型和扭剪型兩種，二者預(yù)拉力控制方法各不相同。

（1）高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的建立方法為了保證通過摩擦力傳遞剪力，高強(qiáng)度度螺栓的預(yù)拉力P的準(zhǔn)確控制非常重要。大六角頭螺栓12341-螺栓；2-墊圈；3-螺母；4-螺絲圖3.8.1A、力矩法（控制擰緊力矩）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。①大六角頭螺栓的預(yù)拉力控制方法有：扭剪型螺栓螺栓墊圈螺母

B、轉(zhuǎn)角法

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120°～180°完成終擰。特點：預(yù)拉力的建立簡單、有效，但要注意防止欠擰、漏擰和超擰。②扭斷螺栓桿尾部法（扭剪型高強(qiáng)度螺栓）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。2、預(yù)拉力值的確定

高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力設(shè)計值P由下式計算得到：

式中的系數(shù)考慮了以下幾個因素：

①擰緊螺帽時螺栓同時受到由預(yù)拉力引起的拉應(yīng)力和由螺紋力矩引起的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力作用。

根據(jù)試驗分析，系數(shù)

在1.15~1.25之間，取平均值為1.2。式中分母的1.2既為考慮擰緊螺栓時扭矩對螺桿的不利影響系數(shù)。

②為了彌補(bǔ)施工時高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的松馳損失，在確定施工控制預(yù)拉力時，考慮了預(yù)拉力設(shè)計值的1/0.9的超張拉，故式右端分子應(yīng)考慮超張拉系數(shù)0.9。

③考慮螺栓材質(zhì)的不定性系數(shù)0.9