力學(xué)與結(jié)構(gòu)課件幻燈片一三

第14章

鋼木結(jié)構(gòu)

目錄.ppt鋼結(jié)構(gòu)材料鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼屋蓋輕鋼結(jié)構(gòu)概述高層鋼結(jié)構(gòu)木屋蓋習(xí)題本章內(nèi)容

教學(xué)要求：了解鋼結(jié)構(gòu)材料特點(diǎn)和性能；熟悉常用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式；掌握鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)步驟和方法；會(huì)進(jìn)行軸心受壓和受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)；對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有一定了解；掌握鋼結(jié)構(gòu)常用節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法；對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)、高層鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)有所了解。鋼結(jié)構(gòu)材料一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與其他材料的結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：(1)鋼材強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)重量輕。鋼與磚石和混凝土相比，雖然密度較大，但強(qiáng)度更高，故其密度與強(qiáng)度的比值較小，承受同樣荷載時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)要比其他結(jié)構(gòu)輕。例如，當(dāng)跨度和荷載均相同時(shí)，鋼屋架的重量?jī)H為鋼筋混凝土屋架的1/3～1/4，冷彎薄壁型鋼屋架甚至接近1/10。(2)鋼材質(zhì)地均勻，塑性韌性好。鋼材的這個(gè)性質(zhì)最符合結(jié)構(gòu)計(jì)算假定，因而鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況最為符合，計(jì)算可靠；鋼材的彈性模量較大，結(jié)構(gòu)在荷載作用下變形較??；鋼材有良好的塑性，結(jié)構(gòu)破壞前一般都會(huì)產(chǎn)生顯著的變形，事故有預(yù)告，可及時(shí)防患；鋼材還具有良好的韌性，對(duì)承受動(dòng)力荷載適應(yīng)性強(qiáng)，故鋼結(jié)構(gòu)抗震性能好。(3)鋼結(jié)構(gòu)制作簡(jiǎn)便，施工工期短。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般在專業(yè)工廠機(jī)械化生產(chǎn)制作，而后運(yùn)至工地現(xiàn)場(chǎng)安裝，工業(yè)化生產(chǎn)程度高，質(zhì)量容易監(jiān)控和保證。(4)鋼結(jié)構(gòu)密閉性較好。(5)鋼材的可重復(fù)使用性。鋼結(jié)構(gòu)加工制造過(guò)程中產(chǎn)生的余料、碎屑，以及廢棄和破壞了的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，均可回爐重新冶煉成鋼材重復(fù)使用。(6)鋼材耐腐蝕性差，因而需采取防腐措施。鋼結(jié)構(gòu)材料(7)鋼結(jié)構(gòu)有一定的耐熱性但不耐火。鋼材受熱，當(dāng)溫度在200℃以內(nèi)時(shí)，其主要性能(屈服點(diǎn)和彈性模量)下降不多。溫度超過(guò)200℃后，材質(zhì)變化較大，不僅強(qiáng)度總趨勢(shì)逐步降低，還有藍(lán)脆和徐變現(xiàn)象。達(dá)600℃時(shí)，鋼材進(jìn)入塑性狀態(tài)已不能承載。因此，設(shè)計(jì)規(guī)定鋼材表面溫度超過(guò)150℃后即需加以隔熱防護(hù)，對(duì)有防火要求者，更需按相應(yīng)規(guī)定采取隔熱保護(hù)措施。(8)鋼結(jié)構(gòu)在低溫和其他條件下，可能發(fā)生脆性斷裂。二、鋼結(jié)構(gòu)的破壞形式鋼材有兩種性質(zhì)完全不同的破壞形式，即塑性破壞和脆性破壞。鋼結(jié)構(gòu)所用材料雖有較高的塑性和韌性，一般為塑性破壞，但在一定條件下，仍然有脆性破壞的可能性。塑性破壞是由于變形過(guò)大，超過(guò)了材料或構(gòu)件允許的塑性變形而產(chǎn)生的。而且僅在構(gòu)件的應(yīng)力達(dá)到鋼材的抗拉強(qiáng)度f(wàn)u后才發(fā)生。在塑性破壞前，構(gòu)件產(chǎn)生較大的塑性變形，且變形持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，很容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)而采取措施予以補(bǔ)救，不致引起嚴(yán)重后果。此外，塑性變形后出現(xiàn)內(nèi)力重分布，使結(jié)構(gòu)中原先受力不等的部位應(yīng)力趨于均勻，提高結(jié)構(gòu)承載力。脆性破壞前塑性變形很小，甚至沒(méi)有塑性變形，計(jì)算應(yīng)力可能小于鋼材的屈服點(diǎn)fy，斷裂從應(yīng)力集中處開(kāi)始。冶金和機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷，特別是缺口和裂紋，常是斷裂的發(fā)源地。由于脆性破壞前沒(méi)有明顯預(yù)兆，無(wú)法及時(shí)察覺(jué)和采取撲救措施，而且個(gè)別構(gòu)件的斷裂常引起整個(gè)結(jié)構(gòu)塌毀，后果嚴(yán)重，在設(shè)計(jì)、施工和使用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，要特別注意防止出現(xiàn)脆性破壞。鋼結(jié)構(gòu)材料三、鋼材的基本力學(xué)性能鋼材的力學(xué)性能是鋼材在各種荷載作用下反應(yīng)的各種特征，包括強(qiáng)度、塑性和韌性等方面，須由試驗(yàn)測(cè)定。彈性性能和塑性性能由標(biāo)準(zhǔn)試件在常溫靜載下的單向均勻拉伸實(shí)驗(yàn)確定。冷彎性能由冷彎試驗(yàn)確定(如圖14.1所示)。試驗(yàn)時(shí)按照規(guī)定的彎心直徑在試驗(yàn)機(jī)上用沖頭加壓，使試件彎成180°，如試件外表面不出現(xiàn)裂紋和分層，即為合格。冷彎試驗(yàn)不僅能直接檢驗(yàn)鋼材的彎曲變形能力或塑性性能，還能暴露鋼材內(nèi)部的冶金缺陷，如硫、磷偏析和硫化物與氧化物的摻雜情況，這些都將降低鋼材的冷彎性能。因此，冷彎性能合格是鑒定鋼材在彎曲狀態(tài)下的塑性變形能力和鋼材質(zhì)量的綜合指標(biāo)。圖14.1冷彎試驗(yàn)鋼結(jié)構(gòu)材料沖擊韌性也稱缺口韌性是評(píng)定帶有缺口的鋼材在沖擊荷載作用下抵抗脆性破壞能力的指標(biāo)，通常用帶有夏比V形缺口的標(biāo)準(zhǔn)試件做沖擊試驗(yàn)(如圖14.2所示)，以擊斷試件所消耗的沖擊功大小來(lái)衡量鋼材抵抗脆性破壞的能力。鋼材的沖擊韌性值隨溫度的降低而降低，但不同牌號(hào)和質(zhì)量等級(jí)鋼材的降低規(guī)律又有很大不同。因此，在寒冷地區(qū)承受動(dòng)力作用的重要承重結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)其工作溫度和所用鋼材牌號(hào)，對(duì)鋼材提出相應(yīng)溫度下的沖擊韌性指標(biāo)要求，以防脆性破壞發(fā)生。圖14.2沖切韌性試驗(yàn)(長(zhǎng)度單位為厘米)鋼結(jié)構(gòu)材料四、影響鋼材性能的主要因素鋼由多種化學(xué)成分組成，化學(xué)成分及其含量對(duì)鋼的性能特別是力學(xué)性能有重要的影響。鐵(Fe)是鋼材的基本元素，純鐵質(zhì)軟，在碳素結(jié)構(gòu)鋼中約占99%，碳及其他元素僅占1%，但對(duì)鋼材的力學(xué)性能卻有著決定性的影響。其他元素包括硅(Si)、錳(Mn)、硫(S)、磷(P)、氮(N)、氧(O)等。低合金鋼中還含有少量(低于5%)合金元素，如銅(Cu)、釩(V)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、鉻(Cr)等。在碳素結(jié)構(gòu)鋼中，碳是僅次于純鐵的主要元素，它直接影響鋼材的強(qiáng)度、塑性、韌性和可焊性等。碳含量增加，鋼的強(qiáng)度提高，而塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度下降，同時(shí)惡化鋼的可焊性和抗腐蝕性。因此，盡管碳是使鋼材獲得足夠強(qiáng)度的主要元素，但在鋼結(jié)構(gòu)中采用的碳素結(jié)構(gòu)鋼，對(duì)含碳量要加以限制，一般不應(yīng)超過(guò)0.22%，在焊接結(jié)構(gòu)中還應(yīng)低于0.20%。硫和磷是鋼中的有害成分，它們降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞強(qiáng)度。在高溫時(shí)，硫使鋼變脆，謂之熱脆；在低溫時(shí)，磷使鋼變脆，謂之冷脆。一般硫的含量不應(yīng)超過(guò)0.045%，磷的含量不超過(guò)0.045%。但是，磷可提高鋼材的強(qiáng)度和抗銹性。可使用的高磷鋼，其含量可達(dá)0.12%，這時(shí)應(yīng)減少鋼材中的碳含量，以保持一定的塑性和韌性。1.化學(xué)成分鋼結(jié)構(gòu)材料氧和氮都是鋼中的有害雜質(zhì)。氧的作用和硫類似，使鋼熱脆；氮的作用和磷類似，使鋼冷脆。由于氧、氮容易在熔煉過(guò)程中逸出，一般不會(huì)超過(guò)極限含量，故通常不要求作含量分析。硅和錳是鋼中的有益元素，它們都是煉鋼的脫氧劑。它們使鋼材的強(qiáng)度提高，含量不過(guò)高時(shí)，對(duì)塑性和韌性無(wú)顯著不良影響。在碳素結(jié)構(gòu)鋼中，硅的含量不應(yīng)大于0.3%，錳的含量為0.3%～0.8%。對(duì)于低合金高強(qiáng)度合金鋼，錳的含量可達(dá)1.0%～1.6%，硅的含量可達(dá)0.55%。釩和鈦是鋼中的合金元素，能提高鋼的強(qiáng)度和抗腐蝕性能，又不顯著降低鋼的塑性。銅在碳素結(jié)構(gòu)鋼中屬于雜質(zhì)成分。它可以顯著地提高鋼的抗腐蝕性能，也可以提高鋼的強(qiáng)度，但對(duì)可焊性有不利影響。2.冶金缺陷常見(jiàn)的冶金缺陷有偏析、非金屬夾雜、氣孔、裂紋和分層等。偏析是鋼中化學(xué)成分不一致和不均勻性，特別是硫、磷偏析嚴(yán)重惡化鋼材的性能。非金屬夾雜是鋼中含有硫化物與氧化物等雜質(zhì)。氣孔是澆注鋼錠時(shí)，由氧化鐵和碳作用生成的一氧化碳?xì)怏w不能充分逸出形成的。這些缺陷都將影響鋼材的力學(xué)性能。澆注時(shí)的非金屬夾雜物在軋制后能造成鋼材的分層，會(huì)嚴(yán)重降低鋼材的冷彎性能。鋼結(jié)構(gòu)材料3.鋼材硬化在常溫下經(jīng)冷加工(拉、拔、彎等)使鋼材超過(guò)屈服點(diǎn)，產(chǎn)生很大塑性變形，從而提高了鋼的屈服點(diǎn)，塑性和韌性降低的現(xiàn)象稱為冷作硬化(或應(yīng)變硬化)。在高溫時(shí)熔化于鐵中的少量氮和碳，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸從純鐵中析出，形成自由碳化物和氮化物，遏制純鐵體晶粒間的滑移，約束塑性發(fā)展，從而使鋼材的強(qiáng)度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱為時(shí)效硬化，也稱老化。鋼材經(jīng)冷加工硬化后又經(jīng)時(shí)效硬化變脆的現(xiàn)象稱為冷作時(shí)效。4.溫度影響鋼材性能隨溫度變動(dòng)而有所變化，其總趨勢(shì)是：溫度升高，鋼材強(qiáng)度降低，塑性增加；溫度降低，鋼材強(qiáng)度提高，但塑性、韌性降低，脆性增加。溫度升高，但在150℃以下時(shí)，鋼材性能與常溫時(shí)比較變化不大；當(dāng)溫度在250℃左右時(shí)，鋼材抗拉強(qiáng)度有局部性提高，塑性、韌性變差，材料變脆，出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象(鋼材表面氧化膜呈藍(lán)色)；當(dāng)溫度超過(guò)300℃時(shí)，強(qiáng)度和彈性模量開(kāi)始顯著下降，塑性顯著上升，鋼材產(chǎn)生徐變；達(dá)到600℃時(shí)，強(qiáng)度幾乎為零，不能承擔(dān)荷載。溫度從常溫開(kāi)始下降，特別是在負(fù)溫范圍內(nèi)時(shí)，鋼材的強(qiáng)度雖有提高，但塑性、韌性降低，脆性增加，稱為鋼材的低溫冷脆。對(duì)低溫作業(yè)，特別是承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，應(yīng)有負(fù)溫沖擊韌性的保證。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)材料料5.應(yīng)力集集中當(dāng)鋼構(gòu)構(gòu)件截截面有有突變變，如如孔眼眼、切切口、、凹角角等時(shí)時(shí)，在在軸向向力作作用下下截面面應(yīng)力力分布布將不不再保保持均均勻，，而是是在突突變處處產(chǎn)生生局部部高峰峰應(yīng)力力，形形成應(yīng)應(yīng)力集集中現(xiàn)現(xiàn)象。。截面面變化化越急急劇，，應(yīng)力力集中中就越越嚴(yán)重重。應(yīng)應(yīng)力的的急劇劇改變變且不不均勻勻，會(huì)會(huì)使鋼鋼材變變脆，，受動(dòng)動(dòng)荷載載時(shí)容容易形形成裂裂紋。。但由由于建建筑鋼鋼材塑塑性較較好，，一定定程度度上能能促使使應(yīng)力力重分分布，，使應(yīng)應(yīng)力分分布趨趨于平平緩，，故設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，僅僅受靜靜荷載載作用用在常常溫下下工作作的構(gòu)構(gòu)件，，在計(jì)計(jì)算中中可不不考慮慮應(yīng)力力集中中的影影響；；但在在負(fù)溫溫下或或動(dòng)力力荷載載作用用下工工作的的構(gòu)件件，應(yīng)應(yīng)力集集中的的不利利影響響十分分突出出，應(yīng)應(yīng)考慮慮其影影響。。6.反復(fù)荷荷載作作用在不斷斷反復(fù)復(fù)荷載載作用用下，，鋼材材的強(qiáng)強(qiáng)度將將低于于一次次靜載載作用用下的的拉伸伸試驗(yàn)驗(yàn)的極極限強(qiáng)強(qiáng)度，，這一一現(xiàn)象象稱為為鋼的的疲勞勞。疲疲勞破破壞屬屬于脆脆性破破壞。。疲勞破破壞是是累積積損傷傷的結(jié)結(jié)果。。在反反復(fù)荷荷載作作用下下，材材料中中原有有的缺缺陷處處發(fā)生生塑性性變形形和硬硬化而而形成成一些些微裂裂痕，，之后后微裂裂痕逐逐漸發(fā)發(fā)展為為宏觀觀裂紋紋，試試件截截面被被削弱弱，而而在裂裂紋根根部出出現(xiàn)應(yīng)應(yīng)力集集中現(xiàn)現(xiàn)象，，使材材料處處于三三向拉拉伸應(yīng)應(yīng)力狀狀態(tài)，，塑性性變形形受到到限制制，當(dāng)當(dāng)反復(fù)復(fù)荷載載達(dá)到到一定定循環(huán)環(huán)次數(shù)數(shù)時(shí)，，材料料終于于破壞壞，并并表現(xiàn)現(xiàn)為突突然的的脆性性斷裂裂。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)材料料五、結(jié)構(gòu)常常用鋼鋼材類類別及及選用用我國(guó)結(jié)結(jié)構(gòu)用用鋼材材主要要為碳碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼和低低合金金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼，優(yōu)優(yōu)質(zhì)碳碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼也有有運(yùn)用用。1)碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼根據(jù)國(guó)國(guó)家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)GB/T700——1988，碳素素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼的的牌號(hào)號(hào)由代代表屈屈服點(diǎn)點(diǎn)的字字母Q、屈服服點(diǎn)數(shù)數(shù)值(單位：：N/mm2)、質(zhì)量量等級(jí)級(jí)符號(hào)號(hào)(A～D)、脫氧氧方法法符號(hào)號(hào)等四四個(gè)部部分按按順序序組成成。其中，，A級(jí)鋼只只保證證抗拉拉強(qiáng)度度、屈屈服點(diǎn)點(diǎn)、伸伸長(zhǎng)率率，必必要時(shí)時(shí)尚可可附加加冷彎彎試驗(yàn)驗(yàn)要求求，化化學(xué)成成分對(duì)對(duì)碳、、錳可可不作作為交交貨條條件。。B、C、D級(jí)鋼均均保證證抗拉拉強(qiáng)度度、屈屈服點(diǎn)點(diǎn)、伸伸長(zhǎng)率率、冷冷彎和和沖擊擊韌性性(分別為為+20℃、0℃、-20℃)等力學(xué)學(xué)性能能，化化學(xué)成成分對(duì)對(duì)碳、、硫、、磷的的極限限含量量有嚴(yán)嚴(yán)格要要求。。符號(hào)號(hào)“F”代表沸沸騰鋼鋼，““b”代表半半鎮(zhèn)定定鋼，，符號(hào)號(hào)“Z”和“TZ””分別代代表鎮(zhèn)鎮(zhèn)定鋼鋼和特特種鎮(zhèn)鎮(zhèn)定鋼鋼。在在具體體標(biāo)注注時(shí)““Z”和“TZ””可以省省略。。例如如Q235-B??F表示屈屈服點(diǎn)點(diǎn)為235N/mm2，質(zhì)量量等級(jí)級(jí)為B級(jí)的沸沸騰鋼鋼；Q235-A表示屈屈服點(diǎn)點(diǎn)為235N/mm2，質(zhì)量量等級(jí)級(jí)為A級(jí)的鎮(zhèn)鎮(zhèn)定鋼鋼。2)低合金金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼根據(jù)國(guó)國(guó)家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)GB/T1591——1994，低合合金高高強(qiáng)度度結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼的的牌號(hào)號(hào)的表表示方方法與與碳素素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼相相同。。只是是質(zhì)量量等級(jí)級(jí)分為為A～E共5級(jí)，從從A到E逐級(jí)提提高，，E級(jí)須保保證-40℃的沖擊擊韌性性。由由于低低合金金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼一般般都是是鎮(zhèn)定定鋼，，因而而其牌牌號(hào)后后無(wú)脫脫氧方方法的的符號(hào)號(hào)。例例Q345-B、Q390-C等。1.鋼材的的種類類鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)材料料3)優(yōu)質(zhì)碳碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼按照國(guó)國(guó)家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)GB/T699——1998，優(yōu)質(zhì)質(zhì)碳素素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼分分為普普通含含錳量量的鋼鋼和較較高含含錳量量的鋼鋼兩大大類。。兩類類的牌牌號(hào)均均用代代表鋼鋼中平平均含含碳量量萬(wàn)分分?jǐn)?shù)的的兩位位數(shù)字字表示示，前前者數(shù)數(shù)字后后不加加Mn，后者者數(shù)字字后加加Mn。例如如45號(hào)鋼，，表示示平均均含碳碳量為為0.45%的優(yōu)質(zhì)質(zhì)碳素素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼；；45Mn號(hào)鋼，，表示示同樣樣含碳碳量，，但錳錳含量量也較較高的的優(yōu)質(zhì)質(zhì)碳素素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼。。由于于價(jià)格格較貴貴，鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)中使使用較較少，，僅用用經(jīng)熱熱處理理的優(yōu)優(yōu)質(zhì)碳碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼冷拔拔高強(qiáng)強(qiáng)鋼絲絲或制制作高高強(qiáng)螺螺栓等等。2.鋼材的的選用用鋼材的的選用用既要要保證證結(jié)構(gòu)構(gòu)物的的安全全可靠靠，又又要經(jīng)經(jīng)濟(jì)合合理。。規(guī)范范規(guī)定定為了了保證證承重重結(jié)構(gòu)構(gòu)的承承載能能力和和防止止在一一定條條件下下出現(xiàn)現(xiàn)脆性性破壞壞，應(yīng)應(yīng)根據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的重重要性性、荷荷載特特征、、結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式、應(yīng)應(yīng)力狀狀態(tài)、、連接接方法法、鋼鋼材厚厚度和和工作作環(huán)境境等因因素綜綜合考考慮，，選用用合適適的鋼鋼材牌牌號(hào)和和材性性。(1)承重結(jié)結(jié)構(gòu)的的鋼材材宜采采用Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼。(2)對(duì)于直接承承受動(dòng)荷載載的構(gòu)件和和結(jié)構(gòu)、重重要的構(gòu)件件和結(jié)構(gòu)、、采用焊接接連接的結(jié)結(jié)構(gòu)以及處處于低溫下下工作的結(jié)結(jié)構(gòu)，宜采采用質(zhì)量較較高的鋼材材。(3)對(duì)承受靜載載的受拉及及受彎的重重要焊接構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)構(gòu)，宜選用用較薄的型型鋼和板材材構(gòu)成。(4)當(dāng)選用的型型鋼或板材材的厚度較較大時(shí)，宜宜采用質(zhì)量量較高的鋼鋼材，以防防鋼材中較較大的殘余余拉應(yīng)力和和缺陷等引引起脆性破破壞。鋼結(jié)構(gòu)材料料(5)承重結(jié)構(gòu)采采用的鋼材材應(yīng)具有抗抗拉強(qiáng)度、、伸長(zhǎng)率、、屈服強(qiáng)度度和硫、磷磷含量的合合格保證，，對(duì)焊接結(jié)結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具具有碳含量量的合格保保證。焊接接承重結(jié)構(gòu)構(gòu)以及重要要的非焊接接承重結(jié)構(gòu)構(gòu)采用的鋼鋼材還應(yīng)具具有冷彎試試驗(yàn)的合格格保證。(6)選擇鋼材時(shí)時(shí)應(yīng)盡量統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)格，，減少鋼材材牌號(hào)和型型材種類，，同時(shí)還要要考慮市場(chǎng)場(chǎng)供應(yīng)情況況和制造廠廠的工藝可可能性。3.鋼材的規(guī)格格1)熱軋鋼板鋼板有厚鋼鋼板、薄鋼鋼板、扁鋼鋼{或帶鋼}之分，其規(guī)規(guī)格如下：：厚鋼板：厚厚度為4.5mm～60mm，寬度為600mm～3000mm，長(zhǎng)度為4m～12m。薄鋼板：厚厚度為0.35mm～4mm，寬度為500mm～1500mm，長(zhǎng)度為0.5m～4m。扁鋼：厚度度為4mm～60mm，寬度為12mm～200mm，長(zhǎng)度為3m～9m。厚鋼板常用用做大型梁梁、柱等實(shí)實(shí)腹式構(gòu)件件的翼緣和和腹板，以以及節(jié)點(diǎn)板板等；薄鋼鋼板主要用用來(lái)制造造冷冷彎薄壁型型鋼；扁鋼鋼可用做焊焊接組合梁梁、柱翼緣緣板、各種種連接板、、加勁肋等等。鋼板截截面的表示示方法為在在“—厚度×寬度×長(zhǎng)度”(也有采用把把寬度寫在在厚度前面面的標(biāo)注方方法，兩者者均可)，例如：—8×400×3000?！啊北硎句摪褰亟孛妗ｄ摻Y(jié)構(gòu)材料料2)熱軋型鋼常用的熱軋軋型鋼有角角鋼、工字字鋼、槽鋼鋼和鋼管等等，如圖14.3所示。圖14.3熱軋型鋼截截面形式角鋼分為等等邊角鋼和和不等邊角角鋼，主要要用于制作作桁架等格格構(gòu)式桿件件和支撐等等連接桿件件。不等邊邊角鋼型號(hào)號(hào)的表示方方法為在符符號(hào)“L”后加“長(zhǎng)邊邊寬×短邊寬×厚度”，如如L125××80×8；等邊角鋼鋼在“L”后加“邊寬寬×厚度”，如如“L125××8”。工字鋼分為為普通工字字鋼、輕型型工字鋼和和H型鋼。普通通工字鋼和和輕型工字字鋼的兩個(gè)個(gè)主軸方向向的慣性矩矩相差較大大，不宜單單獨(dú)用作受受壓構(gòu)件，，而宜用作作腹板平面面內(nèi)受彎的的構(gòu)件，或或由工字鋼鋼和其他型型鋼組成的的組合構(gòu)件件或格構(gòu)式式構(gòu)件。寬寬翼緣H型鋼平面內(nèi)內(nèi)外的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半徑較接接近，可單單獨(dú)用作受受壓構(gòu)件。。普通工字鋼鋼和輕型工工字鋼的型型號(hào)用符號(hào)號(hào)“I”后加截面高高度的厘米米數(shù)表示，，20號(hào)以上的工工字鋼，又又按腹板厚厚度不同，，分為a、b、c三類，例如如：I20a表示高度為為200mm，腹板寬度度為a類的工字鋼鋼。輕型工工字鋼的翼翼緣要較普普通工字鋼鋼的寬且薄薄，回轉(zhuǎn)半半徑較大。。鋼結(jié)構(gòu)材料料H型鋼與普通通工字鋼相相比，其翼翼緣內(nèi)外兩兩側(cè)平行，，便于與其其他構(gòu)件連連接。H型鋼可分為為寬翼緣H型鋼(HW)、中翼緣H型鋼(HM)和窄翼緣H型鋼(HN)。各種H型鋼均可剖剖為T型鋼供應(yīng)，，代號(hào)分別別為TW、TM、TN。H型鋼和剖分分T型鋼的型號(hào)號(hào)均表示為為：高度H×寬度B×腹板厚度t1×翼緣厚度t2。例如：HM340×250×9×14，其剖分T型鋼為TM170×250×9×14。槽鋼有普通通槽鋼和輕輕型槽鋼。。適于作檁檁條等雙向向受彎構(gòu)件件，也可用用其組成組組合或格構(gòu)構(gòu)式構(gòu)件。。槽鋼型號(hào)號(hào)與工字鋼鋼相似，例例如[32a指截面高度度320mm，腹板較薄薄的槽鋼。。鋼管有無(wú)縫縫鋼管和焊焊接鋼管。。由于回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半徑較大大，常用作作桁架、網(wǎng)網(wǎng)架、網(wǎng)殼殼等平面和和空間格構(gòu)構(gòu)式結(jié)構(gòu)桿桿件；在鋼鋼管混凝土土柱中也有有廣泛應(yīng)用用。其表示示法為在符符號(hào)“φ”后加“外徑徑×厚度”，例例如：φ180××8。3)冷彎薄壁型型鋼冷彎薄壁型型鋼是由鋼鋼板經(jīng)冷加加工而成，，采用冷彎彎型鋼機(jī)成成型、壓力力機(jī)上模壓壓成型或在在彎曲機(jī)上上彎曲成型型。常用截截面型號(hào)如如圖14.4所示。冷彎薄壁型型鋼的截面面形式和尺尺寸均可按按受力特點(diǎn)合理設(shè)設(shè)計(jì)，能充充分利用鋼鋼材的強(qiáng)度度、節(jié)約鋼材，在在國(guó)內(nèi)外輕輕鋼建筑結(jié)結(jié)構(gòu)中被廣廣泛地應(yīng)用。圖14.4冷彎薄壁型型鋼截面鋼結(jié)構(gòu)的基基本構(gòu)件一、軸心受力構(gòu)構(gòu)件軸心受力構(gòu)構(gòu)件分為軸軸心受拉構(gòu)構(gòu)件和軸心心受壓構(gòu)件件，前者簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱拉桿，，后者簡(jiǎn)稱稱壓桿，但但當(dāng)壓桿為為豎向構(gòu)件件并用以支支承屋蓋或或樓蓋時(shí)則則常稱為柱柱。軸心受受力構(gòu)件廣廣泛應(yīng)用于于屋架、托托架、網(wǎng)架架和網(wǎng)殼等等平面或空空間格構(gòu)式式體系及支支撐系統(tǒng)中。。軸心受力構(gòu)構(gòu)件的截面面形式按生生產(chǎn)制作情況分為為型鋼截面面和組合截截面，組合合截面又分為為實(shí)腹式組組合截面和和格構(gòu)式組組合截面。圖圖14.5給出了常用用的軸心受受力構(gòu)件的截面面形式。1.截面形式圖14.5軸心受力構(gòu)構(gòu)件的截面面形式2.軸心受力構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度度《規(guī)范》規(guī)定，軸心心受力構(gòu)件件的強(qiáng)度，，除高強(qiáng)度度螺栓摩擦擦型連接外外，應(yīng)按下下式計(jì)算：：鋼結(jié)構(gòu)的基基本構(gòu)件式中，N——軸心拉力或或軸心壓力力設(shè)計(jì)值；；An——構(gòu)件的凈截截面面積；；f——鋼材抗拉強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值。高強(qiáng)度螺栓栓摩擦型連連接處的強(qiáng)強(qiáng)度應(yīng)按下下列公式計(jì)計(jì)算：式中，n——在節(jié)點(diǎn)或拼拼接處，構(gòu)構(gòu)件一端連連接的高強(qiáng)強(qiáng)度螺栓數(shù)數(shù)目；n1——所計(jì)算截面面(最外列螺栓栓處)上高強(qiáng)度螺螺栓數(shù)目；；A——構(gòu)件的毛截截面面積。。式(14-3)是驗(yàn)算構(gòu)件件的毛截面面強(qiáng)度。(14-1)(14-3)(14-2)3.軸心受力構(gòu)構(gòu)件的剛度度按正常使用用極限狀態(tài)態(tài)要求，軸軸心受力構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有有一定的剛剛度，以保保證構(gòu)件在在運(yùn)輸和安安裝過(guò)程中中不產(chǎn)生過(guò)過(guò)大變形。規(guī)范規(guī)定，，軸心受力力構(gòu)件的剛剛度通過(guò)保保證其長(zhǎng)細(xì)細(xì)比的限值值來(lái)實(shí)現(xiàn)，，其計(jì)算式式為：鋼結(jié)構(gòu)的基基本構(gòu)件式中，λ——構(gòu)件的最大大長(zhǎng)細(xì)比；；l0——構(gòu)件的計(jì)算算長(zhǎng)度；i——構(gòu)件截面的的回轉(zhuǎn)半徑徑；[λ]———構(gòu)件的容許許長(zhǎng)細(xì)比，，查《規(guī)范》取用。4.軸心受壓構(gòu)構(gòu)件的整體體穩(wěn)定規(guī)范規(guī)定，，軸心受壓壓構(gòu)件的整整體穩(wěn)定按按下式計(jì)算算：(14-5)(14-4)式中，φ——軸心受壓構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定定系數(shù)(取截面兩主主軸穩(wěn)定系系數(shù)中的較較小者)，根據(jù)構(gòu)件件長(zhǎng)細(xì)比、鋼材屈屈服強(qiáng)度及及截面分類類查規(guī)范取取用。f——鋼材的抗壓壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值。鋼結(jié)構(gòu)的基基本構(gòu)件5.軸心受壓構(gòu)構(gòu)件的局部部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)構(gòu)件一般由由若干矩形形平面板件件組成，如如果板件平平面尺寸很很大，而厚厚度又相對(duì)對(duì)很薄(寬厚比過(guò)大大)，在軸心壓壓力作用下下，板件可可能在達(dá)到到強(qiáng)度承載載力之前先先失去局部部穩(wěn)定。如如圖14.6所示為一工工字形截面面構(gòu)件，在在軸向壓力力作用下，，腹板和翼翼緣發(fā)生側(cè)側(cè)向鼓出和和翹曲的局局部失穩(wěn)現(xiàn)現(xiàn)象。雖然構(gòu)件喪喪失局部穩(wěn)穩(wěn)定后還可可以繼續(xù)維維持整體穩(wěn)穩(wěn)定，但由由于部分板板件屈曲后后退出工作作，使構(gòu)件件有效承載載截面減少少，會(huì)加速速構(gòu)件整體體失穩(wěn)而喪喪失承載力力。為了保證局局部穩(wěn)定，，通常采用用限制其板板件的寬(高)厚比的辦法法來(lái)實(shí)現(xiàn)。。軋制型鋼鋼一般都能能滿足局部部穩(wěn)定要求求，不需驗(yàn)驗(yàn)算。對(duì)于于工字形截截面構(gòu)件：：圖14.6軸心受壓構(gòu)構(gòu)件的局部部穩(wěn)定翼緣板自由由外伸寬度度b與其寬度t之比應(yīng)符合合：鋼結(jié)構(gòu)的基基本構(gòu)件式中，λ為構(gòu)件兩方方向長(zhǎng)細(xì)比比的較大值值；當(dāng)λ<30時(shí)，取λ=30；當(dāng)λ>100時(shí)，取λ=100。腹板計(jì)算算高度h0與其厚度tw之比，應(yīng)符符合：其他截面構(gòu)構(gòu)件的板件件寬厚比限限值見(jiàn)規(guī)范范具體規(guī)定定。當(dāng)腹板板高厚比不不滿足要求求時(shí)，可加加厚腹板或或在腹板中中部設(shè)置縱縱向加勁肋肋。用縱向向加勁肋加加強(qiáng)后的腹腹板仍按式式(14-7)計(jì)算，但h0應(yīng)取翼緣與與縱向加勁勁肋之間的的距離。(14-7)(14-6)鋼結(jié)構(gòu)的基基本構(gòu)件二、受彎構(gòu)件承受橫向荷荷載和彎矩矩的構(gòu)件稱稱為受彎構(gòu)構(gòu)件。受彎彎構(gòu)件一般般稱為梁。。鋼梁在工工業(yè)與民用用建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)中有廣泛泛應(yīng)用，常常見(jiàn)的有工工作平臺(tái)梁梁、樓蓋梁梁、墻梁、、檁條和吊吊車梁等。。鋼梁分為為型鋼梁和和組合梁兩兩大類。型型鋼梁構(gòu)造造簡(jiǎn)單、制制造省工，，成本較低低，因而廣廣泛用作小小型鋼梁。。但在荷載載較大或跨跨度較大時(shí)時(shí)，由于軋軋制條件限限制型鋼的的尺寸、規(guī)規(guī)格不能滿滿足梁承載載力和剛度度的要求，，就必須采采用組合梁梁。常用鋼鋼梁的截面面形式如圖圖14.7所示。圖14.7鋼梁的截面面形式1.受彎構(gòu)件的的強(qiáng)度1)抗彎強(qiáng)度隨著作用彎彎矩的增加加，梁截面面上的正應(yīng)應(yīng)力發(fā)展過(guò)過(guò)程分為如如下三個(gè)階階段：(1)彈性工作階階段。此時(shí)時(shí)正應(yīng)力沿沿截面為直直線分布，，梁最外邊邊緣的正應(yīng)應(yīng)力沒(méi)達(dá)到到屈服應(yīng)力力值，如圖圖14.8(b)所示。(2)彈塑性工作作階段。此此時(shí)梁邊緣緣部分出現(xiàn)現(xiàn)塑性區(qū)，，區(qū)域內(nèi)正正應(yīng)力值等等于屈服應(yīng)應(yīng)力值，而而中性軸附附近材料仍仍保持彈性性，如圖14.8(c)所示。(3)塑性工作階階段。此時(shí)時(shí)梁全截面面進(jìn)入塑性性，應(yīng)力均均達(dá)到屈服服應(yīng)力值，，形成塑性性鉸，如圖圖14.8(d)所示。鋼結(jié)構(gòu)的基基本構(gòu)件圖14.8梁受彎時(shí)截截面正應(yīng)力力發(fā)展過(guò)程程顯然，在計(jì)計(jì)算梁的抗抗彎強(qiáng)度時(shí)時(shí)，考慮截截面塑性發(fā)發(fā)展比不考考慮要節(jié)省省鋼材。但但若按截面面形成塑性性鉸來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)，可能使使梁的撓度度過(guò)大，受受壓翼緣過(guò)過(guò)早失去局局部穩(wěn)定。。故《規(guī)范》規(guī)定，對(duì)于于承受靜力力荷載或間間接承受動(dòng)動(dòng)力荷載的的受彎構(gòu)件件，只適當(dāng)當(dāng)考慮截面面中的塑性性發(fā)展，并并通過(guò)引入入截面塑性性發(fā)展系數(shù)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。故，梁的抗抗彎強(qiáng)度按按下列規(guī)定定計(jì)算：鋼結(jié)構(gòu)的基基本構(gòu)件單向受彎時(shí)時(shí)雙向受彎時(shí)時(shí)(14-9)式中，Mx、My為同一截面面處繞x軸和y軸的彎矩(對(duì)工字形截截面：x軸為強(qiáng)軸，，y軸為弱軸)；Wnx、Wny是對(duì)x軸和y軸的凈截面面模量；γx、γy為截面塑性性發(fā)展系數(shù)數(shù)；對(duì)工字字形截面，，γx=1.05，γy=1.20；對(duì)箱型截截面：γx=γy=1.05。對(duì)直接承承受動(dòng)荷載載且需計(jì)算算疲勞的梁梁，宜取γx=γy=1.0，f為鋼材抗彎彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值。(14-8)(14-9)2)抗剪強(qiáng)度規(guī)范規(guī)定，，在主平面面內(nèi)受彎的的實(shí)腹構(gòu)件件，其抗剪剪強(qiáng)度應(yīng)按按下式計(jì)算算：鋼結(jié)構(gòu)的基基本構(gòu)件式中，V——計(jì)算截面沿沿腹板平面面作用的剪剪力；S——計(jì)算截面一一半毛截面面對(duì)中性軸軸的面積矩矩；I——毛截面慣性性矩；tw——腹板厚度；；fv——鋼材的抗剪剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值。3)其他強(qiáng)度當(dāng)梁上翼緣緣受有沿腹腹板平面作作用的集中中荷載，且且該荷載處處又未設(shè)置置支承加勁勁肋時(shí)，應(yīng)應(yīng)按規(guī)范驗(yàn)驗(yàn)算腹板計(jì)計(jì)算高度邊邊緣的局部部承壓強(qiáng)度度。在梁的的腹板計(jì)算算高度邊緣緣處，若同同時(shí)受有較較大的正應(yīng)應(yīng)力、剪應(yīng)應(yīng)力和局部部壓應(yīng)力，，或同時(shí)受受有較大的的正應(yīng)力和和剪應(yīng)力(如連續(xù)梁中部支支座處或梁翼緣緣截面改變處等等)，應(yīng)按規(guī)范驗(yàn)算算該處的折算應(yīng)應(yīng)力。(14-10)2.受彎構(gòu)件的剛度度梁的剛度按正常常使用極限狀態(tài)態(tài)下，荷載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值引起的最大大撓度計(jì)算。梁梁的剛度不足，，就不能保證正正常使用。例如如，樓蓋梁撓度度過(guò)大，就會(huì)引引起居住者不適適，或板面開(kāi)裂裂；吊車梁撓度度過(guò)大，會(huì)影響響吊車正常運(yùn)行行。因此，應(yīng)按按下式驗(yàn)算梁的的剛度：鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)構(gòu)件式中，υ——由荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)產(chǎn)生的最大撓度度；[υ]——梁的容許撓度值值，按規(guī)范取用用。3.受彎構(gòu)件的整體體穩(wěn)定為提高抗彎強(qiáng)度度，節(jié)省鋼材，，鋼梁截面一般般做成高而窄的的形式，受荷方方向剛度大而側(cè)側(cè)向剛度小。因因而，在外荷載載作用下，在截截面正應(yīng)力達(dá)到到鋼材屈服強(qiáng)度度之前，鋼梁可可能突然發(fā)生側(cè)側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變形而破壞，，這種現(xiàn)象稱為為梁的整體失穩(wěn)穩(wěn)?！兑?guī)范》規(guī)定，凡符合下下列情況之一的的梁，其整體穩(wěn)穩(wěn)定可得到保證證，不必計(jì)算：：(1)有剛性鋪板密鋪鋪在梁的受壓翼翼緣上并與其牢牢固連接，能阻阻止梁受壓翼緣緣的側(cè)向位移時(shí)時(shí)。(2)H型鋼或等截面工工字形簡(jiǎn)支梁受受壓翼緣的自由由長(zhǎng)度l1與其寬度b1之比不超過(guò)表14-1規(guī)定的數(shù)值時(shí)。。對(duì)跨中無(wú)側(cè)向向支承點(diǎn)的梁，，l1為其跨度；對(duì)跨跨中有側(cè)向支承承點(diǎn)的梁，l1為受壓翼緣側(cè)向向支承點(diǎn)間的距距離。(14-11)鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)構(gòu)件表14-1工字形截面簡(jiǎn)支支梁不需計(jì)算整整體穩(wěn)定性的最最大l1/b1值當(dāng)不滿足上述條條件時(shí)，應(yīng)按下下式驗(yàn)算梁的整整體穩(wěn)定：(14-12)式中，M1——繞強(qiáng)軸作用的最最大彎矩；Wx——按受壓纖維確定定的梁毛截面模模量；φb——梁的整體穩(wěn)定系系數(shù)，按《規(guī)范》計(jì)算。上述整體穩(wěn)定系系數(shù)是按彈性穩(wěn)穩(wěn)定理論求得的的，故只適用于于彈性階段失穩(wěn)穩(wěn)的梁，而研究究表明，大量梁梁的失穩(wěn)常發(fā)生生在彈塑性階段段。規(guī)范規(guī)定，，當(dāng)計(jì)算出的φb>0.6時(shí)，用下式求得得的φ’b代替φb進(jìn)行梁的整體穩(wěn)穩(wěn)定計(jì)算：但不大于1.0。(14-13)4.受彎構(gòu)件的局部部穩(wěn)定組合梁由若干板板件組成，如果果受壓翼緣的寬寬厚比過(guò)大，或或腹板的高厚比比過(guò)大，在受力力過(guò)程中，受壓壓翼緣或腹板可可能偏離其平面面位置，出現(xiàn)波波形鼓曲(如圖14.10所示)，即所謂的局部部失穩(wěn)現(xiàn)象。鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)構(gòu)件圖14.9梁的局部失穩(wěn)(翼緣)圖14.10梁的局部失穩(wěn)(腹板)熱軋型鋼由于軋軋制條件，其板板件寬厚比較小小，都能滿足局局部穩(wěn)定要求，，不需計(jì)算。對(duì)對(duì)于組合鋼梁，，受壓翼緣的局局部穩(wěn)定一般采采用限制寬厚比比的辦法來(lái)保證證。腹板的局部部穩(wěn)定可通過(guò)限限制寬厚比和設(shè)設(shè)置加勁肋來(lái)保保證。5.型鋼梁設(shè)計(jì)例題題【例14.1】試設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支工字字形型鋼梁。梁梁的跨度為6m，荷載設(shè)計(jì)值為為20kN/m(不含自重)。鋼材采用Q235，容許撓度l/200。解(1)初選截面。不考考慮自重鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)構(gòu)件查表，選用I28aWx=508cm3，Ix=7114cm3，Ix/Sx=24.6cm，q0=43.4×9.8=425.3N/m(2)驗(yàn)算。截面沒(méi)有有削弱，抗彎強(qiáng)強(qiáng)度不必驗(yàn)算。。①整體穩(wěn)定查表得φb=0.60按整體穩(wěn)定重新新選擇型號(hào)。當(dāng)選用22～40之間的工字鋼時(shí)時(shí)，φb=0.60則鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)構(gòu)件選I36aWx=875cm3，Ix=15760cm3，Ix/Sx=30.7cm，，q0=59.9×9.8=587N/m②抗剪強(qiáng)度滿足要求。③剛度。剛度度校核采用荷載載標(biāo)準(zhǔn)值，此處處荷載分項(xiàng)系數(shù)數(shù)取平均值1.3。滿足要求。鋼結(jié)構(gòu)的連接一、鋼結(jié)構(gòu)常用的幾幾種連接方法鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件是是由型鋼、鋼板板等通過(guò)連接構(gòu)構(gòu)成的，各構(gòu)件件再通過(guò)安裝連連接構(gòu)成整體結(jié)結(jié)構(gòu)。因而連接接在鋼結(jié)構(gòu)中處處于重要的樞紐紐地位。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的連接必須符符合安全可靠、、傳力明確、構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造造方便和節(jié)約鋼鋼材的原則。鋼結(jié)構(gòu)的連接方方法可分為焊縫縫連接、鉚釘連連接、和螺栓連連接三種。二、焊接方法和焊縫縫主要形式1.焊縫連接的特點(diǎn)點(diǎn)焊縫連接是現(xiàn)代代鋼結(jié)構(gòu)最主要要的連接方法。。其優(yōu)點(diǎn)是：構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，任何何形式的構(gòu)件都都可直接相連；；用料經(jīng)濟(jì)，不不削弱截面；制制作加工方便，，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化化操作；連接的的密閉性好，結(jié)結(jié)構(gòu)剛度大。其其缺點(diǎn)是：在焊焊縫附近的熱影影響區(qū)內(nèi)，鋼材材的金相組織發(fā)發(fā)生改變，導(dǎo)致致局部材料變脆脆；焊接殘余應(yīng)應(yīng)力和殘余變形形使受壓構(gòu)件承承載力降低；焊焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋紋很敏感，局部部裂紋一旦發(fā)生生，就容易擴(kuò)展展到整體，低溫溫冷脆問(wèn)題較為為突出。鋼結(jié)構(gòu)的連接2.鋼結(jié)構(gòu)常用焊接接方法1)手工電弧焊這是最常用的一一種焊接方法(如圖14.11所示)。通電后，在涂涂有藥皮的焊條條和焊件間產(chǎn)生生電弧。電弧提提供熱源，使焊焊條中的焊絲熔熔化，滴落在焊焊件上被電弧所所吹成的小凹槽槽熔池中。由電電焊條藥皮形成成的熔渣和氣體體覆蓋著熔池，，防止空氣中的的氧、氮等氣體體與熔化的液體體金屬接觸，避避免形成脆性易易裂的化合物。。焊縫金屬冷卻卻后把被連接件件連成一體。圖14.11手手工電弧焊焊手工電弧焊設(shè)備備簡(jiǎn)單，操作靈靈活方便，適于于任意空間位置置的焊接，特別別適于焊接短焊焊縫。但生產(chǎn)效效率低，勞動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度大，焊接質(zhì)質(zhì)量和焊工的精精神狀態(tài)與技術(shù)術(shù)水平有很大關(guān)關(guān)系。鋼結(jié)構(gòu)的連接手工電弧焊所用用焊條應(yīng)與焊件件鋼材(或稱主體金屬)相適應(yīng)，例如：：對(duì)Q235鋼采用E43型焊條(E4300～E4328)；對(duì)Q345鋼采用E50型焊條(E5000～E5048)；對(duì)Q390鋼和Q420鋼采用E55型焊條(E5500～E5518)。焊條型號(hào)中，，字母E表示焊條(Electrodes)，前兩位數(shù)字為為熔敷金屬的最最小抗拉強(qiáng)度(單位為kgf/mm2)，第三、四位數(shù)數(shù)字表示使用焊焊接位置、電流流以及藥皮類型型等。不同鋼種種的鋼材相焊接接時(shí)，宜采用低低組配方案，即即宜采用與低強(qiáng)強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)應(yīng)的焊條。2)埋弧焊(自動(dòng)或半自動(dòng))埋弧焊是電弧在在焊劑層下燃燒燒的一種電弧焊焊方法。焊絲送送進(jìn)和焊接方向向的移動(dòng)有專門門機(jī)構(gòu)控制的稱稱埋弧自動(dòng)電弧弧焊(如圖14.12所示)；焊絲送進(jìn)由專專門機(jī)構(gòu)控制，，而焊接方向的的移動(dòng)靠工人操操作的稱為埋弧弧半自動(dòng)電弧焊焊。埋弧焊的焊焊絲不涂藥皮，，但施焊端靠由由焊劑漏頭自動(dòng)動(dòng)流下的顆粒狀狀焊劑所覆蓋，，電弧完全被埋埋在焊劑之內(nèi)，，電弧熱量集中中，熔深大，適適于厚板的焊接接，具有很高的的生產(chǎn)效率。由由于采用了自動(dòng)動(dòng)或半自動(dòng)化操操作，焊接時(shí)的的工藝條件穩(wěn)定定，焊縫化學(xué)成成分均勻，故焊焊成的焊縫的質(zhì)質(zhì)量好，焊件變變形小。同時(shí)，，高的焊速也減減小了熱影響區(qū)區(qū)的范圍。但埋埋弧焊對(duì)焊件邊邊緣的裝配精度度(如間隙)要求比手工焊高高。埋弧焊所用焊絲絲和焊劑應(yīng)與主主體金屬的力學(xué)學(xué)性能相適應(yīng)，，并應(yīng)符合現(xiàn)行行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)規(guī)定。鋼結(jié)構(gòu)的連接圖14.12埋埋弧焊3)氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊是利利用二氧化碳?xì)鈿怏w或其他惰性性氣體作為保護(hù)護(hù)介質(zhì)的一種電電弧熔焊方法。。它直接依靠保保護(hù)氣體在電弧弧周圍造成局部部的保護(hù)層，以以防止有害氣體體的侵入并保證證了焊接過(guò)程的的穩(wěn)定性。鋼結(jié)構(gòu)的連接氣體保護(hù)焊的焊焊縫熔化區(qū)沒(méi)有有熔渣，焊工能能夠清楚地看到到焊縫成型的過(guò)過(guò)程；由于保護(hù)護(hù)氣體是噴射的的，有助于熔滴滴的過(guò)渡；又由由于熱量集中，，焊接速度快，，焊件熔深大，，故所形成的焊焊縫強(qiáng)度比手工工電弧焊高，塑塑性和抗腐蝕性性好，適用于全全位置的焊接。。但不適用于在在風(fēng)較大的地方方施焊。3.焊縫連接形式及及焊縫形式1)焊縫連接形式焊縫連接形式按按被連接鋼材的的相互位置可分分為對(duì)接，搭接接、T形連接和角部連連接四種，如圖圖14.13所示。圖14.13焊焊縫連接形形式鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接對(duì)接連接主要用用于厚度相同或或接近相同的構(gòu)構(gòu)件的連接。其其焊接處傳力均均勻，無(wú)明顯的的應(yīng)力集中，且且用料經(jīng)濟(jì)，但但焊件邊緣需要要加工，被連接接兩板的間隙和和坡口尺寸有嚴(yán)嚴(yán)格要求。搭接連接因特別別適用于不同厚厚度構(gòu)件的連接接，且構(gòu)造簡(jiǎn)單單，施工方便，，目前應(yīng)用很廣廣泛，但其焊接接處傳力不均，，且較費(fèi)材料。。T形連接省工省料料，常用于制作作組合截面。角角部連接主要用用于制作箱形截截面。2)焊縫形式常用的焊縫形式式有對(duì)接焊縫和和角焊縫。對(duì)接接焊縫按受力方方向又分為正對(duì)對(duì)接焊縫和斜對(duì)對(duì)接焊縫；角焊焊縫可分為正面面角焊縫、側(cè)面面角焊縫和斜焊焊縫，如圖14.14所示。圖14.14焊焊縫形式鋼結(jié)構(gòu)的連接4.焊縫代號(hào)《焊縫符號(hào)表示法法》規(guī)定：焊縫代號(hào)號(hào)由引出線、圖圖形符號(hào)和輔助助符號(hào)三部分組組成。引出線由由橫線和帶箭頭頭的斜線組成。。箭頭指到圖形形上的相應(yīng)焊接接處，橫線的上上面和下面用來(lái)來(lái)標(biāo)注圖形符號(hào)號(hào)和焊縫尺寸。。當(dāng)引出線的箭箭頭指向焊縫所所在的一面時(shí)，，應(yīng)將圖形符號(hào)號(hào)和焊縫尺寸等等標(biāo)注在水平橫橫線的上面；當(dāng)當(dāng)箭頭指向?qū)?yīng)應(yīng)焊縫所在的另另一面時(shí)，則應(yīng)應(yīng)將圖形符號(hào)和和焊縫尺寸標(biāo)注注在水平橫線的的下面。必要時(shí)時(shí)，可在水平橫橫線的末端加一一尾部作為其他他說(shuō)明之用。圖圖形符號(hào)表示焊焊縫的基本形式式，如用‖表示I形焊縫，用V表示V型坡口的對(duì)接接焊縫。輔助助符號(hào)表示焊焊縫的輔助要要求。表14-2列出了一些常常用焊縫代號(hào)號(hào)。表14-2焊焊縫代號(hào)號(hào)鋼結(jié)構(gòu)的連接接三、對(duì)接焊縫的構(gòu)構(gòu)造與計(jì)算對(duì)接焊縫常需需做成坡口，，以便于焊縫縫焊透，故又又稱坡口焊縫縫。坡口形式式的選取應(yīng)根根據(jù)板厚和施施工條件按現(xiàn)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行行。當(dāng)焊件厚厚度很小時(shí)(手工焊6mm，埋弧焊10mm)時(shí)，可不開(kāi)坡坡口，即用直直邊焊。圖14.15給出了常用的的坡口形式。。1.對(duì)接焊縫的構(gòu)構(gòu)造圖14.15對(duì)接焊焊縫的坡口形形式在對(duì)接焊縫對(duì)對(duì)接處，當(dāng)焊焊件的寬度不不同或厚度相相差4mm以上時(shí)，應(yīng)分分別在寬度方方向或厚度方方向從一側(cè)或或兩側(cè)做成坡坡度不大于1∶2.5的斜角(如圖14.16所示)，以使截面過(guò)過(guò)渡平緩，減減少應(yīng)力集中中。鋼結(jié)構(gòu)的連接接在焊縫的起滅滅弧處，常出出現(xiàn)弧坑等缺缺陷，故焊接接時(shí)一般應(yīng)設(shè)設(shè)置引弧板和和引出板(如圖圖14.17所示)。對(duì)受靜力荷荷載或間接承承受動(dòng)力荷載載的結(jié)構(gòu)，當(dāng)當(dāng)無(wú)法設(shè)置引引弧(出)板時(shí)，允許不不設(shè)，但焊縫縫的計(jì)算長(zhǎng)度度等于實(shí)際長(zhǎng)長(zhǎng)度減2t(t為較薄焊件厚厚度)。對(duì)于直接承承受動(dòng)力荷載載的結(jié)構(gòu)必須須設(shè)置引弧(出)板。圖14.16不同厚厚度或?qū)挾鹊牡匿摪迤唇訄D14.17對(duì)接焊焊縫的引弧(出)板1)軸心受受力的對(duì)接焊焊縫軸心受力的對(duì)對(duì)接焊縫(如如圖14.18所示)應(yīng)應(yīng)按下式驗(yàn)算算焊縫強(qiáng)度：：2.對(duì)接焊縫的計(jì)計(jì)算式中，N———軸心拉力或或壓力；lw——焊縫的計(jì)計(jì)算長(zhǎng)度，當(dāng)當(dāng)未采用引弧弧板時(shí)，取實(shí)實(shí)際長(zhǎng)度減去去2t；t——在對(duì)接接接頭中連接接件的較小厚厚度；在T形形接頭中為腹腹板厚度；——對(duì)接焊縫縫的抗拉、抗抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值。(14-14)鋼結(jié)構(gòu)的連接接質(zhì)量等級(jí)為一一、二級(jí)的對(duì)對(duì)接焊縫，其其強(qiáng)度與母材材相等，可不不計(jì)算焊縫強(qiáng)強(qiáng)度；對(duì)于三三級(jí)焊縫需按按上式計(jì)算。。當(dāng)按直縫計(jì)計(jì)算不能滿足足強(qiáng)度要求時(shí)時(shí)，可采用斜斜對(duì)接焊縫(如圖14.18(b)所示)。規(guī)范規(guī)定，，焊縫與作用用力間的夾角角θ滿足≤1.5時(shí)，其強(qiáng)度可可不計(jì)算。圖14.18對(duì)接焊焊縫受軸心力力2)承受彎彎矩和剪力共共同作用的對(duì)對(duì)接焊縫在彎矩和剪力力共同作用下下，對(duì)接焊縫縫需按下列公公式，分別進(jìn)進(jìn)行最大正應(yīng)應(yīng)力、最大剪剪應(yīng)力和折算算應(yīng)力的計(jì)算算：最大正應(yīng)力最大剪應(yīng)力折算應(yīng)力(14-15)(14-17)(14-16)鋼結(jié)構(gòu)的連接接鋼結(jié)構(gòu)的連接接式中，Ww——焊縫截面模量量；Iw——焊縫截面慣性性矩；Sw——計(jì)算剪應(yīng)力處處焊縫截面面面積矩；——對(duì)接焊縫抗剪剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值；σ1、τ1——驗(yàn)算點(diǎn)處的焊焊接正應(yīng)力和和剪應(yīng)力；1.1——考慮到最大折折算應(yīng)力只在在局部出現(xiàn)，，而將強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值適當(dāng)提提高的系數(shù)。。3)承受軸向力、、彎矩和剪力力共同作用的的對(duì)接焊縫當(dāng)軸心力與彎彎矩、剪力共共同作用時(shí)，，焊縫的最大大正應(yīng)力應(yīng)為為軸心力和彎彎矩引起的應(yīng)應(yīng)力之和，剪剪應(yīng)力仍按式式(14-16)驗(yàn)算，折算應(yīng)應(yīng)力仍按式(14-17)驗(yàn)算。四、直角焊縫的構(gòu)構(gòu)造與計(jì)算角焊縫按其長(zhǎng)長(zhǎng)度方向與作作用力方向的的關(guān)系分為正正面角焊縫、、側(cè)面角焊縫縫和斜角焊縫縫。當(dāng)焊縫長(zhǎng)長(zhǎng)度方向與作作用力垂直時(shí)時(shí)為正面角焊焊縫；當(dāng)焊縫縫長(zhǎng)度方向與與作用力平行行時(shí)為側(cè)面角角焊縫。按截截面形式又分分為直角角焊焊縫和斜角角角焊縫(如圖14.19所示)?，F(xiàn)主要介紹紹直角焊縫。。鋼結(jié)構(gòu)的連接接圖14.19角焊縫截面形形式鋼結(jié)構(gòu)的連接接1.直角焊縫的構(gòu)造1)最大焊角尺寸為避免燒穿焊件，減少焊接應(yīng)力和焊接變形，角焊縫的焊角尺寸不宜過(guò)大。規(guī)范規(guī)定，除了直接焊接鋼管結(jié)構(gòu)的焊角尺寸hf不宜大于鋼管厚度的2倍之外，hf不應(yīng)大于較薄焊件厚度的1.2倍。在板件邊緣的角焊縫，當(dāng)板件厚度t>6mm時(shí)，hf≤t；當(dāng)t>6mm時(shí)，hf≤mm。2)最小焊角尺寸為保證焊縫的最小承載力，并防止焊縫因冷卻過(guò)快而產(chǎn)生裂紋。規(guī)范規(guī)定，角焊縫的焊角尺寸hf不得小于，t為較厚焊件厚度(單位：mm)。計(jì)算時(shí)，焊角尺寸取mm的整數(shù)，小數(shù)點(diǎn)以后都進(jìn)為1mm。自動(dòng)焊熔深大，最小焊角尺寸可減少1mm；對(duì)T形連接的單面角焊縫，應(yīng)增加1mm。當(dāng)焊件厚度等于或小于4mm時(shí)，最小焊角尺寸應(yīng)與焊件厚度相同。3)角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度限制側(cè)焊縫應(yīng)力沿長(zhǎng)度分布不均，兩端大中間小，為防止焊縫長(zhǎng)度過(guò)大時(shí)，焊縫兩端先破壞，一般規(guī)定側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度lw≤60hf。當(dāng)實(shí)際長(zhǎng)度大于上述限值時(shí)，其超過(guò)部分在計(jì)算中不予考慮。若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度不受此限制。為了使焊縫能夠具有一定的承載能力，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，側(cè)面角焊縫或正面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不得小于8hf和40mm。鋼結(jié)構(gòu)的連接接4)其他構(gòu)造要求求(1)當(dāng)構(gòu)件的端部部?jī)H有兩側(cè)角角焊縫連接時(shí)時(shí)，每條側(cè)面面角焊縫的長(zhǎng)長(zhǎng)度不宜小于于兩側(cè)焊縫之之間的距離；；同時(shí)兩側(cè)面面角焊縫之間間的距離不宜宜小于16t(t>12mm)或200mm(t≤12mm)，t為較薄焊件的的厚度。(2)在搭接連接中中，搭接長(zhǎng)度度不得小于焊焊件較小厚度度的5倍，且不得小小于25mm。(3)所有圍焊的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角處必須連連續(xù)施焊。對(duì)對(duì)于非圍焊情情況，當(dāng)角焊焊縫的端部在在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處處時(shí)，可連續(xù)續(xù)地做長(zhǎng)度為為2hf的繞角焊。2.直角焊縫的計(jì)計(jì)算角焊縫的應(yīng)力力狀態(tài)非常復(fù)復(fù)雜，如圖14.20所示為直角角角焊縫截面。。hf為角焊縫的焊焊角尺寸。he=0.7hf為直角角焊縫縫的有效厚度度。試驗(yàn)表明明，直角角焊焊縫的破壞常常發(fā)生在45°線的喉部。故故通常取直角角角焊縫的計(jì)計(jì)算截面(有效截面)為45°方向的最小截截面。圖14.20直角角焊縫截截面圖圖14.21正面角焊縫的的應(yīng)力圖圖14.22側(cè)面角焊縫的的應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的連接接(14-18)(14-19)(14-20)計(jì)算角焊縫強(qiáng)度時(shí)，假定有效截面上的應(yīng)力均勻分布，且不分抗拉、抗壓或抗剪，都用同一強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。1)角焊縫的基本計(jì)算公式對(duì)正面角焊縫，如圖14.21所示：對(duì)側(cè)面角焊縫，如圖14.22所示：對(duì)各種應(yīng)力綜合作用下的直角角焊縫：式中，——按焊縫有效截面計(jì)算，垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力；——按焊縫有效截面計(jì)算，沿焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力；——角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，對(duì)有引弧板的焊縫取焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度，對(duì)沒(méi)有引弧板的焊縫取其實(shí)際長(zhǎng)度減去2hf；——角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——正面角焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù)，對(duì)承受靜荷載或間接承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)=1.22；對(duì)直接承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)=1.0。鋼結(jié)構(gòu)的連接接2)承受軸心力的的角鋼角焊縫縫計(jì)算在鋼桁架中，，角鋼腹桿與與節(jié)點(diǎn)板的連連接焊縫一般般采用兩面?zhèn)葌?cè)焊，也可采采用三面圍焊焊，特殊情況況也允許采用用L形圍焊(如圖14.23所示)。圖14.23鋼桁架腹桿與與節(jié)點(diǎn)板連接接處角焊縫焊焊接形式對(duì)于三面圍焊焊,計(jì)算時(shí)先假定定正面角焊縫縫的焊角尺寸寸hf3，求出正面角角焊縫所分擔(dān)擔(dān)的軸向力N3。當(dāng)腹桿為雙雙角鋼組成的的T形截面時(shí)，且且肢寬為b時(shí)，再由平衡條件件，可得：(14-21)(14-22)鋼結(jié)構(gòu)的連接接式中，N1、N2——角鋼肢背和肢肢尖上的側(cè)面面角焊縫所分分擔(dān)的軸力；；a1、a2——角鋼肢背和肢肢尖焊縫的內(nèi)內(nèi)力分配系數(shù)數(shù)，可近似取取a1=2/3,a2=1/3。對(duì)于兩面?zhèn)群负?，因N3=0，得：(14-23)對(duì)于L形焊縫，N2=0，得：求出各條焊縫縫所受內(nèi)力后后，即可進(jìn)行行焊角尺寸或或焊縫長(zhǎng)度的的計(jì)算。例如如對(duì)雙角鋼截截面，可先按按構(gòu)造要求假假定肢背和肢肢尖焊縫的焊焊角尺寸，再再按下列公式式求出焊縫的的計(jì)算長(zhǎng)度，，最后由計(jì)算算長(zhǎng)度結(jié)合實(shí)實(shí)際情況確定定焊縫實(shí)際長(zhǎng)長(zhǎng)度。3)承受彎矩作用用的角焊縫計(jì)計(jì)算如圖14.24所示，在彎矩矩M單獨(dú)作用下，，角焊縫有效效截面上的應(yīng)應(yīng)力如同彎曲曲正應(yīng)力，呈呈三角形分布布，屬正面角角焊縫受力性性質(zhì)。其強(qiáng)度度計(jì)算公式為為：式中，是是角焊縫縫有效截面的的抗彎截面模模量。(14-24)(14-25)(14-26)鋼結(jié)構(gòu)的連接接圖14.24彎矩作用時(shí)角角焊縫應(yīng)力圖圖14.25M、V、N作用下牛腿焊焊縫4)彎矩、剪力、、軸力共同作作用下角焊縫縫的計(jì)算如圖14.25所示的牛腿與與鋼柱連接處處的角焊縫，，同時(shí)受到彎彎矩M、剪力V和軸力N的作用。應(yīng)分分別進(jìn)行按下下列公式驗(yàn)算算焊縫強(qiáng)度：：式中，，，、、分分別為驗(yàn)算算點(diǎn)處由軸力力和彎矩引起起的焊縫有效效截面的正應(yīng)應(yīng)力，公式式(14-27b)是對(duì)不利點(diǎn)處處的折算應(yīng)力力的驗(yàn)算。(14-27a)(14-27b)鋼結(jié)構(gòu)的連接接五、螺栓連接接螺栓連接分普普通螺栓連接接和高強(qiáng)螺栓栓連接。1.普通螺栓連接接1)普通螺栓的種種類普通螺栓一般般為六角頭螺螺栓，分為A、B、C三級(jí)。A、B級(jí)為精制螺栓栓，C級(jí)為粗制螺栓栓；C級(jí)螺栓材料性性能等級(jí)為4.6級(jí)或4.8級(jí)，小數(shù)點(diǎn)前前的數(shù)字表示示螺栓成品的的抗拉強(qiáng)度不不小于400N/mm，小數(shù)點(diǎn)及小小數(shù)點(diǎn)以后的的數(shù)字表示其其屈強(qiáng)比(屈服點(diǎn)與抗拉拉強(qiáng)度之比)為0.6或0.8；A、B級(jí)螺栓的材料料性能等級(jí)為為8.8級(jí)，其抗拉強(qiáng)強(qiáng)度不小于800N/mm，屈強(qiáng)比為0.8。A、B級(jí)螺栓在車床床上經(jīng)切削加加工精制而成成，表面光滑滑，尺寸準(zhǔn)確確，螺桿直徑徑與螺栓孔徑徑相同，精度度較高，但制制作和安裝復(fù)復(fù)雜，已很少少在鋼結(jié)構(gòu)中中采用；C級(jí)螺栓由未經(jīng)經(jīng)加工的圓鋼鋼壓制而成，，表面粗糙，，螺栓孔徑比比螺桿直徑大大1.5mm～3mm，精度較差，，但安裝方便便，且能有效效傳遞拉力，，故常用于受受拉連接，在在不承受動(dòng)力力荷載的次要要結(jié)構(gòu)中也可可用于受剪連連接。2)普通螺栓的構(gòu)構(gòu)造與計(jì)算(1)普通螺栓的排排列。螺栓在在構(gòu)件上的排排列有并列和和錯(cuò)列兩種基基本形式(如圖14.26所示)。并列排列較較簡(jiǎn)單，但對(duì)對(duì)構(gòu)件截面的的削弱較大；；錯(cuò)列排列較較復(fù)雜，但可可減少對(duì)截面面的削削弱。。鋼結(jié)構(gòu)的連接接為了避免螺栓栓過(guò)密或端距距過(guò)小，使板板件受拉時(shí)螺螺栓周圍應(yīng)力力集中相互影影響，或使板板截面削弱過(guò)過(guò)多，以及端端部被剪斷等等，規(guī)范規(guī)定定了螺栓排列列間距、邊距距和端距的最最小距離。同同時(shí)為防止潮潮氣侵入板間間縫隙銹蝕鋼鋼材，及避免免鼓曲現(xiàn)象的的發(fā)生，同時(shí)時(shí)為方便施工工，規(guī)范也規(guī)規(guī)定了最大距距離。(2)普通螺栓的抗抗剪連接計(jì)算算。抗剪螺栓栓連接的可能能破壞形式有有以下幾種：：一是當(dāng)栓桿桿直徑較小，，板件較厚時(shí)時(shí)，栓桿可能能先被剪斷；；二是當(dāng)栓桿桿直徑較大，，板件較薄時(shí)時(shí)，板件可能能先被擠壞；；三是板件可可能因螺栓孔孔削弱太多而而被拉斷；四四是端距太小小，端距范圍圍內(nèi)的板件有有可能被栓桿桿沖剪破壞。。其中，第三三種破壞形式式屬于構(gòu)件的的強(qiáng)度問(wèn)題，，第四種破壞壞形式可由構(gòu)構(gòu)造要求避免免。故抗剪螺螺栓連接的計(jì)計(jì)算只考慮第第一、二兩種種情況。圖14.26螺栓排排列形形式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的連連接①單個(gè)普普通螺螺栓抗抗剪連連接的的承載載力。。在普普通螺螺栓抗抗剪連連接中中，每每個(gè)普普通螺螺栓的的承載載力設(shè)設(shè)計(jì)值值應(yīng)取取抗剪剪和承承壓承承載力力設(shè)計(jì)計(jì)值的的較小小者。。受剪承承載力力設(shè)計(jì)計(jì)值為為：承壓承承載力力設(shè)計(jì)計(jì)值為為：式中，，nv——受剪面面數(shù)目目，如如圖14.27所示，，單剪剪nv=1，雙剪剪nv=2，四剪剪nv=4；d———螺栓桿桿直徑徑；——在不同同受力力方向向中一一個(gè)受受力方方向承承壓構(gòu)構(gòu)件中中厚度度的較較小值值；——螺栓的的抗剪剪和承承壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值值。(14-28)(14-29)圖14.27抗剪螺螺栓連連接鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的連連接②普普通螺螺栓群群軸心心受剪剪計(jì)算算。實(shí)實(shí)驗(yàn)證證明，，軸心心力作作用下下，螺螺栓群群的抗抗剪連連接中中，由由于內(nèi)內(nèi)力重重分布布，可可認(rèn)為為軸心心力N由每個(gè)個(gè)螺栓栓平均均分擔(dān)擔(dān)，其其螺栓栓數(shù)為為：式中，，——單個(gè)普普通螺螺栓抗抗剪連連接的的承載載力設(shè)設(shè)計(jì)值值。(3)普通螺螺栓的的抗拉拉連接接計(jì)算算：①單單個(gè)普普通螺螺栓抗抗拉連連接的的承載載力式中，，d0——螺栓的的有效效直徑徑；——是普通通螺栓栓的抗抗拉強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值值。②普普通螺螺栓群群軸心心受拉拉計(jì)算算。軸軸心力力作用用下，，螺栓栓群的的抗拉拉連接接中，，假定定每個(gè)個(gè)螺栓栓均勻勻受力力，所所需螺螺栓數(shù)數(shù)目為為：(14-30)(14-31)(14-32)2.高強(qiáng)螺螺栓的的構(gòu)造造與計(jì)計(jì)算高強(qiáng)度度螺栓栓的構(gòu)構(gòu)造按按受力力特征征分為為摩擦擦型和和承壓壓型兩兩種。。前者者依靠靠摩擦擦阻力力傳力力，并并以剪剪力不不超過(guò)過(guò)摩阻阻力作作為設(shè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)準(zhǔn)則；；后者者接觸觸面允允許有有滑移移，并并以連連接達(dá)達(dá)到破破壞的的極限限承載載力作作為設(shè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)準(zhǔn)則。。摩擦擦型連連接的的剪切切變形形小，，適用用于承承受動(dòng)動(dòng)荷載載的結(jié)結(jié)構(gòu)，，但對(duì)對(duì)材料料強(qiáng)度度的使使用不不夠充充分；；承壓壓型連連接的的剪切切變形形大，，可充充分利利用材材料強(qiáng)強(qiáng)度，，但不不能用用于承承受動(dòng)動(dòng)荷載載的結(jié)結(jié)構(gòu)。。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的連連接鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的連連接高強(qiáng)度度螺栓栓排列列的構(gòu)構(gòu)造與與普通通螺栓栓相同同。高高強(qiáng)螺螺栓的的材料料性能能等級(jí)級(jí)分為為8.8級(jí)和10.9級(jí)。為為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)高強(qiáng)強(qiáng)度螺螺栓的的高強(qiáng)強(qiáng)度性性能，，安裝裝時(shí)，，必須須按要要求擰擰緊螺螺帽，，使螺螺桿受受拉產(chǎn)產(chǎn)生預(yù)預(yù)拉力力。各各種規(guī)規(guī)格高高強(qiáng)度度螺栓栓預(yù)拉拉力可可查《規(guī)范》取值。。高強(qiáng)度度螺栓栓抗剪剪連接接計(jì)算算：(1)高強(qiáng)度度螺栓栓摩擦擦型連連接。。單個(gè)個(gè)摩擦擦型連連接高高強(qiáng)度度螺栓栓的抗抗剪承承載力力設(shè)計(jì)計(jì)值按按下式式計(jì)算算：式中，，nf——傳力摩摩擦面面數(shù)目目；u———摩擦面的抗抗滑移系數(shù)數(shù)，按表規(guī)規(guī)范采用；；p——一個(gè)高強(qiáng)度度螺栓的預(yù)預(yù)拉力。在螺栓桿軸軸方向受拉拉的連接中中，每個(gè)高高強(qiáng)度螺栓栓的抗拉承承載力設(shè)計(jì)計(jì)值為：(2)高強(qiáng)度螺栓栓承壓型連連接。在抗抗剪連接中中，每個(gè)承承壓型連接接高強(qiáng)度螺螺栓的承載載力設(shè)計(jì)值值的計(jì)算方方法與普通通螺栓相同同，但當(dāng)剪剪切面在螺螺紋處時(shí)，，其受剪承承載力設(shè)計(jì)計(jì)值應(yīng)按螺螺紋處的有有效面積進(jìn)進(jìn)行計(jì)算。。在桿軸方向向受拉的連連接中，每每個(gè)承壓型型連接高強(qiáng)強(qiáng)度螺栓的的承載力設(shè)設(shè)計(jì)值的計(jì)計(jì)算方法與與普通螺栓栓相同。(3)高強(qiáng)度螺栓栓群的計(jì)算算。高強(qiáng)度度螺栓群的的計(jì)算與普普通螺栓群群的相同，，只是各強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值對(duì)應(yīng)取高高強(qiáng)度螺栓栓的設(shè)計(jì)值值。(14-33)(14-33)鋼屋蓋蓋一、鋼屋蓋的組組成與種類類鋼屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)通常由屋屋面、檁條條、屋架、、托架和天天窗架等構(gòu)構(gòu)件組成。。根據(jù)屋面面材料和屋屋面結(jié)構(gòu)布布置情況不不同，可分分為無(wú)檁屋屋蓋結(jié)構(gòu)體體系和有檁檁屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)體系，如如圖14.28所示。圖14.28屋屋蓋結(jié)構(gòu)的的組成形式式無(wú)檁屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)體系中中屋面板常常采用預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝土土大型屋面面板。屋面面荷載直接接傳給屋架架，整體性性能好。屋屋架間距與與屋面板的的長(zhǎng)度通常常一致，為為6m。無(wú)檁體系系屋蓋屋面面構(gòu)件的種種類和數(shù)量量少，構(gòu)造造簡(jiǎn)單，且且屋蓋剛度度大，耐久久性高，但但屋面自重重大，常要要增大屋架架桿件和下下部結(jié)構(gòu)的的截面，對(duì)對(duì)抗震亦不不利。鋼屋蓋蓋有檁屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)體系常常用于輕型型屋面材料料的情況，，如壓型鋼鋼板等。屋屋面荷載通通過(guò)檁條傳傳給屋架，，整體剛度度較差，常常用于中小小型廠房。。屋架間距距較靈活，，通常也為為6m。有檁體系系屋蓋可供供選用的屋屋面材料多多、屋架間間距和屋面面布置較靈靈活，自重重輕，用料料少，但構(gòu)構(gòu)件種類和和數(shù)量多，，構(gòu)造較復(fù)復(fù)雜。二、屋蓋支撐體體系為增強(qiáng)屋架架平面?zhèn)认蛳虻膭偠群秃头€(wěn)定性，，形成空間間幾何不變變體系，承承受水平荷荷載，須在在屋架間設(shè)設(shè)置支撐體體系。屋蓋蓋支撐由上上弦橫向水水平支撐、、下弦橫向向水平支撐撐、下弦縱縱向水平支支撐、垂直直支撐和系系桿組成，，如圖14.29所示。圖14.29屋屋蓋支撐布布置示意圖圖1—上弦橫橫向支撐；；2—下弦弦橫向支撐撐；3—下下弦縱向支支撐；4——垂直支撐撐；5—?jiǎng)傂韵迪禇U；6——柔性系桿桿鋼屋蓋蓋(1)上弦橫向水水平支撐。。上弦橫向向水平支撐撐一般布置置在屋蓋兩兩端或縱向向溫度區(qū)段段兩端的兩兩榀相鄰屋屋架的上弦弦桿之間，，位于屋架架上弦平面面沿屋架全全跨布置。。其弦桿即即屋架的上上弦桿，腹腹桿由交叉叉的斜桿及及縱桿組成成。當(dāng)屋架架有檁條時(shí)時(shí)，縱桿由由檁條兼任任。(2)下弦橫向水水平支撐。。下弦橫向向水平支撐撐布置在與與上弦橫向向水平支撐撐同一開(kāi)間間的屋架下下弦平面。。其形式和和構(gòu)造與上上弦橫向水水平支撐相相同。橫向向水平支撐撐間的距離離不宜大于于60mm，當(dāng)溫度區(qū)區(qū)段長(zhǎng)度較較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)應(yīng)在中部增增設(shè)上下弦弦橫向水平平支撐。(3)下弦縱向水水平支撐。。一般情況況下，屋架架可不設(shè)置置下弦縱向向水平支撐撐，但當(dāng)房房屋較高、、跨度較大大、空間剛剛度要求較較高時(shí)，或或設(shè)有較大大起重量的的橋式吊車車、壁行吊吊車或有鍛鍛錘等較大大振動(dòng)設(shè)備備時(shí)，均應(yīng)應(yīng)在屋架端端節(jié)間平面面內(nèi)設(shè)置縱縱向水平支支撐?？v向向水平支撐撐與橫向水水平支撐形形成封閉體體系可大大大提高房屋屋的縱向剛剛度。(4)垂直支撐。。垂直支撐撐位于上、、下弦橫向向水平支撐撐同一開(kāi)間間內(nèi)。其上上下弦桿即即為上、下下弦橫向水水平支撐的的豎桿，其其端豎桿即即屋架豎桿桿。當(dāng)有要要求時(shí)，除除在屋架端端部設(shè)置垂垂直支撐外外，尚應(yīng)按按規(guī)定在跨跨度中央設(shè)設(shè)置垂直支支撐。鋼屋蓋蓋(5)系桿。桿分分為剛性系系桿(既能受拉也也能受壓)和柔性系