鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)

第9章鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)§9-1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法§9-2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件§9-1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法一、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有焊縫連接、螺栓連接和鉚釘連接三種。

鉚釘連接螺栓連接焊縫連接（一）焊縫連接焊縫連接是通過(guò)電弧產(chǎn)生的熱量使焊條和焊件局部熔化，經(jīng)冷卻凝結(jié)成焊縫，從而將焊件連接成為一體。

優(yōu)點(diǎn)：不削弱構(gòu)件截面，節(jié)約鋼材，構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造方便，連接剛度大，密封性能好，在一定條件下易于采用自動(dòng)化作業(yè)，生產(chǎn)效率高。

缺點(diǎn)：焊縫附近鋼材因焊接高溫作用形成的熱影響區(qū)可能是某些部位材質(zhì)變脆；焊接過(guò)程中鋼材受到分布不均勻的高溫和冷卻，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力、剛度和使用性能有一定影響；焊接結(jié)構(gòu)由于剛度大，局部裂紋一經(jīng)發(fā)生很容易擴(kuò)展到整體，尤其是在低溫下易發(fā)生脆斷；焊縫連接的塑性和韌性較差，施焊時(shí)可能產(chǎn)生缺陷，使疲勞強(qiáng)度降低。（二）螺栓連接螺栓連接是通過(guò)螺栓這種緊固件把連接件連接成為一體。

螺栓連接分普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種。

優(yōu)點(diǎn)：施工工藝簡(jiǎn)單、安裝方便，特別適用于工地安裝連接，也便于拆卸，適用于需要裝拆結(jié)構(gòu)和臨時(shí)性連接。

缺點(diǎn)：需要在板件上開孔和拼裝時(shí)對(duì)孔，增加制造工作量，且對(duì)制造的精度要求較高；螺栓孔還使構(gòu)件截面削弱，且被連接件常需相互搭接或增設(shè)輔助連接板（或角鋼），因而構(gòu)造較繁且多費(fèi)鋼材。（三）鉚釘連接鉚釘連接是將一端帶有半圓形預(yù)制釘頭的鉚釘，將釘桿燒紅后迅速插入連接件的釘孔中，然后用鉚釘槍將另一端也打鉚成釘頭，以使連接達(dá)到緊固。

優(yōu)點(diǎn)：鉚接傳力可靠，塑性、韌性均較好，質(zhì)量易于檢查和保證，可用于重型和直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)：鉚接工藝復(fù)雜、制造費(fèi)工費(fèi)料，且勞動(dòng)強(qiáng)度高，故已基本被焊接和高強(qiáng)度螺栓連接所取代。二、焊接連接（一）焊接方法

鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法是電弧焊，包括手工電弧焊、自動(dòng)或半自動(dòng)電弧焊以及氣體保護(hù)焊等。

手工電弧焊是鋼結(jié)構(gòu)中最常用的焊接方法，其設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便。但勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)效率比自動(dòng)或半自動(dòng)焊低，焊縫質(zhì)量的變異性大，在一定程度上取決于焊工的技術(shù)水平。導(dǎo)線

自動(dòng)焊的焊縫質(zhì)量穩(wěn)定，焊縫內(nèi)部缺陷較少，塑性好，沖擊韌性好，適合于焊接較長(zhǎng)的直接焊縫。半自動(dòng)焊因人工操作，適用于焊曲線或任意形狀的焊縫。自動(dòng)和半自動(dòng)焊應(yīng)采用與主體金屬相適應(yīng)的焊絲和焊劑，焊絲應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，焊劑應(yīng)根據(jù)焊接工藝要求確定。氣體保護(hù)焊是用惰性氣體（或CO2）氣體作為電弧的保護(hù)介質(zhì)，使熔化金屬與空氣隔絕，以保持焊接過(guò)程穩(wěn)定。氣體保護(hù)焊電弧加熱集中，焊接速度快，熔深大，故焊縫強(qiáng)度比手工焊的高。且塑性和抗腐蝕性好，適合于厚鋼板的焊接。焊絲

（二）焊縫形式

焊縫連接形式根據(jù)被連接構(gòu)件間的相互位置可分為對(duì)接、搭接、T形連接和角接等四種形式。這些連接所用的焊縫有對(duì)接焊縫和角焊縫兩種基本形式。在具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)連接的受力情況，結(jié)合制造、安裝和焊接條件進(jìn)行選擇。

（a）（b）（c）

（d） （e）（f）（g）

（a）對(duì)接連接；（b）用拼接蓋板的對(duì)接連接；（c）搭接連接；（d）、（e）T形連接；（f）、（g）角部連接

焊縫按其工作性質(zhì)來(lái)分有強(qiáng)度焊縫和密強(qiáng)焊縫兩種。強(qiáng)度焊縫只作為傳遞內(nèi)力之用，密強(qiáng)焊縫除傳遞內(nèi)力外，還必須保證不使氣體或液體滲漏。焊縫按施焊位置分，有平焊、立焊、橫焊和仰焊四種。平焊的施焊工作方便，質(zhì)量好，效率高；立焊和橫焊是在立面上施焊的豎向和水平焊縫，生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量比俯焊的差一些；仰焊是仰面向上施焊，操作條件最差，焊縫質(zhì)量不易保證，因此應(yīng)盡量避免采用。

俯焊橫焊

立焊

仰焊

根據(jù)焊縫截面、構(gòu)造可分為對(duì)接焊縫和角焊縫兩種基本形式。（三）焊縫構(gòu)造造1.對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫傳力直直接、平順、沒(méi)沒(méi)有顯著的應(yīng)力力集中現(xiàn)象，因因而受力性能良良好，對(duì)于承承受靜、動(dòng)荷載載的構(gòu)件連接都都適用。但由于于對(duì)接焊縫的質(zhì)質(zhì)量要求較高，，焊件之間施焊焊間隙要求較嚴(yán)嚴(yán)，一般多用于于工廠制造的連連接中。對(duì)接焊縫又稱坡坡口焊縫，因?yàn)闉樵谑┖笗r(shí)應(yīng)對(duì)對(duì)板件邊緣加工工成適當(dāng)形式和和尺寸的坡口（如后圖所示））以便焊接時(shí)有焊焊條運(yùn)轉(zhuǎn)的必要要空間，保證對(duì)對(duì)接焊縫內(nèi)部有有足夠的熔透深深度。坡口基本本形式可分為I形、單邊V形、V形、X形、U形和K形等。坡口形式式隨板厚和焊接接方法而不同。。采用手工焊時(shí)時(shí)，當(dāng)板厚t≤10mm，可采用不切坡坡口的I形縫，只需保持持間隙0.5~2mm，t≤5mm時(shí)可單面焊；當(dāng)當(dāng)板厚t=10~20mm時(shí)，采用V形或半V形坡口；對(duì)于較較厚的板件t≥20mm時(shí)，采用X形、U形或K形。對(duì)于V形和U形縫的根部還需需要清除焊根，，并進(jìn)行補(bǔ)焊。。沒(méi)有條件清根和和補(bǔ)焊者，要事事先加墊板。當(dāng)當(dāng)采用自動(dòng)焊時(shí)時(shí)，因所用電流流強(qiáng)、熔深大，，只在t≥16mm時(shí)，才采用V形坡口。（a）（（b）（（c）（d）（（e）（（f）對(duì)接焊縫的坡口口形式（a）I形縫；（b）單邊V形坡口；（c）V形坡口；（d）U形坡口；（e）K形坡口；（f）X形坡口在焊件寬度或厚厚度有變化的連連接中，為了減減緩應(yīng)力集中，，應(yīng)從板的一側(cè)側(cè)或兩側(cè)做成坡坡度不大于1：2.5的斜坡如圖所示示，形成平緩過(guò)過(guò)渡。如板厚相相差不大于4mm時(shí)，可不做斜坡坡。（a）（（b）變截面板的拼接接（a）改變寬度；（（b）改變厚度2.角焊縫（1）角焊縫的形式式角焊縫按其長(zhǎng)度度方向和外力作作用方向的不同同，可分為平行行于力作用方向向的側(cè)面角焊縫縫、垂直于力作作用方向的正面面角焊縫與力作作用方向斜交的的斜向角焊縫以以及圍焊縫。角焊縫截面形式式又分為普通式式、平坡式和深深熔式。圖中hf稱為角焊縫的焊焊腳尺寸。普通通式截面焊腳邊邊比例為1：1，近似于等腰直直角三角形，其其傳力線彎折較較劇烈，故應(yīng)力力集中嚴(yán)重。對(duì)對(duì)直接承受動(dòng)力力荷載的結(jié)構(gòu)，，為使傳力平順順，正面角焊縫縫宜采用兩焊角角邊尺寸比例1：1.5的平坡式（長(zhǎng)邊邊順內(nèi)力方向）），側(cè)面角焊縫縫宜采用比例為為1：1的深熔式。（a）（（b）（（c）角焊縫截面形式式（a）普通式；（b）平坡式；（c）深熔式（2）角焊縫的構(gòu)造造要求1）最小角焊腳尺尺寸角焊縫縫的焊腳尺寸與與焊件的厚度有有關(guān)，當(dāng)焊件較較厚而焊腳尺寸寸又過(guò)小時(shí)，焊焊縫內(nèi)部將因冷冷卻過(guò)快而產(chǎn)生生淬硬組織，降降低塑性，容易易形成裂紋。因因此，角焊縫的的最小焊腳尺寸寸應(yīng)滿足，為較較厚焊件厚度（（單位mm）。對(duì)自動(dòng)焊因因熱量集中，熔熔深較大，可減減小1mm；T形連接的單面焊焊縫的性能較差差，應(yīng)增加1mm；當(dāng)焊件厚度等等于或小于4mm時(shí)，應(yīng)與焊件厚厚度相同。2）大焊腳尺寸角角焊縫的焊焊腳尺寸過(guò)大，，易使焊件形成成燒傷、燒穿等等“過(guò)燒”現(xiàn)象象，且使焊件產(chǎn)產(chǎn)生較大的焊接接殘余應(yīng)力和焊焊接變形。因此此，角焊縫的最最大焊腳尺寸應(yīng)應(yīng)符合的要求，，為較薄焊件的的厚度。對(duì)焊件件邊緣的角焊縫縫，為防止施焊焊時(shí)產(chǎn)生“咬邊邊”，還應(yīng)符符合下列要求：：當(dāng)時(shí)時(shí)，；；當(dāng)時(shí)時(shí)，3）不等焊腳尺寸寸當(dāng)兩焊件件的厚度相差較較大，且采用等等焊腳尺寸無(wú)法法滿足最大和最最小焊腳尺寸的的要求時(shí)，可采采用不等焊腳尺尺寸，即與較厚厚焊件接觸的焊焊腳符合，，與較薄焊件接接觸的焊腳滿足足的的要要求。4）最小焊縫計(jì)算算長(zhǎng)度當(dāng)角角焊縫焊腳尺寸寸大而長(zhǎng)度過(guò)小小時(shí)，將使焊件件局部受熱嚴(yán)重重，且焊縫起滅滅弧的弧坑相距距太近，加上可可能出現(xiàn)的其他他缺陷，也使焊焊縫不夠可靠。。因此，角焊縫縫的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)應(yīng)滿足和和40mm。5）側(cè)面角焊縫最最大計(jì)算長(zhǎng)度側(cè)側(cè)面角焊縫縫沿長(zhǎng)度方向的的剪應(yīng)力分布很很不均勻，兩端端大中間小，且且隨焊縫長(zhǎng)度與與其焊腳尺寸之之比增大而差別別愈大。當(dāng)此比比值過(guò)大時(shí)，焊焊縫兩端將會(huì)首首先出現(xiàn)裂紋，，而此時(shí)焊縫中中部還未充分發(fā)發(fā)揮其承載能力力，在動(dòng)力荷載載作用下這種應(yīng)應(yīng)力集中現(xiàn)象更更為不利。因此此，側(cè)面角焊縫縫的計(jì)算長(zhǎng)度不不宜大于60hf（承受靜載或間間接承受動(dòng)載時(shí)時(shí)）或40hf（直接承受動(dòng)載載時(shí)）。當(dāng)大于于上述限制時(shí)，，其超過(guò)部分在在計(jì)算中不予考考慮。若內(nèi)力沿沿側(cè)焊縫全長(zhǎng)分分布時(shí)，其計(jì)算算長(zhǎng)度不受此限限制，如工字形形截面梁或柱的的翼緣與腹板連連接焊縫等。6）當(dāng)板件的端部部?jī)H有兩側(cè)面角角焊縫連接時(shí)（（如圖所示），，為了避免應(yīng)力力傳遞過(guò)分彎折折而使構(gòu)件中應(yīng)應(yīng)力過(guò)分不均，，應(yīng)使每條側(cè)焊焊縫長(zhǎng)度大于它它們之間的距離離，。。另外為了避避免焊縫收縮時(shí)時(shí)引起板件的拱拱曲過(guò)大，還應(yīng)應(yīng)使（（當(dāng)））或190mm（當(dāng)））。當(dāng)當(dāng)不滿足此規(guī)定定時(shí)，則應(yīng)加正正面角焊縫。側(cè)面角焊縫引起起焊件拱曲7）在搭接連接中中，搭接長(zhǎng)度不不得小于焊件較較小厚度的5倍并不得小于25mm，以減小因焊縫縫收縮而產(chǎn)生的的殘余應(yīng)力及因因傳力偏心而產(chǎn)產(chǎn)生的附加應(yīng)力力。8）在次要構(gòu)件或或次要焊縫連接接中，若焊縫受受力很小，采用用連續(xù)焊縫其計(jì)計(jì)算焊腳尺寸hf小于最小容許值值時(shí)，可采用間間斷角焊縫。間間斷角焊縫焊段段的長(zhǎng)度不得小小于10hf或500mm。各段之間凈距距（（受壓構(gòu)件））或（（受拉構(gòu)件件），以防板件件局部凸曲鼓起起，而對(duì)受力不不利或潮氣侵入入而引起銹蝕。。9）當(dāng)角焊縫的端端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角角處時(shí)，為比避避免起落弧的缺缺陷發(fā)生在此應(yīng)應(yīng)力集中較大部部位，宜作長(zhǎng)度度為2hf的繞角焊，且轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)續(xù)施焊，不能斷斷弧。（四）焊縫符號(hào)號(hào)集及標(biāo)注方法法《焊縫符號(hào)表示法法》規(guī)定：焊縫符號(hào)號(hào)一般由基本符符號(hào)與指引線組組成，必要時(shí)還還可加上補(bǔ)充符符號(hào)和焊縫尺寸寸?；痉?hào)：表示焊縫的橫截截面形狀，如用用“”表示示角焊縫,用“V”表示V形坡口的對(duì)接焊焊縫；補(bǔ)充符號(hào)：補(bǔ)充說(shuō)明焊縫的的某些特征，用用“””表示現(xiàn)場(chǎng)安裝裝焊縫，用“””表示焊件三面帶帶有焊縫；指引線：一般由橫線和帶帶箭頭的斜線組組成，箭頭指向向圖形相應(yīng)焊縫縫處，橫線上方方和下方用來(lái)標(biāo)標(biāo)注基本符號(hào)和和焊縫尺寸等。。焊縫符號(hào)焊縫符號(hào)續(xù)表當(dāng)焊縫分布比較較復(fù)雜或用上述述標(biāo)注方法不能能表達(dá)清楚時(shí),在標(biāo)注焊縫符號(hào)號(hào)的同時(shí),可在圖形上加?xùn)艝啪€表示。用柵線表示焊縫縫(a)正面焊縫；(b)背面焊縫；(c)安裝焊縫當(dāng)焊縫中存在氣氣孔，夾渣、咬咬邊等缺陷時(shí)，，它們不但使焊焊縫受力面積削削弱，而且還在在缺陷處引起應(yīng)應(yīng)力集中，易于于形成裂紋。在在受拉連接中，，裂紋更易擴(kuò)展展延伸，從而使使焊縫在低于母母材強(qiáng)度的情況況下破壞。同樣樣，缺陷也降低低連接的疲勞強(qiáng)強(qiáng)度。因此，對(duì)焊縫質(zhì)量應(yīng)按按其受力性質(zhì)和和所處部位進(jìn)行行分級(jí)。根據(jù)結(jié)構(gòu)類型和和重要性，《鋼結(jié)構(gòu)工程施工工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范范》將焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)級(jí)級(jí)別分為三級(jí)。Ⅲ級(jí)檢驗(yàn)項(xiàng)目規(guī)定定只對(duì)全部焊縫縫做外觀檢查，即檢驗(yàn)焊縫實(shí)實(shí)際尺寸是否符符合要求和有無(wú)無(wú)外觀缺陷；Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)焊縫除對(duì)全部部焊縫作相應(yīng)等等級(jí)的外觀缺陷陷檢查外，還應(yīng)應(yīng)采用超聲波探傷傷進(jìn)行內(nèi)部缺陷陷的檢驗(yàn)，當(dāng)超聲波探傷傷不能對(duì)缺陷作作出判斷時(shí)，應(yīng)應(yīng)采用射線探傷。Ⅰ級(jí)焊縫超聲波和和射線探傷的比比例均為100%，Ⅱ級(jí)焊縫超聲波和和射線探傷的比比例均為20%，且均不小于200mm。當(dāng)焊縫長(zhǎng)度小小于200mm時(shí)，應(yīng)對(duì)整條焊焊縫探傷。鋼結(jié)構(gòu)中一般采采用Ⅲ級(jí)焊縫即可滿足足的強(qiáng)度要求，但對(duì)接焊縫的的抗拉強(qiáng)度有較較大的變異性，，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范范》規(guī)定，其設(shè)計(jì)值值僅為主體鋼材材的85%左右。因而對(duì)有有較大拉應(yīng)力的的對(duì)接焊縫以及及直接承受動(dòng)力力荷載構(gòu)件的較較重要的焊縫，，可部分采用Ⅱ級(jí)焊縫，對(duì)抗動(dòng)動(dòng)力和疲勞性能能有較高要求處處可采用Ⅰ級(jí)焊縫。焊縫質(zhì)質(zhì)量等級(jí)必須在在施工圖中標(biāo)注注，但Ⅲ級(jí)焊縫不需要標(biāo)標(biāo)注。（五）焊縫質(zhì)量量檢驗(yàn)和焊縫質(zhì)質(zhì)量級(jí)別三、螺栓連接（一）普通螺栓栓連接的構(gòu)造1.普通螺栓的形式式和規(guī)格鋼結(jié)構(gòu)采用的普普通形式為大六六角頭型，其代代號(hào)用字母M與公稱和直徑（（mm）表示。工程中中常用M18，M20，M22，M24。按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，，螺栓統(tǒng)一用螺螺栓的性能等級(jí)級(jí)來(lái)表示，如“4.6級(jí)”、“8.8級(jí)”等。小數(shù)點(diǎn)前數(shù)數(shù)字表示螺栓材材料的最低抗拉拉強(qiáng)度，如“4”表示400N/mm2，“8”表示800N/mm2。小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)數(shù)字（0.6、0.8）表示螺栓材料料的屈強(qiáng)比，即即屈服點(diǎn)與最低低抗拉強(qiáng)度的比比值。根據(jù)螺栓的加工工精度，普通螺螺栓又分為A、B、C三級(jí)。A、B級(jí)螺栓（精制螺栓）采采用8.8級(jí)鋼材制作，經(jīng)經(jīng)機(jī)床車削加工工而成，表面光光滑，尺寸準(zhǔn)確確，且配用Ⅰ類孔（即螺栓孔孔在裝配好的構(gòu)構(gòu)件上鉆成或擴(kuò)擴(kuò)鉆成，孔壁光光滑，對(duì)孔準(zhǔn)確確）。由于其加加工精度高，與與孔壁接觸緊密密，其連接變形形小，受力性能能好，可用于承承受較大剪力和和拉力的連接。。但制造和安裝裝較費(fèi)工，成本本高，故在鋼結(jié)結(jié)構(gòu)中較少采用用。C級(jí)螺栓（粗制螺栓）用用4.6或4.8級(jí)鋼制作，加工工粗糙，尺寸不不夠準(zhǔn)確，只要要求Ⅱ類孔（即螺栓孔孔在單個(gè)零件上上一次沖成或不不用鉆模鉆成。。一般孔徑比螺螺栓桿徑大1~2mm）。在傳遞剪力力時(shí)，連接變形形大，但傳遞拉拉力的性能尚好好，操作無(wú)需特特殊設(shè)備，成本本低。常用于承承受拉力的螺栓栓連接和承受靜靜力荷載或間接接承受動(dòng)力荷載載結(jié)構(gòu)中的次要要受剪連接。螺栓及其孔眼圖圖例螺栓的排列應(yīng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一而緊緊湊，滿足受力力要求，構(gòu)造合合理又便于安裝裝。排列方式有有并列和錯(cuò)列兩兩種排列（如圖圖所示）。并列列較簡(jiǎn)單，錯(cuò)列列較緊湊。（a）（（b）螺栓的排列及間間距（a）并列排列；（（b）錯(cuò)列排列2.普通螺栓連接的的排列（1）受力要求螺栓孔（d0）的最小端距（（沿受力方向））為2d0，以免板端被剪剪掉；螺栓孔的的最小邊距（垂垂直于受力方向向）為1.5d0（切割邊）或1.2d0（軋成邊）。中中間螺孔的最小小間距（栓距和和線距）為3d0，否則螺孔周圍圍應(yīng)力集中的相相互影響較大，，且對(duì)鋼板的截截面削弱過(guò)多，，從而降低其承承載力。（2）構(gòu)造要求螺栓的間距也不不宜過(guò)大，尤其其是受壓板件當(dāng)當(dāng)栓距過(guò)大時(shí)，，容易發(fā)生凸曲曲現(xiàn)象。板和剛剛性構(gòu)件（如槽槽鋼、角鋼等））連接時(shí)，栓距距過(guò)大不易緊密密接觸，潮氣易易于侵入縫隙而而銹蝕。按規(guī)范范規(guī)定，栓孔中中心最大間距受受壓時(shí)為12d0或18tmin（tmin為外層較薄板件件的厚度），受受拉時(shí)為16d0或24tmin，中心至構(gòu)件邊邊緣最大距離為為4d0或8tmin。（3）施工要求螺栓間應(yīng)有足夠夠距離，以便轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)扳手，擰緊緊螺母。根據(jù)上述螺栓的的最大、最小容容許距離，排列列螺栓時(shí)宜按最最小容許距離取取用，且宜取5mm的倍數(shù)，并按等等距離布置，以以縮小連接的尺尺寸。最大的容容許距離一般只只在起聯(lián)系作用用的構(gòu)造連接中中采用。（二）普通螺栓栓連接的受力特特點(diǎn)1.受剪螺栓連接（a）（（b）（（c）單個(gè)受剪螺栓的的受力情況（a）單剪；（b）雙剪；（c）四剪受拉螺栓連接栓桿受剪和孔壁承壓傳力沿栓桿軸方向受拉傳力受剪螺栓連接拉剪螺栓連接螺栓傳力方式受剪螺栓連接在在達(dá)到極限承載載力時(shí)，可能出出現(xiàn)如下五種破破壞形式：（1）栓桿剪斷（如圖9-10（a）所示）當(dāng)螺螺栓直徑較小鋼鋼板相對(duì)較厚時(shí)時(shí)，可能發(fā)生。。（2）孔壁擠壓壞（如圖9-10（b）所示）當(dāng)當(dāng)螺栓直徑較大大鋼板相對(duì)較薄薄時(shí)，可能發(fā)生生。（3）鋼板拉斷（如圖9-10（c）所示）當(dāng)當(dāng)鋼板因螺孔削削弱過(guò)多時(shí)，可可能發(fā)生。（4）端部鋼板剪斷（如圖9-10（d）所示）當(dāng)當(dāng)順受力方向的的端距過(guò)小時(shí)，，可能發(fā)生。（5）栓桿受剪破壞（如圖9-10（e）所示）當(dāng)螺螺栓過(guò)于細(xì)長(zhǎng)時(shí)時(shí)，可能發(fā)生。。上述破壞形式中中的后兩種在選選用最小容許端端距2d0和使螺栓的夾緊緊長(zhǎng)度不超過(guò)5d0的條件下，均不不會(huì)發(fā)生。前三三種形式的破壞壞，則需要通過(guò)過(guò)計(jì)算來(lái)防止。。（a）（d）1-1（b）（c）（e）2.受拉螺栓連接如圖所示受拉螺螺栓連接中，在在外力N作用下，構(gòu)件相相互間有分離趨趨勢(shì)，從而使螺螺栓沿桿軸方向向受拉。受拉螺螺栓的破壞形式式是栓桿被拉斷斷，其部位多在在被螺紋削弱的的截面處。3.拉剪螺栓連接由于C級(jí)螺栓的抗剪能能力差，故對(duì)重重要連接一般均均應(yīng)在端板下設(shè)設(shè)置支托，以承承受剪力（如圖圖所示）。對(duì)次次要連接，若端端板下不設(shè)支托托，則螺栓將同同時(shí)承受剪力和和沿桿軸方向的的拉力的作用。。N受拉螺栓連接拉剪螺栓連接（三）高強(qiáng)度螺螺栓的受力特點(diǎn)點(diǎn)高強(qiáng)度螺栓連接接按設(shè)計(jì)和受力力要求可分為摩擦型和承壓型兩種。摩擦型連接在承受剪切時(shí)，，以外剪力達(dá)到到板件間可能發(fā)發(fā)生的最大摩阻阻力為極限狀態(tài)態(tài)；當(dāng)超過(guò)時(shí)板板件間發(fā)生相對(duì)對(duì)滑移，即認(rèn)為為連接已失效而而破壞。承壓型連接在受剪時(shí)，則允允許摩擦力被克克服并發(fā)生板件件間相對(duì)滑移，，然后外力可以以繼續(xù)增加，并并以此后發(fā)生的的螺桿剪切或孔孔壁承壓的最終終破壞為極限狀狀態(tài)。兩種形式螺栓在在受拉時(shí)沒(méi)有區(qū)區(qū)別。高強(qiáng)度螺栓和普普通螺栓連接受受力的主要區(qū)別別是：普通螺栓栓連接的螺母擰擰緊的預(yù)拉力很很小，受力后全全靠螺桿承壓和和抗剪來(lái)傳遞剪剪力。而高強(qiáng)度度螺栓時(shí)靠擰緊緊螺母，對(duì)螺桿桿施加強(qiáng)大而受受控制的預(yù)拉力力，此預(yù)拉力將將被連接的構(gòu)件件夾緊?？繕?gòu)件件夾緊而由接觸觸面間的摩阻力力來(lái)承受連接內(nèi)內(nèi)力是高強(qiáng)度螺螺栓連接受力的的特點(diǎn)?！?-2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一、軸心受力構(gòu)構(gòu)件軸心受力構(gòu)件是是指承受通過(guò)截截面形心的軸向向力作用的構(gòu)件件，分為軸心受拉拉構(gòu)件和軸心受受壓構(gòu)件。它們們廣泛的應(yīng)用于于柱、桁架、網(wǎng)網(wǎng)架、塔架和支支撐等結(jié)構(gòu)中。（一）軸心受力力構(gòu)件的受力特特點(diǎn)軸心受拉構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足足強(qiáng)度和剛度的要求。按承載載力極限狀態(tài)的的要求，軸心受受拉構(gòu)件凈截面面的平均應(yīng)力不不應(yīng)超過(guò)鋼材的的屈服強(qiáng)度；按按正常使用極限限狀態(tài)的要求，，應(yīng)具有必要的的剛度，否則在在制造、運(yùn)輸和和安裝過(guò)程中容容易彎扭變形，，在自重的作用用下會(huì)產(chǎn)生較大大撓度，在承受受動(dòng)力荷載時(shí)會(huì)會(huì)引起較大的振振動(dòng)等。軸心受受拉構(gòu)件的剛度度是以它的長(zhǎng)細(xì)細(xì)比來(lái)控制的。。軸心受壓構(gòu)件的的受力性能與受受拉構(gòu)件不同，，除有些短粗或或截面有較大削削弱的構(gòu)件其承承載力由強(qiáng)度條條件起控制作用用外，一般情況況下，軸心受壓壓構(gòu)件的承載能能力是由穩(wěn)定條條件決定的。因因此設(shè)計(jì)時(shí)除滿滿足強(qiáng)度和剛度度的條件外，還還應(yīng)滿足整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性的要求。（二）軸心受壓壓柱的構(gòu)造軸心受壓柱由柱柱頭、柱身、柱柱腳三部分組成成。按柱身的構(gòu)構(gòu)造型式可分為為實(shí)腹式和格構(gòu)構(gòu)式兩類。1.實(shí)腹式軸心受壓壓柱（1）截面形式實(shí)腹式軸心受壓壓柱一般選用雙雙軸對(duì)稱的型鋼鋼截面或組合截截面。在選擇截截面形式時(shí)，主主要考慮等穩(wěn)定定性、肢寬壁薄薄、制造省工、、構(gòu)造簡(jiǎn)便等原原則。（2）設(shè)置加勁肋為了提高構(gòu)件的的抗扭剛度，防防止構(gòu)件在施工工和運(yùn)輸過(guò)程中中發(fā)生變形，當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)，應(yīng)在一一定位置設(shè)置成成對(duì)的橫向加勁勁肋（如圖所示示）。橫向加勁勁肋的間距不得得大于3h0，其外伸寬度bs不小于mm，厚度ts不得小于。。實(shí)腹柱的橫向加加勁肋加強(qiáng)bsatw（3）柱頭的構(gòu)造軸心受壓柱主要要承受與其相連連的梁傳來(lái)的荷荷載（梁的支承承反力），梁與與柱的連接構(gòu)造造與梁的端部構(gòu)構(gòu)造有關(guān)。連接接設(shè)計(jì)應(yīng)傳力可可靠，便于制作作、運(yùn)輸、安裝裝和經(jīng)濟(jì)合理。。軸心受壓柱與與梁為鉸接，一一般有兩種構(gòu)造造方案。一種是是將梁支承于柱柱頂（如圖所示示），另一種是是將梁支承于柱柱的側(cè)面（如圖圖所示）。①柱頂支承承梁的構(gòu)造梁梁的反力通過(guò)過(guò)柱的頂板傳給給柱；頂板一般般可以取16~20mm厚，與柱用焊縫縫相連；梁與頂頂板用普通螺栓栓相連，以便安安裝定位。圖（a）中，梁支承加加勁肋應(yīng)對(duì)準(zhǔn)柱柱的翼緣，使梁梁的支承反力通通過(guò)支承加勁肋肋及墊板傳遞給給柱的翼緣。為為了便于安裝，，相鄰梁之間留留一空隙，最后后用夾板和構(gòu)造造螺栓相連，以以防止單個(gè)梁的的傾斜。這種連連接形式傳力明明確，構(gòu)造簡(jiǎn)單單，施工方便，，但當(dāng)兩相鄰反反力不等時(shí)即引引起柱的偏心受受壓，一側(cè)梁傳傳遞的反力很大大時(shí)，還可能引引起柱翼緣的局局部屈曲。圖（b）中，梁通過(guò)端端板連接于柱的的軸線附近，這這樣即使相鄰反反力不等，柱仍仍接近軸心受壓壓。突緣加勁肋肋底部應(yīng)刨平頂頂緊于柱頂板；；柱的腹板是主主要受力部分，，其厚度不能太太薄，同時(shí)在柱柱頂板之下，腹腹板兩側(cè)應(yīng)設(shè)置置加勁肋，兩相相鄰梁之間應(yīng)留留一定空隙便于于安裝時(shí)調(diào)節(jié)，，最后嵌入合適適的填板并用構(gòu)構(gòu)造螺栓相連。。（a）（b）②柱側(cè)支承梁的的構(gòu)造梁連接在柱的側(cè)側(cè)面，當(dāng)梁的反反力較小時(shí)，可可采用如圖（a）所示的連接，，直接將梁擱置置在柱的承托上上，用普通螺栓栓連接，梁與柱柱側(cè)間留一空隙隙，用角鋼和構(gòu)構(gòu)造螺栓相連。。這種連接形式式比較簡(jiǎn)單，施施工方便。當(dāng)梁反力較大時(shí)時(shí)，可采用如圖圖（b）所示的方案，，用厚鋼板作承承托，承托與柱柱側(cè)面用焊縫相相連，這種連接接方式，制造與與安裝的精度要要求較高，承托托板的端面必須須刨平頂緊以便便直接傳遞壓力力。梁玉柱側(cè)仍仍留一定空隙，，梁吊裝就位后后，用填板和構(gòu)構(gòu)造螺栓將柱翼翼緣和梁端板連連接起來(lái)。（a）（b）（4）柱腳的構(gòu)造柱腳的作用是將將柱身的壓力均勻勻的傳給基礎(chǔ)，并和基礎(chǔ)牢固的的連接起來(lái)。在整個(gè)柱中，柱柱腳是比較費(fèi)鋼鋼費(fèi)工的部分。。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求求簡(jiǎn)明，并盡可可能符合結(jié)構(gòu)的的計(jì)算簡(jiǎn)圖，便便于安裝固定。。柱腳按其與基礎(chǔ)礎(chǔ)的連接方式的的不同可分為鉸接和剛接兩類，軸心受壓壓柱、框架柱或或壓彎構(gòu)件，這這兩種形式均有有采用。其中鉸鉸接主要承受軸軸心壓力，剛接接主要承受壓力力和彎矩。本節(jié)節(jié)只講鉸接柱腳腳。柱腳通過(guò)錨栓固固定于基礎(chǔ)。鉸鉸接柱腳只沿著著一條軸線設(shè)置置兩個(gè)連接于底底板上的錨栓，，錨栓的直徑一一般為20~25mm。為了便于安裝裝，底板上的錨錨栓孔徑取為錨錨栓直徑的1.5~2倍。待柱就位并并調(diào)整到設(shè)計(jì)位位置后，再用墊墊板套住錨栓并并與底板焊牢。。圖示是常用的鉸鉸接柱腳的幾種種形式，主要用用于軸心受壓柱柱。當(dāng)柱軸力很很小時(shí)，可采用用圖（a）的形式，在柱柱的端部只焊一一塊不太厚的底底板，柱身的壓壓力經(jīng)過(guò)焊縫傳傳到底板，底板板再將柱身的壓壓力傳到基礎(chǔ)上上。當(dāng)柱軸力較較大時(shí)，可采用用圖（b）、（c）的形式，柱端端通過(guò)豎焊縫將將力傳給靴梁，，靴梁通過(guò)底部部焊縫降壓力傳傳給底板。靴梁梁不僅增加了傳傳力焊縫的長(zhǎng)度度，同時(shí)也將底底板分成較小的的區(qū)格，減小了了底板在反力作作用下的最大彎彎矩值。當(dāng)采用用靴梁后，底板板的彎矩值仍較較大時(shí)，可再采采用隔板和肋板板，如圖（c）所示。（a）（（b）（（c）圖示是常用的軸軸心受壓格構(gòu)柱柱的截面形式。。由于柱肢布置置在距截面形心心一定距離的位位置上，通過(guò)調(diào)調(diào)整肢間距離可可以使兩個(gè)方向向具有相同的穩(wěn)穩(wěn)定性。與實(shí)腹腹柱相比，在用用料相同的情況況下可增大截面面慣性矩，提高高剛度和穩(wěn)定性性。（a）（b）（c）（d）（e）2.格構(gòu)式軸心受壓壓柱格構(gòu)式軸心受壓壓柱常用兩槽鋼鋼組成，通常使使翼緣朝內(nèi)，這這樣綴材長(zhǎng)度較較小，外部平整整。當(dāng)荷載較大大時(shí)，也常用兩兩工字鋼組成的的雙肢截面柱。。對(duì)于軸向力較較小但長(zhǎng)度較大大的桿件，也可可以采用鋼管或或角鋼組成的三三肢或四肢截面面形式。肢件通通過(guò)綴材連成一一體，根據(jù)綴材材的不同可分為為綴條柱和綴板板柱兩種。綴條條常采用單角鋼鋼，一般與構(gòu)件件軸線成α=40°~70°夾角斜放，此稱稱為斜綴條，如如圖（a）所示，也可同同時(shí)增設(shè)與構(gòu)件件軸線垂直的橫橫綴條。綴板用用鋼板制造，一一律按等距離垂垂直于構(gòu)件軸線線橫放，如圖（（b）所示。（a）（b）二、受彎構(gòu)件（一）受彎構(gòu)件件的類型和應(yīng)用用承受橫向荷載的的實(shí)腹式受彎構(gòu)構(gòu)件通常稱為梁梁，它是組成鋼鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)構(gòu)件之一，應(yīng)用用廣泛，例如房房屋建筑中的樓樓蓋梁、工作平平臺(tái)梁、屋面檁檁條和墻架橫梁梁、吊車梁以及及橋梁、水工閘閘門、起重機(jī)、、海上采油平臺(tái)臺(tái)中的梁等。鋼梁按截面的形形式分為型鋼梁和組合梁兩大類。型鋼梁梁構(gòu)造簡(jiǎn)單，制制造省工，成本本較低，故應(yīng)用用較多。但在荷荷載較大或構(gòu)件件的跨度較大時(shí)時(shí)，所需梁的截截面尺寸較大時(shí)時(shí)，由于軋制條條件的限制，型型鋼的尺寸、規(guī)規(guī)格不能滿足梁梁承載力和剛度度的要求，這時(shí)時(shí)常采用組合梁梁。型鋼梁的截面形形式（a）（（b）（（c）（（d）（（e）（（f）組合梁的截面形形式（g）（（h）（（i）（（j）（（k）鋼梁按支承情況況可分為簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁、懸伸梁等。簡(jiǎn)支梁不受受溫度變化和支支座沉陷的影響響，并且制造、、安裝、維修、、拆換較方便，，因而受到廣泛泛的應(yīng)用。鋼梁按荷載作用用情況不同，還還可分為僅在一一個(gè)主平面內(nèi)受受彎的單向彎曲梁和在兩個(gè)主平面面內(nèi)受彎的雙向彎曲梁。圖示即為工作平平臺(tái)梁布置示例例。根據(jù)主梁和次梁梁的排列情況，，梁格可分為三三種類型：（1）單向梁格【如圖（a）所示】只有主梁，適用于于樓蓋或平臺(tái)結(jié)構(gòu)構(gòu)的橫向尺寸較小小或面板跨度較大大的情況。（2）雙向梁格【如圖（b）所示】有主梁及一個(gè)方向向的次梁，次梁由由主梁支承，是最最為常用的梁格類類型。（3）復(fù)式梁格【如圖（c）所示】在主梁間設(shè)縱向次次梁，縱向次梁間間再設(shè)橫向次梁。。荷載傳遞層次多多，梁格構(gòu)造復(fù)雜雜，故應(yīng)用較少，，只適用于荷載重重和主梁間距很大大的情況。（a）（b）（c）（二）受彎構(gòu)件（（梁）的穩(wěn)定性1.梁整體穩(wěn)定性為了提高抗彎強(qiáng)度度，節(jié)省鋼材，鋼鋼梁截面一般做成成高而窄的形式，，受荷方向剛度大大而側(cè)向剛度較小小，如果梁的側(cè)向向支承較弱（比如如僅在支座處有側(cè)側(cè)向支承），梁的的彎曲會(huì)隨荷載大大小的不同而呈現(xiàn)現(xiàn)兩種截然不同的的平衡狀態(tài)。如圖所示的工字形形截面梁，荷載作作用在其最大剛度度平面內(nèi)，當(dāng)荷載載較小時(shí)，梁的彎彎曲平衡狀態(tài)是穩(wěn)穩(wěn)定的。雖然外界界各種因素會(huì)使梁梁產(chǎn)生微小的側(cè)向向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形形，但外界影響消消失后，梁仍能恢恢復(fù)原來(lái)的彎曲平平衡狀態(tài)。然而，，當(dāng)荷載增大到某某一數(shù)值后，梁在在向下彎曲的同時(shí)時(shí)，將突然發(fā)生側(cè)側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變變形的破壞，這種種現(xiàn)象稱之為梁的的整體失穩(wěn)，為側(cè)側(cè)向彎扭屈曲。因因此鋼梁設(shè)計(jì)時(shí)不不僅要滿足強(qiáng)度、、剛度要求，還應(yīng)應(yīng)保證梁的整體穩(wěn)穩(wěn)定性?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，符合下列情情況之一時(shí)，可不不計(jì)算梁的整體穩(wěn)穩(wěn)定性：（1）有剛性鋪板密鋪鋪在梁的受壓翼緣緣上并與其牢固連連接，能阻止梁受受壓翼緣的側(cè)向位位移時(shí)。（2）工字形截面簡(jiǎn)支支梁受壓翼緣的自自由長(zhǎng)度與其寬度度之比l1/b1不超過(guò)表所規(guī)定的的數(shù)值時(shí)；箱形截截面（如圖所示））簡(jiǎn)支梁，其截面面尺寸滿足h/b0≤6，且l1/b0≤95(235/fy)時(shí)（箱形截面的此此條件很容易滿足足）。H型鋼和等截面工字字形簡(jiǎn)支梁不需計(jì)計(jì)算整體穩(wěn)定性的的最大l1/b1值鋼號(hào)跨中無(wú)側(cè)向支撐點(diǎn)的梁跨中受壓翼緣有側(cè)向支撐點(diǎn)的梁無(wú)論荷載作用于何處荷載作用在上翼緣荷載作用于下翼緣Q23513.020.016.0Q34510.516.513.0Q39010.015.512.5Q4209.515.012.02.梁局部穩(wěn)定性組合梁一般由翼緣緣和腹板等板件組組成，如果將這些些板件