鋼結(jié)構(gòu)的連接

關(guān)于鋼結(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(diǎn)；2.了解焊接連接的工作性能，掌握焊接連接的計(jì)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(duì)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(jì)算和構(gòu)造要求。第2頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月第一節(jié)

連接分類及特點(diǎn)一、概述

連接焊縫連接緊固件連接對(duì)接焊縫角焊縫鉚釘螺栓焊透部分焊透正面角焊縫側(cè)面角焊縫斜焊縫普通螺栓高強(qiáng)度螺栓摩擦型承壓型(a)焊縫連接；(b)鉚釘連接；(c)螺栓連接第3頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月（a）焊縫連接

對(duì)接焊縫連接優(yōu)點(diǎn)：不削弱截面，方便施工，連接剛度大；缺點(diǎn)：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對(duì)裂紋敏感。

角焊縫連接第一節(jié)

連接分類及特點(diǎn)第4頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月（b）螺栓連接

優(yōu)點(diǎn)：連接剛度大，傳力可靠；

分為：

普通螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接（c）鉚釘連接N缺點(diǎn)：對(duì)施工技術(shù)要求很高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工條件差，施工速度慢。第5頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月（1）焊縫連接方法及其特點(diǎn)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。

二，焊接連接

焊機(jī)導(dǎo)線熔池焊條焊鉗保護(hù)氣體焊件電弧第6頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月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(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)第7頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月2.埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)）、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、焊絲轉(zhuǎn)盤送絲器焊劑漏斗焊劑熔渣焊件埋弧自動(dòng)焊第8頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月A、焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強(qiáng)度。B、優(yōu)、缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊接質(zhì)量好。

缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，施工位置受限等。送絲器機(jī)器第9頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月3.氣體保護(hù)焊

優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，焊接質(zhì)量好。缺點(diǎn)：施工條件受限制等。第10頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月（被連接鋼材的相互位置）對(duì)接連接搭接連接T型連接角部連接焊縫連接形式

（2）焊縫連接形式及焊縫種類1.焊縫連接形式圖3.3T形連接圖3.4搭接連接第11頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月搭接角部連接T形連接對(duì)接搭接第12頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月焊縫連接形式圖3.5焊縫連接的形式(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)角部連接第13頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月2.焊縫形式（1）對(duì)接焊縫正對(duì)接焊縫T型對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫

在兩焊件連接面的間隙內(nèi)，用熔化的焊條金屬填塞，并與焊件熔化部分相結(jié)合，形成的焊縫稱為對(duì)接焊縫。又分為全熔透和部分熔透(非熔透)兩種。第14頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月2.焊縫形式（2）角焊縫

焊縫金屬填充在被連接件形成的直（斜）角區(qū)域內(nèi)的焊縫稱為角焊縫,應(yīng)用廣泛。第15頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月平焊（俯焊）橫焊立焊仰焊

圖3.8焊縫施焊位置(a)平焊；(b)橫焊；(c)立焊；(d)仰焊3.焊縫的施焊方位第16頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月（3）焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量控制1.焊縫缺陷第17頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月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(wú)損探傷：檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷。

內(nèi)部檢驗(yàn)主要采用超聲波，有時(shí)還用磁粉檢驗(yàn)熒光檢驗(yàn)等輔助檢驗(yàn)方法。還可以采用X射線或γ射線透照或拍片。第18頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月《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)量要求分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。

三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；

一、二級(jí)焊縫除外觀檢查外，尚要求一定數(shù)量的超聲波檢驗(yàn)并符合相應(yīng)級(jí)別的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。第19頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

設(shè)計(jì)中對(duì)焊縫質(zhì)量等級(jí)不應(yīng)提出不恰當(dāng)?shù)囊蟆?/p>

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017--2010）中，對(duì)焊縫質(zhì)量等級(jí)的選用有如下規(guī)定：

(1)需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。3.焊縫質(zhì)量等級(jí)及選用(2)在不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊縫應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。第20頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

（３）重級(jí)工作制和起重量Ｑ＞５０ｔ的中級(jí)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(diǎn)板之間的Ｔ形接頭焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，不應(yīng)低于二級(jí)。（４）角焊縫質(zhì)量等級(jí)一般為三級(jí)，直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞和起重量Ｑ＞５０ｔ的中級(jí)工作制吊車梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。第21頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月4.焊縫圖紙表示焊縫代號(hào)由引出線、圖形符號(hào)和輔助符號(hào)三部分組成。表3.1焊縫符號(hào)第22頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月表3.1焊縫符號(hào)續(xù)表第23頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

焊縫分布比較復(fù)雜或用上述標(biāo)注方法不能表達(dá)清楚時(shí)，在標(biāo)注焊縫代號(hào)的同時(shí)，可在圖形上加?xùn)啪€表示，甚至可加注必要的說(shuō)明，直至表達(dá)清楚。(a)正面焊縫；(b)背面焊縫；(c)安裝焊縫三、鉚釘、螺栓連接

1.鉚釘連接

已不用2.普通螺栓連接

普通螺栓連接施工較簡(jiǎn)便，拆裝也很方便，它是安裝連接的一種重要方法。第24頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

螺栓材料的性能統(tǒng)一用螺栓的性能等級(jí)來(lái)表示，分為A、B、C三個(gè)級(jí)別。A、B級(jí)為精制螺栓,用于機(jī)械，有“5.6級(jí)”和“8.8級(jí)”?？诪镮類孔。C級(jí)為粗制螺栓，用于建筑，有“4.6級(jí)”和“4.8級(jí)”，由未經(jīng)加工的圓鋼壓制而成。成孔一般采用在單個(gè)零件上一次沖成或不用鉆模鉆成，屬Ⅱ類孔。小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字“4”、“5”、“8‘’表示螺栓材料的抗拉強(qiáng)度不小于400N/mm2、500N/mm2和800N/mm2，小數(shù)點(diǎn)及后面的數(shù)字“0.6”、“0.8”表示螺栓材料的屈強(qiáng)比。

第25頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月3.高強(qiáng)度螺栓連接

高強(qiáng)度螺栓采用高強(qiáng)度鋼材制成。分8.8級(jí)、10.9級(jí)

，螺母和墊圈也采用經(jīng)過(guò)熱處理的45號(hào)和35號(hào)鋼制成。高強(qiáng)度螺栓連接分為摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接和承壓型高強(qiáng)度螺栓連接?？滓话悴捎芒蝾愩@孔，孔徑比螺栓桿公稱直徑大1.5～2mm(摩擦型)或1～1.5mm(承壓型)。

摩擦型連接的剪切變形小，彈性性能好，抗疲勞性能好，特別適用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。

承壓型高強(qiáng)度螺栓連接的承載力比摩擦型的高，可節(jié)約螺栓，但剪切變形稍大，一般用于承受靜力荷載。

第26頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月第二節(jié)

對(duì)接焊縫連接設(shè)計(jì)一、對(duì)接焊縫的構(gòu)造對(duì)接焊縫的焊件為了保證焊透常需做成坡口，故又叫坡口焊縫。坡口形式有直線形(不切坡口)、半V形(單邊V形)、全V形、雙V形(X形)、U形、K形。坡口形式與焊件厚度有關(guān)。坡口形式和尺寸一般由施工單位根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定再結(jié)合本企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)確定。對(duì)于較厚的焊件(t>20mm)，則采用U形、K形和X形坡口。對(duì)于V形縫和U形縫需對(duì)焊縫根部進(jìn)行補(bǔ)焊。第27頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月(a)直邊縫；(b)(g)單邊V形坡口；(c)V形坡口；(d)X形坡口；(e)U形坡口；(f)K形坡口

第28頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月不同寬度和厚度板件的拼接

在對(duì)接焊縫的拼接處，當(dāng)板寬或板厚不同時(shí)，規(guī)范規(guī)定：當(dāng)焊件的寬度不同或厚度在一側(cè)相差4mm以上時(shí)，應(yīng)分別在寬度或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于1:2.5的斜角。但對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)，圖中斜角坡度不應(yīng)大于1:4。第29頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

焊縫的起滅弧處，常會(huì)出現(xiàn)弧坑等缺陷，這些缺陷對(duì)承載力影響極大，故凡要求等強(qiáng)的對(duì)接焊縫施焊時(shí)應(yīng)設(shè)置引弧板和引出板（常常簡(jiǎn)述為引弧板），焊后將它割除。在設(shè)計(jì)中不得任意加大焊縫，避免焊縫立體交叉和在一處集中大量焊縫，同時(shí)焊縫的布置應(yīng)盡可能對(duì)稱于構(gòu)件形心軸，以減少應(yīng)力集中現(xiàn)象并降低殘余應(yīng)力的影響。

第30頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月二、對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫分焊透和部分焊透兩種。部分焊透的對(duì)接焊縫受力時(shí)應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，一般按角焊縫的方式處理。以下所述的對(duì)接焊縫除非說(shuō)明均指的是焊透的。焊縫金屬的強(qiáng)度一般高于母材，所以對(duì)接焊縫連接的破壞通常不會(huì)在焊縫金屬部位，而是在母材或焊縫附近的熱影響區(qū)。但是，由于焊接技術(shù)問(wèn)題，焊縫中難免存在氣孔、夾渣、咬邊、未焊透等缺陷。試驗(yàn)證明，這些缺陷對(duì)受壓和受剪的對(duì)接焊縫影響不大，但對(duì)受拉的對(duì)接焊縫影響卻較為顯著。一、二級(jí)焊縫的抗拉強(qiáng)度可與母材相等，而三級(jí)焊縫允許存在的缺陷較多，其抗拉強(qiáng)度取為母材強(qiáng)度的85%。

第31頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月1.對(duì)接焊縫受軸心力作用：N

軸心拉力或壓力；

lw

焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度。施焊時(shí)，焊縫兩端設(shè)置引弧板和引出板時(shí)，取焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度；無(wú)引弧板和引出板時(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；

對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，見(jiàn)附錄1附表1.2。

僅三級(jí)焊縫的抗拉強(qiáng)度比母材低。故當(dāng)設(shè)置引弧板和引出板時(shí)，只有三級(jí)焊縫才需按式(3.1)進(jìn)行抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算。

第32頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月(a)垂直焊縫；(b)斜向焊縫

如果用直縫不能滿足抗拉強(qiáng)度要求時(shí)，可采用如(b)圖所示的斜對(duì)接焊縫。計(jì)算表明，焊縫與作用力N的夾角滿足時(shí)，斜焊縫長(zhǎng)度的增加能抵消抗拉強(qiáng)度的不足，可不再進(jìn)行驗(yàn)算。

采用對(duì)接焊縫通常為二級(jí),必要時(shí)取一級(jí)。第33頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月2.對(duì)接焊縫承受彎矩和剪力的共同作用M、V

焊縫截面所承受的彎矩、剪力；Ww、Iw

焊縫截面對(duì)中性軸的抗彎模量和慣性矩，注意無(wú)引弧板和引出板時(shí)，每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度等于實(shí)際長(zhǎng)度減去2t；Sw

計(jì)算剪應(yīng)力處以上焊縫截面對(duì)中性軸的面積矩；

對(duì)接焊縫的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，見(jiàn)附錄1附表1.2；

第34頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月對(duì)接焊縫受彎矩和剪力聯(lián)合作用圖(b)所示是工字形截面粱的對(duì)接焊縫接頭，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)力的腹板與翼緣交接點(diǎn)處，還應(yīng)按下式驗(yàn)算折算應(yīng)力：

1、

1

驗(yàn)算點(diǎn)處的焊縫正應(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)，而將強(qiáng)度設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高的系數(shù)。第35頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月3、承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫

軸力和彎矩作用下對(duì)接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其計(jì)算公式為：τ1τmaxσ1σmax柱牛腿NV1焊縫計(jì)算截面σmax由M=Vee由N由Vh0ht第36頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月例1：簡(jiǎn)支梁的截面荷載（含梁自重在內(nèi)的設(shè)計(jì)值）如下圖所示，在距支座2.4m處有翼緣和腹板的拼接連接，試設(shè)計(jì)其拼接的對(duì)接焊縫。已知鋼材為Q235，采用E43型焊條，手工焊，三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，施焊時(shí)采用引弧板。第37頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月一、計(jì)算距支座2.4m處的截面內(nèi)力二、焊縫計(jì)算截面的幾何特性第38頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月三、焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算1、最大正應(yīng)力2、最大剪應(yīng)力3、“1”點(diǎn)的折算應(yīng)力第39頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月通過(guò)以上計(jì)算，最大正應(yīng)力、最大剪應(yīng)力和折算應(yīng)力均滿足要求。第40頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月三、部分焊透的對(duì)接焊縫部分焊透的對(duì)接焊縫常用于外部需要平整的重型箱形截面柱和厚板T形連接。部分焊透的對(duì)接焊縫必須在設(shè)計(jì)圖上注明坡口的形式和尺寸。坡口形式分（單邊）V形、U形和J形，其強(qiáng)度計(jì)算方法與下節(jié)所述的直角角焊縫相似。(a)雙面V形坡口;(b)單邊V形坡口;(c)雙面單邊V形坡口；(d)U形坡口；(e)J形坡口第41頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月第三節(jié)角焊縫連接設(shè)計(jì)一、角焊縫形式角焊縫受力特點(diǎn)與對(duì)接焊縫完全不同，其的應(yīng)力狀態(tài)要復(fù)雜得多，且容易引起應(yīng)力集中現(xiàn)象，但對(duì)被連接件加工精度要求低、施工方便而常常被采用。角焊縫一般用于搭接連接和T形連接。焊縫長(zhǎng)度方向垂直于力作用方向稱為正面角焊縫（亦稱端焊縫）、平行于力作用方向稱為側(cè)面角焊縫（亦稱側(cè)焊縫）、如圖。第42頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月正面角焊縫

受力復(fù)雜，截面中的各面均存在正應(yīng)力和剪應(yīng)力，焊根處存在著很嚴(yán)重的應(yīng)力集中。正面角焊縫的破壞強(qiáng)度高于側(cè)面角焊縫，但塑性變形能力差。caτxy正面角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)NNcb2NacaobτxyσxτyxabτyxcaσxabσyN2N第43頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月正面角焊縫的破壞形式第44頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月側(cè)面角焊縫主要承受剪應(yīng)力，塑性較好，彈性模量低，強(qiáng)度也較低。傳力線通過(guò)時(shí)產(chǎn)生彎折，應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)度方向的分布不均勻，呈兩端大而中間小的狀態(tài)。焊縫越長(zhǎng)，應(yīng)力分布不均勻性越顯著，但在屆臨塑性工作階段時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)力重分布，可使應(yīng)力分布的不均勻現(xiàn)象漸趨緩和。側(cè)焊縫的應(yīng)力和破壞截面N剪切破壞面Nτf第45頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月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(yàn)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(yàn)焊縫NN第46頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月角焊縫沿長(zhǎng)度方向：連續(xù)角焊縫、斷續(xù)角焊縫。連續(xù)角焊縫:受力性能較好，主要的形式。斷續(xù)角焊縫:起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中，只用于次要構(gòu)件的連接或受力很小的連接中。間斷角焊縫焊段的長(zhǎng)度不得小于10hf或50mm;間斷角焊縫的間斷距離l不宜過(guò)長(zhǎng)，以免連接不緊密，潮氣侵入引起構(gòu)件銹蝕。受壓構(gòu)件中應(yīng)滿足l≤15t；受拉構(gòu)件中l(wèi)≤30t，t為較薄焊件的厚度。第47頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月hehfhf等焊角（凸形）hehf1.5hf不等焊角1、角焊縫的形式:二、角焊縫的形式和受力分析直角角焊縫、斜角角焊縫（1）直角角焊縫hehfhf等焊角（凹形）第48頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月（2）斜角角焊縫對(duì)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，主要作為構(gòu)造焊縫。第49頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月角焊縫的表面一般做成凸形，但對(duì)直接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中的角焊縫，為了減少應(yīng)力集中，常將焊縫表面做成凹形。但是經(jīng)驗(yàn)表明，由于凹形表面收縮時(shí)拉應(yīng)力較大，容易在焊后產(chǎn)生裂紋，而凸形焊縫收縮時(shí)反而不容易開(kāi)裂。正面角焊縫的根部(圖中的“A”點(diǎn))和趾部(圖中的“B”點(diǎn))都有很大的應(yīng)力集中。應(yīng)力集中系數(shù)隨根部的熔深大小和焊趾處斜邊與水平邊夾角

而變。增大熔深和減小夾角

均可大大降低應(yīng)力集中系數(shù)。第50頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

側(cè)面角焊縫(圖a)主要承受剪應(yīng)力，塑性較好，彈性模量低，強(qiáng)度也較低。傳力線通過(guò)側(cè)面角焊縫時(shí)產(chǎn)生彎折，因而應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)度方向的分布不均勻，呈兩端大而中間小的狀態(tài)。正面角焊縫(圖b)由于力線彎折受力更復(fù)雜，截面中的各面均存在正應(yīng)力和剪應(yīng)力，焊根處存在著很嚴(yán)重的應(yīng)力集中。另一方面由于在焊根處正好是兩焊件接觸面的端部，相當(dāng)于裂縫的尖端。正面角焊縫的靜力破壞強(qiáng)度高于側(cè)面角焊縫，但塑性變形要差些。角焊縫的應(yīng)力第51頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

1、最小焊腳尺寸hf.min：如果板件厚度較大而焊縫過(guò)小，則施焊時(shí)焊縫冷卻速度過(guò)快而產(chǎn)生淬硬組織，易使焊縫附近主體金屬產(chǎn)生裂紋。要求：式中，t——較厚板件的厚度，單位mm（堿性焊條例外）；計(jì)算時(shí)焊腳尺寸取整數(shù)。當(dāng)焊件厚度hf≤4mm時(shí)，則最小焊腳尺寸應(yīng)與焊件厚度相同，即hf=t。自動(dòng)焊熔深較大，最小焊腳尺寸可減小1mm；T形連接的單面角焊縫，增加1mm。三、角焊縫的尺寸要求第52頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

2、最大焊腳尺寸hf,max

為了避免焊縫處局部過(guò)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≤1.2t式中:t---較薄焊件厚度。tt1hf

對(duì)于板件邊緣的角焊縫,尚應(yīng)滿足以下要求：

當(dāng)t≤6mm時(shí)，hf,max≤t；當(dāng)t>6mm時(shí)，hf,max≤t-(1~2)mm；hft1t第53頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月3、不等焊腳尺寸的應(yīng)用：當(dāng)兩焊件厚度相差懸殊時(shí)(下圖)，用等焊腳尺寸往往無(wú)法滿足最大和最小焊腳尺寸的規(guī)定。為解決這一矛盾，規(guī)范推薦采用不等焊腳尺寸。在十字形接頭中，為避免厚度為t2的板“過(guò)燒”，宜將焊腳尺寸控制在hf≤t2（且1.2t1）第54頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月4.側(cè)面角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度

對(duì)于焊腳尺寸大而長(zhǎng)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)生的其他缺陷（氣孔，夾渣等），使焊縫可靠性降低；另外，側(cè)面角焊縫多用于搭接連接，作用力有偏心，若焊縫過(guò)小，則偏心彎矩的影響就越大，使焊縫的承載力降低。故為了使焊縫具有一定的承載力，規(guī)范規(guī)定：第55頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月5.側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長(zhǎng)度

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

1、當(dāng)實(shí)際長(zhǎng)度大于以上值時(shí)，超過(guò)部分不與考慮；

2、當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)，不受上式限制。（靜載）第56頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月6、搭接長(zhǎng)度采用正面角焊縫的搭接連接，受力時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加彎矩，搭接長(zhǎng)度越小，附加彎矩影響越大；另外，焊縫距離越近，收縮應(yīng)力也越大。因此規(guī)定：搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚度的5倍，也不得小于25mm。t1t2

（t1＜t2）第57頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月7、側(cè)焊縫長(zhǎng)度與距離要求

試驗(yàn)結(jié)果表明，采用兩側(cè)面角焊縫的搭接連接，連接的承載力與b/lw有關(guān)，b為兩側(cè)焊縫的距離，lw為側(cè)焊縫長(zhǎng)度。當(dāng)b/lw＞1時(shí)，連接的承載力隨著b/lw比值的增大而明顯下降。為使連接強(qiáng)度不致過(guò)分降低，要求b/lw≤1。避免焊縫橫向收縮，引起板件向外發(fā)生較大拱曲，b不宜大于16t(t＞12mm)或190mm(t≤12mm)，t為較薄焊件的厚度。第58頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月四、角焊縫的圍焊和繞角焊圍焊分為三面圍焊和L形圍焊。圍焊的轉(zhuǎn)角處是連接的重要部位，如在此處熄火或起落弧會(huì)加大應(yīng)力集中的影響，所以所有圍焊的轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。在非圍焊的情況下，角焊縫的端部正好在構(gòu)件連接的轉(zhuǎn)角處，如此處做長(zhǎng)度為2hf的繞角焊，可以避免起落弧缺陷引起轉(zhuǎn)角處過(guò)大的應(yīng)力集中。第59頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月五、直角角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算

分析計(jì)算直角角焊縫時(shí)，作如下假定和簡(jiǎn)化處理:

①假定角焊縫破壞面與直角邊的夾角為45°；

②

不計(jì)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he焊腳尺寸hf焊根熔深焊縫厚度有效厚度凸度焊趾一、直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式第60頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

③有效厚度he與焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw的乘積稱為破壞面的有效截面面積，并假定計(jì)算時(shí)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(gè)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(zhǎng)度方向（面內(nèi)平行）

—剪應(yīng)力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向（面內(nèi)垂直）

第61頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

3、直角角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算基本公式⑴在通過(guò)焊縫形心的拉力、壓力或剪力作用下：對(duì)正面角焊縫：對(duì)側(cè)面角焊縫：⑵σf和τf

共同作用時(shí)：第62頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

式中σf

―按焊縫有效截面（helw

）計(jì)算，垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力；τf

―按焊縫有效截面計(jì)算，平行焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力;he―角焊縫的計(jì)算厚度；he=0.7hf

；lw―角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，有引弧板為lf；無(wú)引弧板為lf

–2hf；βf

―正面角焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù);承受靜載和間接承受動(dòng)載時(shí)為1.22，直接承受動(dòng)載時(shí)為1.0。第63頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

二、角焊縫的計(jì)算1、承受軸心力作用時(shí)角焊縫連接計(jì)算A、僅采用側(cè)面角焊縫連接：NNB、采用三面圍焊連接：第64頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

計(jì)算側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度（確定焊縫長(zhǎng)度）：承受斜向軸心力的角焊縫計(jì)算：將力N分解為垂直于和平行于焊縫方向的分力,利用基本公式計(jì)算。將力N分解為垂直于和平行于焊縫方向的分力則第65頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月則受斜向軸心力角焊縫的計(jì)算公式為：令：為斜焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)。1.221.201.141.121.081.041.021.00

f90°70°60°50°40°30°20°0°

查

f表第66頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月A、僅采用側(cè)面角焊縫連接由力及力矩平衡得:故:Ne1e2bN1N2xxlw1lw22、承受軸心力的角鋼角焊縫計(jì)算第67頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月對(duì)于校核問(wèn)題:對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題:Ne1e2bN1N2xxlw1lw2第68頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月B、采用三面圍焊由力及力矩平衡得:余下的問(wèn)題同情況‘A’，即:Ne1e2bN1N2xxN3lw1lw2第69頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月對(duì)于校核問(wèn)題:對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題:Ne1e2bN1N2xxN3lw1lw2第70頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月(1)偏心軸力作用下角焊縫強(qiáng)度計(jì)算NθeNxNyMAσNxσMτNyhehet3、彎矩、軸心力和剪力聯(lián)合作用下的角焊縫連接計(jì)算第71頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月(2)工字型截面梁（或牛腿）角焊縫強(qiáng)度計(jì)算h1σfAσfBτf對(duì)于A點(diǎn)：式中：Iw—全部焊縫有效截面對(duì)中和軸的慣性矩；

h1—兩翼緣焊縫最外側(cè)間的距離。xxhh2BB’Ah1MeFVM第72頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月對(duì)于B點(diǎn)：強(qiáng)度驗(yàn)算公式：式中：h2、lw,2—腹板焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度；

he,2—腹板焊縫截面有效高度。h1σf1σf2τfxxhh2BB’Ah1MVM第73頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月（3）T形截面牛腿角焊縫連接計(jì)算“A”點(diǎn)由彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為：由剪力F產(chǎn)生的剪應(yīng)力為：式中IW—全部焊縫有效截面對(duì)其中和軸的慣性矩；

y2—中和軸至A點(diǎn)的距離。

—豎直焊縫有效面積之和。第74頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

驗(yàn)算：第75頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月假定:A、被連接件絕對(duì)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(shì)；B、T作用下焊縫群上任意點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與焊縫形心的連線，且大小與r成正比；C、在V作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。4、承受扭矩或扭矩與剪力聯(lián)合作用的角焊縫連接計(jì)算將F向焊縫群形心簡(jiǎn)化得:V=FT=F(e1+e2)Fe1e2x0l1l2xxyyAA’0TVr故：該連接的設(shè)計(jì)控制點(diǎn)為A點(diǎn)和A’點(diǎn)第76頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月xxyyrrxryAτTAxτTAyτTA0θτVyheT作用下A點(diǎn)應(yīng)力:將其沿x軸和y軸分解:e2x0l1l2xxyyAA’0TVr第77頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月剪力V作用下,A點(diǎn)應(yīng)力:A點(diǎn)垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為:A點(diǎn)平行于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為:強(qiáng)度驗(yàn)算公式：思考:以上計(jì)算方法為近似計(jì)算，為什么?τVxxyyrrxryAτTAxτTAyτTA0θτVyhe第78頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月第四節(jié)焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形

一、焊接殘余應(yīng)力及殘余變形的產(chǎn)生第79頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

鋼材在焊接時(shí)，在焊件上產(chǎn)生局部高溫的不均勻溫度場(chǎng)，高溫部分的鋼材要求較大的膨脹伸長(zhǎng)，但受到鄰近鋼材的約束，從而在焊件內(nèi)部引起較高的溫度應(yīng)力，并在焊接過(guò)程中隨時(shí)間和溫度而不斷變化，這種應(yīng)力稱為焊接應(yīng)力。焊接應(yīng)力較高的部位將達(dá)到鋼材的屈服強(qiáng)度而發(fā)生塑性變形，因而鋼材冷卻后將有殘存于焊件內(nèi)的應(yīng)力，稱為焊接殘余應(yīng)力。第80頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

在焊接和冷卻過(guò)程中，由于焊件受熱和冷卻都不均勻，除產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力外，還會(huì)產(chǎn)生變形。

焊接和冷卻過(guò)程中焊件產(chǎn)生的變形稱為焊接變形，冷卻后殘存于焊件的變形稱為焊接殘余變形。

焊接殘余應(yīng)力和變形的產(chǎn)生是內(nèi)外因共同作用造成的：內(nèi)因：鋼材本身具有熱脹冷縮的性質(zhì)，而且隨溫度的升高鋼材屈服強(qiáng)度要大幅度降低；外因：鋼材在焊接過(guò)程中受到了不均勻的熱過(guò)程，鋼材的收縮受到了外界或內(nèi)部的約束，進(jìn)入了屈服階段，產(chǎn)生了塑性變形。第81頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月二、焊接殘余應(yīng)力

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(zhǎng)度方向;B、橫向焊接殘余應(yīng)力—垂直于焊縫長(zhǎng)度方向;C、沿厚度方向的焊接殘余應(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)力第82頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

焊接過(guò)程是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過(guò)程，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，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(shí)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(duì)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(wú)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-----++第83頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

（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(shì)，導(dǎo)致兩焊件在焊縫處中部受拉，兩端受壓；2、焊接時(shí)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(shí)，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)。第84頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月(a)焊縫縱向收縮時(shí)的變形趨勢(shì)-+-(b)焊縫縱向收縮時(shí)的橫向應(yīng)力xy+-+施焊方向(c)焊縫橫向收縮時(shí)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(shí)產(chǎn)生的橫向殘余應(yīng)力:-++施焊方向(e)-+-施焊方向(f)xyyx第85頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月（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(shí)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(shí)，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(hào)(受拉)三向應(yīng)力，大大降低連接的塑性。-+-321σxσyσz第86頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月（4）焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響1、對(duì)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(shí)：結(jié)論：焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度沒(méi)有影響。+--fyfbBt第87頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月2、對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響A、當(dāng)焊接殘余應(yīng)力存在時(shí)，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(shí)在N作用下應(yīng)變?cè)隽繛椋篺+--bfyNN+--fyfNNbBt第88頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月因?yàn)锽-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(méi)有焊接殘余應(yīng)力時(shí)，在N作用下應(yīng)變?cè)隽繛椋?/p>

另外，對(duì)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(jiàn)第五章）。第89頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

對(duì)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。3、對(duì)低溫冷脆的影響4、對(duì)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(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度有明顯的不利影響。第90頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月三、焊接殘余變形

在焊接過(guò)程中，由于不均勻的加熱和冷卻，與焊件殘余應(yīng)力相伴而生的就是焊件殘余變形。焊接區(qū)在縱向和橫向收縮時(shí)，勢(shì)必導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生局部鼓曲、彎曲、歪曲和扭轉(zhuǎn)等。

焊接殘余變形包括縱橫收縮、彎曲變形、角變形、凹凸變形、扭曲變形和畸變變形等，通常是幾種變形的組合。

焊接殘余變形不僅影響結(jié)構(gòu)的尺寸精度和外觀，使施工裝配困難，而且會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件的初彎曲、初扭曲、初偏心等，使受力時(shí)產(chǎn)生附加的彎矩、扭矩和變形，從而降低其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。因此，任一焊接變形超過(guò)驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定時(shí)，必須進(jìn)行校正。第91頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月三、焊接殘余變形

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。

第92頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月四、減小焊接殘余應(yīng)力和焊接變形的措施1、設(shè)計(jì)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(guò)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)熱或焊后回火處理第93頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月第五節(jié)普通螺栓連接設(shè)計(jì)

一、普通螺栓連接構(gòu)造1.最少螺栓數(shù)要求

每一桿件在節(jié)點(diǎn)上以及拼接接頭一端，螺栓數(shù)目不宜少于2個(gè)。2.螺栓排列螺栓的排列應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、統(tǒng)一、緊湊

,常用的螺栓布置有并列和錯(cuò)列兩種。

鋼結(jié)構(gòu)中常用的螺栓為M20-M24，受力螺栓一般不小于M16。

第94頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月a.并列—簡(jiǎn)單、整齊、緊湊所用連接板尺寸小，但構(gòu)件截面削弱大；B錯(cuò)列A并列中距中距邊距邊距端距b.錯(cuò)列—排列不緊湊，所用連接板尺寸大，但構(gòu)件截面削弱?。?/p>

第95頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月3.螺栓排列的要求（確定螺栓間距的依據(jù)）（1）受力要求:

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(guò)多而降低承載力，螺栓的邊距和端距不能太小；

順力作用方向：為了防止板件被拉斷或剪壞，端距不能太??；

對(duì)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。第96頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

（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)范給定了螺栓的最大和最小容許間距。第97頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月圖3.55螺栓排列的最小和最大間距（a）并列時(shí)最小間距（b）錯(cuò)列時(shí)最小間距（c）最大間距第98頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月三、螺栓連接的其他構(gòu)造要求直接承受動(dòng)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(dòng)；C級(jí)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(dòng)載的次要連接；

2、承受靜載的可拆卸結(jié)構(gòu)連接；

3、臨時(shí)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(shí)，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；第99頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月四、普通螺栓的抗剪連接計(jì)算

普通螺栓連接按受力情況可分為三類：①螺栓只承受剪力；②螺栓只承受拉力；③螺栓承受拉力和剪力的共同作用。

FNFA

只受剪力B

只受拉力C剪力和拉力共同作用第100頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月1.破壞類型（1）螺栓桿被剪壞

栓桿較細(xì)而板件較厚時(shí)（2）孔壁的擠壓破壞

栓桿較粗而板件較薄時(shí)（3）板件被拉斷

截面削弱過(guò)多時(shí)

以上破壞形式予以計(jì)算解決。N/2NN/2NNNN第101頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月（4）板件端部被剪壞(拉豁)

端矩過(guò)小時(shí)；端矩不應(yīng)小于2dONN（5）栓桿彎曲破壞螺栓桿過(guò)長(zhǎng)；栓桿長(zhǎng)度不應(yīng)大于5d這兩種破壞構(gòu)造解決N/2NN/2第102頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月2.抗剪連接的工作性能對(duì)圖示螺栓連接做抗剪試驗(yàn),即可得到板件上a、b兩點(diǎn)相對(duì)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(gè)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第103頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月(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。NδO1234abNN/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。栓桿除主要受剪力外、還有拉力、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。第104頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

(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(diǎn)（曲線的最高點(diǎn)）即為普通螺栓抗剪連接的極限承載力Nu。NδO1234abNN/2N/2Nu第105頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月3.單個(gè)普通螺栓抗剪承載力計(jì)算

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(jì)值；參考附表1.3∑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第106頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月剪切面數(shù)目nvNNNN/2N/2N/2N/3N/3N/3N/2第107頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月4.普通螺栓群的抗剪承載力計(jì)算（1）普通螺栓群軸心受剪N/2Nl1N/2平均值螺栓的內(nèi)力分布

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

當(dāng)l1≤15d0(d0為孔徑)時(shí)，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后，內(nèi)力重新分布，各個(gè)螺栓內(nèi)力趨于相同，故設(shè)計(jì)時(shí)假定N有各螺栓均擔(dān)。所以，連接所需螺栓數(shù)為：第108頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月

當(dāng)l1>15d0(d0為孔徑)時(shí)，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(gè)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(yàn)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(yàn)曲線8.8級(jí)

M22我國(guó)規(guī)范1.00.750.50.2501020304050607080l1/d0η平均值長(zhǎng)連接螺栓的內(nèi)力分布故，連接所需栓數(shù)：第109頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月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(yàn)算。拼接板的危險(xiǎn)截面為2-2截面:A、螺栓采用并列排列時(shí):主板的危險(xiǎn)截面為1-1截面:1122第110頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月NNtt1bc2c3c4c1B、螺栓采用錯(cuò)列排列時(shí):主板的危險(xiǎn)截面為1--1和1’--1’截面:111’1’第111頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月NNbtt1b1c2c3c4c1拼接板的危險(xiǎn)截面為2--2和2’--2’截面:222’2’第112頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月（2）普通螺栓群偏心受剪F作用下每個(gè)螺栓受力：FeFTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1FT作用下連接按彈性設(shè)計(jì)，其假定為：

（1）連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性；

（2）T作用下連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動(dòng)，各螺栓剪力與其至形心距離呈線形關(guān)系，方向與ri垂直。第113頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月TxyN1TN1TxN1Tyr11

顯然，T作用下‘1’號(hào)螺栓所受剪力最大（r1最大）。由假定‘(2)’得由上式得:由力的平衡條件得：第114頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月TxyN1TN1TxN1Tyr11將上式代入可得:將N1T沿坐標(biāo)軸分解得:第115頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月由此可得螺栓1的強(qiáng)度驗(yàn)算公式為:

另外,當(dāng)螺栓布置比較狹長(zhǎng)(如y1≥3x1)時(shí),可進(jìn)行如下簡(jiǎn)化計(jì)算：令:xi=0，則N1Ty=0第116頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月（一）普通螺栓抗拉連接的工作性能五、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(kāi)趨勢(shì)，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(gè)普通螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值式中：Ae--螺栓的有效截面面積；參考附表8.1

de--螺栓的有效直徑；

ftb--螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。第117頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月dedndmd公式的兩點(diǎn)說(shuō)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?。旱?18頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月(2）螺栓垂直連接件的剛度對(duì)螺栓抗拉承載力的影響

A、螺栓受拉時(shí)，一般是通過(guò)與螺桿垂直的板件傳遞，即螺桿并非軸心受拉，當(dāng)連接板件發(fā)生變形時(shí)，螺栓有被撬開(kāi)的趨勢(shì)（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(yàn)證明影響撬力的因素較多，其大小難以確定，規(guī)范采取簡(jiǎn)化計(jì)算的方法，取ftb=0.8f（f—螺栓鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）來(lái)考慮其影響。第119頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月B、在構(gòu)造上可以通過(guò)加強(qiáng)連接件的剛度的方法，來(lái)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。第120頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月(三）普通螺栓群的軸拉設(shè)計(jì)

一般假定每個(gè)螺栓均勻受力，因此，連接所需的螺栓數(shù)為：N第121頁(yè),共135頁(yè)，星期六，2024年，5月(四）普通螺栓群在偏心拉力作用下（了解）

偏心力