第六章 钢结构构件.ppt

钢钢结结构构构构件件第一节第一节钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用一、钢结构的特点1 1、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。2 2、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。3 3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。4 4、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。二、钢结构的应用1 1、重型结构及大跨度建筑结构。、重型结构及大跨度建筑结构。、重型结构及大跨度建筑结构。、重型结构及大跨度建筑结构。二、钢结构的应用2 2、多层、高层及超高层建筑结构。、多层、高层及超高层建筑结构。、多层、高层及超高层建筑结构。、多层、高层及超高层建筑结构。二、钢结构的应用3 3、塔桅等高耸结构。、塔桅等高耸结构。、塔桅等高耸结构。、塔桅等高耸结构。二、钢结构的应用4 4、钢混凝土组合结构。、钢混凝土组合结构。、钢混凝土组合结构。、钢混凝土组合结构。第二节第二节钢结构的设计方法钢结构的设计方法极限状态设计法极限状态设计法极限状态设计法极限状态设计法承载能力极承载能力极承载能力极承载能力极 限状态限状态限状态限状态正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态经济、安全、适用、耐久经济、安全、适用、耐久经济、安全、适用、耐久经济、安全、适用、耐久强度破坏强度破坏强度破坏强度破坏疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏丧失稳定丧失稳定丧失稳定丧失稳定变为可变体系变为可变体系变为可变体系变为可变体系第二章第二章钢结构的材料钢结构的材料第一节第一节钢结构对钢材性能的要求钢结构对钢材性能的要求钢钢材材性性能能要要求求较高的强度较高的强度较高的强度较高的强度足够的变形能力（较好的塑性和韧性）足够的变形能力（较好的塑性和韧性）足够的变形能力（较好的塑性和韧性）足够的变形能力（较好的塑性和韧性）良好的加工性能良好的加工性能良好的加工性能良好的加工性能钢材的主要力学性能强度塑性冲击韧性冷弯性能可焊性Z向收缩率屈服强度fy 为设计依据抗拉强度fu为安全储备伸长率、断面收缩率衡量钢材承受动力荷载的能力钢材承受动力荷载的能力是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标第三节第三节钢材的主要力学性能钢材的主要力学性能一、强度一、强度n n强度体现了材料的承载能力，主要指标有屈强度体现了材料的承载能力，主要指标有屈强度体现了材料的承载能力，主要指标有屈强度体现了材料的承载能力，主要指标有屈服点服点服点服点fyfy 和抗拉强度和抗拉强度和抗拉强度和抗拉强度fufu，通过静力拉伸试验得，通过静力拉伸试验得，通过静力拉伸试验得，通过静力拉伸试验得到。到。到。到。n n屈服点屈服点屈服点屈服点：为设计时钢材可达到的最大应力。：为设计时钢材可达到的最大应力。：为设计时钢材可达到的最大应力。：为设计时钢材可达到的最大应力。n n 抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度 fufu是钢材破坏前能够承受的最大应是钢材破坏前能够承受的最大应是钢材破坏前能够承受的最大应是钢材破坏前能够承受的最大应力。钢材达到力。钢材达到力。钢材达到力。钢材达到 fufu时，已产生很大塑性变形而时，已产生很大塑性变形而时，已产生很大塑性变形而时，已产生很大塑性变形而失去使用性能，但失去使用性能，但失去使用性能，但失去使用性能，但fufu高则可以增加结构的安高则可以增加结构的安高则可以增加结构的安高则可以增加结构的安全保障，故全保障，故全保障，故全保障，故fufu/fyfy 的值可看作钢材强度储备的值可看作钢材强度储备的值可看作钢材强度储备的值可看作钢材强度储备系数。系数。系数。系数。根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，钢材的性能按理想弹塑性体考虑，钢材的性能按理想弹塑性体考虑，f fy y定为钢定为钢材拉、压强度标准值。材拉、压强度标准值。ABCOD二、塑性二、塑性n n钢材的塑性为当应力超过屈服点后，钢材的塑性为当应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形（塑性变形）而能产生显著的残余变形（塑性变形）而不立即断裂的性质。塑性好坏可用伸长不立即断裂的性质。塑性好坏可用伸长率率 和断面收缩率和断面收缩率 表示。通过静力拉表示。通过静力拉伸试验得到。伸试验得到。伸长率伸长率n n伸长率伸长率 为试件拉断时原标距间长度伸长值与原标距比值的百分率。n nL L1 1 为试件拉断后标距间长度。断面收缩率断面收缩率n n断面收缩率是指试件拉断后，颈缩区的断面断面收缩率是指试件拉断后，颈缩区的断面断面收缩率是指试件拉断后，颈缩区的断面断面收缩率是指试件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积比值的百分率。面积缩小值与原断面面积比值的百分率。面积缩小值与原断面面积比值的百分率。面积缩小值与原断面面积比值的百分率。A0A0试件原来的断面面积；试件原来的断面面积；试件原来的断面面积；试件原来的断面面积；A1A1试件拉断后颈缩区的断面面积；试件拉断后颈缩区的断面面积；试件拉断后颈缩区的断面面积；试件拉断后颈缩区的断面面积；n n 结构或构件在受力时（尤其承受动力荷载时）结构或构件在受力时（尤其承受动力荷载时）结构或构件在受力时（尤其承受动力荷载时）结构或构件在受力时（尤其承受动力荷载时）材料塑性好坏往往决定了结构是否安全可靠，材料塑性好坏往往决定了结构是否安全可靠，材料塑性好坏往往决定了结构是否安全可靠，材料塑性好坏往往决定了结构是否安全可靠，因此钢材塑性指标比强度指标更为重要。因此钢材塑性指标比强度指标更为重要。因此钢材塑性指标比强度指标更为重要。因此钢材塑性指标比强度指标更为重要。三、冲击韧性三、冲击韧性n n钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂的过程钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂的过程钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂的过程钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂的过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗因冲中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗因冲中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗因冲中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗因冲击荷载、应力集中等而致脆性断裂能力的一击荷载、应力集中等而致脆性断裂能力的一击荷载、应力集中等而致脆性断裂能力的一击荷载、应力集中等而致脆性断裂能力的一项机械性能，它是强度与塑性的综合表现。项机械性能，它是强度与塑性的综合表现。项机械性能，它是强度与塑性的综合表现。项机械性能，它是强度与塑性的综合表现。n n用用用用 材料在断裂时所吸收的总能量来量度，其材料在断裂时所吸收的总能量来量度，其材料在断裂时所吸收的总能量来量度，其材料在断裂时所吸收的总能量来量度，其值为图中应力应变曲线与横坐标所包围的总值为图中应力应变曲线与横坐标所包围的总值为图中应力应变曲线与横坐标所包围的总值为图中应力应变曲线与横坐标所包围的总面积，面积越大韧性越高。面积，面积越大韧性越高。面积，面积越大韧性越高。面积，面积越大韧性越高。四、可焊性四、可焊性n n钢材的可焊性是指在一定工艺和结构条件下，钢材的可焊性是指在一定工艺和结构条件下，钢材的可焊性是指在一定工艺和结构条件下，钢材的可焊性是指在一定工艺和结构条件下，钢材经过焊接能够获得良好的焊接接头的性钢材经过焊接能够获得良好的焊接接头的性钢材经过焊接能够获得良好的焊接接头的性钢材经过焊接能够获得良好的焊接接头的性能。能。能。能。n n可焊性分为可焊性分为可焊性分为可焊性分为施工上的可焊性施工上的可焊性施工上的可焊性施工上的可焊性和和和和使用性能上的使用性能上的使用性能上的使用性能上的可焊性。可焊性。可焊性。可焊性。n n施工上的可焊性指对产生裂纹的敏感性，使施工上的可焊性指对产生裂纹的敏感性，使施工上的可焊性指对产生裂纹的敏感性，使施工上的可焊性指对产生裂纹的敏感性，使用性能上的可焊性是指焊接构件在焊接后的用性能上的可焊性是指焊接构件在焊接后的用性能上的可焊性是指焊接构件在焊接后的用性能上的可焊性是指焊接构件在焊接后的力学性能是否低于母材。力学性能是否低于母材。力学性能是否低于母材。力学性能是否低于母材。五、冷弯性能五、冷弯性能n n冷弯性能是指钢材在冷加工（常温下加冷弯性能是指钢材在冷加工（常温下加工）产生塑性变形时，对产生裂缝的抵工）产生塑性变形时，对产生裂缝的抵抗能力。冷弯性能用试验方法来检验钢抗能力。冷弯性能用试验方法来检验钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能，材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能，检查试件弯曲部分的外面、里面和侧面检查试件弯曲部分的外面、里面和侧面是否有裂纹、裂断和分层是否有裂纹、裂断和分层。六、耐久性六、耐久性n n耐久性需要考虑的有：耐腐蚀性、耐久性需要考虑的有：耐腐蚀性、“时时效效”现象、疲劳现象等。现象、疲劳现象等。n n时效：随着时间的增长，钢材的力学时效：随着时间的增长，钢材的力学性能有所改变。性能有所改变。n n疲劳：多次反复荷载作用下，钢材低疲劳：多次反复荷载作用下，钢材低于屈服点于屈服点fy发生的破坏。发生的破坏。七、钢材七、钢材Z向收缩率向收缩率n n当钢材较厚时，或承受沿厚度方向的拉当钢材较厚时，或承受沿厚度方向的拉力时，要求钢材具有板厚方向的收缩率力时，要求钢材具有板厚方向的收缩率要求，以防厚度方向的分层、撕裂。要求，以防厚度方向的分层、撕裂。第四节第四节复杂应力作用下结构钢材的屈服条件复杂应力作用下结构钢材的屈服条件只有正应力只有正应力只有正应力只有正应力只有剪应力只有剪应力只有剪应力只有剪应力既有正应力又有剪应力既有正应力又有剪应力既有正应力又有剪应力既有正应力又有剪应力第五节第五节钢材的破坏形式钢材的破坏形式塑性破坏脆性破坏疲劳破坏破坏时有很大的塑性变形破坏突然、几乎不出现塑性变形没有明显变形的突然破坏原因：1、钢材质量差2、结构、构件的构造不当3、制造安装质量差4、结构受较大动力荷载第六节第六节结构钢材的种类及其选用结构钢材的种类及其选用一、钢材的牌号表示方法及结构用钢的种类一、钢材的牌号表示方法及结构用钢的种类一、钢材的牌号表示方法及结构用钢的种类一、钢材的牌号表示方法及结构用钢的种类n n钢材牌号由：钢材牌号由：钢材牌号由：钢材牌号由：“QQ、屈服点值、质量等级、脱氧方法屈服点值、质量等级、脱氧方法屈服点值、质量等级、脱氧方法屈服点值、质量等级、脱氧方法”四四四四部分组成。部分组成。部分组成。部分组成。n nQQ：表示表示表示表示“屈屈屈屈”字拼音首位字母，意为字拼音首位字母，意为字拼音首位字母，意为字拼音首位字母，意为“屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度”；n n质量等级：分质量等级：分质量等级：分质量等级：分AEAE五级（字序越高质量越好）；五级（字序越高质量越好）；五级（字序越高质量越好）；五级（字序越高质量越好）；n n脱氧方法：脱氧方法：脱氧方法：脱氧方法：F F沸腾钢；沸腾钢；沸腾钢；沸腾钢；Z Z镇静钢（一般省略）；镇静钢（一般省略）；镇静钢（一般省略）；镇静钢（一般省略）；n n b b半镇静钢；半镇静钢；半镇静钢；半镇静钢；TZTZ特殊镇静钢。特殊镇静钢。特殊镇静钢。特殊镇静钢。n n注：炭素结构钢分：注：炭素结构钢分：注：炭素结构钢分：注：炭素结构钢分：A A、B B、C C、DD四级，含所有脱氧方法；四级，含所有脱氧方法；四级，含所有脱氧方法；四级，含所有脱氧方法；低合金结构钢分：低合金结构钢分：低合金结构钢分：低合金结构钢分：A A、B B、C C、D D、E E五级，只有镇静钢和五级，只有镇静钢和五级，只有镇静钢和五级，只有镇静钢和特殊镇静钢。特殊镇静钢。特殊镇静钢。特殊镇静钢。n n如前所述建筑结构用钢，宜选炭素结构钢中的如前所述建筑结构用钢，宜选炭素结构钢中的如前所述建筑结构用钢，宜选炭素结构钢中的如前所述建筑结构用钢，宜选炭素结构钢中的Q235Q235及及及及低合金钢中的低合金钢中的低合金钢中的低合金钢中的Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420四种钢材。四种钢材。四种钢材。四种钢材。n n钢结构所用的钢材主要有：圆钢、角钢、钢结构所用的钢材主要有：圆钢、角钢、槽钢、工字钢、钢管、槽钢、工字钢、钢管、“H”型钢和一型钢和一些冷弯薄壁型钢。些冷弯薄壁型钢。二、结构钢材选材原则二、结构钢材选材原则二、结构钢材选材原则二、结构钢材选材原则2 2、荷载性质、荷载性质、荷载性质、荷载性质1 1、结构或构件的重要性、结构或构件的重要性、结构或构件的重要性、结构或构件的重要性4 4、应力特征、应力特征、应力特征、应力特征3 3、连接方法、连接方法、连接方法、连接方法5 5、结构的工作温度、结构的工作温度、结构的工作温度、结构的工作温度6 6、钢材厚度、钢材厚度、钢材厚度、钢材厚度第三章第三章钢结构的连接钢结构的连接第一节第一节连接分类及特点连接分类及特点一、连接概述一、连接概述连连连连接接接接焊缝连接焊缝连接焊缝连接焊缝连接紧固件连接紧固件连接紧固件连接紧固件连接连接方法连接方法 优优点点 缺缺点点 焊焊 接接 对几何形体适应性强，构造简单，对几何形体适应性强，构造简单，省材省工，易于自动化，工效高省材省工，易于自动化，工效高 对材质要求高，焊接程序严格，对材质要求高，焊接程序严格，质量检验工作量大质量检验工作量大 铆铆 接接 传力可靠，韧性和塑性好，质量传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力荷载好易于检查，抗动力荷载好 费钢、费工费钢、费工 普通螺栓普通螺栓连接连接 装卸便利，设备简单装卸便利，设备简单 螺栓精度低时不宜受剪，螺栓螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时加工和安装难度较大精度高时加工和安装难度较大 高强螺栓高强螺栓连接连接 加工方便，对结构削弱少，可拆加工方便，对结构削弱少，可拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，换，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好塑性、韧性好 摩擦面处理，安装工艺略为复摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高杂，造价略高 射钉、自射钉、自攻螺栓连攻螺栓连接接 灵活，安装方便，构件无须予先灵活，安装方便，构件无须予先处理，适用于轻钢、薄板结构处理，适用于轻钢、薄板结构 不能受较大集中力不能受较大集中力 二、焊缝连接二、焊缝连接焊接优点焊接优点焊接优点焊接优点用料经济用料经济用料经济用料经济不削弱截面不削弱截面不削弱截面不削弱截面连接密封性好、整体性好连接密封性好、整体性好连接密封性好、整体性好连接密封性好、整体性好焊接缺点焊接缺点焊接缺点焊接缺点焊接部位附近材质变脆焊接部位附近材质变脆焊接部位附近材质变脆焊接部位附近材质变脆产生残余应力及残余应变产生残余应力及残余应变产生残余应力及残余应变产生残余应力及残余应变焊缝连接形式和种类焊缝连接形式和种类按被连接钢材的相对位置分按被连接钢材的相对位置分按施焊的方位分按施焊的方位分对接、搭接、对接、搭接、T行连接、角接行连接、角接平焊、立焊、横焊、仰焊平焊、立焊、横焊、仰焊角焊缝角焊缝对接焊缝对接焊缝对接焊缝：对接焊缝：对接焊缝：对接焊缝：在两焊件连接面的间隙内，用溶在两焊件连接面的间隙内，用溶在两焊件连接面的间隙内，用溶在两焊件连接面的间隙内，用溶化的焊条金属填设，并与焊件溶化部分相结化的焊条金属填设，并与焊件溶化部分相结化的焊条金属填设，并与焊件溶化部分相结化的焊条金属填设，并与焊件溶化部分相结合，形成的焊缝。合，形成的焊缝。合，形成的焊缝。合，形成的焊缝。角焊缝：角焊缝：角焊缝：角焊缝：焊缝金属填充在被连接件形成的直焊缝金属填充在被连接件形成的直焊缝金属填充在被连接件形成的直焊缝金属填充在被连接件形成的直（斜）角区域内的焊缝。（斜）角区域内的焊缝。（斜）角区域内的焊缝。（斜）角区域内的焊缝。焊接质量检验焊接质量检验焊缝质量检验方法分：焊缝质量检验方法分：焊缝质量检验方法分：焊缝质量检验方法分：外观检查、超声波探伤检验、外观检查、超声波探伤检验、外观检查、超声波探伤检验、外观检查、超声波探伤检验、X X射线检验。射线检验。射线检验。射线检验。焊缝质量分三级焊缝质量分三级焊缝质量分三级焊缝质量分三级:一级焊缝需经外观检查、超声波探伤、一级焊缝需经外观检查、超声波探伤、一级焊缝需经外观检查、超声波探伤、一级焊缝需经外观检查、超声波探伤、x x射线检射线检射线检射线检验都合格；验都合格；验都合格；验都合格；二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格；二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格；二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格；二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格；三级焊缝需外观检查合格。三级焊缝需外观检查合格。三级焊缝需外观检查合格。三级焊缝需外观检查合格。三、铆钉、螺栓连接三、铆钉、螺栓连接铆钉连接铆钉连接铆钉连接铆钉连接普通螺栓连接普通螺栓连接普通螺栓连接普通螺栓连接高强度螺栓连接高强度螺栓连接高强度螺栓连接高强度螺栓连接承压型承压型承压型承压型摩擦型摩擦型摩擦型摩擦型通过摩擦力抗剪通过摩擦力抗剪通过摩擦力抗剪通过摩擦力抗剪通过孔壁与螺栓杆通过孔壁与螺栓杆通过孔壁与螺栓杆通过孔壁与螺栓杆相互挤压抗剪相互挤压抗剪相互挤压抗剪相互挤压抗剪第二节第二节对接焊缝连接设计对接焊缝连接设计一、对接焊缝的构造一、对接焊缝的构造焊接材料与构件钢材匹配焊接材料与构件钢材匹配焊接材料与构件钢材匹配焊接材料与构件钢材匹配Q235用E43Q345用E50对接焊缝的坡口形式对接焊缝的坡口形式对接焊缝的坡口形式对接焊缝的坡口形式厚度不等的两钢板的对接厚度不等的两钢板的对接厚度不等的两钢板的对接厚度不等的两钢板的对接关于用引弧板焊接的问题关于用引弧板焊接的问题关于用引弧板焊接的问题关于用引弧板焊接的问题 a a）直边缝：适合板厚）直边缝：适合板厚）直边缝：适合板厚）直边缝：适合板厚t t 10mm10mmb b）单边）单边）单边）单边V V形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚t t101020mm20mmc c）双边）双边）双边）双边V V形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚t t101020mm20mmd d）U U形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚t20mmt20mme e）K K形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚t20mmt20mmf f）X X形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚t20mmt20mm对接焊缝的形式对接焊缝的形式：对接焊缝的构造对接焊缝的构造n n在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差同或厚度相差4mm以上时，应分别在以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于坡度不大于1:2.5的斜角，以使截面过的斜角，以使截面过渡和缓，减小应力集中。渡和缓，减小应力集中。二、对接焊缝的计算二、对接焊缝的计算对接焊缝的强度与所用钢材的牌号、焊条型号及焊对接焊缝的强度与所用钢材的牌号、焊条型号及焊对接焊缝的强度与所用钢材的牌号、焊条型号及焊对接焊缝的强度与所用钢材的牌号、焊条型号及焊缝质量的检验标准等因素有关。缝质量的检验标准等因素有关。缝质量的检验标准等因素有关。缝质量的检验标准等因素有关。如果焊缝中不存在任何缺陷，焊缝金属的强度是如果焊缝中不存在任何缺陷，焊缝金属的强度是如果焊缝中不存在任何缺陷，焊缝金属的强度是如果焊缝中不存在任何缺陷，焊缝金属的强度是高于母材的。全由于焊接技术问题，焊缝中可能有气高于母材的。全由于焊接技术问题，焊缝中可能有气高于母材的。全由于焊接技术问题，焊缝中可能有气高于母材的。全由于焊接技术问题，焊缝中可能有气孔、夹渣、咬边、未焊透等缺陷。实验证明，焊接缺孔、夹渣、咬边、未焊透等缺陷。实验证明，焊接缺孔、夹渣、咬边、未焊透等缺陷。实验证明，焊接缺孔、夹渣、咬边、未焊透等缺陷。实验证明，焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，故可认为陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，故可认为陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，故可认为陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，故可认为受压、受压、受压、受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等受剪的对接焊缝与母材强度相等受剪的对接焊缝与母材强度相等受剪的对接焊缝与母材强度相等，但受拉的对接焊缝，但受拉的对接焊缝，但受拉的对接焊缝，但受拉的对接焊缝对缺陷甚为敏感。当缺陷面积与焊件截面积之比超过对缺陷甚为敏感。当缺陷面积与焊件截面积之比超过对缺陷甚为敏感。当缺陷面积与焊件截面积之比超过对缺陷甚为敏感。当缺陷面积与焊件截面积之比超过5%5%时，对接焊缝的抗拉强度将明显下降。由于三级时，对接焊缝的抗拉强度将明显下降。由于三级时，对接焊缝的抗拉强度将明显下降。由于三级时，对接焊缝的抗拉强度将明显下降。由于三级检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为母检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为母检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为母检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为母材强度的材强度的材强度的材强度的85%85%，而一、二级检验的焊缝的抗拉强度，而一、二级检验的焊缝的抗拉强度，而一、二级检验的焊缝的抗拉强度，而一、二级检验的焊缝的抗拉强度可认为与母材强度相等。可认为与母材强度相等。可认为与母材强度相等。可认为与母材强度相等。对接焊缝的应力分布认为与焊件原来的应力分布对接焊缝的应力分布认为与焊件原来的应力分布对接焊缝的应力分布认为与焊件原来的应力分布对接焊缝的应力分布认为与焊件原来的应力分布基本相同。计算时，焊缝中最大应力（或折算应力）基本相同。计算时，焊缝中最大应力（或折算应力）基本相同。计算时，焊缝中最大应力（或折算应力）基本相同。计算时，焊缝中最大应力（或折算应力）不能超过焊缝的强度设计值。不能超过焊缝的强度设计值。不能超过焊缝的强度设计值。不能超过焊缝的强度设计值。n n轴心拉力或压力轴心拉力或压力轴心拉力或压力轴心拉力或压力;n n焊缝计算长度，无引弧板时，焊缝长度取实焊缝计算长度，无引弧板时，焊缝长度取实焊缝计算长度，无引弧板时，焊缝长度取实焊缝计算长度，无引弧板时，焊缝长度取实长减去长减去长减去长减去2t2t，有引弧板时，取实长，有引弧板时，取实长，有引弧板时，取实长，有引弧板时，取实长;n n平接时为焊件的较小厚度，顶接时取腹板厚平接时为焊件的较小厚度，顶接时取腹板厚平接时为焊件的较小厚度，顶接时取腹板厚平接时为焊件的较小厚度，顶接时取腹板厚;、对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。或fcw 1、轴心受力的对接焊缝、轴心受力的对接焊缝n n在一般加引弧板施焊的情况下，所有受压、在一般加引弧板施焊的情况下，所有受压、在一般加引弧板施焊的情况下，所有受压、在一般加引弧板施焊的情况下，所有受压、受剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝，受剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝，受剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝，受剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝，均与母材等强，不用计算，只有受拉的三均与母材等强，不用计算，只有受拉的三均与母材等强，不用计算，只有受拉的三均与母材等强，不用计算，只有受拉的三级焊缝才需要进行计算。级焊缝才需要进行计算。级焊缝才需要进行计算。级焊缝才需要进行计算。n n当直焊缝不能满足强度要求时，可采用斜当直焊缝不能满足强度要求时，可采用斜当直焊缝不能满足强度要求时，可采用斜当直焊缝不能满足强度要求时，可采用斜对接焊缝。当斜焊缝倾角对接焊缝。当斜焊缝倾角对接焊缝。当斜焊缝倾角对接焊缝。当斜焊缝倾角56.356.3，即，即，即，即tg1.5tg1.5时，可认为与母材等强，不用计时，可认为与母材等强，不用计时，可认为与母材等强，不用计时，可认为与母材等强，不用计算。算。算。算。fvw对接焊缝抗剪强度设计值对接焊缝抗剪强度设计值斜对接焊缝的计算斜对接焊缝的计算2、承受弯矩和剪力联合作用的对接焊缝、承受弯矩和剪力联合作用的对接焊缝由于焊缝截面是矩形，正应力与剪应力图形分别为三角由于焊缝截面是矩形，正应力与剪应力图形分别为三角形与抛物线形，其最大值应分别满足下列强度条件。形与抛物线形，其最大值应分别满足下列强度条件。焊缝截面抵抗矩焊缝截面抵抗矩焊缝截面上计算点处以上截面对中和轴的面积矩焊缝截面上计算点处以上截面对中和轴的面积矩对于腹板和翼缘的交界点，正应力、剪应力虽不是最大，对于腹板和翼缘的交界点，正应力、剪应力虽不是最大，但都比较大，所以需验算折算应力，即：但都比较大，所以需验算折算应力，即：1、1为腹板与翼缘交界点处的正应力和剪应力；为腹板与翼缘交界点处的正应力和剪应力；1.1为为考虑到最大折算应力只在部分截面的部分点出现，而将强考虑到最大折算应力只在部分截面的部分点出现，而将强度设计值适当提高。度设计值适当提高。3、承受轴心力，弯矩和剪力联合作用的、承受轴心力，弯矩和剪力联合作用的对接焊缝对接焊缝当轴心力与弯矩、剪力联合作用时，当轴心力与弯矩、剪力联合作用时，轴心力和弯矩在焊缝中引起的正应力应轴心力和弯矩在焊缝中引起的正应力应进行叠加，剪应力仍按上面的式验算，进行叠加，剪应力仍按上面的式验算，折算应力仍按上面的式验算。折算应力仍按上面的式验算。例题例题例题例题11试验算下图所示钢板的对接焊缝的强度。试验算下图所示钢板的对接焊缝的强度。试验算下图所示钢板的对接焊缝的强度。试验算下图所示钢板的对接焊缝的强度。图中图中图中图中a=540mm,t=22mma=540mm,t=22mm，轴心力的设计值为，轴心力的设计值为，轴心力的设计值为，轴心力的设计值为N=2500kNN=2500kN。钢材为。钢材为。钢材为。钢材为Q235-BQ235-B，手工焊，焊条，手工焊，焊条，手工焊，焊条，手工焊，焊条为为为为E43E43型，三级检验标准的焊缝，施焊时加引弧型，三级检验标准的焊缝，施焊时加引弧型，三级检验标准的焊缝，施焊时加引弧型，三级检验标准的焊缝，施焊时加引弧板。板。板。板。第三节第三节角焊缝连接设计角焊缝连接设计一、角焊缝形式一、角焊缝形式正面角焊缝正面角焊缝正面角焊缝正面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝斜角焊缝斜角焊缝斜角焊缝斜角焊缝二、角焊缝截面形状二、角焊缝截面形状直角角焊缝直角角焊缝直角角焊缝直角角焊缝斜角角焊缝斜角角焊缝斜角角焊缝斜角角焊缝三、角焊缝的尺寸要求三、角焊缝的尺寸要求最小焊角尺寸最小焊角尺寸最小焊角尺寸最小焊角尺寸最大焊角尺寸最大焊角尺寸最大焊角尺寸最大焊角尺寸侧面角焊缝的侧面角焊缝的侧面角焊缝的侧面角焊缝的最小计算长度最小计算长度最小计算长度最小计算长度侧面角焊缝的侧面角焊缝的侧面角焊缝的侧面角焊缝的最大计算长度最大计算长度最大计算长度最大计算长度四、直角角焊缝的强度验算四、直角角焊缝的强度验算四、直角角焊缝的强度验算四、直角角焊缝的强度验算正面角焊缝的验算正面角焊缝的验算正面角焊缝的验算正面角焊缝的验算侧面角焊缝的验算侧面角焊缝的验算侧面角焊缝的验算侧面角焊缝的验算r垂直于焊缝长度方向的应力；垂直于焊缝长度方向的应力；垂直于焊缝长度方向的应力；垂直于焊缝长度方向的应力；f f沿焊缝长度方向的剪应力沿焊缝长度方向的剪应力沿焊缝长度方向的剪应力沿焊缝长度方向的剪应力;hhe e角焊缝有效厚度；角焊缝有效厚度；角焊缝有效厚度；角焊缝有效厚度；l lww角焊缝计算长度，每条角焊缝取实际长度角焊缝计算长度，每条角焊缝取实际长度角焊缝计算长度，每条角焊缝取实际长度角焊缝计算长度，每条角焊缝取实际长度22；f ff fww角焊缝强度设计值角焊缝强度设计值角焊缝强度设计值角焊缝强度设计值；f f系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，f=1.22f=1.22，直接承受动力荷载，直接承受动力荷载，直接承受动力荷载，直接承受动力荷载 f=1.0f=1.0。n n例题例题试确定图试确定图试确定图试确定图3.3.153.3.15所示承受静态轴心力所示承受静态轴心力所示承受静态轴心力所示承受静态轴心力的三面围焊连接的承载力及肢尖焊缝的长度。已的三面围焊连接的承载力及肢尖焊缝的长度。已的三面围焊连接的承载力及肢尖焊缝的长度。已的三面围焊连接的承载力及肢尖焊缝的长度。已知角钢知角钢知角钢知角钢2 21251012510，与厚度为，与厚度为，与厚度为，与厚度为8mm8mm的节点板连的节点板连的节点板连的节点板连接，其搭接长度为接，其搭接长度为接，其搭接长度为接，其搭接长度为300mm300mm，焊脚尺寸，焊脚尺寸，焊脚尺寸，焊脚尺寸hfhf=8mm=8mm，钢材为，钢材为，钢材为，钢材为Q235-BQ235-B，手工焊，焊条为，手工焊，焊条为，手工焊，焊条为，手工焊，焊条为E43E43型。型。型。型。第四节第四节普通螺栓连接设计普通螺栓连接设计一、普通螺栓的连接构造一、普通螺栓的连接构造一、普通螺栓的连接构造一、普通螺栓的连接构造1 1、螺栓的规格与表示、螺栓的规格与表示、螺栓的规格与表示、螺栓的规格与表示钢结构一般选用钢结构一般选用钢结构一般选用钢结构一般选用C C级（粗制）六角螺母螺栓，标识用级（粗制）六角螺母螺栓，标识用级（粗制）六角螺母螺栓，标识用级（粗制）六角螺母螺栓，标识用MM和螺和螺和螺和螺栓直径（栓直径（栓直径（栓直径（mmmm）表示，例如）表示，例如）表示，例如）表示，例如M16M16、M20M20等。主要用于受拉连等。主要用于受拉连等。主要用于受拉连等。主要用于受拉连接及次要构件和临时固定构件的受剪连接。接及次要构件和临时固定构件的受剪连接。接及次要构件和临时固定构件的受剪连接。接及次要构件和临时固定构件的受剪连接。2 2、螺栓的排列应考虑以下因素、螺栓的排列应考虑以下因素、螺栓的排列应考虑以下因素、螺栓的排列应考虑以下因素受力要求受力要求受力要求受力要求构造要求构造要求构造要求构造要求施工要求施工要求施工要求施工要求二、普通螺栓的抗剪连接计算二、普通螺栓的抗剪连接计算普通螺栓连接按受力分类普通螺栓连接按受力分类普通螺栓连接按受力分类普通螺栓连接按受力分类受剪受剪受剪受剪受拉受拉受拉受拉剪拉共同作用剪拉共同作用剪拉共同作用剪拉共同作用1 1、受剪连接的破坏形式、受剪连接的破坏形式、受剪连接的破坏形式、受剪连接的破坏形式破破破破坏坏坏坏形形形形式式式式螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏连接板净截面破坏连接板净截面破坏连接板净截面破坏连接板净截面破坏螺栓受弯破坏螺栓受弯破坏螺栓受弯破坏螺栓受弯破坏连接板冲剪破坏连接板冲剪破坏连接板冲剪破坏连接板冲剪破坏连接计算保证连接计算保证连接计算保证连接计算保证验算钢板的强度保证验算钢板的强度保证验算钢板的强度保证验算钢板的强度保证构造要求保证构造要求保证构造要求保证构造要求保证2 2、抗剪连接的工作性能、抗剪连接的工作性能、抗剪连接的工作性能、抗剪连接的工作性能0-10-1摩擦传力的弹性阶段摩擦传力的弹性阶段摩擦传力的弹性阶段摩擦传力的弹性阶段1-21-2滑移阶段滑移阶段滑移阶段滑移阶段2-32-3栓杆直接传力的弹性阶段栓杆直接传力的弹性阶段栓杆直接传力的弹性阶段栓杆直接传力的弹性阶段3-43-4栓杆直接传力的弹塑性阶段栓杆直接传力的弹塑性阶段栓杆直接传力的弹塑性阶段栓杆直接传力的弹塑性阶段3 3、单个普通螺栓的抗剪承载力计算、单个普通螺栓的抗剪承载力计算、单个普通螺栓的抗剪承载力计算、单个普通螺栓的抗剪承载力计算螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏nvnv受剪面数受剪面数受剪面数受剪面数 d d螺杆直径螺杆直径螺杆直径螺杆直径 同一方向承压构件较小总厚度同一方向承压构件较小总厚度同一方向承压构件较小总厚度同一方向承压构件较小总厚度、螺栓抗剪、抗压强度设计值螺栓抗剪、抗压强度设计值螺栓抗剪、抗压强度设计值螺栓抗剪、抗压强度设计值 4 4、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算三、普通螺栓的抗拉连接计算三、普通螺栓的抗拉连接计算普通螺栓抗拉强度普通螺栓抗拉强度普通螺栓抗拉强度普通螺栓抗拉强度设计值取螺栓钢材设计值取螺栓钢材设计值取螺栓钢材设计值取螺栓钢材抗拉强度设计值的抗拉强度设计值的抗拉强度设计值的抗拉强度设计值的0.80.80.80.8倍用以考虑撬倍用以考虑撬倍用以考虑撬倍用以考虑撬力的不利影响。力的不利影响。力的不利影响。力的不利影响。2 2、普通螺栓群的偏心受拉承载力计算、普通螺栓群的偏心受拉承载力计算、普通螺栓群的偏心受拉承载力计算、普通螺栓群的偏心受拉承载力计算=+=小小小小偏偏偏偏心心心心受受受受拉拉拉拉3 3、普通螺栓受剪力和拉力联合作用的连接计算、普通螺栓受剪力和拉力联合作用的连接计算、普通螺栓受剪力和拉力联合作用的连接计算、普通螺栓受剪力和拉力联合作用的连接计算螺栓杆受剪、拉破坏螺栓杆受剪、拉破坏螺栓杆受剪、拉破坏螺栓杆受剪、拉破坏孔壁承压破坏孔壁承压破坏孔壁承压破坏孔壁承压破坏破破破破坏坏坏坏形形形形式式式式第四章第四章轴心受力构件轴心受力构件n n第一节概述n n第二节轴心受拉构件n n第三节实腹式轴心受压构件n n第四节格构式轴心受压构件n n第五节柱头和柱脚设计第一节概述1 1、轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一、轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一、轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一、轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构件，就应满足种受力构件，就应满足种受力构件，就应满足种受力构件，就应满足承载能力极限状态承载能力极限状态承载能力极限状态承载能力极限状态和和和和正常使用正常使用正常使用正常使用极限状态极限状态极限状态极限状态的要求。的要求。的要求。的要求。2 2、正常使用极限状态的要求构件有足够的、正常使用极限状态的要求构件有足够的、正常使用极限状态的要求构件有足够的、正常使用极限状态的要求构件有足够的刚度刚度刚度刚度；承载；承载；承载；承载能力极限状态包括能力极限状态包括能力极限状态包括能力极限状态包括强度强度强度强度、整体稳定整体稳定整体稳定整体稳定、局部稳定局部稳定局部稳定局部稳定三方面三方面三方面三方面的要求。的要求。的要求。的要求。3 3、轴心受拉构件主要是由强度控制，轴心受压构件主、轴心受拉构件主要是由强度控制，轴心受压构件主、轴心受拉构件主要是由强度控制，轴心受压构件主、轴心受拉构件主要是由强度控制，轴心受压构件主要是由稳定控制。要是由稳定控制。要是由稳定控制。要是由稳定控制。4 4、轴心受力构件截面、轴心受力构件截面、轴心受力构件截面、轴心受力构件截面组合截面组合截面组合截面组合截面型钢截面型钢截面型钢截面型钢截面格构式组合截面格构式组合截面格构式组合截面格构式组合截面实腹式组合截面实腹式组合截面实腹式组合截面实腹式组合截面第二节第二节轴心受拉构件轴心受拉构件一、轴心受拉构件的强度一、轴心受拉构件的强度一、轴心受拉构件的强度一、轴心受拉构件的强度以以以以净截面净截面净截面净截面的平均应力强度为准则：即的平均应力强度为准则：即的平均应力强度为准则：即的平均应力强度为准则：即二、轴心受拉构件的刚度二、轴心受拉构件的刚度二、轴心受拉构件的刚度二、轴心受拉构件的刚度以构件的长细比来控制，即以构件的长细比来控制，即以构件的长细比来控制，即以构件的长细比来控制，即承载能力极限状态承载能力极限状态承载能力极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态强度强度强度强度刚度刚度刚度