(3.6)--第3章 钢结构连接钢结构基本原理.ppt

焊接连接的方法及特性焊接连接的方法及特性 角焊缝角焊缝连接的构造和计算连接的构造和计算 对接焊缝对接焊缝连接的构造和计算连接的构造和计算 螺栓螺栓连接的构造和计算连接的构造和计算 主主 要要 内内 容容 焊接焊接连接的构造和计算连接的构造和计算 螺栓螺栓连接的构造和计算连接的构造和计算 重重 点点第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接3.1 钢结构的连接简介钢结构的连接简介钢结构的连接方法钢结构的连接方法钢结构的连接方法钢结构的连接方法焊缝连接焊缝连接螺栓连接螺栓连接铆钉连接铆钉连接1.1.1.1.焊接连接焊接连接焊接连接焊接连接优点：不削弱截面，加工方便，焊接刚度大，连接的密封性好优点：不削弱截面，加工方便，焊接刚度大，连接的密封性好 缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。2.2.螺栓连接螺栓连接螺栓连接螺栓连接优点：安装方便，易于拆卸优点：安装方便，易于拆卸缺点：需要开孔，对构件截面有一定的削弱，构造较繁杂。缺点：需要开孔，对构件截面有一定的削弱，构造较繁杂。3.3.铆钉连接铆钉连接铆钉连接铆钉连接连接受力性能较好，但构造复杂，目前已很少采用。连接受力性能较好，但构造复杂，目前已很少采用。3.2.13.2.1 钢结构常用钢结构常用焊接方法焊接方法3.2 焊接方法和焊缝连接形式焊接方法和焊缝连接形式焊接方法和焊缝连接形式焊接方法和焊缝连接形式电弧焊电弧焊电渣焊电渣焊气体保护焊气体保护焊电阻焊电阻焊常常用用焊焊接接方方法法手工焊手工焊电电电电 弧弧弧弧 焊焊焊焊原原 理理 在涂有焊药的在涂有焊药的焊条和焊条和焊件间焊件间产生产生电弧电弧，由电弧，由电弧提供热源，使焊条溶化，提供热源，使焊条溶化，滴落在焊件上被电弧吹成滴落在焊件上被电弧吹成的小凹槽溶池中，并与焊的小凹槽溶池中，并与焊件溶化件溶化部分冷却后部分冷却后凝结成凝结成焊缝，把构件连接成一体。焊缝，把构件连接成一体。电电电电 渣渣渣渣 焊焊焊焊原原 理理 利用利用电流电流通过通过熔渣熔渣时时所产生的所产生的热量热量来熔化金属来熔化金属的一种方法。焊丝作为电的一种方法。焊丝作为电极伸入并穿过渣池，使渣极伸入并穿过渣池，使渣池产生电阻热将焊件金属池产生电阻热将焊件金属和焊丝熔化，沉积于熔池和焊丝熔化，沉积于熔池中，形成焊缝。中，形成焊缝。气体保护焊气体保护焊电电 阻阻 焊焊原原 理理 利用利用二氧化碳气二氧化碳气体体或其它惰性气体作或其它惰性气体作为保护介质的一种电为保护介质的一种电弧熔焊方法。弧熔焊方法。原原 理理 电流通过焊件接头的电流通过焊件接头的接触接触面面及邻近区域产生的及邻近区域产生的电阻能电阻能热热，将被焊金属加热到局部，将被焊金属加热到局部熔化或达到高温塑性状态，熔化或达到高温塑性状态，在外力的作用下形成牢固的在外力的作用下形成牢固的焊接接头。焊接接头。钢结构中常用的焊条型号钢结构中常用的焊条型号有有E43、E50、E55和和E60系系列。不同钢种的钢材焊接时，列。不同钢种的钢材焊接时，宜采用与宜采用与低强度低强度钢材相适应钢材相适应的焊条。的焊条。说明说明l字母字母“E E”表示焊条，后两位数字表示熔敷金属抗表示焊条，后两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值拉强度的最小值分别是分别是430430、500500、550550、600600，单位单位为为N/mmN/mm2 2（MpaMpa）。3.2.2 3.2.2 焊缝的焊缝的形式形式T T接接1.1.按构件的按构件的按构件的按构件的相对位置相对位置相对位置相对位置划分划分划分划分 平接平接搭接搭接角接角接对接对接对接对接焊缝焊缝焊缝焊缝角角角角焊缝焊缝焊缝焊缝正对接焊缝正对接焊缝斜对接焊缝斜对接焊缝2.按按按按受力特性受力特性受力特性受力特性不同不同不同不同划分划分划分划分平焊平焊平焊平焊横焊横焊横焊横焊立焊立焊立焊立焊仰焊仰焊仰焊仰焊3.3.按施焊的按施焊的按施焊的按施焊的相对位置相对位置相对位置相对位置划分划分划分划分3.2.3 焊缝缺陷及焊缝质量检查标准焊缝缺陷及焊缝质量检查标准1焊缝焊缝焊缝焊缝缺陷缺陷缺陷缺陷2焊缝焊缝焊缝焊缝质量检查质量检查质量检查质量检查标准标准标准标准要求用超声波要求用超声波或射线或射线检检验验每条焊缝全部长度每条焊缝全部长度 要求用超声波检验要求用超声波检验每每条焊缝长度的条焊缝长度的2020 一级一级三级三级焊缝按焊缝按检验检验方法和质量方法和质量要求分三级要求分三级二级二级要求通过外观检查要求通过外观检查 对接焊缝：一、二级不必计算，三级要计算。角焊缝：一般为三级，要计算。3.2.43.2.4 焊缝符号表示方法焊缝符号表示方法.b指引线指引线基准线基准线基本符号基本符号对接对接对接对接焊缝焊缝焊缝焊缝角角角角焊缝焊缝焊缝焊缝 角焊缝两边夹角角焊缝两边夹角9090，称，称为为直角角焊缝直角角焊缝，直角，直角边长边长hf称称为为焊脚尺寸焊脚尺寸。hehfhf 1.1.角焊缝的形式角焊缝的形式3.3角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算角焊缝的构造和受力性能角焊缝的构造和受力性能角焊缝的构造和受力性能角焊缝的构造和受力性能角焊缝的构造和受力性能角焊缝的构造和受力性能一一一一-有效截面高度 夹角小于夹角小于6060或大于或大于135135的称为的称为斜角角焊缝斜角角焊缝，除，除钢管钢管结构外，结构外，一般不宜用作受力焊缝。一般不宜用作受力焊缝。直角角焊缝截面形式有直角角焊缝截面形式有普通焊缝普通焊缝、平坡焊缝平坡焊缝、凹焊缝凹焊缝等几种。等几种。2.2.角焊缝的构造要求角焊缝的构造要求焊缝焊缝计算长度计算长度 焊脚尺寸焊脚尺寸与焊件厚度有关较厚焊件尺寸（mm）2）最大焊脚尺寸3）对于板边缘角焊缝1.角焊缝的尺寸要求1）最小焊脚尺寸与焊件厚度有关4)4)角焊缝计算长度的角焊缝计算长度的角焊缝计算长度的角焊缝计算长度的最小值最小值最小值最小值5 5）搭接连接的构造要求搭接连接的构造要求搭接连接的构造要求搭接连接的构造要求 避免应力传递过分弯折避免应力传递过分弯折,导致应力不均：导致应力不均：Lw bt1t2bb2hflwt1t26 6）角焊缝的端部位于构件转）角焊缝的端部位于构件转）角焊缝的端部位于构件转）角焊缝的端部位于构件转角处时角处时角处时角处时，应作，应作，应作，应作2 2h hf f 的绕角焊，的绕角焊，的绕角焊，的绕角焊，且转角处必须连续施焊。且转角处必须连续施焊。且转角处必须连续施焊。且转角处必须连续施焊。7 7）在搭接连接中，搭接长度）在搭接连接中，搭接长度）在搭接连接中，搭接长度）在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚不得小于焊件较小厚不得小于焊件较小厚不得小于焊件较小厚 度的度的度的度的5 5倍，倍，倍，倍，且不得小于且不得小于且不得小于且不得小于25mm25mm。3.3.角焊缝角焊缝的受力性能的受力性能 焊缝的焊缝的走向走向与与作用力作用力垂直垂直 正面角焊缝正面角焊缝N 焊缝的焊缝的走向与作用力走向与作用力平行平行侧面角焊缝侧面角焊缝N N按焊缝走向与外力作用方向的关系分：侧面角焊缝正面角焊缝练习1：角焊缝的形式练习2：角焊缝的形式1）侧面角焊缝。2）正面角焊缝。角焊缝的应力状态*侧面角焊缝侧面角焊缝承受剪力，强度较低，塑性较好。承受剪力，强度较低，塑性较好。*剪应力沿焊缝长度分布不均剪应力沿焊缝长度分布不均匀，两端大中间小，匀，两端大中间小，lw/hf 越大越大剪应力分布越不均匀。剪应力分布越不均匀。剪应力剪应力fNlwN*破坏形式破坏形式l 侧面角焊缝受力性能侧面角焊缝受力性能小结小结*正面角焊缝正面角焊缝受力复杂，应力集中严重，塑性较受力复杂，应力集中严重，塑性较差，但差，但强度强度较侧面角焊缝高。较侧面角焊缝高。l 正面角焊缝受力性能正面角焊缝受力性能小结小结正面角焊缝，450破坏截面，计算厚度为：作用下：作用下：力的分解：侧面角焊缝111-1角焊缝基本计算公式角焊缝基本计算公式2.2.f 正面角焊缝的强度设计值增大系数正面角焊缝的强度设计值增大系数1.22；按角焊缝有效截面计算，垂直焊缝长度方向的正应力；按角焊缝有效截面计算，垂直焊缝长度方向的正应力；按角焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；按角焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；ffw角焊缝的强度设计值，角焊缝的强度设计值，附表附表1-2，P241。(一)轴心力作用（作用力通过焊缝截面形心）1.作用力与焊缝垂直3.4.3 常用连接方式角焊缝计算（正面角焊缝）2.作用力与焊缝平行（侧面角焊缝）3.斜向角焊缝不考虑应力方向，可均按侧面角焊缝对待。4.当角钢用角焊缝连接时（1）两面侧焊（2）三面围焊（3）L形围焊肢背肢尖（1）两面侧焊肢背肢尖肢背肢尖焊缝实际长度=计算长度+2个焊脚尺寸（2）三面围焊先计算正面角焊缝，设（3）L形围焊先求出正面角焊缝焊脚尺寸l对于焊缝验算的问题对于焊缝验算的问题验算肢背：验算肢背：验算肢尖：验算肢尖：l对于焊缝设计的问题对于焊缝设计的问题肢背所需焊缝长度：肢背所需焊缝长度：肢尖所需焊缝长度：肢尖所需焊缝长度：小小 结结P46例3-2某屋架下弦节点，如下图所示，试计算肢背和肢尖焊缝长度。已知：N1000KN（静载设计值），长肢相连，三面围焊，钢材为Q235B，手工焊，焊条E43。2L1409010已知：N1000KN（静载），长肢相连，三面围焊，钢材为Q235B，手工焊，焊条E43。解：取采用三面围焊，正面角焊缝承受的内力为：2L1409010肢背：肢尖：焊缝计算长度：肢背：肢尖：焊缝实际长度：肢背：肢尖：作业：习题3-2P80双角钢（长肢相连），如下图所示。已知：三面围焊，钢材为Q235，手工焊，焊条E43。求N？KN（静载设计值），解：取采用三面围焊，正面角焊缝承受的内力为：焊缝计算长度：肢背：肢尖：肢背：肢尖：肢背：肢尖：拼接盖板的设计问题拼接盖板的设计问题NN盖板尺寸的设计应满足：盖板尺寸的设计应满足：l 材料与主板相同；材料与主板相同；l 盖板的盖板的总截面积总截面积不应小于被连接钢板的截面积。不应小于被连接钢板的截面积。C.C.采用三面围焊连接采用三面围焊连接采用三面围焊连接采用三面围焊连接NNLwLlw正面角焊缝承担的力为：正面角焊缝承担的力为：侧面角焊缝承担的力为：侧面角焊缝承担的力为：3.弯矩、剪力和轴力共同作用角焊缝计算如图，在斜向力F作用下将斜向力F分解为N，V，将N，V向焊缝形心简化：得：M MV*eV*eV VN N例题3-3 P49强度条件：强度条件：F420KN。解：MF*e=42030=12600KN.cm VF=420KN（由竖向焊缝承担）例题3-3 P49补充例题（一）几何参数取：竖焊缝面积（承担剪力）：全部焊缝对X轴：(二)焊缝强度验算A点：B点：4.扭矩、剪力和轴向力共同作用下斜向力F分解N NV V平移到焊缝形心o处，产生：TV*e，V，NV VNT T对于最远点：A扭矩作用下剪力和轴向力分别作用下求：F？KN（静载），Q235，E43。解：取例题3-4（一）几何参数（二）将力F向焊缝形心简化得：（三）焊缝A点的应力分量：（四）求：已知：F100KN（静载），Q235，E43。验算焊缝的强度。解：取补充习题3-4（一）几何参数（二）焊缝强度验算（A点）o2.11强度满足要求A3.4.1 3.4.1 3.4.1 3.4.1 对接焊缝的构造对接焊缝的构造对接焊缝的构造对接焊缝的构造3.4对接焊缝连接的构造与计算对接焊缝连接的构造与计算对接焊缝连接的构造与计算对接焊缝连接的构造与计算 1.坡口坡口坡口坡口目目的的为了使焊件能够焊透。为了使焊件能够焊透。坡口形式坡口形式根据板厚的不同采用不同根据板厚的不同采用不同的坡口形式。的坡口形式。坡口形式坡口形式3.4.1 3.4.1 3.4.1 3.4.1 对接焊缝的构造对接焊缝的构造对接焊缝的构造对接焊缝的构造目目的的为了使焊件能够焊透。为了使焊件能够焊透。坡口形式坡口形式根据板厚的不同采用不同根据板厚的不同采用不同的坡口形式。的坡口形式。变截面钢板拼接对接焊缝起弧落弧处 引弧板，长度：手工焊25mm;埋弧焊80mm。不使用引弧板时，焊缝计算长度-2t/条。1.轴心力（拉或压）轴心拉（压）力设计值焊缝厚度（焊件厚度）焊缝长度，不使用引弧板，实际长度-2t。抗拉或抗压强度设计值（P241附表1-2）3.4.2 3.4.2 3.4.2 3.4.2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算对接焊缝的计算对接焊缝的计算lwt MV（1 1）矩形截面矩形截面矩形截面矩形截面（材料力学公式）Iw焊缝截面惯性矩。焊缝截面惯性矩。Ww焊缝截面模量。焊缝截面模量。Sw焊缝截面面矩积。焊缝截面面矩积。2.弯矩和剪力共同作用下计算（2）工字形截面（梁构件）根据材力公式：例题3-6如图所示。已知牛腿钢材为Q235。焊条为E43型。手工焊。不用引出板。对接焊缝质量为三级。求F。补充习题3-6F270KNQ235Q235，焊条 E43，手工焊，对接焊缝，无引弧板，焊缝质量为三级。验算焊缝强度。焊缝截面解：1焊缝连接小结角焊缝强度计算轴心力作用弯矩、剪力和轴向力共同作用扭矩、剪力和轴向力共同作用对接焊缝计算轴心力（拉或压）弯矩和剪力共同作用焊接残余应力产生的原因焊接残余应力产生的原因焊接残余应力产生的原因焊接残余应力产生的原因1 1焊接升温时焊缝焊接升温时焊缝附近的应力场附近的应力场焊缝冷却时，焊缝及附近焊缝冷却时，焊缝及附近金属产生拉应力，距焊缝金属产生拉应力，距焊缝稍远区段内产生压应力稍远区段内产生压应力 3.5焊接焊接残余应力残余应力和焊接和焊接残余变形残余变形焊接残余应力焊接残余应力加热温度达到出现热塑性加热温度达到出现热塑性 钢板局部加热钢板局部加热 钢板厚度方向具有一定的刚度钢板厚度方向具有一定的刚度 焊接残余应力产生的条件焊接残余应力产生的条件 纵向焊接残余应力纵向焊接残余应力沿焊缝长度方向沿焊缝长度方向 横向焊接残余应力横向焊接残余应力垂直于焊缝长度方向垂直于焊缝长度方向 沿厚度方向的焊接残余应力沿厚度方向的焊接残余应力焊接残余应力是焊接残余应力是内应力内应力，在焊件内，在焊件内自相平衡自相平衡。焊缝附近焊缝附近为为拉应力拉应力，焊缝，焊缝稍远区稍远区产生压应力。产生压应力。焊接焊接焊接焊接残余应力残余应力残余应力残余应力的分类的分类的分类的分类2（1）对结构静力强度的影响）对结构静力强度的影响f f+-b bf fy y+-b bf fy yNyNyl焊接残余应力对结构的静力强度焊接残余应力对结构的静力强度没有影响没有影响。+-f fy yf fb bB Bt t焊接残余应力和残余变形对焊接残余应力和残余变形对焊接残余应力和残余变形对焊接残余应力和残余变形对结构工作性能结构工作性能结构工作性能结构工作性能的影响的影响的影响的影响4 44 4（2 2 2 2）焊接残余应力）焊接残余应力）焊接残余应力）焊接残余应力降低结构的刚度降低结构的刚度降低结构的刚度降低结构的刚度。f f+-b bf fy yNN+-f fy yf fNNb bB Bt t（3 3）焊接残余应力降低压杆的）焊接残余应力降低压杆的）焊接残余应力降低压杆的）焊接残余应力降低压杆的稳定承载力稳定承载力稳定承载力稳定承载力 对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接残余拉应力，增加了钢材残余拉应力，增加了钢材低温脆断低温脆断倾向。倾向。三向焊接残余拉应力三向焊接残余拉应力降低材料的塑性降低材料的塑性，从而，从而疲劳强度降低！疲劳强度降低！（5 5 5 5）对疲劳强度的影响）对疲劳强度的影响）对疲劳强度的影响）对疲劳强度的影响（4 4 4 4）对低温冷脆的影响）对低温冷脆的影响）对低温冷脆的影响）对低温冷脆的影响包括：纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲变包括：纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲变形等，通常是几种变形的形等，通常是几种变形的组合组合。焊接残余变形焊接残余变形焊接残余变形焊接残余变形5减小焊接残余应力和残余变形的减小焊接残余应力和残余变形的减小焊接残余应力和残余变形的减小焊接残余应力和残余变形的措施措施措施措施36 6设计上的措施设计上的措施：（1 1）焊接位置的合理安排）焊接位置的合理安排（2 2）焊缝尺寸要适当）焊缝尺寸要适当（3 3）焊缝数量要少，且不）焊缝数量要少，且不宜过分集中宜过分集中（4 4）应尽量避免两条以上）应尽量避免两条以上的焊缝垂直交叉的焊缝垂直交叉（5 5）应尽量避免母材在厚）应尽量避免母材在厚度方向的收缩应力度方向的收缩应力加工工艺上的措施加工工艺上的措施：（1 1）采用合理的施焊）采用合理的施焊顺序顺序（2 2）采用反变形处理）采用反变形处理（3 3）小尺寸焊件，应）小尺寸焊件，应焊前预热或焊后回火焊前预热或焊后回火处理处理采用合理的施焊顺序采用合理的施焊顺序尽量避免两条以上的尽量避免两条以上的焊缝垂直交叉焊缝垂直交叉3.6螺栓连接的形式和构造要求螺栓连接的形式和构造要求螺栓连接的形式和构造要求螺栓连接的形式和构造要求 普通螺栓高强度螺栓3.6.1 3.6.1 螺栓连接的形式及特点螺栓连接的形式及特点螺栓连接的形式及特点螺栓连接的形式及特点类孔，孔径类孔，孔径do比栓杆直径比栓杆直径d大大0.20.5mm；受力性能较好，受剪工作时变形小；费；受力性能较好，受剪工作时变形小；费用较高。用较高。类孔，孔径比栓杆直径大类孔，孔径比栓杆直径大1.01.5mm；传递剪力时，变形较大；传递拉力的性能传递剪力时，变形较大；传递拉力的性能较好。较好。普通螺栓普通螺栓普通螺栓普通螺栓A、B级（精制螺栓）级（精制螺栓）C级（粗制螺栓）级（粗制螺栓）高强度螺栓高强度螺栓摩擦型摩擦型连接连接靠板件间靠板件间摩摩擦力擦力传递剪力；剪切变形小，适用于传递剪力；剪切变形小，适用于动荷载动荷载的结构。的结构。高强度螺栓高强度螺栓承压型承压型连接连接允许摩擦力允许摩擦力被克服，出现相对滑移，依靠螺栓杆被克服，出现相对滑移，依靠螺栓杆的的抗剪和孔壁承压抗剪和孔壁承压传递剪力；剪切变传递剪力；剪切变形大。形大。高强度螺栓高强度螺栓高强度螺栓高强度螺栓螺栓性能等级的含义螺栓性能等级的含义是是小数点前小数点前的数字表的数字表示螺栓热处理后的示螺栓热处理后的抗拉强度抗拉强度；小数点后面；小数点后面的数字表示其屈强比。的数字表示其屈强比。以以10.9级为例：级为例：小数点前的数字小数点前的数字“10”表示螺栓热处理后表示螺栓热处理后的最低抗拉强度为的最低抗拉强度为，“.9”表示表示其屈强比（屈服强度与抗拉强度之比）为其屈强比（屈服强度与抗拉强度之比）为0.9。螺螺栓栓性性能能等等级级举例：高强度螺栓8.8级；C级普通螺栓：4.6级，4.8级；A、B级精制螺栓：5.6级n螺栓的排列螺栓的排列螺栓的排列螺栓的排列n 螺栓的表示螺栓的表示M(螺杆直径，mm)，例如，例如M20。工程中常用的螺栓直径有工程中常用的螺栓直径有16、20、22、24等。等。B错列（梅花桩）错列（梅花桩）A并列并列中距中距中距中距 边距距边距距端距端距螺螺栓栓的的排排列列应应满满足足l构造要求构造要求l施工要求施工要求l受力要求受力要求螺栓端距过小，钢板有螺栓端距过小，钢板有剪断剪断的可能；的可能；钢板截面过度削弱，板件钢板截面过度削弱，板件承载力不足承载力不足；防止连接板件发生防止连接板件发生鼓曲鼓曲。以免板件间贴合不密，以免板件间贴合不密，潮气侵入潮气侵入腐蚀腐蚀钢材。钢材。为了便于扳手为了便于扳手拧紧螺母拧紧螺母，螺栓中距应，螺栓中距应不小于不小于3do3do。螺栓的最大、最小容许距离螺栓的最大、最小容许距离端距端距边距边距中距中距中距中距边距距边距距端距端距l按受力情况可分为：按受力情况可分为：N螺栓受拉螺栓受拉F螺栓同时受剪受拉螺栓同时受剪受拉螺栓受剪螺栓受剪NN3.7 螺栓连接的计算螺栓连接的计算螺栓连接的计算螺栓连接的计算 1.1.1.1.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算三个阶段：无相对滑移 相对滑移 弹塑性工作NNabNN/2N/2普通螺栓高强度螺栓l螺栓受剪性能分析：N/2Nl1N/2l当当l115d0时，可假定时，可假定N由各螺栓由各螺栓均匀承担均匀承担。l当当l115d0时，时，螺栓螺栓受受力不均，将螺栓的承载力不均，将螺栓的承载力力设计值折减设计值折减。当当1515d d0 0l l1 16060d d0 0 时，时，=1.11.1l l1 1/（150150d d0 0）当当 l l1 16060d d0 0 时，时，=0.70.7N/2NN/2螺栓杆被剪坏螺栓杆被剪坏NN孔壁的挤压破坏孔壁的挤压破坏板件端部被剪坏板件端部被剪坏NN栓杆弯曲破坏栓杆弯曲破坏N/2NN/22.2.普通螺栓普通螺栓普通螺栓普通螺栓受剪受剪受剪受剪时的时的时的时的破坏形式破坏形式破坏形式破坏形式板件被拉断板件被拉断NN2d2d0 0长度 5d3.3.单个普通螺栓的承载力设计值单个普通螺栓的承载力设计值单个普通螺栓的承载力设计值单个普通螺栓的承载力设计值公式中：公式中：nv 剪切面剪切面数目；数目；d 螺栓杆螺栓杆直径；直径；fvb 螺栓抗剪强度设计值螺栓抗剪强度设计值P242附表附表1-3。抗剪抗剪承载力设计值承载力设计值N/2NN/2剪切面剪切面数目数目nv说明：说明：公式中：公式中：t连接接头连接接头一侧一侧承压构件总厚度的承压构件总厚度的较小值较小值；fcb螺栓孔壁承压强度设计值。螺栓孔壁承压强度设计值。d承压承压承载力设计值承载力设计值单栓抗剪承载力设计值单栓抗剪承载力设计值抗拉抗拉承载力设计值承载力设计值公式中：公式中：Ae螺栓的有效截面面积；螺栓的有效截面面积；de螺栓的有效直径；螺栓的有效直径；ftb螺栓的抗拉强度设计值。螺栓的抗拉强度设计值。附表1-3（1 1）受）受）受）受轴心剪力轴心剪力轴心剪力轴心剪力作用作用作用作用 连接所需螺栓数量：连接所需螺栓数量：连接所需螺栓数量：连接所需螺栓数量：4.4.普通螺栓普通螺栓普通螺栓普通螺栓群群群群连接计算连接计算连接计算连接计算NNNN螺栓受力计算：螺栓受力计算：螺栓受力计算：螺栓受力计算：板件的板件的板件的板件的净截面净截面净截面净截面强度验算：强度验算：强度验算：强度验算：NNbtt1A.A.A.A.螺栓并列排列螺栓并列排列螺栓并列排列螺栓并列排列主板的净截面面积：主板的净截面面积：拼接盖板的净截面面积：拼接盖板的净截面面积：故：故：An应取较小面积计算。应取较小面积计算。11NNtt1bc2c3c4c1B.B.B.B.螺栓错列排列螺栓错列排列螺栓错列排列螺栓错列排列:2211（补充）习题3-8.试计算图示拼接能承受的最大轴心力设计值N。C级螺栓M20，d0=22mm，钢材为Q235B。解：（1）单个螺栓最小承载力（2）净截面积承载力主板净截面：拼板净截面：（3）最大轴心力设计值：（2 2）受扭矩）受扭矩）受扭矩）受扭矩T T作用作用作用作用 Tn假定：连接板件绕栓群假定：连接板件绕栓群形心形心转动，各螺栓剪力与转动，各螺栓剪力与其至形心其至形心距离距离呈正比，方向与呈正比，方向与ri垂直垂直。N1Tr11Txyxy例题3-8.图3-58所示采用普通螺栓连接，钢材为Q235，F=60kN，采用M20普通螺栓（C级），试验算此连接强度。【解】将偏心力F向螺栓群形心简化。得：查附表1-3得：单个螺栓的抗剪承载力设计值为单个螺栓的承压承载力设计值为在T和V作用下，号螺栓所受剪力最大，为补充习题3-8已知：作用力设计值为F230KN，e300mm，Q235B钢。试验算其强度。l假定每个螺栓假定每个螺栓均匀受力均匀受力。N整个连接所需的螺栓数：整个连接所需的螺栓数：整个连接所需的螺栓数：整个连接所需的螺栓数：（3 3）受）受）受）受轴心拉力轴心拉力轴心拉力轴心拉力作用作用作用作用 单个螺栓受力计算：单个螺栓受力计算：单个螺栓受力计算：单个螺栓受力计算：M刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)M1 2 3 4y1y2y3N1N2N3N4中和轴中和轴M作用下假定：螺栓群的作用下假定：螺栓群的中和轴中和轴位于位于最下排最下排螺栓处，各螺螺栓处，各螺栓所受栓所受拉力拉力与其至中和轴的与其至中和轴的距离距离呈正比。呈正比。（4 4）受弯矩）受弯矩）受弯矩）受弯矩MM作用作用作用作用 显然在显然在M作用下，作用下，1号号螺栓所受拉力最大螺栓所受拉力最大M1 2 3 4y1y2y3N1N2N3N4中和轴中和轴（5 5）承受）承受）承受）承受拉力拉力拉力拉力和和和和剪力剪力剪力剪力共同作用共同作用共同作用共同作用n 在拉力和剪力的共同作用下，可能在拉力和剪力的共同作用下，可能出现出现两种破坏两种破坏形式：形式：螺杆螺杆受剪兼受拉受剪兼受拉破坏、孔壁的破坏、孔壁的承压承压破坏。破坏。NV【例3-9】已知：螺栓群承受竖向剪力设计值V=380KN，弯矩设计值F200KN（设计值），e=150mm,Q235钢，M20（C级螺栓）d0=21.5mm。分有无承托，验算是否满足强度要求。F Fe e解：1）设承托向形心简化。V由承托承担。承托与柱连接焊缝计算。2）不设承托，螺栓群同时收到剪力和拉力的共同作用。螺栓群在剪力和拉力的共同作用下。（满足）补充习题3-9已知：螺栓群承受竖向剪力设计值V=380KN，弯矩设计值M60KN.M，V=380KN,Q235B钢，M24。验算是否满足强度要求。解：单个螺栓承载力设计值：代入：（满足）3.8 3.8 3.8 3.8 高强度螺栓摩擦型连接的计算高强度螺栓摩擦型连接的计算高强度螺栓摩擦型连接的计算高强度螺栓摩擦型连接的计算l 高强度螺栓分为大六角头型和扭剪型两种l高强材料经热处理制成，按强度等级分10.9与8.8级。连接副：高强度螺栓和与之配套的螺母和垫圈的合称。按受力分：摩擦型和承压型高强度螺栓孔径大于螺栓公称直径为：摩擦型（M16，大1.5mm；M20，大2.0mm)承压型（M16，大1.0mm；M20，大1.5mm)。l 高强度螺栓高强度螺栓高强度螺栓高强度螺栓预拉力预拉力预拉力预拉力的确定的确定的确定的确定说明：说明：u折减系数折减系数0.9考虑材料的不均匀性；考虑材料的不均匀性；u折减系数折减系数0.9防止施工时超张拉导致螺杆破坏；防止施工时超张拉导致螺杆破坏；u0.9附加安全系数；附加安全系数；u系数系数1.2考虑拧紧螺帽时，扭矩对螺杆的不利影响。考虑拧紧螺帽时，扭矩对螺杆的不利影响。高强螺栓的预拉力高强螺栓的预拉力高强螺栓的预拉力高强螺栓的预拉力1.1.abNN/2N/2P预拉力预拉力P8.8S级10.9S级表表7-117-11表3-8高强螺栓的预拉力高强螺栓的预拉力高强螺栓的预拉力高强螺栓的预拉力1.1.abNN/2N/2P预拉力预拉力Pp高强度螺栓摩擦型连接板件间高强度螺栓摩擦型连接板件间摩擦力摩擦力的大小取决于板的大小取决于板件间的件间的挤压力挤压力（P）和板件间的）和板件间的抗滑移系数抗滑移系数；p板件间的板件间的抗滑移系数抗滑移系数与接触面的处理方法和构件钢号有关。与接触面的处理方法和构件钢号有关。高强度螺栓摩擦面抗滑移系数高强度螺栓摩擦面抗滑移系数高强度螺栓摩擦面抗滑移系数高强度螺栓摩擦面抗滑移系数 2.2.连接处构件连接处构件接触面接触面的的处理方法处理方法构件的钢材牌号构件的钢材牌号Q235钢钢Q345钢或钢或Q390钢钢Q420钢或钢或Q460钢钢喷硬质石英砂或铸钢棱角砂喷硬质石英砂或铸钢棱角砂0.450.450.45抛丸抛丸（喷砂喷砂）0.400.400.40钢丝刷清除浮锈或未经处理的钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制面干净轧制面0.300.35l单个高强螺栓摩擦型连接的抗剪承载力设计值单个高强螺栓摩擦型连接的抗剪承载力设计值公式中：公式中：0.9抗力分项系数抗力分项系数;nf 传力摩擦面数目；传力摩擦面数目；k孔型系数孔型系数高强螺栓高强螺栓高强螺栓高强螺栓摩擦型摩擦型摩擦型摩擦型连接的承载力设计值连接的承载力设计值连接的承载力设计值连接的承载力设计值3.3.l单个高强螺栓摩擦型连接的抗拉承载力设计值单个高强螺栓摩擦型连接的抗拉承载力设计值 受受轴心剪力轴心剪力作用作用NN假定各螺栓受力均匀。假定各螺栓受力均匀。n 所需螺栓数：所需螺栓数：n 螺栓连接强度计算：螺栓连接强度计算：螺栓群的计算螺栓群的计算螺栓群的计算螺栓群的计算4.4.n 板件的净截面强度验算板件的净截面强度验算考虑孔前传力考虑孔前传力50%得：得：1-1截面的内力为：截面的内力为：Nbt tt t1 1b1N11【例3-10】如图所示。采用8.8级M20摩擦型高强螺栓，钢材Q235，接触面采用喷硬质石英砂处理，螺栓孔为标准孔，d0=21.5mm,试求此连接能承受最大轴心力N。【解】1）按螺栓连接强度确定N。【解】1）按螺栓连接强度确定N。2）按净截面积强度确定N。受弯矩作用受弯矩作用受弯矩作用受弯矩作用M中和轴中和轴1 2 3 4My1y2N1N2N3N4假定：假定：假定：假定：连接的中和轴与螺栓群形心轴重合，连接的中和轴与螺栓群形心轴重合，最外侧螺栓受力最大。最外侧螺栓受力最大。1 2 3 4NV 在拉力和剪力共同作用下在拉力和剪力共同作用下在拉力和剪力共同作用下在拉力和剪力共同作用下VN 对于高强度螺栓对于高强度螺栓承压型承压型承压型承压型连接，允许接触面发生相对连接，允许接触面发生相对滑移，所以高强度螺栓承压型连接的单栓承载力计算滑移，所以高强度螺栓承压型连接的单栓承载力计算方法与普通螺栓基本相同。方法与普通螺栓基本相同。单栓抗剪承载力：单栓抗剪承载力：抗剪承载力：抗剪承载力：承压承载力：承压承载力：单栓抗拉承载力：单栓抗拉承载力：1.焊接的连接形式按构件的相对位置可分为 、等接头形式。对接角接搭接T形2.凡通过一、二级检验标准的对接焊缝，其抗拉设计强度与母材的抗拉设计强度 。相等3焊缝连接计算方法分为两类，它们是。(A)手工焊缝和自动焊缝 (B)仰焊缝和俯焊缝(C)对接焊缝和角焊缝 (D)连续焊缝和断续焊缝C模拟练习4.钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配，通常在被连接构件选用Q345时，焊条选用。(A)E55 (B)E50 (C)E43 (D)前三种均可 B5直角角焊缝的有效厚度he=。(A)07hf (B)4mm (C)12hf (D)15hf A6直角角焊缝的强度计算公式中，he是角焊缝的。(A)厚度 (B)有效厚度 (C)名义厚度(D)焊脚尺寸 B模拟练习模拟练习7在钢结构设计中，认为钢材是理想的弹塑性体，是指屈服点以前的材料为 。(A)非弹性的(B)弹性的(C)弹塑性的(D)塑性的 B8产生焊接残余应力的主要因素之一是 。(A)钢材的塑性太低(B)钢材的弹性模量太高(C)焊缝的厚度太小(D)焊接时热量分布不均匀 D9由于建筑用钢材多为塑性性能好的钢材，故残余应力的存在将 。(A)降低静力承载能力(B)对静力承载能力无影响(C)提高静力承载能力(D)钢材易发生塑性破坏 B模拟练习10.一个普通螺栓在抗剪连接中的承载力是。(A)螺杆的抗剪承载力 (B)被连接构件(板)的承压承载力 (C)前两者中的较大值 (D)A、B中的较小值11.采用螺栓连接时，栓杆发生剪断破坏，是因为。(A)栓杆较细 (B)钢板较薄 (C)截面削弱过多 (D)边距或栓间距太小12.采用螺栓连接时，构件发生冲剪破坏，是因为。(A)栓杆较细 (B)钢板较薄 (C)截面削弱过多 (D)端距太小D DA AD D