钢结构的连接和节点构造上.pptx

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1、 第一节钢结构的连接方法第一节钢结构的连接方法连接方法连接方法 优优 点点缺缺 点点焊焊 接接对几何形体适应性强对几何形体适应性强;构构造简单造简单;不削弱截面不削弱截面,可可实现自动化操作；连接实现自动化操作；连接的密闭性好的密闭性好,结构刚度大结构刚度大 对材质要求高对材质要求高;热影响区内热影响区内,容易导容易导致局部材质变脆致局部材质变脆;焊接残余应力和焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低残余变形使受压构件承载力降低;焊接结构对裂纹很敏感焊接结构对裂纹很敏感;低温冷脆低温冷脆问题较突出问题较突出铆铆 接接传力可靠传力可靠,韧性和塑性好韧性和塑性好,质量易于检查质量易于检查,抗动力

2、荷抗动力荷载性能好载性能好构造复杂，费钢费工构造复杂，费钢费工普通螺普通螺栓连接栓连接装卸便利，设备简单装卸便利，设备简单 螺栓精度低时不宜受剪螺栓精度低时不宜受剪;螺栓精度螺栓精度高时加工和安装复杂，价格较高高时加工和安装复杂，价格较高 高强螺高强螺栓连接栓连接摩擦型剪切变形小摩擦型剪切变形小,弹性性弹性性能好能好,特别适用于随动荷载特别适用于随动荷载的结构的结构.承压型承载力高于承压型承载力高于摩擦型，连接紧凑摩擦型，连接紧凑 摩擦面处理摩擦面处理,安装工艺略为复杂安装工艺略为复杂,造造价略高价略高;承压型连接的剪切变形大承压型连接的剪切变形大,不得用于承受动力荷载的结构中。不得用于承受动

3、力荷载的结构中。第1页/共109页第2页/共109页、焊丝转盘焊丝转盘送丝器焊剂漏斗焊剂漏斗焊剂焊剂熔渣熔渣焊件焊件埋弧自动焊埋弧自动焊 焊机焊机导线导线熔池熔池焊条焊条焊钳焊钳保护气体保护气体焊件焊件电弧电弧手工电弧焊手工电弧焊Q390Q390、Q420Q420钢选择钢选择E55E55型焊条型焊条(E5500-5518)(E5500-5518)Q345Q345钢选择钢选择E50E50型焊条型焊条(E5000-5048)(E5000-5048)Q235Q235钢选择钢选择E43E43型焊条（型焊条（E4300-E4328)E4300-E4328)A A、焊条的选择：焊条应与焊件钢材相适应。焊条

4、的选择：焊条应与焊件钢材相适应。B B、焊条的表示方法：、焊条的表示方法：E焊条焊条(Electrode)第第1 1、2 2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mmkgf/mm2 2)第第3 3、4 4适用焊接位置、电流及药皮的类型。适用焊接位置、电流及药皮的类型。第3页/共109页二、焊接连接及焊接结构的特性二、焊接连接及焊接结构的特性1 1、焊接连接的优缺点、焊接连接的优缺点 焊接连接与铆钉、螺栓连接比较，有以下焊接连接与铆钉、螺栓连接比较，有以下优点优点：1 1）不需打孔，省工省时；）不需打孔，省工省时；2 2）任何形状的构件可直接连接，连接构造方便；

5、）任何形状的构件可直接连接，连接构造方便；3 3）气密性、水密性好，结构刚度较大，整体性较好。）气密性、水密性好，结构刚度较大，整体性较好。缺点缺点：1 1）焊接附近有热影响区，材质变脆；）焊接附近有热影响区，材质变脆；2 2）焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏，残余变）焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏，残余变形形 使结构形状、尺寸发生变化；使结构形状、尺寸发生变化；3 3）焊接裂缝一经发生，便容易扩展。）焊接裂缝一经发生，便容易扩展。2 2、常见的焊接缺陷：、常见的焊接缺陷：裂纹、气孔、未焊透、夹渣、咬边、烧穿、凹坑、裂纹、气孔、未焊透、夹渣、咬边、烧穿、凹坑、塌陷、未焊满。塌陷、未焊满。

6、第4页/共109页3 3、焊接质量检查、焊接质量检查:焊缝质量检验方法焊缝质量检验方法:外观检查外观检查、内部无损检验内部无损检验（超声波超声波 探伤检验、探伤检验、x x射线检验射线检验）.焊缝质量分级焊缝质量分级: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、x x射线检验都合格；二级焊缝射线检验都合格；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。需外观检查、超声波探伤合格；三级焊缝需外观检查合格。第5页/共109页 钢结构设计规范钢结构设计规范（GB50017-2003GB50017-2003）中，对焊缝质量等级的选用有如下规定：）中，对焊缝质量等级

7、的选用有如下规定：(1)(1)有引弧板的对接焊缝在抗压和一、二级抗拉时与母有引弧板的对接焊缝在抗压和一、二级抗拉时与母 材等强，三级抗拉焊缝的抗拉强度为母材的材等强，三级抗拉焊缝的抗拉强度为母材的8585，角焊缝质量等级一般为三级。角焊缝质量等级一般为三级。(2)(2)需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。受压时应为二级。4.4.焊缝质量等级及选用焊缝质量等级及选用(3)(3)在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材等强的受拉对接焊缝应不低于二级；在不需要进行疲劳计算的构

8、件中，凡要求与母材等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。受压时宜为二级。第6页/共109页三、焊缝连接型式和焊缝型式三、焊缝连接型式和焊缝型式1 1、焊缝连接型式、焊缝连接型式 按两焊件的相对位置分：平接、搭接、按两焊件的相对位置分：平接、搭接、T(T(顶顶)接和角接接和角接第7页/共109页2 2、焊缝型式、焊缝型式（1 1）对接焊缝）对接焊缝正对接焊缝正对接焊缝（2 2）角焊缝）角焊缝T型对接焊缝型对接焊缝斜对接焊缝斜对接焊缝第8页/共109页3 3、焊缝位置：、焊缝位置：根据施焊工人与焊缝的位置关系可以分为根据施焊工人与焊缝的位置关系可以分为俯焊、立焊、横焊、仰焊俯焊、立焊、横

9、焊、仰焊四种，其中以四种，其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量也最好，仰焊最差。俯焊施工位置最好，所以焊缝质量也最好，仰焊最差。第9页/共109页四、焊缝的表示方法（代号）四、焊缝的表示方法（代号）表表7-17-1、表、表7-27-2 第10页/共109页 第三节对接焊缝的构造和计算第三节对接焊缝的构造和计算一、对接焊缝的构造一、对接焊缝的构造1 1对接焊缝的坡口形式对接焊缝的坡口形式:为了保证焊接质量，对接焊缝的焊件常做坡口，为了保证焊接质量，对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与坡口形式与板厚和施工条件板厚和施工条件有关。有关。(1)(1)当当:t6mm(:t6mm(手工焊手工焊),t10mm

10、(),t20mm(3)t20mm时，宜采用时，宜采用U形、形、K形、形、X形坡口。形坡口。第11页/共109页C=0.52mm（a）C=23mm（b）C=23mm（C）p p（d）C=34mmp pC=34mmp p（e）C=34mmp p（f）第12页/共109页2.2.对接焊缝的优缺点对接焊缝的优缺点 优点：优点：用料经济、传力均匀、无明显的应力集中，用料经济、传力均匀、无明显的应力集中，利于利于 承受动力荷载。承受动力荷载。缺点：缺点：需剖口，焊件长度要精确。需剖口，焊件长度要精确。3.3.对接焊缝的构造处理对接焊缝的构造处理 （1 1）起落弧处易有焊接缺陷，所以用）起落弧处易有焊接缺陷

11、，所以用引弧板引弧板。但采。但采用用引弧板施工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，引弧板施工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，计算计算时时将焊缝长度两端各减去将焊缝长度两端各减去tmmtmm（t t为较小板件厚度）。为较小板件厚度）。（2 2）变厚度变厚度板对接，在板的一面或两面切成坡度不板对接，在板的一面或两面切成坡度不大大于于1 1：2.52.5的斜面，避免应力集中。的斜面，避免应力集中。1:2.51:2.5第13页/共109页二、对接焊缝的计算二、对接焊缝的计算n对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视为与母材相同，不与计算。三级焊缝需进行计

12、算；为与母材相同，不与计算。三级焊缝需进行计算；n对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构件强度计算相同。件强度计算相同。n对接焊缝分为：对接焊缝分为：焊透和部分焊透（自学）两种；焊透和部分焊透（自学）两种；n动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受力方向的连接焊缝；动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受力方向的连接焊缝；轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝 M M、V V共同作用下的的对接焊缝共同作用下的的对接焊缝 牛腿与翼缘的对接焊缝牛腿与翼缘的对接焊缝 第14页/共109页1 1、轴心受力的对接焊缝、轴心受力的对接焊缝 l lw

13、w 焊缝计算长度，无引弧板时，焊缝焊缝计算长度，无引弧板时，焊缝 长度取实长减去长度取实长减去2tmm2tmm，有引弧板时，取实长，有引弧板时，取实长;当不满足上式时，可采用斜对接焊缝连接如图当不满足上式时，可采用斜对接焊缝连接如图B。NNllw wtANNtBNsinsinNcoscosllw w注注:当当tantan1.51.5时时,不用验算不用验算!第15页/共109页2 2、M M、V V共同作用下的对接焊缝计算共同作用下的对接焊缝计算llw wtAMV因焊缝截面为矩形，因焊缝截面为矩形，M、V共同作用下应力图为：共同作用下应力图为：故其强度计算公式为：故其强度计算公式为：式中：式中：

14、W Ww w焊缝截面模量；焊缝截面模量；S Sw w-焊缝截面面积矩；焊缝截面面积矩；I Iw w-焊缝截面惯性矩。焊缝截面惯性矩。（1 1）板）板件间对接连接件间对接连接第16页/共109页（2 2）工字形）工字形截面梁对接连接计算截面梁对接连接计算MV1焊缝截面焊缝截面A A、对于焊缝的、对于焊缝的maxmax和和maxmax应满足式应满足式下面下面要求；要求；max11maxB B、对于翼缘与腹板交接点焊缝、对于翼缘与腹板交接点焊缝（1点）点），其折算应，其折算应 力尚应满足下式要求：力尚应满足下式要求：1.11.1考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。考虑最大折算应力只在局部出现

15、的强度增大系数。第17页/共109页3 3、牛腿与翼缘的对接焊缝、牛腿与翼缘的对接焊缝假定：假定：剪力全部由腹板承受并均匀分布，剪力全部由腹板承受并均匀分布，弯矩、拉力由全截面承担。弯矩、拉力由全截面承担。与梁计算相同，截面形式和截面与梁计算相同，截面形式和截面上各种应力分布如图。图中上各种应力分布如图。图中1 1、2 2、3 3、4 4点均需强度验算点均需强度验算 ：点点1 1：点点2 2：点点3 3：点点4 4：式中：式中：AAw w有效抗剪面积，有效抗剪面积，第18页/共109页三、部分焊透的对接焊缝（自学）三、部分焊透的对接焊缝（自学）应用：应用：当板件较厚，而板件间连接受力较小时，可

16、当板件较厚，而板件间连接受力较小时，可以采用部分焊透的对接焊缝。以采用部分焊透的对接焊缝。当垂直于焊缝长度方当垂直于焊缝长度方向受力时，部分焊透处的应力集中会带来不利影响，向受力时，部分焊透处的应力集中会带来不利影响，对于直接承受动力荷载的连接不宜采用；但当平行对于直接承受动力荷载的连接不宜采用；但当平行于焊缝长度方向受力时，其影响较小可以采用。于焊缝长度方向受力时，其影响较小可以采用。计算：计算：按角焊缝的计算按角焊缝的计算公式计算，取公式计算，取f f1.01.0，仅在垂直于焊缝长度方仅在垂直于焊缝长度方向的压力作用下，可取向的压力作用下，可取f f1.221.22。第19页/共109页

17、第四节角焊缝的构造和计算第四节角焊缝的构造和计算一、角焊缝的构造角焊缝的构造1 1、截面形式、截面形式（1 1）直角角焊缝）直角角焊缝（2 2）斜角角焊缝）斜角角焊缝 对于对于135135o o或或6015d15d0 0(d(d0 0为孔径为孔径)时，连接进入弹塑性工时，连接进入弹塑性工作状态后，即使内力重新分布作状态后，即使内力重新分布,各个螺栓内力也难各个螺栓内力也难以均匀，端部螺栓首先破坏以均匀，端部螺栓首先破坏,然后依次破坏。由试然后依次破坏。由试验可得连接的验可得连接的抗剪强度折减系数抗剪强度折减系数与与ll1 1/d/d0 0的关系曲的关系曲线线。ECCS试验曲线试验曲线8.88.

18、8级级 M22M22我国规范我国规范1.00.750.50.2501020304050607080ll1 1/d/d0 0平均值平均值长连接螺栓的内力分布长连接螺栓的内力分布故，连接所需栓数：故，连接所需栓数：第65页/共109页NNbt tt t1 1b1 普通螺栓群轴心力作用下，为了防止板件被普通螺栓群轴心力作用下，为了防止板件被拉断尚应进行板件的净截面验算。拉断尚应进行板件的净截面验算。拼接板的危险截面为拼接板的危险截面为2-2截面截面:A A、螺栓采用并列排列时：、螺栓采用并列排列时：主板的危险截面为主板的危险截面为1-1截面截面:1122第66页/共109页NNt tt t1 1bc

19、2c3c4c1B B、螺栓采用错列排列时、螺栓采用错列排列时:主板的危险截面为主板的危险截面为1-1和和1-1截面截面:1111第67页/共109页NNbt tt t1 1b1c2c3c4c1拼接板的危险截面为拼接板的危险截面为2-2和和2-2截面截面:2222第68页/共109页2 2、普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算、普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算F作用下每个螺栓受力作用下每个螺栓受力：FeFTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1FT作用下连接按弹性设计，其假定为作用下连接按弹性设计，其假定为：（1 1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性；连接板件绝对刚性，螺栓为弹性；（2 2）T作用下连接

20、板件绕栓群形心转动，各螺栓剪力与其至形心距离呈线形关作用下连接板件绕栓群形心转动，各螺栓剪力与其至形心距离呈线形关系，方向与系，方向与r ri垂直。垂直。第69页/共109页TxyN1TN1TxN1Tyr11 显然，显然，T作用下作用下1号螺栓所受剪力最大号螺栓所受剪力最大（r r1最大）。最大）。由假定由假定(2)(2)得得由式由式7-67-6得得:由力的平衡条件得：由力的平衡条件得：第70页/共109页TxyN1TN1TxN1Tyr11将式将式7-7代入式代入式7-5得得:将将N1T1T沿坐标轴分解得沿坐标轴分解得:第71页/共109页由此可得螺栓由此可得螺栓1的强度验算公式为的强度验算公

21、式为:另外另外,当螺栓布置比较狭长当螺栓布置比较狭长(如如y y1 13x3x1 1)时时,可进行如下简化计算：可进行如下简化计算：令令:x:xi i=0=0，则，则N1Ty1Ty=0=0第72页/共109页（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能三、普通螺栓的抗拉连接三、普通螺栓的抗拉连接 抗拉螺栓连接在外力作用下，抗拉螺栓连接在外力作用下，连接板件接触面有脱开趋势连接板件接触面有脱开趋势，螺栓杆受杆轴方向拉，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以力作用，以栓杆被拉断为其破坏形式。栓杆被拉断为其破坏形式。（二）（二）单单个普通螺栓的抗拉承载力设计值个普通螺栓的抗拉承载力设计值式

22、中：式中：A Ae e-螺栓的有效截面面积；螺栓的有效截面面积；d de e-螺栓的有效直径；螺栓的有效直径；f ft tb b-螺栓的抗拉强度设计值。螺栓的抗拉强度设计值。第73页/共109页dedndmd公式的两点说明：公式的两点说明：（1 1）螺栓的有效截面面积）螺栓的有效截面面积 因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是有效直径是有效直径d de e而不是净直径而不是净直径d dn n，现行国家标准取：，现行国家标准取：第74页/共109页(2(2）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响响 A、螺栓受拉

23、时，一般是通螺栓受拉时，一般是通过与螺杆垂直的板件传递，过与螺杆垂直的板件传递，即螺杆并非轴心受拉，当连即螺杆并非轴心受拉，当连接板件发生变形时，螺栓有接板件发生变形时，螺栓有被撬开的趋势被撬开的趋势（杠杆作用）（杠杆作用），使螺杆中的拉力增加使螺杆中的拉力增加（撬力（撬力Q）并产生弯曲现象。并产生弯曲现象。连接件连接件刚度越小撬力越大刚度越小撬力越大。试验证。试验证明影响撬力的因素较多，其明影响撬力的因素较多，其大小难以确定，规范采取简大小难以确定，规范采取简化计算的方法，取化计算的方法，取f ft tb b=0.8f=0.8f（f f螺栓钢材的抗螺栓钢材的抗拉强度设计值）拉强度设计值）来考

24、虑其影来考虑其影响。响。第75页/共109页(三）普通螺栓群的轴拉设计三）普通螺栓群的轴拉设计 一般假定每个螺栓均匀受力，因此，连接所需的螺栓数为：一般假定每个螺栓均匀受力，因此，连接所需的螺栓数为：N第76页/共109页(四）普通螺栓群在弯矩作用下四）普通螺栓群在弯矩作用下M刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)M1234受压区受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴中和轴M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为：（1 1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性；）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性；（2 2）螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处，各）螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形

25、心处，各 螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。第77页/共109页显然显然1 1号螺栓在号螺栓在M作用下所受拉力最大作用下所受拉力最大由力学及假定可得：由力学及假定可得：M刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)M1234受压区受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴中和轴第78页/共109页由式由式7-8得得:将式将式7-10代入式代入式7-9得得:因此，设计时只要满足下式，即可：因此，设计时只要满足下式，即可：第79页/共109页(五）普通螺栓群在偏心拉力作用下五）普通螺栓群在偏心拉力作用下偏心力偏心力作用下普通螺栓连接，可采用偏于安全的设计方法，即作用下普

26、通螺栓连接，可采用偏于安全的设计方法，即叠加法叠加法。刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)FeN1F1234FMy1y2y3N1MN2MN3MM=Fe中和轴中和轴N4M第80页/共109页四、普通螺栓拉、剪联合作用四、普通螺栓拉、剪联合作用011VeM=VeV因此：因此：2 2、由试验可知，兼受剪力和拉力、由试验可知，兼受剪力和拉力 的螺杆，其承载力无量纲关系的螺杆，其承载力无量纲关系 曲线近似为一曲线近似为一“四分之一圆四分之一圆”。1 1、普通螺栓在拉力和剪力的共同、普通螺栓在拉力和剪力的共同 作用下，可能出现两种破坏形作用下，可能出现两种破坏形 式：式：螺杆受剪兼受拉破坏、孔螺杆受剪兼受拉破

27、坏、孔 壁的承压破坏；壁的承压破坏；3 3、计算时，假定剪力由螺栓群均计算时，假定剪力由螺栓群均 匀承担，匀承担，拉力由受力情况确定。拉力由受力情况确定。第81页/共109页 规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防止止螺杆螺杆受剪兼受拉受剪兼受拉破坏，应满足：破坏，应满足：为了防止孔壁的承压破坏，应满足：为了防止孔壁的承压破坏，应满足：011a ab b第82页/共109页 另外另外，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，当有承托承担全部剪力时，螺栓群按受拉连接计算。当有承托承担全部剪力时，螺栓群按受拉连接计算。承托与柱翼

28、缘的连接角承托与柱翼缘的连接角焊缝按下式计算：焊缝按下式计算：式中：式中：考虑剪力对角焊缝偏心影响的增大系数，考虑剪力对角焊缝偏心影响的增大系数，一般取一般取=1.25=1.251.351.35；其余符号同前。其余符号同前。M刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)V连接角焊缝连接角焊缝第83页/共109页第八节第八节 高强度螺栓连接计算高强度螺栓连接计算一、高强度螺栓的工作性能及单栓承载力一、高强度螺栓的工作性能及单栓承载力 按受力特征的不同按受力特征的不同高强度螺栓分为两类：高强度螺栓分为两类：摩擦型高强度螺栓摩擦型高强度螺栓通过板件间摩擦力传递内通过板件间摩擦力传递内力力，破坏准则为克服摩擦力破

29、坏准则为克服摩擦力；承压型承压型高强度螺栓高强度螺栓受力特征与普通螺栓类似受力特征与普通螺栓类似。1 1、高强度螺栓预拉力的建立方法、高强度螺栓预拉力的建立方法 通过拧紧螺帽的方法，螺帽的紧固方法：通过拧紧螺帽的方法，螺帽的紧固方法：A A、转角法、转角法 施工方法：施工方法：初拧初拧用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；第84页/共109页终拧终拧初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的 角度，一般为角度，一般为120120o o180180o o完成终拧。完成终拧。特点：预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧特点：预

30、拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧 和超拧；和超拧；B B、扭矩法、扭矩法 施工方法：施工方法：初拧初拧用力矩扳手拧至终拧力矩的用力矩扳手拧至终拧力矩的30%30%50%50%，使，使 板件贴紧密；板件贴紧密；终拧终拧初拧基础上，按初拧基础上，按100%100%设计终拧力矩拧紧。设计终拧力矩拧紧。特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大。特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大。C C、扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）、扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）施工方法：施工方法：初拧初拧拧至终拧力矩的拧至终拧力矩的60%60%80%80%；终拧终拧初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。初

31、拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。特点：施工简单、技术要求低易实施、质量易保证等特点：施工简单、技术要求低易实施、质量易保证等第85页/共109页2 2、高强度螺栓预拉力的确定高强度螺栓预拉力的确定 高强度螺栓预拉力是根据螺栓杆的高强度螺栓预拉力是根据螺栓杆的有效抗拉有效抗拉强度强度确定的，并考虑了以下修正系数：确定的，并考虑了以下修正系数：p考虑材料的不均匀性的折减系数考虑材料的不均匀性的折减系数0.90.9；p为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数0.90.9；p考虑拧紧螺帽时，螺栓杆上产生的剪力对抗拉强考虑拧紧螺帽时，螺栓杆上产生的剪力对抗拉强度的

32、降低除以系数度的降低除以系数1.21.2。p附加安全系数附加安全系数0.90.9。因此，预拉力：因此，预拉力：A Ae e螺纹处有效截面积；螺纹处有效截面积；f fu u螺栓热处理后的最抵抗拉强度；螺栓热处理后的最抵抗拉强度；8.88.8级，取级，取f fu u=830N/mm=830N/mm2 2，10.910.9级，取级，取f fu u=1040N/mm=1040N/mm2 2第86页/共109页3 3、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F摩擦型高强度螺栓是通过板件间摩擦力传递内力摩擦型高强度螺栓是通过板件间摩擦力传递内力的，而摩擦力的大小取决于板件间的挤压力（的，而摩

33、擦力的大小取决于板件间的挤压力（P P）和板件间的抗滑移系数和板件间的抗滑移系数 ；F板件间的抗滑移系数与接触面的处理方法和构件板件间的抗滑移系数与接触面的处理方法和构件钢号有关，钢号有关，其大小随板件间的挤压力的减小而减其大小随板件间的挤压力的减小而减小小；规范规范给出了不同钢材在不同接触面的处理方给出了不同钢材在不同接触面的处理方法下的抗滑移系数法下的抗滑移系数。第87页/共109页4 4、高强度螺栓抗剪连接的工作性能和单栓承载、高强度螺栓抗剪连接的工作性能和单栓承载力力(1)(1)抗剪连接工作性能抗剪连接工作性能 受力过程与普通螺栓相似，受力过程与普通螺栓相似，分为四个阶段：分为四个阶段

34、：摩擦传力的弹性摩擦传力的弹性阶段阶段、滑移阶段滑移阶段、栓杆传力的弹栓杆传力的弹性阶段性阶段、弹塑性阶段弹塑性阶段。但比较两条但比较两条N N曲线可知，曲线可知，由于高强度螺栓因连接件间存在由于高强度螺栓因连接件间存在很大的摩擦力，故其第一个阶段很大的摩擦力，故其第一个阶段远远大于普通螺栓。远远大于普通螺栓。高强度高强度螺栓螺栓NO12341234普通螺栓普通螺栓abNN/2N/2第88页/共109页A、对于高强度螺栓、对于高强度螺栓摩擦型摩擦型连接连接，其破坏准则为板件发生相对滑移，其破坏准则为板件发生相对滑移，因此其极限状态为因此其极限状态为1点而不是点而不是4点，点，所以所以1点的承载

35、力即为一个高强度点的承载力即为一个高强度螺栓摩擦型连接的抗剪承载力：螺栓摩擦型连接的抗剪承载力：NO12341234高强度螺栓普通螺栓abNN/2N/2式中：式中：0.90.9抗力分项系数抗力分项系数R R的倒的倒 数数(R R=1.111);=1.111);n nf f传力摩擦面数目传力摩擦面数目;-摩擦面抗滑移系数摩擦面抗滑移系数;P P预拉力设计值预拉力设计值.（2 2）、抗剪连接单栓承载力）、抗剪连接单栓承载力第89页/共109页B、对于高强度螺栓、对于高强度螺栓承压型抗剪连承压型抗剪连接接，允许接触面发生相对滑移，允许接触面发生相对滑移，破坏准则为连接达到其极限状态破坏准则为连接达到

36、其极限状态4点，所以高强度螺栓承压型连接点，所以高强度螺栓承压型连接的单栓抗剪承载力计算方法与普的单栓抗剪承载力计算方法与普通螺栓相同。通螺栓相同。NO12341234高强度螺栓普通螺栓单栓抗剪承载力：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：第90页/共109页5 5、高强度螺栓抗拉连接工作性能和单栓承载力、高强度螺栓抗拉连接工作性能和单栓承载力当外拉力为零，即当外拉力为零，即N=0=0时：时：P=C；当外拉力为当外拉力为Nt时：板件有被拉开趋势，时：板件有被拉开趋势，板件间的压板件间的压力力C减小为减小为Cf，栓杆拉力栓杆拉力P增加为增加为Pf，由力及变形协，由力及变形协

37、调得：调得：NPCP+P=Pf fC-C=Cf fNtA Ab b栓杆截面面积；栓杆截面面积；A Ap p板件挤压面面积；板件挤压面面积；板叠厚度。板叠厚度。第91页/共109页当板件即将被拉开时：当板件即将被拉开时：Cf=0=0，有，有Pf=Nt，因此：，因此：一般板件间的挤压面面积比一般板件间的挤压面面积比栓杆截面面积大的多，近似栓杆截面面积大的多，近似取取A AP P/A/Ab b=10=10，得：，得：显然栓杆的拉力增加不大。显然栓杆的拉力增加不大。另外，试验证明，当栓杆的外加拉力大于另外，试验证明，当栓杆的外加拉力大于P时，卸载后螺栓杆的预拉力将减小，即时，卸载后螺栓杆的预拉力将减小

38、，即发生发生松弛现象松弛现象。但当。但当Nt不大于不大于0.8P0.8P时，则无松弛现象，这时时，则无松弛现象，这时Pf=1.07P，可认为螺杆的预，可认为螺杆的预拉力不变，且连接板件间有一定的挤压力保持紧密接触，所以现行规范规定：拉力不变，且连接板件间有一定的挤压力保持紧密接触，所以现行规范规定：P+P=Pf fC-C=Cf fNt第92页/共109页A、摩擦型高强度螺栓的单栓抗拉承载力为摩擦型高强度螺栓的单栓抗拉承载力为：F上式未考虑橇力的影响，当考上式未考虑橇力的影响，当考虑橇力影响时，螺栓杆的拉力虑橇力影响时，螺栓杆的拉力Pf与与Nt的关系曲线如图：的关系曲线如图：FNt0.5P0.5

39、P时，橇力时，橇力Q=0Q=0；FNt0.5P0.5P后，橇力后，橇力Q Q出现，增出现，增加速度加速度先慢后快先慢后快。F橇力橇力Q Q的存在导致连接的极限的存在导致连接的极限承载力由承载力由N Nu u降至降至N Nu u。F所以，如设计时不考虑橇力的所以，如设计时不考虑橇力的影响影响,应使应使Nt0.5P0.5P或增加连或增加连接板件的刚度（如设加劲肋）。接板件的刚度（如设加劲肋）。30025020015010050050100150200250300Pf(KN)(KN)Nu u Nu uNt(KN)(KN)2NNNQQ191951518.8级级M22P=150KNQ Q有橇力时的有橇力

40、时的螺栓破坏螺栓破坏无橇力时的无橇力时的螺栓破坏螺栓破坏第93页/共109页B、承压型高强度螺栓的单栓抗拉承载力，因其承压型高强度螺栓的单栓抗拉承载力，因其破坏准则为螺栓杆被拉断，故计算方法与普通破坏准则为螺栓杆被拉断，故计算方法与普通螺栓相同，即：螺栓相同，即：式中：式中：A Ae e-螺栓杆的有效截面面积；螺栓杆的有效截面面积；d de e-螺栓杆的有效直径；螺栓杆的有效直径；f ft tb b高强度螺栓的抗拉强度设计值。高强度螺栓的抗拉强度设计值。上式的计算结果与上式的计算结果与0.8P0.8P相差不多。相差不多。第94页/共109页（1 1）高强度螺栓摩擦型连接）高强度螺栓摩擦型连接

41、尽管当尽管当NtP时，栓杆的预拉力变化不大，时，栓杆的预拉力变化不大，但由于但由于随随Nt的增大而减小的增大而减小，且随，且随Nt的增大板件的增大板件间的挤压力减小，故连接的抗剪能力下降。规范间的挤压力减小，故连接的抗剪能力下降。规范规定在规定在V和和N共同作用下应满足下式：共同作用下应满足下式：6 6、高强度螺栓连接在拉力和剪力共同作用下的、高强度螺栓连接在拉力和剪力共同作用下的工作工作 性能和单栓承载力性能和单栓承载力第95页/共109页（2 2）高强度螺栓承压型连接）高强度螺栓承压型连接 对于高强度螺栓承压型连接在剪力和拉力对于高强度螺栓承压型连接在剪力和拉力共同作用下计算方法与普通螺栓

42、相同。共同作用下计算方法与普通螺栓相同。为了防止孔壁的承压破坏，应满足：为了防止孔壁的承压破坏，应满足：系数系数1.21.2是考虑由于外拉力的存在导致高强度螺栓的承压承载力降低的修正系是考虑由于外拉力的存在导致高强度螺栓的承压承载力降低的修正系数。数。第96页/共109页二、高强度螺栓群的抗剪计算二、高强度螺栓群的抗剪计算1 1、轴心力作用、轴心力作用 假定各螺栓受力均匀，故所需螺栓数：假定各螺栓受力均匀，故所需螺栓数：对于摩擦型连接：对于摩擦型连接：对于承压型连接：对于承压型连接：NN第97页/共109页NNbt tt t1 1b1 高强度螺栓群轴心力作用下高强度螺栓群轴心力作用下,为了防止

43、板件被为了防止板件被拉断尚应进行板件的净截面验算拉断尚应进行板件的净截面验算.A A、高强度螺栓摩擦型连接、高强度螺栓摩擦型连接主板的危险截面为主板的危险截面为1-1截面。截面。11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：第98页/共109页NNbt tt t1 1b1拼接板的危险截面为拼接板的危险截面为2-2截面。截面。22考虑孔前传力考虑孔前传力50%50%得：得：2-22-2截面的内力为：截面的内力为：B B、高强度螺栓承压型连接的净截面验算与普通螺栓的净截面验算完全相同。、高强度螺栓承压型连接的净截面验算与普通螺栓的净截面验算完全相同。第99页/共109

44、页2 2、扭矩或扭矩、剪力共同作用下扭矩或扭矩、剪力共同作用下 计算方法与普通螺栓相同，即：计算方法与普通螺栓相同，即：FTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F剪力剪力F作用下每个螺栓受力作用下每个螺栓受力：第100页/共109页扭矩扭矩T作用下：作用下：由此可得螺栓由此可得螺栓1的强度验算公式为的强度验算公式为:第101页/共109页三、高强度螺栓群的抗拉计算三、高强度螺栓群的抗拉计算1 1、轴心力作用、轴心力作用 假定各螺栓均匀受力，故所假定各螺栓均匀受力，故所需螺栓数：需螺栓数：N2 2、弯矩作用下、弯矩作用下MA.A.承受动荷载：承受动荷载：板叠始终受挤压而不允许被拉开板叠始终

45、受挤压而不允许被拉开 （中和轴在螺栓群形心处）（中和轴在螺栓群形心处）；B.B.承受静荷载：承受静荷载：可按板叠不允许被拉开可按板叠不允许被拉开（中和轴在（中和轴在 螺栓群形心处）螺栓群形心处）和允许被拉开两种情和允许被拉开两种情 况设计况设计（中和轴在边缘螺栓中心）。（中和轴在边缘螺栓中心）。注：一般情况下可按板叠不被拉开设计计算注：一般情况下可按板叠不被拉开设计计算第102页/共109页MM1234y1y2N1N2N3N4受压区受压区中中和和轴轴因此，设计时只要满足：因此，设计时只要满足：M刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)M1234受压区受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴中和轴A.板

46、叠不允许被拉开板叠不允许被拉开B.板叠允许被拉开板叠允许被拉开第103页/共109页刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)FeN1F1234FMy1y2y3N1MN2MN3MM=Fe中和轴中和轴N4MNe1234M=NeNy1y2N1N2N3N4中中和和轴轴M作用下作用下N作用下作用下3 3、偏心拉力作用下、偏心拉力作用下A.板叠不允许被拉开板叠不允许被拉开B.板叠允许被拉开板叠允许被拉开第104页/共109页摩擦型和承压型均可采用以下方法摩擦型和承压型均可采用以下方法（叠加法叠加法）计算计算:四、高强度螺栓群在拉力和剪力共同作用下的连接计四、高强度螺栓群在拉力和剪力共同作用下的连接计算算NV123

47、4NVN作用下作用下V作用下作用下第105页/共109页、对于高强度螺栓、对于高强度螺栓承压型承压型连接应满足：连接应满足：、对于高强度螺栓、对于高强度螺栓摩擦型摩擦型连接应满足：连接应满足：所以：所以：单个螺栓所受的剪力：单个螺栓所受的剪力：单个螺栓所受的拉力：单个螺栓所受的拉力：第106页/共109页五、高强度螺栓群在拉力、弯矩和剪力共同作用下的连接计五、高强度螺栓群在拉力、弯矩和剪力共同作用下的连接计算算1 1、采用高强度螺栓摩擦型连接时、采用高强度螺栓摩擦型连接时 1 1号螺栓在号螺栓在N N、M M作用下所受拉力如前所述应满足：作用下所受拉力如前所述应满足：MNV1234M=NeNy1y2N1N2N3N4中中和和轴轴M作用下作用下N作用下作用下VV作用下作用下单个螺栓所受的剪力：单个螺栓所受的剪力：第107页/共109页 对于高强度螺栓摩擦型连接，在对于高强度螺栓摩擦型连接，在拉力拉力和和剪力剪力共同作用下，单栓抗剪承载力如前所述为：共同作用下，单栓抗剪承载力如前所述为：上式中上式中:2 2、采用高强度螺栓承压型连接时、采用高强度螺栓承压型连接时上式中上式中:第108页/共109页感谢您的观看。第109页/共109页