钢结构设计原理电子教案3.pptx

钢结构设计原理电子教案

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1、第三章钢结构的连接第一节钢结构的连接方法其次节焊接方法和焊缝连接形式第三节角焊缝的构造与计算第四节对接焊缝的构造与计算第五节焊接应力和焊接变形第六节螺栓连接的构造第七节普通螺栓连接的工作性能和计算第八节高强度螺栓连接的工作性能和计算第九节混合连接第一节钢结构的连接方法在传力过程中，连接部位应有足够的强度被连接件间应保持正确的位置，以满足传力和使用要求钢结构的连接方法通常有焊缝连接、钾钉连接和螺栓连接三种方式

1、焊缝连接的特点优点对几何形体适应性强，构造简洁，连接便利，省工省时；不需打孔，用料经济，不减弱截面，省材省工；加工便利，可实现自动化操作，工效高；密闭性好，结构刚度大，整体性较好缺点焊接四周有热影响

2、区，材质变脆；焊接的剩余应力使结构易发生脆性破坏，对裂纹比较敏感；剩余变形使结构样子、尺寸发生转变；焊接裂缝一经发生，便简洁扩展，低温冷脆问题突出；对动力荷载比较敏感对材质要求高，焊接程序严格，质量检验工作量大返回第一节钢结构的建方法

2、钾钉连接的特点塑性和韧性较好；连接密切，传力牢靠，质量易于检查；用于直接承受动力荷载和跨度较大的结构中〔如桥梁）缺点构造冗杂，费工费料很少使用

3、螺栓连接的特点分普通螺栓连接和高强螺栓连接m普通螺栓连接A、B、C三级A和B为精制螺栓，C级为粗制螺栓；材料等级A和B为

8.8级，C级为焊缝的构造与计算

（1）轴心受力的对接焊缝=N/〔Iwt）Wfwt或者fwco省略部份，tmax为坡口所在焊件的较大厚度在承受动力荷载的结构中，垂至于受力方向的焊缝不宜接受不焊透的对接焊缝V形坡口:当时，he=s;当时，he=

0.75s单边V形和K形坡口:当，he=s-3oU形、J形坡□:he=soS为坡口深度，即根部到焊缝外表〔不考虑余高）的最短距离；为坡口角度当熔合线处焊缝截面边长

18、等于或者接近于最短距离s时（bee）抗剪强度设计值应按角焊缝的强度设计值乘以

0.9返回第五节焊接应力和焊接变形

一、焊接应力的分类及产生原由定义焊接后冷却时，焊缝与焊缝四周的钢材不能自由收缩，由此约束而产生的应力称为焊接应力分类11）纵向焊接应力沿着焊缝长度方向的应力形成原由两块钢板上施焊时，产生不均匀的温度场，焊缝四周温度高达1600C其邻近区域温度较低，且冷却很快冷却时钢材收缩，冷却慢的区域收缩受到限制，从而产生拉应力，冷却快的区域受到压应力〔2〕横向焊接应力垂直于焊缝长度方向且平行于构件外表的应力横向剩余应力产生的原由有

①焊缝纵向收缩，两块钢板趋向于向外弯成弓形的趋势，但事实上焊缝将两块

19、钢板连成整体，不能分开，于是在焊缝中部将产生横向拉应力

②焊缝在施焊过程中，先后冷却的时间不同，先焊的焊缝已经凝固，且具有确定的强度，会阻挡后焊焊缝在横向的自由膨胀，使其产生横向的塑性压缩变形当焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受到已凝固焊缝的限制而产生横向拉应力，同时在先焊部份的焊缝内产生横向压第31页应力横向收缩引起的横向应力与施焊方向及先后次序有关焊缝的横向剩余应力是上述两种原由产生的应力的合成第五节焊接应力和焊接变形第五节焊接应力和焊接变形［3）厚度方向的焊接应力垂直于焊缝长度方向且垂直于构件外表的应力在厚钢板的连接中，焊缝需要多层施焊因此，除有纵向和横向剩余应力之外，沿厚度方向还存在着剩余应力这三种应力可能形

20、成比较严峻的同号三轴应力；会大大降低结构连接的塑性这就是焊接结构易发生脆性破坏的原由之一第五节焊接应力和焊接变形

二、焊接应力对结构性能的影响1）静力强度对于具有确定塑性的钢材，在静力荷载作用下，因焊接剩余应力是自相平衡力系，对常温下承受静力荷载结构的强度没有影响；第五节焊接应力和焊接变形2）刚度当剩余应力与外加荷载引起的应力同号相加以后，该部份材料将提前进人屈服阶段，局部形成塑性区而刚度阵为零，连续增加的外力将仅由弹性区承当，因此构件变形将加快，刚度降低会使部份截面提前到达受压屈服强度而进入塑性受压状态，降低轴心受压、受弯和压弯构件等的稳定性3〕对低温冷脆的影响厚板或者交叉焊缝，焊接应力使焊缝处于三向拉应

21、力状态，妨碍了塑性变形裂纹易发生和发展、增加钢材在低温的脆断倾向4）降低疲惫强度剩余拉应力高的地方易形成和发展疲惫裂纹，疲惫强度也因此降低第五节焊接应力和焊接变形

三、焊接变形钢结构构件或者节点在焊接过程中，局部区域受到很强的高温作用，在此不均匀的加热和冷却过程中产生的变形称为焊接变形焊第32页接变形的产生和防止焊接变形是由于焊接过程中焊区的收缩变形引起的，表如今构件局部的鼓起、歪曲、弯曲或者扭曲等表现主要有纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、角变形、波浪变形、扭曲变形等如图第五节焊接应力和焊接变形

四、削减焊接应力和焊接变形的方法设计上的措施

1、焊件位置的支配要合理尽量使焊缝对称于构件截面的中心轴，使其

22、变形相反而抵消；连接过渡平滑，避开应力集中现象；

2、焊缝尺寸要适当，不得任凭增大焊缝的厚度，避开过大的焊接剩余应力

3、应尽量避开焊缝集中，如三向交叉焊缝，焊缝的数量宜少；

4、尽量避开在母材厚度方向的收缩应力

5、避开仰焊第五节焊接应力和焊接变形工艺上的措施

1、实行合理的施焊次序例如分段退焊、分层焊和工字形截面的对角跳焊等返回第五节焊接应力和焊接变形第五节焊接应力和焊接变形

2、接受反变形法施焊前使结构有一个和焊接变形相反的预变形

3、对于小尺寸焊件，实行焊前预热，焊后回火加热至600度摆布，然后渐渐冷却，可以消退焊接应力和焊接变形

4、实行刚性固定法来把握焊接变形，但增加了焊接应力返回类别加工精度抗剪性能成

23、本使用范围精制（A、B）级高，栓径与孔径之差为

0.3〜

0.8mmI类孔高高D构件精度很高的结构，机械结构；2）连接点仅用一个螺栓或者有模具套钻的多个螺栓连接的可调整杆件〔柔性杆）粗制（C级）较低，栓径与孔径之差为1〜

1.5mm较低低1）抗拉连接；2）静力荷载下抗剪连接；3）加防松措施后受风振作用抗剪；4）可拆卸第33页连接；5〕安装螺栓；6）与抗剪支托协作抗拉剪联合作用注A级用于M24以下，B级用于M24以上第六节螺栓连接的构造

1、螺栓连接的分类

2、螺栓在构件上的罗列并列比较整齐，但对构件截面减弱较大；错列可削减构件截面减弱，但罗列较繁，不紧凑第六节螺栓连接的构造第六节螺栓连接的构造罗列时应考虑以下要求1）受力

24、要求对于受拉构件，螺栓的栓距和线距不应过小，否则对钢板截面减弱太多，构件有可能沿直线或者折线发生净截面破坏对于受压构件，沿作用力方向螺栓间距不应过大，否则被连接的板件间简洁发生凸曲现象因此，从受力角度应规定螺栓的最大和最小容许间距2）构造要求若栓距和线距过大，则构件接触面不够密切，潮气易于侵入缝隙而产生腐蚀，所以，构造上要规定螺栓的最大容许间距3〕施工要求为便于转动螺栓扳手，就要保证确定的作业空间所以，施工上要规定螺栓的最小容许间距依据以上要求，规范规定螺栓的最大和最小容许间距见课本表

3.40名称位置和方向最大容许距离（取两者的较小值）最小容许距离外排（垂直内力或者顺内力方向）8d0或者12t垂直内力方向

125、6d0或者24t构件受压力12d0或者18t中间排顺内力方向构件受拉力16d0或者24t中心间距沿对角线方向——3d0顺内力方向1端距）2d0剪切或者手工气割边

1.5d0高强度螺栓

1.5d0中心至构件边缘距离垂直内力方向1边距）轧制边、自动气割或者锯割边其它螺栓4d0或者8tl.2d0注:l.dO为螺栓孔径，t为外层薄板件厚度

2.钢板边缘与第34页刚性构件（如角钢、槽钢）相连的螺栓最大间距，可按中间排数值接受螺栓的最大和最小容许间距第六节螺栓连接的构造

3、螺栓的构造要求•每一构件在节点上以及拼接接头的一端，永久螺栓的数目不少于2个•对直接承受动力荷载的普通螺栓连接，应当接受双螺帽或者其它防止螺帽松动的有效措施•由于C级螺栓与孔壁有较

26、大间隙，普通只受拉力，不宜受剪，承受静力荷载结构的次要连接、可拆卸结构和暂时结构，可接受C级螺栓受剪重要结构中，优先接受高强螺栓

4、螺栓的规格与表示钢结构普通选用C级〔粗制）六角螺母螺栓，标识用M和工程直径（mm）表示，例如M

16、M20等第六节螺栓连接的构造返回第七节普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓等级:C级螺栓有

4.6和

4.8级，A、B级螺栓有

5.6和

8.8级受力性能承受剪力的螺栓、承受拉力的螺栓、承受剪力和拉力的螺栓剪力螺栓靠孔壁承压、螺杆抗剪传力，拉力螺栓靠螺栓受拉

一、普通螺栓抗剪连接

1、抗剪连接的工作性能单个受剪螺接连接的工作阶段1）磨擦传力的弹性阶段外力靠被连接件间的磨擦阻力来传递，

27、被连接件间的相对位置不变磨擦阻力的大小取决于拧紧螺栓时在螺杆中所形成的预拉力大小由于普通螺栓的初拉力较小，计算时可忽视不计；而高强螺栓的预拉力特殊大，故计算时不行忽视2）滑移阶段水平线段表示被连接件间的磨擦阻力被克服，连接件进入相对滑移阶段当滑移至栓杆和孔壁靠紧时，滑移阶段即告结束，该阶段内连接的承载力并未增加3）栓杆直接传力的弹性阶段当滑第35页移住手后，外力靠螺栓和孔壁接触传递，孔壁则受到挤压，螺栓杆开头受剪，弯和轴向拉力，连接承载力随之增加，曲线连续上升，连接进入弹性工作阶段4〕弹塑性阶段随着外拉力的增加，连接变形快速增大，曲线亦趋于平整，直至连接承载力量到达极限状态而破坏曲线的最高点即为连接的极限承载力

28、

2、抗剪螺栓的破坏形式有五种破坏形式⑴螺栓被剪断当螺杆直径相对较小，而构件厚度相对较厚时，可能发生这种破坏⑵孔壁被挤压坏当螺杆直径较大而构件厚度相对较薄时可能发生这种破坏

（3）构件被拉断当构件截面被螺孔减弱过多时，构件可能沿净截面处被拉断

（4）构件端部被剪坏当构件端部第一排螺孔的端距过小时，在轴心拉力作用下可能发生构件端部冲剪破坏

（5）螺栓弯曲破坏当螺栓约束的板叠过厚，即栓杆过长时，传力过程中有可能使栓杆产生过大的弯曲变形而影响连接的正常工作其中由构造保证的破坏有螺栓受弯破坏连接板冲剪破坏板被拉断属于构件的强度计算；抗剪螺栓的计算只考虑螺栓杆剪断和孔壁的挤压破坏两种

3、单个抗剪螺栓的承

29、载力每一个普通螺栓的抗剪承载力每一个普通螺栓的承压承载力式中:nv——受剪面数，d——螺杆直径；——同一方向承压构件较小总厚度、——螺栓抗剪、抗压强度设计值

二、普通螺栓的抗拉连接

1、单个普通螺栓的抗拉承载力式中de——螺栓的有效直径，，可查表；一一抗拉强度设计值，取螺栓受拉是通过与螺杆垂直的板件传递由于连接件的刚度不大，受拉力作用后变形大，引起杠第36页杆作用，在肢尖处产生撬力Q此时，拉力螺栓实际所受拉力为N=Pf+Qo但由于确定Q的大小比较冗杂，在计算普通螺栓连接时，普通不计Q而用降低螺栓强度设计值的方法来考虑Q的不利影响规范规定，普通螺栓抗拉强度设计值严格取相同钢号钢材强度设计值的

0.8倍，即在构

30、造上可实行一些措施来加强连接件的刚度，以防止或者削减撬力的产生，如接受在角钢两肢间焊上加劲肋

三、普通螺栓承受剪力和杆轴方向拉力的联合作用

1、螺栓受剪兼受拉破坏验算、——每个一般螺栓所承受的剪力、拉力；、、——每一个普通螺栓抗剪、抗拉和承压承载力设计值受力最不利螺栓螺栓

12、孔壁承压破坏验算

四、普通螺栓群的计算

1、普通螺栓群抗剪连接1）轴心受剪受力特性沿受力方向，受力支配不均，两端大中间小，在确定范围内，靠塑变可以均布内力；过大时，设计计算仍按均布考虑，但强度需乘折减系数，当11^15dO时当11260d0时=

0.7故长连接所需螺栓数目验算板件的净截面强度式中f-

31、一连接板材料设计强度；An——节点板净截面积当螺栓并列布置时，当螺栓错列布置时，构件有可能沿I—I或者II-II截面破坏H-II截面的净截面积可近似地取为取I—I、II—H净截面的较小者来验算钢板净截面强度对于搭接或者用单面拼接板拼接的对接连接因传力偏心而使螺栓受到附加内力，螺栓数目应按计算数增加10%单角钢单面拼接时，应增加15%例

1、图示用M22普通C级螺栓连第37页接的拼接接头，钢板接受Q235钢，求接头能承受的最大轴心力d=22mll1dO=

23.5mm螺栓强度fvb=140Mpafcb=305Mpao螺栓抗剪承载力脂螺栓承压承载力板件净截面承载力Nl=300-2*

23.5*16*

32、215=

870.32kNN2=2*50+4*-5*

23.5*16*215=

1237.92kN故能承受的最大拉力为

745.06kN2剪力螺栓群在扭矩作用下的计算计算假设连接板件为确定刚性，螺栓为弹性体；连接板件绕螺栓群形心旋转，各螺栓所受剪力大小与该螺栓至形心距离成正比，其方向与连线垂直选出受力最不利螺栓1假如xl3yl则可假定y=0；反之，假如yl3xl则可假定x=0o3剪力螺栓群在扭矩、剪力和轴力共同作用下的计算螺栓群中受力最大的螺栓1合力轴力及剪力作用扭矩作用承受扭矩的螺栓连接，普通是先布置好螺栓，再计算受力最大的螺栓所承受的剪力，然后与单个螺栓的承载力设计值进行比较例题

33、试设计一C级螺栓的搭接接头作用力设计值P=230kN偏心矩e=300mm钢材Q235解:选用M20do=

21.5mm纵向罗列，初步罗列如下图螺栓的强度设计值分别为fvb=140Mpafcb=305Mpa.满足强度要求

2、普通螺栓群的抗拉连接1普通螺栓群的轴心受拉假定每一个螺栓平均受力2普通螺栓群弯矩受拉中和轴取为弯矩指向一侧最外排螺栓轴心0处，最不利螺栓1m为螺栓排数3普通螺栓群偏心受拉〔螺栓群受拉、弯，剪力用抗剪块或者支托传递〕先推断螺栓群中在M、N共同作用下的大小偏心状况小偏心受拉全部第38页螺栓均承受拉力作用，螺栓群的形心轴为中和轴当NminNO受拉力最大的螺栓要求满足2〕大偏心受拉

34、当NminO时，螺栓群绕该排受压螺栓旋转，受拉力最大的螺栓要求满足对普通C级螺栓连接，因其紧固力较小，传递剪力的性能较差，故在较重要的承力结构中，普通不按同时受拉、受剪设计，而是另设承托来承剪力V的作用，螺栓只按受拉计算承托与柱翼缘的连接焊缝强度可按下式计算式中为考虑剪力对焊缝的偏心影响系数，可取

1.25〜

1.

353、普通螺栓群的剪、拉连接剪力由螺栓抗剪承受，无抗剪块

1、螺栓受剪兼受拉破坏验算注此类连接因无支托板，普通应考虑精制螺栓连接，以削减连接变形受力最不利螺栓螺栓

12、孔壁承压破坏验算返回

一、高强度螺栓的构造及工作性能一高强度螺栓的种类及构造种类磨擦型高强螺栓连接、承压型高强螺

35、栓连接高强螺栓接受II级孔，普通接受钻成孔，承压型高强螺桂孔径比杆径大

1.Ommd16mm

1.5mmd20—24mm

2.0mmd27-30mm；磨擦型高强螺栓孔径可比相应的承压型孔径增大

0.5—

1.0mm便于施工高强螺栓的材料与强度等级由高强材料经热处理制成，按强度等级分

10.9与

8.8级

10.9级普通为20MnTiB、40Cr等材料fu^l000N/mm2fu/fy^O.9；

8.8级普通为45号钢制成，fu^800N/mm2fu/fy^O.8O高强度螺栓在构件上的罗列与普通蝶桂罗列要求相同第八节高强度螺栓连接的工作性能和计算当型钢构件的拼接接受高强度螺栓连接时，由于型钢的抗弯第39页

36、刚度较大，不能保证磨擦面密切贴和，故不能用型钢作为拼接件，而应接受钢板在高强度螺栓连接范围内，构件接触面的处理方法应在施工图中说明〔二）高强螺栓连接的预拉力

1、预拉力的把握方法为使高强螺栓连接到达连接密切、传力性能牢靠的要求，在安装时必需通过拧紧螺帽，使螺杆产生预拉力预拉力愈大，构件间的磨擦力也就愈大大六角头螺栓的紧固方法

（1）转角法先用普通扳手将螺帽初步拧紧到被连接件相互贴紧，然后再用加长扳手将螺帽再转动一个适当角度，以到达规定的预拉力再次拧紧螺帽所转过角度大小与板叠厚度和螺拴直径有关，可预先加以测定，普通在120o——240o之间

（2）扭矩法用一种可直接显示扭矩大小的特制扳手，按事先测定好的扭矩与螺栓

37、预拉力之间的关系，再来施加扭矩，拧紧螺帽，使螺栓到达规定的预拉力扭剪型高强螺栓的紧固

（3）扭剪法扭剪型高强螺栓与普通型高强螺栓相比，只是在螺杆尾部多了一个梅花形的尾巴螺栓与螺尾间刻一槽口，槽口深度由螺栓所承受的扭矩大小而定紧固螺栓时用一种双套筒电动扳手大套筒套住六角螺帽，小套筒卡住梅花头，通电起动后，两套筒反向旋转，很快将螺帽拧紧，当梅花头沿槽口处拧断时，螺栓即到达了规定的预拉力这种方法施工简便，紧固质量好，且可以防止施工安装中的漏拧现象近几年来，在我国已被广泛应用

2、预拉力的确定高强度螺栓预拉力设计值按材料强度和螺栓有效截面积确定，取值时考虑

①考虑螺栓材料抗力的变异性，引入折减系数

0.9；

②施加预应力第40页

4.6级或者

4.8；等级表示如

4.6级指螺栓成品的最低抗拉强度为

38、时为补偿预拉力损失超张拉5%〜10%引入折减系数

0.9；

③在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉承载力，引入折减系数1/

1.2；

④钢材由于以抗拉强度为准而不是屈服强度，引入附加安全系数

0.9o故高强度螺栓预拉力为fu——螺栓材料经热处理后的最低抗拉强度，对于

8.8级螺栓fu=830N/mm2；对于

10.9级螺栓，fu=1040N/mm2；Ae——高强度螺栓罗纹处的有效截面积螺栓的性能等级螺栓直径[mmM16M20M22M24M27M

308.8级

8012515518023028510.9级100155190225290355一个高强度螺栓的设计预拉力值[kN

3、高强度螺栓连接的磨擦面抗滑移系数被连接板

39、件之间的磨擦力大小，不仅和螺栓的预拉力有关，还与被连接板件材料及其接触面的外表处理方法有关规范规定的高强度螺栓连接的磨擦面抗滑移系数m值见下表接触面的处理方法构件的钢号Q235Q

345、Q390Q420喷砂

0.

450.

500.50喷砂后涂无机富锌漆

0.

350.

400.40喷砂后生赤锈

0.

450.

500.50钢丝刷除锈或者未经处理的洁净轧制面

0.

300.

350.40三高强度螺栓连接的工作性能

1、高强度螺栓抗剪连接的工作性能1高强度螺栓磨擦型连接高强度螺栓磨擦型连接以板件间泯灭滑动〔即到达最大磨擦力，点1〕为抗剪承载力极限状态一个磨擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力设计值为

0.9——抗力分项系数gR的倒数，即1/gR

40、=1/

1.111=

0.9；nf——传力的磨擦面数；m——高强度螺栓磨擦面抗滑移系数;P——一个高强度螺栓的预拉力，按表接受2第41页高强度螺栓承压型连接承压型连接允许克服最大磨擦力后，以螺杆杆身抗剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态〔同普通螺栓〕，磨擦力只起延缓滑动作用，计算方法与普通螺栓相同受拉时与高强度螺栓摩擦型连接无区分当剪切面在罗纹处时

2、高强度螺栓抗拉连接的工作性能高强度螺栓连接由于螺栓中的预拉力作用，构件间在承受外力作用前已经有较大的挤压力，高强度螺栓受到外拉力作用时，首先要抵消这种挤压力分析说明，当高强度螺栓到达规范规定的承载力

0.8P时，螺栓杆的拉力仅增大7%摆布，可以认为基本不变当N大于P时，则螺拴

41、可能到达材料屈服强度，在卸荷后使连接产生松弛现象，预拉力降低规范规定一个高强度螺栓抗拉承载力设计值为Nbt=

0.8P直接承受动力荷载的结构中，每一个高强度螺栓的外拉力Nbt=

0.6P

3、同时承受剪力和拉力的高强螺栓群连接计算对于高强度螺栓磨擦型连接当高强度螺拴承受沿杆轴方向的外拉力Nt作用时，非但构件摩擦面间的压紧力将由P减至P-Nt且依据试验，此时磨擦面抗滑移系数m亦随之降低，故螺栓在承受拉力时其抗剪承载力将减小为计算简便，实行对m仍取原有的定值，但对Nt则予以加大25%以作为补偿因此，单个拉剪高强度螺栓的抗剪承载力设计值为

1.1H——抗力分项系数；L125——考虑m值降低的不利影响故vN、t

42、N——受力最大的螺栓承所受的剪力和拉力的设计值；bvN、btN个高强度螺栓抗剪、抗拉承载力设计值等效于其中对于高强度螺栓承压型连接，按下式计算式中、、与普通螺栓的计算方法第42页相同，只是用高强度螺栓的相应值，L2是考虑到拉力作用会降低构件间的挤压力，并引起材料承压强度降低而引入的承压强度设计值降低系数当剪切面在罗纹处时〔四）、高强度螺栓群的受力计算

1、高强螺栓群的抗剪计算1）轴心力作用时连接所需螺栓数目确定对摩擦型对承压型用高强度螺栓的抗剪、承压承载力设计值；当剪切面在罗纹处时式中n——连接一侧的螺栓总数；nl——计算截面上的螺栓数净截面验算构件净截面强度验算对于承压型连接，与普通螺栓验算相同；

43、对于磨擦型连接，要考虑磨擦力的作用，一部份剪力由孔前接触面传递按规范规定，孔前传力占螺栓传力的50%则截面1—1处净截面传力为验算截面例

1、图示用

8.8级M22磨擦型高强度螺栓连接的拼接接头，钢板接受Q235钢，连接处接触面用喷砂处理，求接头能承受的最大轴心力（d二22mmd0=24mm预拉力P二155kNm=

0.45）解板件净截面面积Anl=（300-2*24）*16=4032nlin2An2=（300-3*24）*16=3648mm2螺栓能承受的剪力每一个螺栓抗剪承载力双剪，nf=2故能承受的最大拉力为

878.85kNo构件的毛截面承载力2）高强度螺栓群在扭矩或者扭矩、剪力共同

44、作用抗剪计算方法与普通螺栓群相同，但接受高强度螺栓承载力设计值进行计算

2、高强螺栓群的抗拉计算1〕轴心拉力作用时所需螺栓数为2〕弯矩作用时外拉力小于预拉力P故板没有被拉开，接触面保持密切贴合，中和轴可以认为在螺栓群的形心轴线上，第43页则受力最大的螺栓应满足3〕高强度螺栓群偏心受拉由于高强度螺栓群偏心受拉时，螺栓的最大拉力不得超过

0.8P故板件接触面之间保持密切贴合，端板不会拉开，可按普通螺栓小偏心受拉计算

3、高强螺栓群连接承受剪力、拉力的计算1）对于承压型高强度螺栓连接，按下式计算L2是考虑到拉力作用会降低构件间的挤压力，并引起材料承压强度降低而引入的承压强度设计值降低系数2）对于摩擦型高强度螺栓连接螺栓受力法

45、1:最不利螺栓的受力验算〔此法太保守）抗剪验算抗拉验算法2:计算磨擦型连接的抗剪力量［只考虑拉力的不利影响，不考虑压力的有利作用）抗拉验算抗剪验算返回第九节混合连接混合连接一个连接接头中同时接受两种连接方式

1、栓一焊混合连接•磨擦型高强螺栓与侧面角焊缝的混合连接・普通螺栓、承压型高强螺栓普通不能混合使用

2、高强螺栓与钾钉的混合连接合用范围多用于结构的补强加固中，不宜用于新设计的结构原有连接承受永久荷载，新连接承受可变荷载返回本章重点

1、角焊缝的构造与计算；

2、焊接剩余应力与变形的产生气理与影响；

2、普通螺栓受剪连接的破坏形式与机理；

3、普通螺栓、高强螺栓连接的构造与计算作业

3.

83.10返回演讲完毕

46、，感谢观看！第44页400N/mm2屈强

3、比为

0.6的螺栓加工A、B级由毛坯在车床上精确加工而成——精制；C级为由未经加工的圆钢压制而成一一粗制；第一节钢结构的连接方法螺孔A、B级需要钻模钻成〔I类孔），孔径比螺杆大

0.3mm摆布；C级为一次冲成或者不用钻模钻成（II类孔）孔径比螺杆大

1.5〜

3.0mm受力A、B级受力性能好，连接变形小，可以既受拉又受剪，用于重要的连接；C级螺栓连接性能不如A、B级好，主要受拉，用于承受静力荷载或者间接承受动力荷载的次要连接费用A、B级本钱昂贵，C级螺栓价格便宜，能用C级螺栓的地方不用A、B级螺栓［2）高强螺栓连接高强螺栓用高强度钢材制成，对结构减弱少，可拆换，磨擦面处理，安装工艺略为冗杂，造价略高分为摩擦型高强螺

4、栓和承压型高强螺栓磨擦型高强螺栓只依靠构件接触面之间的磨擦力来传递剪力，以剪力等于接触面磨擦力为设计极限状态第一节钢结构的连接方法承压型高强螺栓允许接触面滑移〔剪力超过磨擦力〕，以螺杆与构件之间的挤压而发生的连接破坏作为承载力极限状态受力磨擦型高强螺栓剪切变形小，弹性性能好，耐疲惫，塑性韧性好，特殊合用动力荷载，目前可以代替钾接；承压型高强螺栓的承载力高于磨擦型，剪切变形大，不得用于承受动力荷载的结构材料等级接受45号钢、40B和20MnTiB钢［热处理），材料等级为

8.8级或者

10.9级孔径磨擦型高强螺栓孔径比螺栓大

1.5〜

2.0mm；承压型高强螺栓孔径比螺栓大5nim

4、射钉、自攻螺栓第24页

5、、焊钉连接灵敏，安装便利，构件无须予先处理，合用于轻钢、薄板结构，不能受较大集中力焊钉用于混凝土和钢板的连接第一节钢结构的连接方法返回其次节焊接方法和焊缝连接形式

一、钢结构常用的焊接方法

1、手工电弧焊最常用，设备简洁，操作灵敏但生产效率低，劳动强度大，焊接质量受焊工的影响大焊条选择焊条应与焊件钢材相适应，Q235选择E43型〔E4300~4328）Q345接受E50型焊条，Q390和Q420接受E55型焊条；不同钢种之间［例Q235与Q345）宜选用低组配方案（E43型），即接受低强度钢材相适应的焊条E表示焊条［Electrode〕，前两位数字为熔敷金属的最小抗拉强度［kgf/mm2）后两位为焊接位置

6、、电流及药皮类型等

2、自动或者半自动埋弧焊大电流、细焊丝，熔深大，合用于厚板焊接生产效率高，质量高焊件变形小自动焊的引弧、焊丝送下、焊剂堆落和焊丝沿焊缝方向的挪移都是自动的，而半自动焊的焊接前进方式仍是依靠手持焊枪挪移其次节焊接方法和焊缝连接形式

4、电阻焊等利用电流通过焊件接触点外表的电阻所产生的热量来熔化金属，再通过压力使其焊合合用于薄壁型钢的焊接，板叠厚度不超过12所焊点主要承受剪力，抗拉力量较差其次节焊接方法和焊缝连接形式

3、气体疼惜焊二氧化碳气体疼惜焊是近年来发展起来的先进焊接方法它是利用气体作为疼惜气体，使被熔化的金属不与空气接触，电弧加热集中，焊接速度快，熔化深度大，焊丝强度高，塑性好采

7、用高镒高硅型焊丝，具有较强的抗锈力量，焊缝不易产生气第25页孔，合用于低碳钢、低合金高强度钢以及其他合金钢的焊接不适于风大的地方施焊焊接方法焊条焊剂操作方式适应范围质量状况电弧焊手工焊短焊条（350—400mm）附于焊条之药皮全手开工位冗杂，样子冗杂之焊缝比自动焊略差自动焊连续焊丝焊剂全自动长而简洁的焊缝质量均匀、塑性、韧性好，抗腐蚀性强半自动焊连续焊丝C02气体疼惜人工操作前进任意焊缝质量均匀、塑性、韧性好，抗腐蚀性强电阻焊无无通电、加压、机械薄板点焊普通用作构造焊缝气焊短、光焊条无〔乙快还原〕手工薄板、小型、不同材质结构中普通用作构造焊缝其次节焊接方法和焊缝连接形式

二、焊缝连接形式依据被连

8、接构件的相对位置来分为平接〔直接对接和盖板对接〕厚度相同或者相近的两构件搭接不同厚度的两构件，传力不均匀，费材料T形连接〔顶接）组合截面角部连接箱形截面其次节焊接方法和焊缝连接形式盖板对接

三、焊缝形式按焊缝和两个被连接件间的相对位置分类对接焊缝焊缝和两个被连接件的平行面相连角焊缝焊缝和两个被连接件的相交面相连其次节焊接方法和焊缝连接形式对接焊缝按受力与焊缝方向分a）对接正焊缝作用力方向与焊缝方向正交b〕对接斜焊缝作用力方向与焊缝方向斜交角焊缝按受力与焊缝方向分a）端缝作用力方向与焊缝长度方向垂直b〕侧缝作用力方向与焊缝长度方向平行c）斜角焊缝〔斜缝）其次节焊接方法和焊缝

9、连接形式按焊缝连续性a）连续角焊缝［重要构件）受第26页力较好b）断续角焊缝1次要构件）易发生应力集中断续角焊缝间断距离1W15t〔受压〕和1W30t〔受拉〕t为较薄件的厚度其次节焊接方法和焊缝连接形式按施焊位置平焊〔俯焊）、立焊、横焊、仰焊，其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量也最好，仰焊最差，尽量避开其次节焊接方法和焊缝连接形式

四、焊缝缺陷常见的焊接缺陷裂纹、焊瘤、气孔、未焊透、夹渣、咬边、烧穿、凹坑、塌陷、未焊满缺陷的存在减弱受力面积，产生应力集中，易产生裂纹其次节焊接方法和焊缝连接形式

五、焊缝质量检验焊缝质量等级《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）对焊缝依其质量检查标准分为一

10、级、二级和三级焊缝质量检验方法外观检查1外部尺寸和缺陷）内部检查［内部缺陷）超声波探伤检验（主要）、X射线、Y射线等〔X射线应用广）检验、磁粉［挂念）、荧光检验（挂念）三级焊缝只要求进行外观检验并符合标准，即检查焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹，咬边等缺陷；其次节焊接方法和焊缝连接形式一级焊缝需经外观检查、超声波探伤（检验每条焊缝全部长度）、x射线检验都合格；二级焊缝需外观检查、超声波探伤［检验每条焊缝的20%长度，且不小于200mm合格；焊缝等级的选用

①疲惫验算的构件垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时为一级，受压时为二级；

②不进行疲惫计算的构件对接焊缝要求等强时受拉焊缝不低于二级

11、，受压时宜为二级；三级焊缝的抗拉强度设计值为主体钢材的第27页85%；

③重级工作制吊车和QN50T的中级工作制的吊车，吊车梁腹板与上翼缘之间的T形焊透的对接与角接组合焊缝，不低于二级；

④角焊缝普通为三级，只对直接承受动力荷载且需要验算疲惫和起分量QN50T的中级工作制的吊车梁的角焊缝外观质量应符合二级其次节焊接方法和焊缝连接形式焊接时为保证质量，需要留意之处〔1〕对不生疏的钢种焊接时，需做工艺性能和力学性能的试验；〔2〕焊工要进行考核，持证上岗；〔3〕焊条、焊丝、焊剂按规定烘焙；

（4）多层焊接需连续施焊，每层焊道之间要清理；［5）焊缝泯灭裂缝，应申报、查明原由，方能处理其次节焊接方法和焊缝连接形式返回

六、焊缝、螺栓及

12、其孔眼焊缝符号主要由图形符号、挂念符号和引出线等部份组成引出线横线和带箭头的斜线组成，图形符号和焊脚尺寸标在横线上图形符号表示焊缝的基本型式挂念符号焊缝的挂念要求螺栓及其孔眼图例见课本表

3.3o返回第三节角焊缝的构造与计算

一、角焊缝的构造

（1）角焊缝的截面形式直角角焊缝和斜角角焊缝1）直角焊缝E）普通焊缝应力集中较严峻（b）平坡焊缝1正面）承受动力荷载时接受深熔焊缝〔侧面）承受动力荷载时接受2）斜角角焊缝（d）斜锐角焊缝［e）斜钝角焊缝（f）斜凹面角焊缝1主要用于钢管连接中

（2）正面角焊缝（端焊缝〕、侧面角焊缝1）端缝焊缝垂直于受力方向，其特点为受力后应力状态较冗杂，应力集中严峻，焊

13、缝根部形成高峰应力，易于开裂端缝破坏强度要高一些，但第28页塑性差2）侧缝焊缝长度方向与受力方向平行，其特点为应力分布简洁些，但弹性工作阶段分布并不均匀，剪应力两端大，中间小侧缝强度低，但塑性较好，两端泯灭塑性变形后将产生应力重分布，在规定的长度内应力可趋于均匀〔3〕角焊缝的构造要求角焊缝的几何特征焊脚尺寸hf〔焊缝直角边的边长）和焊缝计算长度lw焊脚尺寸hf:过小，冷却快，产生淬硬，裂纹；过大，易烧伤、烧穿，热脆区增大，剩余应力和剩余变形增大最大焊脚尺寸hf^l.2tmin；对于构件边缘焊缝，为防咬边，当板件厚度t6mm时，普通取hfWt-当tW6mm时，取hfWt；tmin为较薄焊件厚14最小角脚尺寸hf

21.5mm；对于T形连接的单面角焊缝，应增加1mm；当板件厚度tW4mm时，取hf为焊件厚度；对自动焊可减lmm0焊缝计算长度lw:太长，两端应力与中间应力相差太大；太短，起落弧太近，局部加热严峻侧面焊缝的最大计算长度lw^60hf当实际长度对于上述数值时，其超过部份在计算中不予考虑；角焊缝的最小计算长度lw，8hf而且不得小于40mm搭接连接的构造要求当板件的端部仅有两侧面角焊缝连接时，为了避开应力传递过分弯折而使构件中应力过分不均，应使每条侧焊缝长度大于它们之间的距离，即lw=bo此外为了避开焊缝收缩时引起板件的拱曲过大，还应使b16t（当t12mm）或者200mm（当t20m

15、me）K形适合板厚120nlmf）X形适合板厚1201nm对于v形和u形缝的跟部还需要去除焊根，并进行补焊；没有条件清根和补焊者，要事先加垫板

3.对接焊缝的构造处理［1）起落弧处易有焊第29页接缺陷，所以用引弧板但接受引弧板施工冗杂，除承受动力荷载外，普通不用，计算时将焊缝长度两端各减去tmino〔2〕在对接焊缝的拼接处当焊件的宽度不同或者厚度在一侧相差相差4mm以上时，应分别在宽度方向或者厚度方向从一侧或者两侧切成坡度不大于

12.5的斜角；当厚度不同时，焊缝坡口形式应依据叫薄焊件厚度选取直接承受动力荷载且需要验算疲惫强度的，斜面坡度不大于14第四节对接焊缝的构造与计算［3）钢板用纵横十字交叉或者T形交叉

16、焊缝拼接钢板的拼接，当接受对接焊缝时，纵横两方向可接受十字形交叉或者T形交叉当为T形交叉时，交叉点的间距a不小于200mm

4.对接焊缝的强度与钢材的牌号、焊条型号及焊缝质量的检验标准有关有引弧板的对接焊缝在受压、受剪时与母材等强但焊缝的抗拉强度与焊缝质量等级有关当接受三级质量检验方法时，因焊缝缺陷的影响，其抗拉强度设计值低于焊件钢材的强度设计值，故对接直焊缝的焊件钢材常不能充分利用若是拼接焊缝，可将其改在受力较小处或者改用一级、二级焊缝检验方法并加引弧板

二、对接焊缝计算计算原则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，可用计算焊件的方法计算对接焊缝计算时，焊缝中最大应力〔或者折算应力）不能超过焊

17、缝的强度设计值对于重要的构件，按

一、二级标准检验焊缝质量，焊缝和构件等强，不必另行计算，惟独对三级焊缝，才需要计算对接焊缝的计算包括轴心受力的对接焊缝计算斜向受力的对接焊缝计算承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算第四节对接第30页。