钢结构连接螺栓PPT课件

1、7.1 连接的种类和特点 （1）概述 钢结构中，连接占有相当重要的位置，因为构件之间甚至构件自身须通过不同的方式进行钢结构中，连接占有相当重要的位置，因为构件之间甚至构件自身须通过不同的方式进行 连接，不同的连接方式决定了不同的制作和安装工艺，也直接影响着工期和工程造价，而连接，不同的连接方式决定了不同的制作和安装工艺，也直接影响着工期和工程造价，而 且就国内外所发生的钢结构工程事故来看，有相当数量是由于节点构造不合理引起的。且就国内外所发生的钢结构工程事故来看，有相当数量是由于节点构造不合理引起的。 钢结构的连接通常有焊接、普通螺栓连接及高强度螺栓连接等，这些也是钢结构的基本连钢结构的连接通

2、常有焊接、普通螺栓连接及高强度螺栓连接等，这些也是钢结构的基本连 接方式。接方式。 （2）常用焊接方法 （2-1）电弧焊 通过通电后焊条与焊件之间产生的强大 电弧提供热源，溶化的焊条（焊丝）与焊 件溶化部分形成焊缝。焊缝质量可靠，为 最常用的一种焊接方法。 分手工电弧焊和自动埋弧焊（半自动）。 手工电弧焊接工艺 Q235-E43；Q345-E50；Q390-E55 自动埋弧焊接工艺 Q235-H08、H08A、H08MnA; Q345、Q390-H08A、H08E、H08Mn （2-2）电阻焊 利用电流通过焊件接触点表面产生的热 量熔化金属，再通过压力使其焊合。适用薄 壁型钢（12mm内）。

3、（2-3）气 焊 利用乙炔在氧气中燃烧而形成的火焰来熔 化金属，形成焊缝。适用薄钢板或小型结构。 （3）各种连接的特点 （4）对接焊缝的形式 （5）对接焊缝的优缺点 优点：用料经济、传力均匀、无明显的 应力集中，利于承受动力荷载。 缺点：需剖口，焊件长度要精确。 （6）对接焊缝的构造处理 （6-16-1）起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。）起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。 但采用引弧板施工复杂，除承受动力荷载外，一但采用引弧板施工复杂，除承受动力荷载外，一 般不用，计算时将焊缝长度两端各减去般不用，计算时将焊缝长度两端各减去5mm5mm。 （6-26-2）变厚度板对接，在板的一面或两面切

4、成坡）变厚度板对接，在板的一面或两面切成坡 度不大于度不大于1 1：4 4的斜面，避免应力集中。的斜面，避免应力集中。 （6-36-3）变宽度板对接，在板的一侧或两侧切成坡）变宽度板对接，在板的一侧或两侧切成坡 度不大于度不大于1 1：4 4的斜边，避免应力集中。的斜边，避免应力集中。 （7）角焊缝种类 包括直角角焊缝（图a）和斜角角焊缝（图b） （7-17-1） 直角角焊缝 （a）普通焊缝 （b）平坡焊缝 （c）深熔焊缝 （7-27-2）斜角角焊缝： （a）斜锐角焊缝 （b）斜钝角焊缝 （c）斜凹面角焊缝 （7-37-3）施焊方位 （a）平焊（俯焊） （b）立焊和横焊 （c）仰焊 质量及施工

5、难易程度： 平焊好、立焊和横焊次 之、仰焊最差 。 平焊 对接焊缝 对接焊缝加引弧板 角焊缝（三面围焊） 角焊缝连接（端焊缝连接） 螺栓连接（拉剪作用） 螺栓连接（拉弯作用） 螺栓连接（拉弯剪联合作用） （1）角焊缝的受力特点 焊缝破坏面 角焊缝破坏面上的应力 端焊缝的应力变化: 侧焊缝的应力变化: （2）角焊缝的计算 角焊缝连接的构造要求 7.4 焊接应力与焊接变形 (1) 焊接变形和焊接应力产生的原因: 焊接过程中焊接过程中, ,局部区域受到高温作局部区域受到高温作 用用, ,引起不均匀的加热和冷却引起不均匀的加热和冷却, ,使构件使构件 产生变形产生变形. . 在冷却过程中在冷却过程中,

6、 ,焊缝和焊缝附近焊缝和焊缝附近 的的 钢材的收缩受到约束而产生应力钢材的收缩受到约束而产生应力. . (2)焊接应力的影响 在常温和静荷载作用下，对构件的强度无影 响，但对刚度则有影响。 塑性变形降低，容易产生裂缝。 疲劳强度降低。 使稳定承载力降低。 使构件提前进入塑性阶段。 (3)主要焊接应力 纵向收缩引起的纵向应力(焊缝方向的应力): 横向应力(与焊缝垂直方向): 考虑整体冷却与焊接次序的叠加 焊接次序的影响 焊缝厚度方向的焊接应力: 厚度小于 25mm时，厚度方向应力不 大；但板厚大于50mm时，厚度方向应 力可达50N/mm2左右。 (4)焊接变形 主要形式: 纵向收缩、横向受缩、

7、弯曲变形、角变 形、波浪变形、扭曲变形等。 减少焊接变形的方法： （4-1）采用合适的焊接顺序； （4-2）尽可能对称焊接； （4-3）焊接前施加相反的预变形； （4-4）机械校正法和锤击法。 （5）减少焊接应力的方法 焊前预热、焊后回火加热6000C， 然后冷却； 焊接后进行锤击。 （6 6）焊接变形演示）焊接变形演示 T型连接焊接变形 薄板焊接翘曲变形 垂直连接焊接变形 搭接焊缝构件变形 对接焊缝构件变形 正确焊接顺序1 正确焊接顺序2 7.5 普通螺栓的连接计算 (1) 普通螺栓的连接构造普通螺栓的连接构造 螺栓的规格与表示： 钢结构一般选用C级（粗制）六 角螺母螺栓，标识用M和工程直径

8、表 示，例如M16、M20等。 螺栓的排列： 有并列（图a）和错列（图b）之分， 螺栓的各距应满足规定的要求。 钢板上的螺栓排列 钢板上的螺栓容许间距 另外还有角钢连接螺栓、工字钢和槽钢翼缘连接 螺栓及工字钢和槽钢腹板连接螺栓容许最小栓距 的要求（见教科书表8-3表8-5）。 型钢的螺栓排列 为何对栓距有限制？ （1）受力性能要求： 端距过小冲剪破坏；栓距过小拉断；栓距过大板件易鼓凸而影响正常 受力。 （2）施工要求： 留有足够的空间便于板手转动。 （3）构造要求： 栓距过大，连接板件间不密实，潮气容易侵入，造成板件锈蚀。 （2 2）受力性能与计算）受力性能与计算 2-1 2-1 受力分类受力

9、分类 螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及剪拉共同作用。 2-2 主要破坏形式 端部剪断 板被拉断 钢板孔壁被螺栓挤压破坏 螺栓剪切破坏 螺栓受剪破坏、孔壁挤压破坏、连接板净截面破 坏、螺栓拉断、螺栓受弯破坏、连接板冲剪破坏 dt5 0 2de 2-3 单个受剪螺栓的承载力计算 螺栓抗剪： 孔壁承压： 最大承载力： b V 2 V b V 4 f d nN b C b C ftdN b C b V b minV ;minNNNN 2-4 轴力作用受剪螺栓群的连接计算 受力特性 沿受力方向，受力分配不均，两端大中间小，在一定范围内，靠塑性变形可以均布 内力；设计计算时仍按均布，但强

10、度需乘折减系数。 当l l115d0时： 当l l160d0时： 0.7 7 . 0 150 1 . 1 0 1 d l 连接所需螺栓数量： b min N N n 连接板净截面强度(防止板件拉断)： f A N n 净截面计算 2-5 扭矩、轴力及剪力共同作用受剪螺栓群计算 扭矩作用： n T n2 T 21 T 1 rNrNrNT n T r N r N r N T n 2 2 1 T 1 22 1 1 ii T x yx yT N 22 1 1 ii T y yx xT N 1号螺栓所承担的扭转剪力： 轴力及剪力作用下螺栓所受到的剪力： 轴力扭矩共同作用下最大受力螺栓所承担 的剪力计算：

11、 bV y T y N x T x VNT NNNNNN min 2 11 2 111 )()( , 1 n N N N x n V N V x 1 2-6 受拉螺栓连接计算 需要说明的是： 由于杠杆作用，螺栓实际受的力要大于外力N 解决办法：设计时采取措施加强刚度；规范对设计 强度进行了适当折减。 b t 2b t 4 1 fdN e 单个螺栓承载力： b t N n N N t 抗拉计算： 2-7 弯矩作用下普通螺栓连接计算 （1）弯矩作用下的计算 n M n MM yNyNyN m M 2211 n M n MM y N y N y N 2 2 1 1 2 1 1 i M ym yM N

12、 单个螺栓所承担的力： （2）M、N共同作用下（偏心受拉）的计算 0 2 1 min i M ym yM n N N 2 1 max i ym yFe N 小偏心： 大偏心：0 2 1 min i M ym yM n N N b t 2 1 max N ym yM n N N i （3）拉剪共同作用螺栓连接计算 1 2 b t t 2 b V N N N NV b C N n V NV , n F NV 2 1 i t ym Fey N (考虑大小偏心，计算最大拉力) 【例题例题】验算双盖板拼接的螺栓连接节点。验算双盖板拼接的螺栓连接节点。 钢材钢材Q235Q235，螺栓为，螺栓为B B级级M

13、20M20精制螺栓，孔精制螺栓，孔20.5mm20.5mm。 扭矩: 水平力: 竖向力: 7.6 高强度螺栓的连接计算 (1)概述 n 按受力特性分：摩擦型与承压型摩擦型与承压型 抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载 力极限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以 螺杆抗剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态（同 普通螺栓）。受拉时两者无区别。 高强螺栓采用类孔，便于施工。受传力机 理的要求，构造上除连接板的边、端距1.5d0 外，其它要求同普通螺栓。 n 高强螺栓的材料与强度等级: 由高强材料经热处理制成，按强度等级分为 10.9与8.8级，如10.9级M20螺栓。 10.9级一般为20MnTiB

14、、40Cr等材料， fu1000N/mm2；8.8级一般为45钢制 成，fu800N/mm2。 n高强螺栓的预拉力高强螺栓的预拉力: 式中二个0.9分别为材料安全系数和超张拉安 全系数，1.2为施工时施工扭矩和预拉力同时作用 于螺栓而考虑的折减系数。 预拉力的产生可通过预拉力的产生可通过转角法转角法或或扭矩法扭矩法实现实现（根（根 据预拉力据预拉力P P与施工扭矩间的关系控制，并应按实验与施工扭矩间的关系控制，并应按实验 确定。确定。 eyey AfAfP675.0 2.1 9.09.0 扭剪型高强螺栓 (2)摩擦型高强螺栓连接计算 受剪连接计算: 一个螺栓抗剪承载力 连接所需螺栓数 净截面强

15、度：考虑50孔前传力 PnN9.0 f b V b V N N n f A N n n A N n 1 n , 5.01）（ 受拉连接高强螺栓计算: 由于高强螺栓的基本承载力为摩擦力，而摩擦力 与 正压力有关，为保证板件间保留一定的压紧力规范 规定: PN n N N t 8 . 0 b t 受弯连接计算:（形心轴在中排，螺栓受力计算同 普 通螺栓受弯时小偏心情况） PN ym yM N i 8.0 b t 2 1 M t 拉、剪共同作用连接(螺栓群)计算: )25. 1(9 . 0 1 tif n i NPnV PN ym yM n N N i i 8.0 b t 2 ti 0, 0 titi NN (3) 承压型高强螺栓连接 受力性能同普通螺栓，拉剪作用时以栓杆抗 剪及孔壁承压承力；受拉同摩擦型，计算公式总结 如下表： 主次梁等高连接 Thank you! 薄板焊接翘曲变形 另外还有角钢连接螺栓、工字钢和槽钢翼缘连接 螺栓及工字钢和槽