东大工程结构设计原理04构件的连接ppt课件

1、结构设计原理结构设计原理第第 十十 九九 讲讲主讲教师：主讲教师： 曹双寅曹双寅 舒赣平舒赣平东南大学远程教育第第19讲：构件连接讲：构件连接4） 41n工程结构是由各种基本构件通过连接组成的整体结构物，使其实现共同工作。n钢结构：钢板、型钢等组成的基本构件工厂制作） n 现场安装吊装、连接） 结构整体。n钢筋混凝土结构：有现浇、装配式和装配整体式三种施工方法。钢筋的接长、预制构件预制楼板、叠合梁、叠合板等的拼装也存在大量的连接。 n4.1 钢结构连接n1.焊接；2.螺栓连接普通螺栓、高强度螺栓）；3.铆钉连接。第第19讲：构件连接讲：构件连接4） 42n特点：n1.焊接：不削弱构件断面，节省

2、材料，经济；构造简单，加工简便且易实现自动化操作，提高焊接质量；连接刚度大，密闭性好，整体性好。 焊缝附近的材质变脆；焊件中存在焊接残余应力和残余变形，对结构的承载能力有不利影响；焊接结构对裂纹很敏感，尤其是在低温下更易发生脆性断裂。n2.螺栓：普通螺栓分为A、B、C三级；高强度螺栓由中碳钢或低合金钢等经热处理后制成，强度较高。我国高强度螺栓的强度级别可分为8.8级8.8S和10.9级10.9S）。高强度螺栓的连接分为摩擦型和承压型连接。n螺栓连接简便、快速，可拆卸，常用于现场的安装连接中。n但对构件断面有所削弱。第第19讲：构件连接讲：构件连接4） 43焊接焊接焊接电弧焊）分为手工电弧焊、自

3、动或半自动埋弧焊接电弧焊）分为手工电弧焊、自动或半自动埋弧焊和气体保护焊等。焊和气体保护焊等。原理：原理：焊接连接和焊缝形式：焊接连接和焊缝形式：平接、搭接和顶接平接、搭接和顶接T形三种形三种1.对接焊缝；对接焊缝；2.角焊缝。角焊缝。焊缝的符号形式、尺寸和要求）焊缝的符号形式、尺寸和要求b）c ）d）第第19讲：构件连接讲：构件连接4） 44n焊缝的强度和质量等级附表I32）n1. 焊缝质量直接影响连接的强度。如果焊缝质量优良，焊缝中不存在任何缺陷，焊缝金属的强度高于焊件母材，破坏部位多位于焊缝附近热影响区的母材上。焊缝中可能有气孔、夹渣、咬边、未焊透等缺陷。焊缝缺

4、陷将削弱焊缝的受力面积，并在缺陷处产生应力集中，对结构受力很不利。因而，对焊缝进行质量检查很重要。n2. 焊缝质量等级分为三级，其中一、二级焊缝除外观缺陷检查外，还需要进行内部无损探伤。n3. 三级受拉对接焊缝强度应折减。n4. 合理选用焊缝种类等级。n5. 焊条选用：Q235E43xx；n Q345E50 xx；Q390E55xx( a )( b )( c )( d )( e )( f )( g )第第19讲：构件连接讲：构件连接4） 下一讲的主要内容下一讲的主要内容 45 1、对接焊缝在轴心力作用下的计算；2、承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算；3、对接焊缝的构造。东南大学远程教育结构设

5、计原理结构设计原理第第 二二 十十 讲讲主讲教师：主讲教师： 曹双寅曹双寅 舒赣平舒赣平第第20讲：构件连接讲：构件连接4） 上一讲内容上一讲内容 46 1.1.连接的类型连接的类型 2.2.钢结构连接的主要方法及特点钢结构连接的主要方法及特点 3.3.焊缝连接的原理、连接及焊缝形式焊缝连接的原理、连接及焊缝形式 4.4.焊缝的强度及质量等级焊缝的强度及质量等级第第20讲：构件连接讲：构件连接4） 47对接焊缝的计算和构造对接焊缝的计算和构造对接焊缝充满整个被连接件的截面，可视为焊件截面的对接焊缝充满整个被连接件的截面，可视为焊件截面的延续，焊缝中的应力分布情况基本与焊件原有情况相似，延续，焊

6、缝中的应力分布情况基本与焊件原有情况相似，对接焊缝的有效截面与焊件的截面相同。焊缝应力可以对接焊缝的有效截面与焊件的截面相同。焊缝应力可以由材料力学的有关计算公式进行计算。由材料力学的有关计算公式进行计算。对接焊缝两端的起弧、灭弧处，常因不能焊透而出现凹对接焊缝两端的起弧、灭弧处，常因不能焊透而出现凹形焊口或存在缺陷，以致该处由于应力集中易出现裂纹。形焊口或存在缺陷，以致该处由于应力集中易出现裂纹。因而，施焊时应在焊缝两端设置引弧板，对于一般受静因而，施焊时应在焊缝两端设置引弧板，对于一般受静力荷载的结构，也可不设引弧板，但令焊缝的计算长度力荷载的结构，也可不设引弧板，但令焊缝的计算长度比实际

7、长度减小比实际长度减小10mm。轴心受力的对接焊缝计算：轴心受力的对接焊缝计算：引弧板 )(wcwtwfftlN第第20讲：构件连接讲：构件连接4） 48n当采用引弧板时，对接焊缝抗压、抗剪和一、二级焊缝抗拉强度与母材相等，在焊件强度保证的条件下可不必计算焊缝强度；只在三级焊缝受拉力作用时才需按上式进行验算。n如果采用直缝不能满足强度要求时，可采用斜对接焊缝以增加焊缝长度。根据试验结果，当焊缝与作用力间的夹角满足： 时，斜焊缝强度不低于母材强度，可不再验算。(a)NwlNt(b)NlwtsincosN5 . 1tg第第20讲：构件连接讲：构件连接4） 49n承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算

8、n1矩形截面：焊缝中的焊缝中的最大正应力和最大剪应力不在同一点，应分别进行计算：n2.工字形截面：在同时n受有较大正应力和较大n剪应力的梁腹板与翼缘n相交处，还应计算其折n算应力wtwfWMwvwwwftIVS矩形截面工字形截面1wtf1 . 132121第第20讲：构件连接讲：构件连接4） 410n对接焊缝构造n1.根据焊件板厚、焊接工艺要求和施工条件对焊件边缘加工合适的坡口；n2.对受力较大的重要对接焊缝应尽可能采用引弧板；n3.不同宽度和厚度的钢板拼接。n a直边缝；b单边V形缝； n c双边V形缝；dU形缝；n eK形缝；fX形缝 1 : 4(c) 1 : 4(a)(d ) 1 : 4

9、(b )200200t20mm0.52mm34mmt20mm34mmt20mm34mm)第第20讲：构件连接讲：构件连接4） 下一讲的主要内容下一讲的主要内容 411 1 1、角焊缝的分类与受力特征；、角焊缝的分类与受力特征；2 2、角焊缝的强度；、角焊缝的强度；3 3、角焊缝的计算；、角焊缝的计算；4 4、角焊缝的构造。、角焊缝的构造。结构设计原理结构设计原理第第 二十一二十一 讲讲主讲教师：主讲教师： 曹双寅曹双寅 舒赣平舒赣平东南大学远程教育第第21讲：构件连接讲：构件连接4） 上一讲内容上一讲内容 4121、对接焊缝在轴心力作用下的计算2、承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算3、对接焊

10、缝的构造第第21讲：构件连接讲：构件连接4） 413角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算1.1.当焊缝轴线与外力作用方向平行时，当焊缝轴线与外力作用方向平行时， 称为侧面角焊缝，又称侧缝；称为侧面角焊缝，又称侧缝；2. 2. 垂直时，称为正面角焊缝，又称端缝；垂直时，称为正面角焊缝，又称端缝；3. 3. 呈夹角时，称为斜焊缝。呈夹角时，称为斜焊缝。角焊缝的受力性能和强度与受力方向有直接关系。角焊缝的受力性能和强度与受力方向有直接关系。直角角焊缝截面形式：直角角焊缝截面形式：角焊缝较小的焊脚尺寸为角焊缝较小的焊脚尺寸为hfhf有效高度为有效高度为he=0.7 hfhe=0.7 hf，忽略了焊缝余

11、高和熔深忽略了焊缝余高和熔深b45N45。lw。N0.720.45502.39301.621.230.8910lw/he第第21讲：构件连接讲：构件连接4） 414角焊缝的受力性能角焊缝的受力性能侧面角焊缝主要承受剪力作用，塑性较好，强度较低。在弹侧面角焊缝主要承受剪力作用，塑性较好，强度较低。在弹性阶段，侧缝剪应力沿焊缝程度方向分布不均匀，两端大而性阶段，侧缝剪应力沿焊缝程度方向分布不均匀，两端大而中间小。中间小。破坏面通常在焊缝的最小截面破坏面通常在焊缝的最小截面45o45o斜截面）。破坏起点在斜截面）。破坏起点在侧缝两端，该处出现裂缝后，迅速蔓延扩展，使焊缝断裂。侧缝两端，该处出现裂缝后

12、，迅速蔓延扩展，使焊缝断裂。45。lwN45BD。CANBByyxDDxACxyC第第21讲：构件连接讲：构件连接4） 415角焊缝的受力性能角焊缝的受力性能端缝的应力状态比侧缝复杂的多，应力集中较明显。焊缝的端缝的应力状态比侧缝复杂的多，应力集中较明显。焊缝的根部出现应力高峰，易于开裂。根部出现应力高峰，易于开裂。破坏时首先在焊缝根部开裂，然后扩展至整个焊缝截面。破坏时首先在焊缝根部开裂，然后扩展至整个焊缝截面。根据试验结果，端缝的强度比侧缝高，但塑性较差，根部又根据试验结果，端缝的强度比侧缝高，但塑性较差，根部又存在很大的收缩应力，性质较脆。存在很大的收缩应力，性质较脆。第第21讲：构件连

13、接讲：构件连接4） 416角焊缝的强度角焊缝的强度无论是侧缝与端缝，焊缝计算时一律取与焊脚边呈无论是侧缝与端缝，焊缝计算时一律取与焊脚边呈45o45o的斜面的斜面为计算截面，即焊缝有效厚度为计算截面，即焊缝有效厚度0.7hf0.7hf。计算截面上平均破坏应。计算截面上平均破坏应力为焊缝强度力除以焊缝破坏面积）。力为焊缝强度力除以焊缝破坏面积）。焊脚尺寸焊脚尺寸mmmm正面角焊缝正面角焊缝N/mm2N/mm2侧面角焊缝侧面角焊缝N/mm2N/mm2） 4 4 432.5 432.5 326.0 326.0 8 8 362.2 362.2 270.0 270.0 12 12 332.0 332.0

14、 250.0 250.0规范规定的角焊缝设计强度是侧面角焊缝的强度，不分抗拉、规范规定的角焊缝设计强度是侧面角焊缝的强度，不分抗拉、抗压和抗剪，不分焊缝级别均采用相同的值，抗压和抗剪，不分焊缝级别均采用相同的值，例如例如Q235Q235钢材，钢材，ffw=160N/mm2ffw=160N/mm2。wyNyNxxfhhe。45f45 破坏面。45。f45。45。第第21讲：构件连接讲：构件连接4） 417直角角焊缝的计算直角角焊缝的计算计算简化假定：计算简化假定：1.1.沿角焊缝沿角焊缝45o45o方向的焊缝方向的焊缝有效截面为计算时的破坏面；有效截面为计算时的破坏面；2.2.在通过焊缝形心的拉

15、力、在通过焊缝形心的拉力、压力和剪力作用下，假定沿压力和剪力作用下，假定沿焊缝长度的应力是均匀分布的。焊缝长度的应力是均匀分布的。wexflhNweyflhNwff3)(32/22wfffff2222. 1f0 . 1f2sin3111f第第21讲：构件连接讲：构件连接4） 418直角角焊缝的计算直角角焊缝的计算基本计算公式：基本计算公式：端缝应力：端缝应力：侧缝应力：侧缝应力： 称为正面角焊缝的强度设计值增大系数称为正面角焊缝的强度设计值增大系数对于直接承受动力荷载的结构，对于直接承受动力荷载的结构，第第20讲：构件连接讲：构件连接4） 下一讲的主要内容下一讲的主要内容 4191 1、角焊缝

16、在轴心力作用下的计算、角焊缝在轴心力作用下的计算2 2、角焊缝在弯矩和剪力作用下的计算、角焊缝在弯矩和剪力作用下的计算3 3、角焊缝在扭矩和剪力作用下的计算、角焊缝在扭矩和剪力作用下的计算4 4、角焊缝的构造、角焊缝的构造东南大学远程教育结构设计原理结构设计原理第第 二十二二十二 讲讲主讲教师：主讲教师： 曹双寅曹双寅 舒赣平舒赣平第第22讲：构件连接讲：构件连接4） 上一讲内容上一讲内容 4201 1、角焊缝的分类与受力特征、角焊缝的分类与受力特征2 2、角焊缝的强度与计算假定、角焊缝的强度与计算假定3 3、角焊缝的计算公式、角焊缝的计算公式第第22讲：构件连接讲：构件连接4） 421轴心力

17、作用下的角焊缝计算轴心力作用下的角焊缝计算当轴心力拉力、压力、剪力通过焊缝计算截面形心当轴心力拉力、压力、剪力通过焊缝计算截面形心时，角焊缝有效截面上的应力为均匀分布。时，角焊缝有效截面上的应力为均匀分布。当外力平行于焊缝长度方向时，属侧面角焊缝受力，当外力平行于焊缝长度方向时，属侧面角焊缝受力，当外力垂直于焊缝长度方向时，属正面角焊缝受力，当外力垂直于焊缝长度方向时，属正面角焊缝受力，当外力方向与焊缝长度方向呈夹角时，斜焊缝受力，当外力方向与焊缝长度方向呈夹角时，斜焊缝受力，wfwefflhNwffwefflhN第第22讲：构件连接讲：构件连接4） 422轴心力作用下的角焊缝计算轴心力作用下

18、的角焊缝计算当角钢杆件与板件采用角焊缝连接时，由于角钢是不对当角钢杆件与板件采用角焊缝连接时，由于角钢是不对称截面，必须使焊缝传递的合力作用线与角钢杆件的轴称截面，必须使焊缝传递的合力作用线与角钢杆件的轴线重合，才能避免偏心受力。线重合，才能避免偏心受力。bw2N2N1NNbN23z0w1N1Nw2b3Nz0w1N1N0zw1NKNeeeN12121NKNeeeN22112wffwfhNl1117 . 02wffwfhNl2227 . 02第第22讲：构件连接讲：构件连接4） 423弯矩和剪力作用下的角焊缝计算弯矩和剪力作用下的角焊缝计算以焊缝有效截面为依据，根据基本假定以焊缝有效截面为依据，

19、根据基本假定3 3，首先应计算角，首先应计算角焊缝有效截面的几何特性，然后按材料力学公式求出控焊缝有效截面的几何特性，然后按材料力学公式求出控制点应力值，最后根据该点的应力状态进行强度验算。制点应力值，最后根据该点的应力状态进行强度验算。A A点：点： C C点：点：xhttDByCAze1eVNf 3hf 2f1f 2 20hh1hxb2twf1h1b0.7hb-102bByAyDyCy0.7h5f 350.7h0.7h50.7hf 2f 3f 20.7hf15-101f1f AzMf Dzf BzM-+M+Mf CzNf z+Vf ywffNfzMfzAfwfVfyfMfzCNfzf222

20、第第22讲：构件连接讲：构件连接4） 424扭矩和剪力作用下的角焊缝计算扭矩和剪力作用下的角焊缝计算一般假定被连接件是绝对刚性体，而焊缝则是弹性的；一般假定被连接件是绝对刚性体，而焊缝则是弹性的；焊缝上任一点的应力方向将垂直与该点与形心焊缝上任一点的应力方向将垂直与该点与形心O O的连线，的连线，而其大小则与该点至形心而其大小则与该点至形心O O的距离成正比。的距离成正比。焊缝焊缝1 1点处的强度点处的强度应满足：应满足：ohtt( a )3y4( b )y34Tayxx21byxxo2fyT12 PxfxTTITrTwfTfxfVfyTfyf22第第22讲：构件连接讲：构件连接4） 425角

21、焊缝的构造角焊缝的构造焊脚尺寸和焊缝计算长度焊脚尺寸和焊缝计算长度1.1.最小焊脚尺寸：焊缝冷却过快而变脆，容易产生裂纹；最小焊脚尺寸：焊缝冷却过快而变脆，容易产生裂纹；2.2.最大焊脚尺寸：防止最大焊脚尺寸：防止“过烧现象，焊接残余变形和过烧现象，焊接残余变形和残余应力；残余应力；3.3.最小焊缝长度：最小焊缝长度： 和和 mmmm；4.4.最大计算长度：不宜大于最大计算长度：不宜大于6060承受静力荷载或间接承承受静力荷载或间接承受动力荷载时或受动力荷载时或4040承受动力荷载时）；承受动力荷载时）；max5 . 1thfmin2 .1thffwhl840wl第第22讲：构件连接讲：构件连

22、接4） 426角焊缝的构造角焊缝的构造构造措施：构造措施：三 面 围 焊b) 两 侧 围 焊a) fh22hfc) 形 围 焊LN易弯曲Nwbb5 tm in2 5 m mbhfnneee第第22讲：构件连接讲：构件连接4） 下一讲的主要内容下一讲的主要内容 427 1 1、普通螺栓的形式和规格、普通螺栓的形式和规格2 2、螺栓的排列与布置、螺栓的排列与布置3 3、普通螺栓连接的受力性能、普通螺栓连接的受力性能东南大学远程教育结构设计原理结构设计原理第第 二十三二十三 讲讲主讲教师：主讲教师： 曹双寅曹双寅 舒赣平舒赣平第第23讲：构件连接讲：构件连接4） 上一讲内容上一讲内容 4261 1、

23、角焊缝的分类与受力特征、角焊缝的分类与受力特征2 2、角焊缝的强度与计算假定、角焊缝的强度与计算假定3 3、角焊缝的计算公式、角焊缝的计算公式第第23讲：构件连接讲：构件连接4） 427角焊缝的构造角焊缝的构造焊脚尺寸和焊缝计算长度焊脚尺寸和焊缝计算长度1.1.最小焊脚尺寸：焊缝冷却过快而变脆，容易产生裂纹；最小焊脚尺寸：焊缝冷却过快而变脆，容易产生裂纹；2.2.最大焊脚尺寸：防止最大焊脚尺寸：防止“过烧现象，焊接残余变形和过烧现象，焊接残余变形和残余应力；残余应力；3.3.最小焊缝长度：最小焊缝长度： 和和 mmmm；4.4.最大计算长度：不宜大于最大计算长度：不宜大于6060承受静力荷载或

24、间接承承受静力荷载或间接承受动力荷载时或受动力荷载时或4040承受动力荷载时）；承受动力荷载时）；max5 . 1thfmin2 .1thffwhl840wl第第23讲：构件连接讲：构件连接4） 428角焊缝的构造角焊缝的构造构造措施：构造措施：三 面 围 焊b) 两 侧 围 焊a) fh22hfc) 形 围 焊LN易弯曲Nwbb5 tm in2 5 m mbhfnneee第第23讲：构件连接讲：构件连接4） 429焊接残余应力和残余变形焊接残余应力和残余变形产生原因和条件：产生原因和条件：1.1.不均匀温度场；不均匀温度场；2.2.高温热塑变形；平截面假定。高温热塑变形；平截面假定。构件冷却

25、后残存于焊件内部的一种自相平衡的内应力，构件冷却后残存于焊件内部的一种自相平衡的内应力，称为焊接残余应力。因焊接过程中的不均匀膨胀和收缩称为焊接残余应力。因焊接过程中的不均匀膨胀和收缩而在焊件中伴随焊接残余应力产生的残存变形称为焊接而在焊件中伴随焊接残余应力产生的残存变形称为焊接残余变形。残余变形。焊接残余应力和残余变形对构件的受力和使用有不利影焊接残余应力和残余变形对构件的受力和使用有不利影响，并且是产生焊接裂纹的重要因素之一。响，并且是产生焊接裂纹的重要因素之一。第第23讲：构件连接讲：构件连接4）第第23讲：构件连接讲：构件连接4） 430焊接残余应力和残余变形焊接残余应力和残余变形焊接

26、残余应力有：焊接残余应力有：1.1.纵向应力纵向应力2.2.横向应力横向应力3.3.厚度方向的应力厚度方向的应力特征：特征：1.1.高温区受拉，高温区受拉， 低温区受压；低温区受压；2.2.自相平衡。自相平衡。+=+-(a)(c)(d)(e)(b)第第23讲：构件连接讲：构件连接4） 431焊接残余应力和残余变形焊接残余应力和残余变形焊接残余应力的影响：焊接残余应力的影响：1.1.对构件的静力强度没有影响；对构件的静力强度没有影响；2.2.减小结构的刚度稳定承载力）；减小结构的刚度稳定承载力）；3.3.导致应力集中，降低疲劳强度。导致应力集中，降低疲劳强度。施 焊 方 向-+zxy-+第第23

27、讲：构件连接讲：构件连接4） 432焊接残余应力和残余变形焊接残余应力和残余变形减小焊接残余应力和焊接残余变形的方法：减小焊接残余应力和焊接残余变形的方法：1.1.设计：减小焊缝高度，焊缝对称布置，截面平缓过渡，设计：减小焊缝高度，焊缝对称布置，截面平缓过渡， 避免仰焊；避免仰焊；2.2.焊接工艺：采用适当的焊接顺序和方向，分层、分段、焊接工艺：采用适当的焊接顺序和方向，分层、分段、 跳焊；（先对接焊缝，后角焊缝；先焊错跳焊；（先对接焊缝，后角焊缝；先焊错开的短焊缝，后焊直通的长焊缝，使焊缝有较大的横向开的短焊缝，后焊直通的长焊缝，使焊缝有较大的横向收缩余地；先焊受力较大的焊缝，后焊受力较次要

28、的焊收缩余地；先焊受力较大的焊缝，后焊受力较次要的焊缝。）缝。）采用反变形法；采用反变形法；焊前预热，焊后保温或进行高温回火、锤击等。焊前预热，焊后保温或进行高温回火、锤击等。第第23讲：构件连接讲：构件连接4） 433焊接残余应力和残余变形焊接残余应力和残余变形减小焊接残余应力和焊接残余变形的方法：减小焊接残余应力和焊接残余变形的方法：不正确不正确不正确正确正确正确(a)(b)(d)(c)1322315tt1t225mmt=max(t ,t )12不正确正确(e)II II I I8787665 4 3 212 3 4 5IIII I I542134231(b)(a)(c)(d)第第23讲：

29、构件连接讲：构件连接4） 下一讲的主要内容下一讲的主要内容 434 1 1、普通螺栓的形式和规格、普通螺栓的形式和规格2 2、螺栓的排列与布置、螺栓的排列与布置3 3、普通螺栓连接的受力性能、普通螺栓连接的受力性能东南大学远程教育结构设计原理结构设计原理第第 二十四二十四 讲讲主讲教师：主讲教师： 曹双寅曹双寅 舒赣平舒赣平第第24讲：构件连接讲：构件连接4） 上一讲的主要内容上一讲的主要内容 435 1 1、角焊缝的构造、角焊缝的构造2 2、焊接残余应力与残余变形、焊接残余应力与残余变形第第24讲：构件连接讲：构件连接4） 436普通螺栓的构造与计算普通螺栓的构造与计算普通螺栓的形式和规格普

30、通螺栓的形式和规格1.1.粗牙普通螺纹，其代号用字母粗牙普通螺纹，其代号用字母M M与公称直径表示，工程与公称直径表示，工程中常用中常用M16M16、M20M20、(M22)(M22)和和M24M24。2. C2. C级螺栓的螺孔采用级螺栓的螺孔采用类孔，类孔，M16M16M24M24螺栓的孔径比螺栓的孔径比螺栓公称直径大螺栓公称直径大1.5mm1.5mm。ab名称图例永久螺栓安装螺栓高强度螺栓圆形螺栓孔长圆形螺栓孔第第24讲：构件连接讲：构件连接4） 437普通螺栓的构造与计算普通螺栓的构造与计算螺栓的排列螺栓的排列采用并列和错列两种形式采用并列和错列两种形式1.1.受力要求；受力要求；2.

31、2.构造要求；构造要求；3.3.施工要求。施工要求。规定螺栓的最大、最小规定螺栓的最大、最小容许距离。容许距离。边距中距中距边距端距中距中距端距边距边距中距accaee21e1e2e(a)(b)第第24讲：构件连接讲：构件连接4） 438普通螺栓连接的受力性能普通螺栓连接的受力性能螺栓传力方式分为螺栓传力方式分为1.1.受剪螺栓连接剪力螺栓；受剪螺栓连接剪力螺栓；2.2.受拉螺栓连接拉力螺栓；受拉螺栓连接拉力螺栓；3.3.同时承受剪拉的螺栓连接同时承受剪拉的螺栓连接受剪螺栓连接受剪螺栓连接t2t1NNNN/2N/2tt21t1N推移线推移线(a)(b)(c)第第24讲：构件连接讲：构件连接4）

32、 439普通螺栓连接的受力性能普通螺栓连接的受力性能栓杆剪断栓杆剪断当螺栓直径较小而钢板相对较厚时可能发当螺栓直径较小而钢板相对较厚时可能发生生孔壁挤压破坏当螺栓直径较大而钢板相对较薄时可孔壁挤压破坏当螺栓直径较大而钢板相对较薄时可能发生能发生钢板拉断钢板拉断当钢板顺螺孔削弱过多可能发生当钢板顺螺孔削弱过多可能发生端部钢板剪断端部钢板剪断当顺受力方向的端距过小时可能发生当顺受力方向的端距过小时可能发生栓杆受弯破坏栓杆受弯破坏当螺栓过长时可能发生当螺栓过长时可能发生千 分 表12NN / 2N / 2N第第24讲：构件连接讲：构件连接4） 440普通螺栓连接的受力性能普通螺栓连接的受力性能后两种

33、在选用最小容许端距后两种在选用最小容许端距2d02d0和使螺栓的夹紧长度不和使螺栓的夹紧长度不超过超过4 46 6倍螺栓直径的条件下，均不会产生。但对其倍螺栓直径的条件下，均不会产生。但对其他三种形式的破坏，则须通过计算来防止他三种形式的破坏，则须通过计算来防止(a)(b)(c)(d)(e)第第24讲：构件连接讲：构件连接4） 441受剪螺栓群在轴心力作用下的计算受剪螺栓群在轴心力作用下的计算受剪螺栓连接按承载能力极限状态须计算螺栓杆受剪和受剪螺栓连接按承载能力极限状态须计算螺栓杆受剪和孔壁承压承载力。孔壁承压承载力。单个受剪螺栓的承载力设计值单个受剪螺栓的承载力设计值 ；承压承载力设计值承压

34、承载力设计值单个受剪螺栓的承载单个受剪螺栓的承载设计值应取设计值应取NbvNbv和和NbcNbc中中的较小者的较小者NbminNbminbvvbvfdnN42(a)(b)(c)tt24t1t35tbcbvtfdN第第24讲：构件连接讲：构件连接4） 442受剪螺栓群在轴心力作用下的计算受剪螺栓群在轴心力作用下的计算连接一侧螺栓需要的数目为：连接一侧螺栓需要的数目为：连接板件的计算连接板件的计算（计算截面？）（计算截面？）（该截面的内力？）（该截面的内力？）NN(a)1l1ttIINbII I IIt1I III INNN(b)1ttaI IIee1eNI IIeee1bt1NbNNnmin第第

35、24讲：构件连接讲：构件连接4） 下一讲的主要内容下一讲的主要内容 443 1 1、受剪螺栓群受偏心力作用时的计算、受剪螺栓群受偏心力作用时的计算2 2、高强度螺栓连接的构造和施工方法、高强度螺栓连接的构造和施工方法东南大学远程教育结构设计原理结构设计原理第第 二十五二十五 讲讲主讲教师：主讲教师： 曹双寅曹双寅 舒赣平舒赣平第第25讲：构件连接讲：构件连接4） 上一讲内容上一讲内容 4441 1、普通螺栓的形式和规格、普通螺栓的形式和规格2 2、螺栓的排列与布置、螺栓的排列与布置3 3、普通螺栓连接的受力性能、普通螺栓连接的受力性能4 4、受剪螺栓在轴心力作用下的计算、受剪螺栓在轴心力作用下

36、的计算第第25讲：构件连接讲：构件连接4） 444受剪螺栓群受偏心力作用时的螺栓计算受剪螺栓群受偏心力作用时的螺栓计算假定：被连接件是绝对刚性体，而螺栓则是弹性假定：被连接件是绝对刚性体，而螺栓则是弹性体；受扭矩作用，所有螺栓均绕螺栓群形心体；受扭矩作用，所有螺栓均绕螺栓群形心O O旋转。旋转。1.1.扭矩扭矩2.2.剪力剪力螺栓螺栓1 1：(a)(b)eoyxoV=FyT=Fe(c)xNTx1yy1oTNTx1NNT1y1xy12211111iiTTxyxTyryNN2211111iiTTyyxTxrxNNnVNVy1bVyTyTxNNNNNmin211211)()(第第25讲：构件连接讲：

37、构件连接4） 445拉力螺栓的计算拉力螺栓的计算受拉螺栓的破坏形式是栓杆被拉断，其部位多在受拉螺栓的破坏形式是栓杆被拉断，其部位多在被螺纹削弱的截面处。被螺纹削弱的截面处。单个受拉螺栓承载力单个受拉螺栓承载力设计值为：设计值为：fbt=0.8ffbt=0.8f构造加强构造加强受拉螺栓群：受拉螺栓群：N(a)RNtRtNN(b)tN加劲勒tNbtebtebtfdfAN42btNNn 第第25讲：构件连接讲：构件连接4） 446拉力螺栓的计算拉力螺栓的计算螺栓群受偏心力作用时的受拉螺栓计算螺栓群受偏心力作用时的受拉螺栓计算1.1.受力分析：受力分析：2.2.大、小偏心受力大、小偏心受力Myy(a)

38、支托1刨光顶紧N1minFNeO1VNNyyi1Ni312N21maxeyyyy(b)O1n1FVN1maxN21iNi2)544(0)544(21min121max1bymNeynNNaNymNeynNNibti第第25讲：构件连接讲：构件连接4） 447高强度螺栓连接的材料和施工方法高强度螺栓连接的材料和施工方法螺栓的性能等级：螺栓的性能等级：10.910.9级和级和8.88.8级。级。10.9S10.9S级螺栓材料为级螺栓材料为20MnTiB (20MnTiB (适用规格适用规格M24)M24)或或35VB35VB（M30M30钢；钢；8.8S8.8S级的为级的为40B40B（M24M2

39、4）、）、4545号（号（M22M22或或3535号（号（M20M20钢。螺栓孔钢。螺栓孔: :钻孔。钻孔。受力都是依靠螺栓对板叠强大的的法向压力，即受力都是依靠螺栓对板叠强大的的法向压力，即紧固预拉力。控制螺栓的坚固程度，是保证连接紧固预拉力。控制螺栓的坚固程度，是保证连接质量的一个关键性因素。质量的一个关键性因素。紧固方法：紧固方法：1.1.扭矩法扭力扳手；扭矩法扭力扳手；2.2.拧掉梅花头拧掉梅花头扭剪型高强螺栓。扭剪型高强螺栓。分初拧、终拧两个阶段。分初拧、终拧两个阶段。第第25讲：构件连接讲：构件连接4） 448高强度螺栓连接的材料和施工方法高强度螺栓连接的材料和施工方法例如例如M2

40、0M20，8.88.8级，紧固力预拉力级，紧固力预拉力P=110kNP=110kN； 10.910.9级，级，P=155kNP=155kN。2356471第第25讲：构件连接讲：构件连接4） 下一讲的主要内容下一讲的主要内容 4491 1、高强度螺栓摩擦型连接的受力性能、高强度螺栓摩擦型连接的受力性能2 2、高强度螺栓承压型连接的受力性能、高强度螺栓承压型连接的受力性能3 3、钢结构连接小结、钢结构连接小结东南大学远程教育结构设计原理结构设计原理第第 二十六二十六 讲讲主讲教师：主讲教师： 曹双寅曹双寅 舒赣平舒赣平第第26讲：构件连接讲：构件连接4） 上一讲内容上一讲内容 4501 1、受剪

41、螺栓群受偏心力作用时的计算、受剪螺栓群受偏心力作用时的计算2 2、受拉螺栓的计算、受拉螺栓的计算3 3、高强度螺栓连接的构造和施工方法、高强度螺栓连接的构造和施工方法第第26讲：构件连接讲：构件连接4） 451高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接受剪高强度螺栓连接的受力性能受剪高强度螺栓连接的受力性能1.1.单个高强度螺栓的抗剪承载力设计值：单个高强度螺栓的抗剪承载力设计值：摩擦面的抗滑移系数摩擦面的抗滑移系数主要与摩擦面的粗糙程度主要与摩擦面的粗糙程度即构件接触面的处理方法有关。即构件接触面的处理方法有关。PnNfbv9 . 0摩擦面的抗滑移系数构 件 的 钢 号在连接处构件接触面的处理

42、方法Q235钢Q345钢Q390钢喷 砂0.450.550.55喷砂后涂无机富锌漆0.350.400.40喷砂后生赤锈0.450.550.55钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面0.300.350.35第第26讲：构件连接讲：构件连接4） 452高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接受剪高强度螺栓群的连接计算受剪高强度螺栓群的连接计算1.1.受剪高强度螺栓连接受力的分析方法和普通螺受剪高强度螺栓连接受力的分析方法和普通螺栓的一样，只须栓的一样，只须Nbmin Nbmin 单个高强度螺栓摩擦型单个高强度螺栓摩擦型连接的抗剪承载力设计值连接的抗剪承载力设计值NbvNbv。2.2.几种受力状态一

43、样；几种受力状态一样；3.3.构件验算考虑孔前构件验算考虑孔前 传力效应，有利。传力效应，有利。NNNNIINIIN孔前传力(a)(b)fANnnANnn15 . 01第第26讲：构件连接讲：构件连接4） 453高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接拉剪高强度螺栓连接的受力性能和计算拉剪高强度螺栓连接的受力性能和计算1.1.单个拉剪高强度螺栓的抗剪承载力设计值单个拉剪高强度螺栓的抗剪承载力设计值NtNt应满足应满足Nt0.8PNt0.8P2. 2. 拉剪高强度螺栓群连接计算拉剪高强度螺栓群连接计算绕螺栓群形心转动绕螺栓群形心转动Nt1Nt2O1yy2M=FeFV=Fe)25. 1(9 . 0

44、tfbvNPnNnitifnibvitfbvvNPnNVNPnNN11111)25. 1(9 . 0)25. 1(9 . 0第第26讲：构件连接讲：构件连接4） 454承压型高强度螺栓连接承压型高强度螺栓连接与普通螺栓连接的异同？与普通螺栓连接的异同？1.1.产生滑移后由栓杆受剪和孔壁承压直至破坏达产生滑移后由栓杆受剪和孔壁承压直至破坏达到承载能力极限状态，和普通螺栓连接的相同；到承载能力极限状态，和普通螺栓连接的相同；受力状态相同；材料强度不同；受力状态相同；材料强度不同；2.2.承压型螺栓的受剪承载力设计值承压型螺栓的受剪承载力设计值NbVNbV，不得大于，不得大于按摩型连接计算值的按摩型

45、连接计算值的1.31.3倍，即在正常使用状态连倍，即在正常使用状态连接不致产生滑移。接不致产生滑移。第第26讲：构件连接讲：构件连接4） 455钢结构连接小结钢结构连接小结钢结构常用的连接方法为焊接和栓接。焊接是主要连接钢结构常用的连接方法为焊接和栓接。焊接是主要连接方法。栓接普通螺栓和高强度螺栓连接只在安装连方法。栓接普通螺栓和高强度螺栓连接只在安装连接中应用较多。普通螺栓宜用于次要的受剪连接。摩擦接中应用较多。普通螺栓宜用于次要的受剪连接。摩擦型高强度螺栓则宜于主要部位和直接承受动力荷载的连型高强度螺栓则宜于主要部位和直接承受动力荷载的连接。接。角焊缝便于加工但受力性能较差，对接焊缝则反之

46、。除角焊缝便于加工但受力性能较差，对接焊缝则反之。除制造时接料和重要部位的连接常采用对接焊缝外，一般制造时接料和重要部位的连接常采用对接焊缝外，一般多采用角焊缝。多采用角焊缝。焊接应满足构造要求，还应作必要的强度计算。均可按焊接应满足构造要求，还应作必要的强度计算。均可按危险点计算其所受的危险点计算其所受的ff按焊缝有效截面计算的应力按焊缝有效截面计算的应力和和ff代入公式计算。代入公式计算。第第26讲：构件连接讲：构件连接4） 456钢结构连接小结钢结构连接小结焊接残余应力和残余变形是焊接过程中局部加热和冷焊接残余应力和残余变形是焊接过程中局部加热和冷却，导致焊件不均匀膨胀和收缩而产生的。在

47、焊缝附却，导致焊件不均匀膨胀和收缩而产生的。在焊缝附近的残余拉应力很高，常可达钢材屈服点近的残余拉应力很高，常可达钢材屈服点fyfy。残余应。残余应力是自相平衡的内应力，故对结构的静力强度无影响，力是自相平衡的内应力，故对结构的静力强度无影响，但使结构的刚度、稳定承载力和疲劳强度降低。但使结构的刚度、稳定承载力和疲劳强度降低。螺栓连接应满足构造要求，还应作必要的强度计算。螺栓连接应满足构造要求，还应作必要的强度计算。对受剪和受拉螺栓连接，均是计算其最不利螺栓所受对受剪和受拉螺栓连接，均是计算其最不利螺栓所受的力剪力或拉力不大于单个螺栓的承载力设计值。的力剪力或拉力不大于单个螺栓的承载力设计值。

48、高强度螺栓连接分摩擦型和承压型两类，摩擦型应用高强度螺栓连接分摩擦型和承压型两类，摩擦型应用普遍。应考虑构件的孔前传力效应。普遍。应考虑构件的孔前传力效应。第第26讲：构件连接讲：构件连接4） 下一讲的主要内容下一讲的主要内容 457钢筋混凝土构件连接1、钢筋的连接2、预制板的连接3、预制构件梁、柱的连接东南大学远程教育结构设计原理结构设计原理第第 二十七二十七 讲讲主讲教师：主讲教师： 曹双寅曹双寅 舒赣平舒赣平第第27讲：构件连接讲：构件连接4） 上一讲内容上一讲内容 4581 1、高强度螺栓摩擦型连接的受力性能与计算、高强度螺栓摩擦型连接的受力性能与计算2 2、高强度螺栓承压型连接的受力

49、性能、高强度螺栓承压型连接的受力性能3 3、钢结构连接小结、钢结构连接小结第第27讲：构件连接讲：构件连接4） 459钢筋混凝土构件连接钢筋的连接1.钢筋的接头可选用焊接接头、机械接头或搭接接头，重要受力钢筋的接头宜优先采用焊接接头或机械接头。2.钢筋焊接接头类型有闪光对接焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊等。3.机械接头有套管式轴向挤压接头、锥螺纹套管接头等。4.当受力钢筋直径22mm时，不宜采用非焊接的搭接接头5.钢筋也可以采用搭接连接搭接长度、位置）。第第27讲：构件连接讲：构件连接4） 4600000()454 5。0 . 1 d006 0。3 50 . 10（1 0 ）0800004（5

50、 ）04005()1 0008()2 5022 5(2 . 50)0054()000焊接接头的类型项次焊接接头类型接头结构适用范围钢筋类别钢筋直径（ ）mm123476598接触对焊（闪光焊）钢筋接头的用绑条双面焊接的钢筋接头钢筋接头面焊接的用绑条单双面焊接的钢筋接头钢筋接头单面焊接的剖口平焊剖口立焊钢筋与钢板用两条焊缝的电弧焊板接触对钢筋与钢焊接头 级钢筋 级钢筋级钢筋级钢筋级钢筋 级钢筋级钢筋级钢筋级钢筋 第第27讲：构件连接讲：构件连接4） 461钢筋混凝土构件连接压模导向板垫块钢筋套管套管长度连接套钢筋锥螺纹钢筋锥螺纹第第27讲：构件连接讲：构件连接4） 462预制板的连接装配式钢筋混凝土楼盖）常用的方法是将预制的楼板密铺在楼面梁或砖墙上。常用的预制铺板有预应力空心板、带肋槽形板和实心板。确保楼盖在荷载尤其是水平荷载作用下共同工作，将外力直接可靠地传递至基础，需要简单而妥善地处理好各部分的连接。(a)(b)(c)(d)第第27讲：构件连接讲：构件连接4） 463预制板