第三章连接第一节钢结构的连接方法

1、第三章连接第一节钢结构的连接方法第一节第一节 钢结构的连接方法钢结构的连接方法第二节第二节 焊缝及其连接形式焊缝及其连接形式第三节第三节 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算第四节第四节 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算第五节第五节 焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形第六节第六节 螺栓连接的构造螺栓连接的构造第七节第七节 普通螺栓的计算普通螺栓的计算第八节第八节 高强度螺栓连接的计算高强度螺栓连接的计算第三章连接第一节钢结构的连接方法力学方面：安全可靠，具有足够强度、刚度和延性；力学方面：安全可靠，具有足够强度、刚度和延性；施工方面：构造简单，制造方便施工方面：构造简单，制造方便焊接

2、、铆接和螺栓连接焊接、铆接和螺栓连接（a a）焊接连接；（）焊接连接；（b b）铆钉连接；（）铆钉连接；（c c）螺栓连接）螺栓连接 第三章连接第一节钢结构的连接方法表表1 1 三种连接方法优缺点三种连接方法优缺点 第三章连接第一节钢结构的连接方法第二节第二节 焊缝连接形式焊缝连接形式一、焊接方法一、焊接方法 分类：电弧焊、气焊和电阻焊等分类：电弧焊、气焊和电阻焊等 原理：利用电弧产生的热能使连接处的焊件钢材原理：利用电弧产生的热能使连接处的焊件钢材局部熔化，并添加焊接时由焊条或焊丝熔化的钢液，局部熔化，并添加焊接时由焊条或焊丝熔化的钢液，冷却后共同形成焊缝使两焊件连成一体。冷却后共同形成焊缝

3、使两焊件连成一体。 焊缝与空气的隔离：焊接过程中如果焊缝直接与焊缝与空气的隔离：焊接过程中如果焊缝直接与空气接触，那么空气中的氧、氮等气体会进入焊缝空气接触，那么空气中的氧、氮等气体会进入焊缝而使焊缝变脆。而使焊缝变脆。第三章连接第一节钢结构的连接方法1 1、手工电弧焊：、手工电弧焊：u 原理：原理：u 特点：适用于各种焊接位置特点：适用于各种焊接位置u 药皮：药皮：u 焊条型号与焊件母材钢号的匹配：焊条型号与焊件母材钢号的匹配： Q235Q235（E43E43型焊条）型焊条） Q345Q345（E50E50型焊条）型焊条） Q390Q390和和Q420Q420（E55E55型焊条）；型焊条）

4、；p 不同强度钢材焊接，采用与较低强度钢材匹配的不同强度钢材焊接，采用与较低强度钢材匹配的焊条；焊条；第三章连接第一节钢结构的连接方法2 2、自动（半自动）埋弧焊：、自动（半自动）埋弧焊：u 特点：效率高，熔化深度大、质量好，塑性特点：效率高，熔化深度大、质量好，塑性韧性好，焊接变形小，热影响区范围小；适用于韧性好，焊接变形小，热影响区范围小；适用于长而直的焊缝长而直的焊缝u 焊剂层：焊剂层：第三章连接第一节钢结构的连接方法3 3、气体保护焊：、气体保护焊：u 原理同埋弧焊，只是改用利用原理同埋弧焊，只是改用利用CO2作为保护介作为保护介质；质；u 速度快，焊件熔深大、焊接质量好；速度快，焊件

5、熔深大、焊接质量好；u 周围风速不能太大。周围风速不能太大。4 4、电阻焊：、电阻焊：u 原理：利用电流通过焊件接触点表面的电阻产原理：利用电流通过焊件接触点表面的电阻产生的热量来熔化金属，再通过压力使其熔合。生的热量来熔化金属，再通过压力使其熔合。u 焊接厚度焊接厚度6mm6mm时时，h hf f t t (1(12)mm2)mm。第三章连接第一节钢结构的连接方法2 2、焊缝长度、焊缝长度 l lw wp 太短：使焊缝起弧点和落弧太短：使焊缝起弧点和落弧点太近，焊缝端部易坍塌；点太近，焊缝端部易坍塌； 不宜小于不宜小于8 8h hf f或或40 mm40 mm p 太长：太长：沿长度方向应力

6、分布不均，两沿长度方向应力分布不均，两端大中间小，过长则可能使两端先破坏；端大中间小，过长则可能使两端先破坏； 不宜大于不宜大于6060hfhf3 3、其他构造要求：、其他构造要求：P42-43P42-43第三章连接第一节钢结构的连接方法第三章连接第一节钢结构的连接方法wff3)( 32/22fxfxefyfyefzfze, , NAVAVAfxfy/2/2fyfx/fz/2/2, （一）角焊缝强度计算公式（一）角焊缝强度计算公式角焊缝承受三个方向力：角焊缝承受三个方向力：fyfx/fz/2/2, 第三章连接第一节钢结构的连接方法22w2ffxfyfzfyfx33/2/2/2/2f角焊缝基本公

7、式角焊缝基本公式222wfxfyfxfyfzf2()3f仅有平行于焊缝长度方向的轴心力仅有平行于焊缝长度方向的轴心力wfewf/()Nhlf仅有一垂直于焊缝长度方向的轴心力仅有一垂直于焊缝长度方向的轴心力wfewff/()Nhlf同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力22wffff/f（一）角焊缝强度计算公式（一）角焊缝强度计算公式第三章连接第一节钢结构的连接方法p 注意环节：注意环节：1 1、计算长度：考虑起弧和落弧由实际长度减去、计算长度：考虑起弧和落弧由实际长度减去2hf2hf；2 2、一般只考虑一个垂直于焊缝长度方向的力；、一般只考虑一个垂直于焊缝

8、长度方向的力；3 3、 强度设计增大系数：强度设计增大系数：4 4、正应力和剪应力的正确理解；、正应力和剪应力的正确理解；p 角焊缝强度计算步骤角焊缝强度计算步骤1 1、根据构造要求初定焊接尺寸、根据构造要求初定焊接尺寸hfhf；2 2、确定总的有效面积，需考虑多条焊缝；、确定总的有效面积，需考虑多条焊缝；3 3、分别求解平行于焊缝长度方向的应力、分别求解平行于焊缝长度方向的应力 和垂直和垂直于焊缝长度方向的应力于焊缝长度方向的应力 ，然后代入公式计算。，然后代入公式计算。wfewff/()Nhlfwfewf/()Nhlfwfewff/()Nhlf第三章连接第一节钢结构的连接方法（二）受轴心力

9、作用的拼接板连接（二）受轴心力作用的拼接板连接1 1、仅侧面角焊缝、仅侧面角焊缝wffewNfhl wfewNfhl 强度验算：强度验算：承载力验算：承载力验算：第三章连接第一节钢结构的连接方法p算例算例1 1 如图所示两块板厚如图所示两块板厚t t14mm14mm的板采用上下两块盖的板采用上下两块盖板（板厚板（板厚t t8mm8mm）连接，钢材采用）连接，钢材采用Q235Q235，手工焊，手工焊，焊条焊条E43E43，承受静态轴心力，承受静态轴心力N N500KN500KN，已知端缝长，已知端缝长度为度为Lw1Lw1400mm400mm，侧缝长度为，侧缝长度为Lw2Lw2300mm300mm

10、，根据下，根据下列情况设计焊缝：列情况设计焊缝：（1 1）仅有侧面角焊缝；）仅有侧面角焊缝；（2 2）仅有正面角焊缝；）仅有正面角焊缝；解：根据构造要求焊角尺寸解：根据构造要求焊角尺寸 hf 1.2x8hf 1.2x8 t-(1 t-(12)2) 取取hf=6mmhf=6mm1.5 145.6第三章连接第一节钢结构的连接方法（1 1）仅有侧面角焊缝；）仅有侧面角焊缝；few3w2f50010103160 N/mm0.76430026Nhlf 第三章连接第一节钢结构的连接方法（二）受轴心力作用的拼接板连接（二）受轴心力作用的拼接板连接2 2、仅正面角焊缝、仅正面角焊缝wfffewNfhl wfe

11、wfNfhl 强度验算：强度验算：承载力验算：承载力验算：第三章连接第一节钢结构的连接方法p算例算例1 1 如图所示两块板厚如图所示两块板厚t t14mm14mm的板采用上下两块盖的板采用上下两块盖板（板厚板（板厚t t8mm8mm）连接，钢材采用）连接，钢材采用Q235Q235，手工焊，手工焊，焊条焊条E43E43，承受静态轴心力，承受静态轴心力N N500KN500KN，已知端缝长，已知端缝长度为度为Lw1Lw1400mm400mm，侧缝长度为，侧缝长度为Lw2Lw2300mm300mm，根据下，根据下列情况设计焊缝：列情况设计焊缝：（1 1）仅有侧面角焊缝；）仅有侧面角焊缝；（2 2）仅

12、有正面角焊缝；）仅有正面角焊缝；解：根据构造要求焊角尺寸解：根据构造要求焊角尺寸 hf 1.2x8hf 1.2x8 t-(1 t-(12)2) 取取hf=6mmhf=6mm1.5 145.6第三章连接第一节钢结构的连接方法（2 2）仅有正面角焊缝；）仅有正面角焊缝；few3w2f500101531.22195 N/mm0.76240026Nhlf 第三章连接第一节钢结构的连接方法3、三面围焊三面围焊先计算正面角焊缝受力先计算正面角焊缝受力N N1 1，剩余的，剩余的N N- -N N1 1由侧面角焊由侧面角焊缝承担缝承担。（一般采用连续焊接，即（一般采用连续焊接，即hfhf相等）相等）1 1）

13、正面角焊缝承担内力）正面角焊缝承担内力N1N1 ：w1ffe1wNfhl 2 2）剩余的剩余的N-N1N-N1由侧面角由侧面角焊缝承担焊缝承担：w1ffew2NNfhl 第三章连接第一节钢结构的连接方法（三）受轴心力作用的角钢连接（三）受轴心力作用的角钢连接1 1、当用侧面角焊缝连接时、当用侧面角焊缝连接时: :两面侧焊两面侧焊肢背 N1=e2 N /（e1+e2）=K1 N 肢尖 N2=e1 N /（e1+e2）=K2 N 肢背、肢尖焊缝强度验算肢背、肢尖焊缝强度验算w2f2few2Nfhl w1f1few1Nfhl 第三章连接第一节钢结构的连接方法p 焊缝内力分配系数焊缝内力分配系数第三章

14、连接第一节钢结构的连接方法2 2、三面围焊时：、三面围焊时：先计算正面角焊缝受力先计算正面角焊缝受力N N3 3，剩余，剩余的的N N- -N N3 3由侧面角焊缝承担。由侧面角焊缝承担。 1）正面角焊缝承担的力正面角焊缝承担的力 N3 =0.7hflw3f ffw2）侧面角焊缝承担的力侧面角焊缝承担的力 肢背 N1 =e2 N /（e1+e2）N3 /2=K1 NN3 /2 肢尖 N2 =e1 N /（e1+e2）N3 /2=K2NN3 /2 3 3）肢背、肢尖焊缝强度验算）肢背、肢尖焊缝强度验算w2f2few2Nfhl w1f1few1Nfhl 第三章连接第一节钢结构的连接方法p 算例算例

15、2 2 如图所示某桁架腹杆采用角钢如图所示某桁架腹杆采用角钢2L140X102L140X10，用角焊，用角焊缝三面围焊与节点板连接，钢材采用缝三面围焊与节点板连接，钢材采用Q235Q235，手工焊，手工焊，焊条焊条E43E43，承受静态轴心力，承受静态轴心力N N1170KN1170KN，已知焊角尺寸，已知焊角尺寸hfhf8mm8mm，肢背焊缝长度，肢背焊缝长度Lw1Lw1400mm400mm，肢尖焊缝长度，肢尖焊缝长度Lw2Lw2250mm250mm，验算焊缝连接是否安全：，验算焊缝连接是否安全：第三章连接第一节钢结构的连接方法1 1）正面角焊缝承担的力）正面角焊缝承担的力 N3 = 0.7

16、hflw3f ffw 0.7x8x140 x2x1.22x160306kN2 2）肢背受力：）肢背受力：3) 3) 肢尖受力：肢尖受力：N1 =K1 NN3 /2 0.7x1170-306/2=666kN0.7x8x2x(400-8)x160=702kN0.7x8x2x(400-8)x160=702kNN2 =K2NN3 /20.3x1170-306/2=198kN0.7x8x2x(250-8)x160=434kN0.7x8x2x(250-8)x160=434kN第三章连接第一节钢结构的连接方法（四）弯矩作用下的焊缝强度计算（四）弯矩作用下的焊缝强度计算wfffwMfW1 1、确定焊缝有效截面

17、；、确定焊缝有效截面；2 2、计算焊缝的有效截面模、计算焊缝的有效截面模量；量；3 3、计算弯曲正应力：、计算弯曲正应力：第三章连接第一节钢结构的连接方法（五）弯矩、剪力和轴心力共同作用（五）弯矩、剪力和轴心力共同作用MVNAAAwewew; ; MVNWhlhlMN2V2wAAAff()()fMVNAAAwewew; ; MVNWhlhlMVNAAAwewew; ; MVNWhlhl第三章连接第一节钢结构的连接方法p 算例算例3 3 验算如图所示牛腿与钢柱连接角焊缝强度。钢材验算如图所示牛腿与钢柱连接角焊缝强度。钢材采用采用Q235Q235，手工焊，焊条，手工焊，焊条E43E43，N300K

18、N，V200KN，e e100mm100mm，已知焊角尺寸，已知焊角尺寸hfhf8mm8mm，焊缝长，焊缝长度度LwLw400mm400mm。第三章连接第一节钢结构的连接方法3V2Aew200 1046.5N/mm0.78240028Vhl 剪力剪力V V产生产生弯矩弯矩M MVeVe产生产生3M2A2w200 1010076.6N/mm20.78400286VeW 轴力轴力N N产生产生3N2Aew300 1069.8N/mm0.78240028Nhl 2MN2V222wAAAff76.669.8()()46.5128.7 N/mm1.22f焊缝强度验算：焊缝强度验算：第三章连接第一节钢结构

19、的连接方法（六）扭矩作用下的焊缝（六）扭矩作用下的焊缝 基本假定基本假定 （1 1）被连接构件是绝对）被连接构件是绝对刚性的，而焊缝则是弹刚性的，而焊缝则是弹性的；性的；（2 2）被连接板件绕角焊）被连接板件绕角焊缝有效截面形心缝有效截面形心o o旋转，旋转，角焊缝上任一点的应力角焊缝上任一点的应力方向垂直于该点与形心方向垂直于该点与形心o o的连线，应力的大小与的连线，应力的大小与其距离其距离r r的大小成正比。的大小成正比。 AAxy; T rJIIJAyTAxTrJTAxAyTrJ第三章连接第一节钢结构的连接方法p 基本步骤：基本步骤：（1 1）求解）求解J JIxIxIyIy； 焊缝形

20、心求解；焊缝形心求解；（2 2）求解扭转应力）求解扭转应力（3 3）求解垂直于和平行于焊缝长度方向的应力）求解垂直于和平行于焊缝长度方向的应力分量：分量：（4 4）代入角焊缝强度验算公式：）代入角焊缝强度验算公式：AAxy; T rJIIJAyTAxTrJTAxAyTrJ22wff/f 第三章连接第一节钢结构的连接方法（七）扭矩、剪力和轴心力共同作用（七）扭矩、剪力和轴心力共同作用yVNTTxAAAAewew; ; ; T rVNT rhlhlJJTV2TT2wAAAAff()()f第三章连接第一节钢结构的连接方法u 角焊缝计算思路：角焊缝计算思路：1 1、根据荷载情况明确角焊缝参数，包括焊角

21、尺寸、根据荷载情况明确角焊缝参数，包括焊角尺寸hfhf、焊缝长度、焊缝长度lwlw、截面模量、截面模量w w、惯性矩等；、惯性矩等；2 2、分别求解各种荷载工况下的截面应力；、分别求解各种荷载工况下的截面应力；3 3、求解垂直于截面和平行于截面应力，应力合成，、求解垂直于截面和平行于截面应力，应力合成，代入计算公式代入计算公式22wffff/f第三章连接第一节钢结构的连接方法p 算例算例4 4：p54p54，例，例3 35 5第三章连接第一节钢结构的连接方法（一）对接焊缝强度（一）对接焊缝强度（1 1）钢材牌号焊条型号）钢材牌号焊条型号（2 2）焊缝质量检验标准：）焊缝质量检验标准： I I、

22、IIII、 IIIIII级级 压剪：焊缝和焊件等强；不需计算焊缝强度压剪：焊缝和焊件等强；不需计算焊缝强度 拉：拉： I I、IIII级焊缝和焊件等强，不需计算焊级焊缝和焊件等强，不需计算焊缝强度；缝强度；IIIIII级级：0.85f（母材强度），计算焊缝计算焊缝强度。强度。焊透对接焊缝焊透对接焊缝部分焊透对接焊缝部分焊透对接焊缝第三章连接第一节钢结构的连接方法（二）焊透对接焊缝：厚度与焊件相同，焊件截（二）焊透对接焊缝：厚度与焊件相同，焊件截面（如果厚度不一则取薄板截面）面（如果厚度不一则取薄板截面）（1 1）轴心受力的对接焊缝）轴心受力的对接焊缝 N（lwt）fwt或fwc第三章连接第一节

23、钢结构的连接方法（2 2）受弯、受剪的对接焊缝计算）受弯、受剪的对接焊缝计算 最大应力值验算最大应力值验算 max MWw fwt maxVS（Iwt ） fwV焊缝为矩形截面焊缝为矩形截面第三章连接第一节钢结构的连接方法wtzsf1 . 132B2B焊缝为工字形截面焊缝为工字形截面 折算应力验算折算应力验算 考虑到最大折算应力只发生在局部个别点，所以考虑到最大折算应力只发生在局部个别点，所以将强度设计值适当提高将强度设计值适当提高1010。第三章连接第一节钢结构的连接方法-320 x20-320 x20-320 x20-320 x20-1160 x10-1160 x10p 算例算例5 5 如

24、图所示焊接工字形梁仅在腹板上设一道对接拼如图所示焊接工字形梁仅在腹板上设一道对接拼接焊缝，钢材采用接焊缝，钢材采用Q345Q345，手工焊，焊条，手工焊，焊条E50E50，拼接，拼接处弯矩处弯矩M M2600kNm2600kNm，剪力，剪力V V244kN244kN，设置引弧板，设置引弧板，质量等级三级，试验算最大应力和折算应力。质量等级三级，试验算最大应力和折算应力。第三章连接第一节钢结构的连接方法（1 1）焊缝所处截面的惯性矩：）焊缝所处截面的惯性矩：上翼缘对上翼缘对x x轴的面积矩：轴的面积矩：上半截面对上半截面对x x轴的面积矩：轴的面积矩：3344320 1200310 1160/1

25、2575685 10 xImm31320201160/2103776000Smm33776000 1160/2 10 1160/45458000Smm621max2600101160 / 2262265/5756850000wtxMyfNmmI32max24410545800023.1180/575685000010wvxVSfNmmI t（2 2）焊缝最大应力验算：）焊缝最大应力验算：第三章连接第一节钢结构的连接方法（2 2）折算应力验算：腹板与上翼缘交界点）折算应力验算：腹板与上翼缘交界点折算应力：折算应力：3211244 10377600016180/5756850000 10wvxVS

26、fN mmI t222221232623 16263.5/1.11.1 265291.5/rwtN mmfN mm 第三章连接第一节钢结构的连接方法（三）部分焊透的对接焊缝（三）部分焊透的对接焊缝应用：联系或是临时连接应用：联系或是临时连接坡口形式：按角焊缝计算坡口形式：按角焊缝计算第三章连接第一节钢结构的连接方法一、焊接应力的分类和产生的原因一、焊接应力的分类和产生的原因 纵向焊接应力纵向焊接应力第三章连接第一节钢结构的连接方法 横向横向焊接应力焊接应力（1 1）纵向收缩（）纵向收缩（2 2）施焊先后不同：后冷却的受拉）施焊先后不同：后冷却的受拉第三章连接第一节钢结构的连接方法 厚度方向的厚

27、度方向的焊接应力焊接应力（1 1）中间受拉，四周受压应力状态；）中间受拉，四周受压应力状态；（2 2）中间厚板焊缝三向受拉，降低塑性）中间厚板焊缝三向受拉，降低塑性；第三章连接第一节钢结构的连接方法 对结构静力强度的影响：承载力没有影响对结构静力强度的影响：承载力没有影响第三章连接第一节钢结构的连接方法 对结构刚度的影响：对结构刚度的影响：塑性部分没法提供刚度，刚度降低塑性部分没法提供刚度，刚度降低 对对低温冷脆低温冷脆的影响：两向或者三向应力，变脆的影响：两向或者三向应力，变脆 对疲劳强度的影响：降低疲劳强度或允许应力幅对疲劳强度的影响：降低疲劳强度或允许应力幅第三章连接第一节钢结构的连接方

28、法 残余变形形式残余变形形式第三章连接第一节钢结构的连接方法 残余变形形式残余变形形式第三章连接第一节钢结构的连接方法 焊接位置要合理，布置应尽量对称于截面重心焊接位置要合理，布置应尽量对称于截面重心 焊缝尺寸（焊脚和焊缝长度）要适当，采用细长焊缝焊缝尺寸（焊脚和焊缝长度）要适当，采用细长焊缝 焊缝不宜过分集中（图焊缝不宜过分集中（图a a）：过大的焊接应力）：过大的焊接应力 应尽量避免三向焊缝交叉（图应尽量避免三向焊缝交叉（图b b） 焊条易达到（图焊条易达到（图d d），避免仰焊），避免仰焊第三章连接第一节钢结构的连接方法2 2、合理的工艺措施、合理的工艺措施 采取合理的施焊次序采取合理的

29、施焊次序第三章连接第一节钢结构的连接方法 施焊前加相反的预变形（图施焊前加相反的预变形（图a a、b b） 焊前预热，焊后回火（图焊前预热，焊后回火（图c c）2 2、合理的工艺措施、合理的工艺措施第三章连接第一节钢结构的连接方法第六节第六节 螺栓连接的构造螺栓连接的构造一、引一、引 言言 分类：分类： 普通螺栓普通螺栓 高强螺栓高强螺栓 直径：有效直径（直径：有效直径（d de e ，A Ae e）和公称直径）和公称直径d d（M20M20M24M24）精制螺栓：精制螺栓：A A级和级和B B级，级，5.65.6级和级和8.88.8级级粗制螺栓：粗制螺栓：C C级，级，4.64.6级和级和4

30、.84.8级级摩擦型螺栓：板件间的摩擦力为极限状态；摩擦型螺栓：板件间的摩擦力为极限状态；承压型螺栓：摩擦力先被克服，直至螺杆承压型螺栓：摩擦力先被克服，直至螺杆剪切或者孔壁承压破坏；剪切或者孔壁承压破坏；第三章连接第一节钢结构的连接方法二、螺栓连接的排列和构造要求二、螺栓连接的排列和构造要求 排列方式：排列方式： 并列：简单整齐并列：简单整齐 错列：紧凑错列：紧凑第三章连接第一节钢结构的连接方法 排列要求排列要求u 受力要求：钢板端部剪断，端距不应小于受力要求：钢板端部剪断，端距不应小于2 2d d0 0； 受拉时，栓距和线距不应过小；受拉时，栓距和线距不应过小； 受压时，沿作用力方向栓距不

31、宜过大；受压时，沿作用力方向栓距不宜过大；u 构造要求：边距和中距不宜过大，否则接触面不紧构造要求：边距和中距不宜过大，否则接触面不紧密，潮气入侵造成锈蚀；密，潮气入侵造成锈蚀；u 施工要求：有一定的施工空间，便于转动扳手拧紧施工要求：有一定的施工空间，便于转动扳手拧紧螺帽。螺帽。第三章连接第一节钢结构的连接方法第三章连接第一节钢结构的连接方法 孔、螺栓图例孔、螺栓图例 第三章连接第一节钢结构的连接方法 传力方式：传力方式：抗剪螺栓：抗剪螺栓：螺栓杆抗剪螺栓杆抗剪和螺栓杆对孔壁承压传和螺栓杆对孔壁承压传递剪力；递剪力；抗拉螺栓：抗拉螺栓：螺栓杆承受螺栓杆承受沿杆长方向的拉力；沿杆长方向的拉力；

32、同时同时抗剪、抗拉螺栓抗剪、抗拉螺栓: :第七节第七节 普通螺栓连接的计算普通螺栓连接的计算第三章连接第一节钢结构的连接方法一、抗剪螺栓一、抗剪螺栓工作性能：工作性能：克服界面摩擦力，螺杆承压（剪切和弯曲），塑性破坏克服界面摩擦力，螺杆承压（剪切和弯曲），塑性破坏1 1、破坏形式：螺栓杆剪断；孔壁压坏；板被拉断；、破坏形式：螺栓杆剪断；孔壁压坏；板被拉断；板端被剪断；螺栓杆弯曲板端被剪断；螺栓杆弯曲 第三章连接第一节钢结构的连接方法2 2、 一个抗剪螺栓的设计承载力计算一个抗剪螺栓的设计承载力计算u 抗剪承载力设计值：抗剪承载力设计值： bvvbvfdnN42u 承压承载力设计值：承压承载力设

33、计值： bcbcftdN(a) 单剪单剪 (b) 双剪双剪 (c) 四剪面四剪面一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式较小值一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式较小值 bmin/nNN第三章连接第一节钢结构的连接方法3 3、普通螺栓的抗剪连接计算、普通螺栓的抗剪连接计算1 1）轴心力作用下的抗剪计算）轴心力作用下的抗剪计算 螺栓强度螺栓强度bmin/NnN 板件净截面强度板件净截面强度 n/NAf 净截面面积净截面面积A An n（1 1）并列）并列N1=N； N2 =N(n1/n) N ；N3 = N (n1+n2)/n N 对被连接板：对被连接板：An=t (bn1d0)对拼接板：对拼接

34、板： An =2t1 (bn3d0)第三章连接第一节钢结构的连接方法（2 2）错列）错列: :22n4212202(1)Ateneen d第三章连接第一节钢结构的连接方法p 算例算例6 6 如图所示某钢板的搭接连接，板件厚如图所示某钢板的搭接连接，板件厚t t16mm16mm，宽宽b b240mm240mm，拼接板，拼接板t1t17mm7mm，采用，采用C C级螺栓级螺栓M22M22，孔径孔径d0d023.5mm23.5mm，承受轴心力，承受轴心力N N500kN500kN，钢材采用，钢材采用Q235Q235，试设计该连接。，试设计该连接。第三章连接第一节钢结构的连接方法抗剪承载力设计值：抗剪

35、承载力设计值：224222140106.44bbvvvdNnfkN承压承载力设计值：承压承载力设计值：22 1430593.9bbccNdtfkN 抗剪螺栓的承载力设计值抗剪螺栓的承载力设计值bminmin(,)93.9bbvcNNNkN抗剪螺栓数：抗剪螺栓数：取螺栓数取螺栓数n n6 6bmin/500 /93.95.3nNN板件净截面强度板件净截面强度: 32n250010/210/14240323.5215/NANmmfNmm第三章连接第一节钢结构的连接方法2 2）扭矩作用下的抗剪计算）扭矩作用下的抗剪计算 基本假定基本假定 被连接构件是被连接构件是绝对刚性的，而绝对刚性的，而螺栓则是弹

36、性的；螺栓则是弹性的； 各螺栓绕螺栓群形心各螺栓绕螺栓群形心o o旋转，其受力大小与旋转，其受力大小与其至螺栓群形心其至螺栓群形心o o的距离的距离r r成正比，力的方向与成正比，力的方向与其至螺栓群形心的连线相垂直。其至螺栓群形心的连线相垂直。第三章连接第一节钢结构的连接方法TTT1122nnTN rN rN r 平衡条件：平衡条件： 根据螺栓受力大小与其至形心根据螺栓受力大小与其至形心o的距离的距离r成正比条件成正比条件 TTT12n12nNNNrrr 则则 TTn22221112n111()iiNNTrrrrrr 或或 T111222iiiTrTrNrxyT11x22iiTyNxyT11

37、y22iiTxNxybvTNN1验算验算 第三章连接第一节钢结构的连接方法3 3）螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作用下的抗剪计算）螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作用下的抗剪计算在扭矩在扭矩T作用下，螺栓作用下，螺栓1 受力为受力为 第三章连接第一节钢结构的连接方法在剪力在剪力V和轴力和轴力N作用下，螺栓均匀受力：作用下，螺栓均匀受力： V1y/NVnN1x/NNn则螺栓则螺栓1受的最大剪力受的最大剪力N1应满足：应满足： NT2VT2b11x1x1y1ymin()()NNNNNN例题例题7 p74 7 p74 例题例题3 39 93 3）螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作用下的抗剪计算）螺栓群在扭矩、剪力和

38、轴心力作用下的抗剪计算第三章连接第一节钢结构的连接方法二、抗拉螺栓连接二、抗拉螺栓连接1 1、受力性能：、受力性能：btebtebtfAfdN42撬力现象：撬力现象：有效面积：有效面积：eA0.8btff第三章连接第一节钢结构的连接方法2 2、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算bt/nNN/NbttNNnN或者或者第三章连接第一节钢结构的连接方法3、螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算、螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算 假定：中和轴在最下排螺栓处假定：中和轴在最下排螺栓处 Mb11t2iMyNNmyMMM1122/nnNyNyNy则则 MMM1122()nnMm NyNyNy第

39、三章连接第一节钢结构的连接方法4 4、M M、N N共同作用（偏心受拉）螺栓计算共同作用（偏心受拉）螺栓计算b1maxt2iNMyNNnmy第三章连接第一节钢结构的连接方法三、螺栓群同时受剪力和拉力的计算三、螺栓群同时受剪力和拉力的计算第三章连接第一节钢结构的连接方法v/NVn螺栓不发生拉剪破坏：螺栓不发生拉剪破坏： 22vtbbvt()()1NNNN板不发生承压破坏：板不发生承压破坏： bvcNN（1 1）支托仅起安装作用：）支托仅起安装作用： 螺栓群受力为螺栓群受力为M M= =VeVe和剪力和剪力V V，则，则M2t11/()iNNMymy例题例题9 9：P80P80，例题，例题3-12

40、3-12第三章连接第一节钢结构的连接方法（2 2）支托承受剪力：）支托承受剪力： 螺栓群只承受弯矩螺栓群只承受弯矩M M= =VeVe作用，则作用，则M2bt11t/()iNNMymyN支托与柱翼缘的角焊缝验算：支托与柱翼缘的角焊缝验算： wfewf/()Vhlf 为考虑剪力为考虑剪力V偏心对角焊缝的影响，取偏心对角焊缝的影响，取1.251.35第三章连接第一节钢结构的连接方法第八节第八节 高强螺栓连接的计算高强螺栓连接的计算一、概述一、概述分类：摩擦型与承压型分类：摩擦型与承压型受力特性：抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为受力特性：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

41、允许克服最大摩擦力后，以承载力极限状态；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（同普通螺杆抗剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态（同普通螺栓），所以承载力大于前者。受拉时两者无区别。螺栓），所以承载力大于前者。受拉时两者无区别。材料与强度等级材料与强度等级: :由高强材料经热处理制成，按强度由高强材料经热处理制成，按强度等级分等级分10.910.9与与8.88.8级。级。 10.910.9级：一般为级：一般为20MnTiB20MnTiB、40Cr40Cr等材料，等材料， f fu u1000N/mm1000N/mm2 2， f fy y/f/fu u0.90.9； 8

42、.88.8级：一般为级：一般为3535号、号、4545号钢和号钢和40B40B钢制成，钢制成， f fu u800N/mm800N/mm2 2， f fy y/f/fu u0.80.8。第三章连接第一节钢结构的连接方法1、高强螺栓连接的预拉力、高强螺栓连接的预拉力 施加方法：施加方法：扭矩法、转角法（大六角头型）、扭剪法（扭矩法、转角法（大六角头型）、扭剪法（扭剪型扭剪型） 预拉力设计值：预拉力设计值：高强度螺栓预拉力设计值按材料抗拉强度和高强度螺栓预拉力设计值按材料抗拉强度和螺栓有效截面积确定，取值时考虑：螺栓有效截面积确定，取值时考虑： 螺栓材质的不均匀性，引入折减系数螺栓材质的不均匀性，

43、引入折减系数0.9； 施加预应力时为补偿预拉力损失超张拉施加预应力时为补偿预拉力损失超张拉5%10%，引入折减系数引入折减系数0.9； 在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉承载力，引入折减系数栓的抗拉承载力，引入折减系数1/1.2； 钢材由于以抗拉强度为准，引入附加安全系数钢材由于以抗拉强度为准，引入附加安全系数0.9。第三章连接第一节钢结构的连接方法ueue0.90.90.9/1.20.608PfAf A1、高强螺栓连接的预拉力、高强螺栓连接的预拉力第三章连接第一节钢结构的连接方法2、高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数、高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数 滑移系数与处理方法和构件的钢号有关滑移系数与处理方法和构件的钢号有关，P83表3-10：