钢结构基础第七章

1、第7章 钢结构的连接和节点构造第第7 7章章 钢结构的连接和节点构造钢结构的连接和节点构造钢结构对连接的要求及连接方法对接焊缝的构造和计算角焊接连接的特性和计算焊接残余应力和焊接残余变形普通螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的性能和计算焊接梁翼缘焊缝的计算构件的拼接柱脚的设计学习方法：学习方法：构造自学构造自学计算讲解计算讲解第7章 钢结构的连接和节点构造第第7 7章章 钢结构的连接和节点构造钢结构的连接和节点构造掌握焊接连接的特性和计算普通螺栓连接、高强度螺栓连接的性能和计算 第7章 钢结构的连接和节点构造7.1 7.1 钢结构对连接的要求和连接方法钢结构对连接的要求和连接方法连接的要求：足

2、够的强度、刚度和延性连接方法：焊接、铆接和螺栓连接图图7-1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法教材p189有8项要求第7章 钢结构的连接和节点构造7.2 7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等7 7. .2 2.1 .1 常用焊接方法常用焊接方法图图7-3 手工电弧焊手工电弧焊图图7-4 自动埋弧焊自动埋弧焊课本p191 手工电弧焊的焊条应与焊件钢材相匹配，如：手工电弧焊的焊条应与焊件钢材相匹配，如： Q235-E43Q235-E43系列焊条；系列焊条；Q345-E50Q345-E50系列焊条系列焊条；Q390-E55Q390-E55系系列焊条列焊条第7章 钢

3、结构的连接和节点构造7.2 7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性优点：省工省材 任何形状的构件均可直接连接 密封性好，刚度大缺点：材质劣化 残余应力、残余变形 一裂即坏、低温冷脆7 7. .2 2. .2 2 焊缝连接的优缺点焊缝连接的优缺点第7章 钢结构的连接和节点构造7.2 7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性焊缝缺陷：裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、焊瘤等7 7. .2 2. .3 3 焊缝缺陷焊缝缺陷课本p193第7章 钢结构的连接和节点构造7.2 7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性7 7. .2 2. .3 3 焊缝缺陷焊缝缺陷图图7-6 焊缝缺陷焊缝缺陷第7章 钢结构的连接

4、和节点构造7.2 7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性焊缝等级：钢结构工程施工质量验收规范分三级 三级焊缝：外观检查； 二级焊缝：在外观检查的基础上再做无损检验，用超声波检验每条焊缝的20长度，且不小于200mm； 一级焊缝：在外观检查的基础上用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷。强度折减：高空安装焊缝，强度设计值乘以0.9 7 7. .2 2. .3 3 焊缝缺陷焊缝缺陷连接形式连接形式平接平接 搭接搭接 T T形连接形连接 角接角接 (a)(c)(b)(d)(f)(e)(g)(h)(i)7.2 7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性7 7. .2 2. .4 4 焊缝连接型式及

5、焊缝型式焊缝连接型式及焊缝型式课本p194第7章 钢结构的连接和节点构造7.2 7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性焊缝型式：对接焊缝和角焊缝7 7. .2 2. .4 4 焊缝连接型式及焊缝型式焊缝连接型式及焊缝型式图图7-8 焊缝型式焊缝型式对接焊缝角焊缝第7章 钢结构的连接和节点构造7.2 7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性施焊位置：俯焊（平焊）、立焊、横焊和仰焊7 7. .2 2. .4 4 焊缝连接型式及焊缝型式焊缝连接型式及焊缝型式图图7-10 焊缝施焊位置焊缝施焊位置第7章 钢结构的连接和节点构造7.2 7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性作用：表明焊缝型式、尺寸和辅助要求表示

6、方法：由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成7 7. .2 2. .5 5 焊缝代号焊缝代号图图7-11 单面焊缝的标注方法单面焊缝的标注方法课本p196第7章 钢结构的连接和节点构造7.2 7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性7 7. .2 2. .5 5 焊缝代号焊缝代号图图7-12 双面焊缝的标注方法双面焊缝的标注方法图图7-13 栅线表示栅线表示1正面焊缝正面焊缝2背面焊缝背面焊缝3安装焊缝安装焊缝课本p198第7章 钢结构的连接和节点构造7.3 7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算坡口形式：I形缝、V形缝、带钝边单边V形缝、带钝边V形缝（Y形缝）、带钝边U形缝、带钝边双单

7、边V形缝和双Y形缝等7 7. .3 3. .1 1 对接焊缝的构造要求对接焊缝的构造要求图图7-14 对接焊缝坡口形式对接焊缝坡口形式课本P199第7章 钢结构的连接和节点构造7.3 7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算不同宽度或厚度的钢板拼接7 7. .3 3. .1 1 对接焊缝的构造要求对接焊缝的构造要求图图7-15 不同宽度或厚度的钢板拼接不同宽度或厚度的钢板拼接课本p199第7章 钢结构的连接和节点构造7.3 7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算其他构造要求7 7. .3 3. .1 1 对接焊缝的构造要求对接焊缝的构造要求图图7-16 引弧板引弧板图图7-1

8、7 焊透的焊透的T形连接焊缝形连接焊缝图图7-18 钢板拼接钢板拼接焊缝示意焊缝示意课本p200对接焊缝的两端，常因不能熔透而出现凹形的焊口，对接焊缝的两端，常因不能熔透而出现凹形的焊口，焊口处常产生裂纹和应力集中。所以，对接焊缝施焊口处常产生裂纹和应力集中。所以，对接焊缝施焊时应采用引弧板消除此影响；在一些特殊情况下焊时应采用引弧板消除此影响；在一些特殊情况下无法采用引弧板时（如无法采用引弧板时（如T形接头的对接焊缝），每形接头的对接焊缝），每条焊缝的计算长度（有效长度）焊缝长度条焊缝的计算长度（有效长度）焊缝长度2t(t为较薄焊件的厚度为较薄焊件的厚度)。第7章 钢结构的连接和节点构造7.

9、3 7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算计算原则：计算原则：I I、IIII级焊缝与构件等强，有引弧板时不计算，仅计算级焊缝与构件等强，有引弧板时不计算，仅计算III III 级焊级焊缝。缝。（1 1）轴心受力轴心受力的对接焊缝的对接焊缝7 7. .3 3. .2 2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算wwwtcN l tff图图7-19 轴心力作用下对接焊缝连接轴心力作用下对接焊缝连接教材p201，附录附录12查出对接焊缝抗拉，抗压设计查出对接焊缝抗拉，抗压设计强度，强度， Lw没有引弧板时减去没有引弧板时减去2t第7章 钢结构的连接和节点构造7.3 7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊

10、缝的构造和计算（2）受弯受剪的对接焊缝7 7. .3 3. .2 2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算wwtwwwvM WfVSI tf图图7-20 受弯受剪的对接连接受弯受剪的对接连接教材p201第7章 钢结构的连接和节点构造7.3 7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算（2）受弯受剪的对接焊缝7 7. .3 3. .2 2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算221131.1wtf图图7-21 受弯、剪的工形截面对接焊缝受弯、剪的工形截面对接焊缝腹板与翼缘交界处教材p201，还要验算最大正应力最大剪应力第7章 钢结构的连接和节点构造7.3 7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算计算

11、原则：按角焊缝进行计算7 7. .3 3. .3 3 部分焊透的对接焊缝部分焊透的对接焊缝图图7-22 部分焊透的对接焊缝部分焊透的对接焊缝见后面角焊缝公式有效厚度见教材p202第7章 钢结构的连接和节点构造7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算7 7. .4 4. .1 1 角焊缝的构造和强度角焊缝的构造和强度图图7-24 角焊缝截面图角焊缝截面图焊脚尺寸hf角焊缝截面形式可分为角焊缝截面形式可分为直角角焊缝直角角焊缝和和斜角角焊缝斜角角焊缝两类：两类： 其中直角角焊缝的直角边边长其中直角角焊缝的直角边边长hf称为焊脚尺寸；称为焊脚尺寸；he称称为焊缝的有效厚度，是计算角焊缝破

12、坏面面积的参为焊缝的有效厚度，是计算角焊缝破坏面面积的参数之一数之一 。 (a)等腰式(b)平坦式(c)凹面式hfhfhf1.5hfhfhfhehehe直角角焊缝及截面形式直角角焊缝及截面形式 第7章 钢结构的连接和节点构造N侧面角焊缝正面角焊缝 角焊缝按受力情况还分为正面角焊缝和侧面角焊缝。焊缝长度方向垂直于力作用方向的角焊缝称为正面角焊缝(也称端焊缝)；平行于力作用方向的角焊缝称为侧面角焊缝（简称侧焊缝）。 第7章 钢结构的连接和节点构造7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算侧面角焊缝剪应力分布，两端大中间小7 7. .4 4. .1 1 角焊缝的构造和强度角焊缝的构造和强度

13、图图7-25 侧面角焊缝应力分布侧面角焊缝应力分布图图7-26 角焊缝应角焊缝应力力-位移曲线位移曲线第7章 钢结构的连接和节点构造7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算7 7. .4 4. .1 1 角焊缝的构造和强度角焊缝的构造和强度图图7-27 正面角焊缝应力分布正面角焊缝应力分布 正面角焊缝的应力状态比侧面角焊缝复杂，截面上受正应力及剪应力作用，正面角焊缝的强度比侧面角焊缝高，但塑性较差，焊缝根角处应力集中突出，常在此处首先出现裂纹而破坏。 在直接承受动态荷载的结构中，正面角焊缝的截面常用平坦式，侧面角焊缝的截面常用凹面式。 为了避免因焊脚尺寸过大或过小而引起“烧穿”、“

14、变脆”等缺陷，以及焊缝长度太长或太短而出现焊缝受力不均匀等现象，对角焊缝的焊脚尺寸、焊缝长度还有限制。在计算角焊缝连接时，除满足焊缝的强度条件外，还必须满足以下构造要求：1）最小焊脚尺寸手工焊 ：埋弧自动焊：T型连接的单面角焊缝：式中tmax较厚焊件的厚度。当焊件厚度小于或等于4mm时，最小焊脚尺寸与焊件厚度相同。f,minmax1.5ht（mm）f ,minmax1.51ht （mm）f,minmax1.51ht （mm）7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算7 7. .4 4. .1 1 角焊缝的构造和强度角焊缝的构造和强度重要：教材p2052）最大焊脚尺寸 式中t较薄焊件的

15、厚度。 f ,max1.2ht 当两块钢板厚度相差悬殊大，用等腰直角角焊缝无法满足最大、最小焊脚尺寸要求时,可用不等焊脚尺寸，按满足右图要求采用（其中t1t2）。hf 1.5t1t2hf t2t1t1t2 当角焊缝贴着焊件板边缘施焊时，为避免产生“咬边”现象，角焊缝的最大焊脚尺寸应符合图示要求： 圆孔或槽孔内角焊缝的最大焊脚尺寸为圆孔直径或槽孔短径的13。3）最小计算长度 w,minf840mmlh且此规定适合正面角焊缝和侧面角焊缝。 计算长度：max,wwmin,wlll4）最大计算长度 对侧面角焊缝 承受静力荷载或间接承受动力荷载时, 直接承受动力荷载时, 在满足受力和构造要求的前提下,从

16、减小焊接热影响的角度来说,应尽可能采用焊脚尺寸小而长度较长的焊缝。w,maxf60lhw,maxf40lhmax, ffmin, fhhh小结设计时，焊缝需满足：焊脚尺寸：第7章 钢结构的连接和节点构造7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算其他构造要求,教材p207当板件的端部仅有两侧角焊缝连接时，为避免应力传递的过分曲折而使构件中应力过分不均，应使每条侧面角焊缝长度不小于两侧面角焊缝之间的距离b。同时，为了避免因焊缝横向收缩，引起板件拱曲，应使侧面角焊缝之间的距离b不宜大于16t(当t12mm)或190mm(当t12mm)，t为较薄焊件厚度。若不能满足上述规定时，应加正面角焊缝

17、或焊钉。 当角焊缝的端部在构件转角处时，为避免起、灭弧缺陷发生在应力集中较大的转角处，宜连续地绕过转角加焊2hf。 在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，且不小于25mm，以减小焊缝收缩应力和偏心产生的转动对连接的影响 7 7. .4 4. .1 1 角焊缝的构造和强度角焊缝的构造和强度t1blwbt2N2hf钢板拱曲第7章 钢结构的连接和节点构造7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算角焊缝应力分析角焊缝计算的基本公式7 7. .4 4. .2 2 角焊缝计算的基本公式角焊缝计算的基本公式图图7-32 角焊缝应力分析角焊缝应力分析22223wfxfyfxfyfzff

18、根据第四强度理论得来的 分析计算直角角焊缝时，作如下假定和简化处理: 假定角焊缝破坏面与直角边的夹角为45o； 不计焊缝熔入焊件的深度和焊缝表面的弧线高度，偏安全地取破坏面上等腰三角形的高为直角角焊缝的有效厚度he， he 0.7hf。有效厚度he与焊缝计算长度lw的乘积称为破坏面的有效截面面积。角焊缝计算简图hef(/)2Nylw2NxffhflwNyNx有效截面7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算7 7. .4 4. .2 2 角焊缝计算的基本公式角焊缝计算的基本公式因此有角焊缝的强度条件 ：222w/f33f（3.7）式中垂直于焊缝有效截面的正应力； 有效截面上垂直焊缝长

19、度方向的剪应力； 有效截面上平行于焊缝长度方向的剪应力； ffw角焊缝的强度设计值，由角焊缝的抗剪试验和可靠度分析确定。 相当于焊缝单向抗拉强度设计值。因为：wf3ffxe wf/ye w()()Nh lNh l， ff22，将 、 、 代入上式整理得：22w3fff2()f写为：22wffff()f（3.8） 由上式还可导出正面角焊缝和侧面角焊缝的计算公式：1）当Ny=0,f=0，只有轴心力Nx作用，焊缝为正面角焊缝，其计算公式为： wfxe wff()Nh l f（3.9）2）当Nx=0,f0，只有轴心力Ny作用，焊缝为侧面角焊缝，其计算公式为：wfye wf()Nh lf（3.10）式中

20、：f称为正面角焊缝的强度增大系数。对承受静力荷载或间接承受动力荷载结构中的正面角焊缝， 即正面角焊缝的强度是侧面角焊缝强度的1.22倍；对直接承受动力荷载结构中的正面角焊缝，考虑其刚度大，韧性差，将其强度降低使用，取f =1.0。3f21.22 lw角焊缝的计算长度。考虑起、落弧的影响，每条焊缝的计算长度等于实际长度减去2hf。he，f见教材p209第7章 钢结构的连接和节点构造仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时仅有垂直于焊缝长度方向的轴心力时同时有平行与垂直于焊缝长度方向的轴心力时wfewfNhlf7 7. .4 4. .2 2 角焊缝计算的基本公式角焊缝计算的基本公式22wfffffwfew

21、ffNhlf7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造1. 受轴心力焊件的拼接板连接仅侧面角焊缝：仅正面角焊缝：wffewNfhl7 7. .4 4. .3 3 常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算wfffewNfhl图图7-32 轴心力作用下角焊缝连接轴心力作用下角焊缝连接7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造1. 受轴心力焊件的拼接板连接三面围焊时：先计算正面角焊缝N1，剩余的N-N1由侧面角焊缝承担。菱形拼接板：简化计算不计正面及斜焊缝的f即f =17 7. .4 4. .3 3 常用连接方式

22、的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算wfewNfhl7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造2. 受轴心力角钢的连接当采用侧面角焊缝连接时 肢背： 肢尖：12121Ne NeeK N7 7. .4 4. .3 3 常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算图图7-35(a) 角钢角焊缝上受力角钢角焊缝上受力分配分配两面侧焊两面侧焊21122Ne NeeK N7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算K1,K2见教材212表7-3第7章 钢结构的连接和节点构造2. 受轴心力角钢的连接当采用三面围焊连接时 正面角焊缝承担的力： 侧面角焊缝承

23、担的力： 肢背 肢尖330.7wfwffNhlf7 7. .4 4. .3 3 常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算图图7-35(b) 角钢角焊缝上受力角钢角焊缝上受力分配分配三面围焊三面围焊1132NK NN2232NK NN7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造2. 受轴心力角钢的连接当采用L形焊连接时 正面角焊缝承担的力： 侧面角焊缝承担的力： 330.7wfwffNhlf7 7. .4 4. .3 3 常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算图图7-35(c) 角钢角焊缝上受力角钢角焊缝上受力分配分配L形焊形焊13NNN7

24、.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造3. 弯矩作用下角焊缝计算7 7. .4 4. .3 3 常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算图图7-36 弯矩作用时角焊缝应力弯矩作用时角焊缝应力wfffwMfW7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造4. 扭矩作用下角焊缝计算教材p213计算假定：被连接件绕焊缝有效截面形心o旋转，焊缝上任一点的应力方向垂直于该点与形心o的连线，应力大小与其到形心距离r成正比。 yTAT rJ7 7. .4 4. .3 3 常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算图图

25、7-37 扭矩作用时角焊缝应力扭矩作用时角焊缝应力TxAT rJ22TTwAfAff7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造4. 扭矩作用下角焊缝计算环焊缝受扭教材p213 2wffT DfJ7 7. .4 4. .3 3 常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算图图7-38 环形焊缝受扭环形焊缝受扭7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造5. 弯矩、剪力、轴心力共同作用下角焊缝计算MAwMW7 7. .4 4. .3 3 常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算图图7-39 受弯、受剪、受轴心

26、力受弯、受剪、受轴心力的角焊缝应力的角焊缝应力22MNVwAAAfffNAewNhlVAewVhl7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算剪应力均匀分布剪应力均匀分布第7章 钢结构的连接和节点构造6. 扭矩、剪力、轴心力共同作用下角焊缝计算TxAT rJ7 7. .4 4. .3 3 常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算图图7-40 受扭、受剪、受轴心力的角焊受扭、受剪、受轴心力的角焊缝应力缝应力22TVTNwAAAAfffyTAT rJVAewVhl7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算NAlwNhe设在设在N、V作用下焊缝的应力全截面均匀分布作用下焊缝

27、的应力全截面均匀分布则则N、V作用产生的应力表示为：作用产生的应力表示为： 第7章 钢结构的连接和节点构造7. 塞焊计算教材p2157 7. .4 4. .3 3 常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算图图7-41 塞焊塞焊24wfNfn d7.4 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算角焊缝角焊缝设计时，一般已知角焊缝的实际长度，这时可按构造要求选焊脚尺寸hf ，再按式（3.16）验算危险点的强度。如不满足，可调整hf (如果hf hf.max时，需调整焊缝长度)，直到计算结果满足强度条件为止。第7章 钢结构的连接和节点构造纵向残余应力 7 7. .5 5. .1 1 焊接残

28、余应力的分类和产生的原因焊接残余应力的分类和产生的原因图图7-51 施焊时焊缝及附近的温度场和焊接残余应力施焊时焊缝及附近的温度场和焊接残余应力7.5 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形焊接残余应力和焊接残余变形不讲，自学第7章 钢结构的连接和节点构造横向残余应力 7 7. .5 5. .1 1 焊接残余应力的分类和产生的原因焊接残余应力的分类和产生的原因图图7-52 横向残余应力产生的原因横向残余应力产生的原因7.5 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形焊接残余应力和焊接残余变形第7章 钢结构的连接和节点构造厚度方向的残余应力 约束状态下的焊接应力7 7. .5 5. .1 1 焊接残余应力的

29、分类和产生的原因焊接残余应力的分类和产生的原因图图7-53 厚度方向的焊接应力厚度方向的焊接应力图图7-54 约束焊接接头中的残约束焊接接头中的残余应力分布余应力分布7.5 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形焊接残余应力和焊接残余变形第7章 钢结构的连接和节点构造对结构静力强度的影响 7 7. .5 5. .2 2 焊接残余应力的影响焊接残余应力的影响图图7-55 残余应力对静力强度的影响残余应力对静力强度的影响7.5 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形焊接残余应力和焊接残余变形第7章 钢结构的连接和节点构造对结构刚度的影响 7 7. .5 5. .2 2 焊接残余应力的影响焊接残余应力的影响

30、图图7-56 有残余应力时的应力与应变有残余应力时的应力与应变7.5 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形焊接残余应力和焊接残余变形第7章 钢结构的连接和节点构造对压杆稳定的影响 对低温冷脆的影响对疲劳强度的影响7 7. .5 5. .2 2 焊接残余应力的影响焊接残余应力的影响图图7-56 三轴焊接残余应力三轴焊接残余应力7.5 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形焊接残余应力和焊接残余变形第7章 钢结构的连接和节点构造残余变形形式 7 7. .5 5. .3 3 焊接残余变形焊接残余变形图图7-58 焊接变形的基本形式焊接变形的基本形式7.5 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形焊接残余应力和焊

31、接残余变形第7章 钢结构的连接和节点构造采取合理的施焊次序 施焊前加相反的预变形焊前预热，焊后回火7 7. .5 5. .4 4 减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法图图7-59 合理的施焊次序合理的施焊次序图图7-60 反变反变形及局部加热形及局部加热7.5 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形焊接残余应力和焊接残余变形第7章 钢结构的连接和节点构造焊接位置要合理，布置应尽量对称于截面重心 焊缝尺寸要适当，采用较小的焊脚尺寸焊缝不宜过分集中应尽量避免三向焊缝交叉考虑钢板分层问题焊条易达到避免仰焊7 7. .5 5. .5 5 合理的焊缝设计合理的焊缝设计7.

32、5 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形焊接残余应力和焊接残余变形第7章 钢结构的连接和节点构造7 7. .5 5. .5 5 合理的焊缝设计合理的焊缝设计图图7-61 合理的焊缝设计合理的焊缝设计7.5 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形焊接残余应力和焊接残余变形第7章 钢结构的连接和节点构造排列方式：并列或错列7 7. .6 6. .1 1 螺栓的排列和构造要求螺栓的排列和构造要求图图7-63 钢板和角钢上的螺栓排列钢板和角钢上的螺栓排列7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计

33、算排列要求排列要求 受力要求：受力要求：钢板端部剪断，端钢板端部剪断，端距不应小于距不应小于2d0；受拉时，栓距；受拉时，栓距和线距不应过小，以防应力集和线距不应过小，以防应力集中；受压时，沿作用力方向的中；受压时，沿作用力方向的栓距不宜过大，以防凸曲。栓距不宜过大，以防凸曲。 构造要求：栓距和线距不宜过构造要求：栓距和线距不宜过大，防止潮气大，防止潮气 施工要求：有一定的施工空间施工要求：有一定的施工空间规范的规定参见教材规范的规定参见教材p230螺栓及栓孔的表示方法见教材螺栓及栓孔的表示方法见教材p2327 7. .6 6. .1 1 螺栓的排列和构造要求螺栓的排列和构造要求板 端 冲 剪

34、 破 坏第7章 钢结构的连接和节点构造传力方式： 抗剪螺栓和抗拉螺栓螺栓1抗剪，一般不用C级螺栓螺栓2抗拉，或抗剪抗拉7 7. .6 6. .2 2 普通普通螺栓螺栓连接受剪、受拉时的工作性能连接受剪、受拉时的工作性能图图7-65 抗剪螺栓和抗拉螺栓抗剪螺栓和抗拉螺栓7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造1. 抗剪螺栓连接破坏形式：螺栓杆剪断；破坏形式：螺栓杆剪断；孔壁压坏；板被拉断；板端被孔壁压坏；板被拉断；板端被剪断；螺栓杆弯曲。剪断；螺栓杆弯曲。 （a）, （b）, （c）需计算）需计算7 7. .6 6. .2 2 普通普通螺栓螺

35、栓连接受剪、受拉时的工作性能连接受剪、受拉时的工作性能图图7-66 螺栓连接的破坏情况螺栓连接的破坏情况7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算（d）限制端距不小于）限制端距不小于2d0 （e）限制总厚度不大于）限制总厚度不大于5d第7章 钢结构的连接和节点构造1. 抗剪螺栓连接受力状态：弹性时两端大而中间小，进入塑性阶段后，因内力重分布使各螺栓受力趋于均匀。 为防止“解钮扣”破坏，当连接长度l1较大时，应将螺栓的承载力乘以折减系数。折减系数见教材p2337 7. .6 6. .2 2 普通普通螺栓螺栓连接受剪、受拉时的工作性能连接受剪、受拉时的工作性能图图7-67 螺

36、栓受剪力状态螺栓受剪力状态7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造1. 抗剪螺栓连接一个抗剪螺栓的设计承载能力计算 抗剪承载力设计值： 承压承载力设计值：一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值24bbvvvdNnf7 7. .6 6. .2 2 普通普通螺栓螺栓连接受剪、受拉时的工作性能连接受剪、受拉时的工作性能图图7-68 抗剪抗剪螺栓连接螺栓连接bbccNdtf7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算公式见教材p234螺栓强度设计值附表13第7章 钢结构的连接

37、和节点构造2. 抗拉螺栓连接破坏形式：螺栓杆拉断 24bbettdNf7 7. .6 6. .2 2 普通普通螺栓螺栓连接受剪、受拉时的工作性能连接受剪、受拉时的工作性能图图7-69 抗拉螺栓连接抗拉螺栓连接7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算de见附表7第7章 钢结构的连接和节点构造 采用双角钢构成的T形连接来传递拉力时，通常角钢的刚度不大，受拉后，垂直于拉力作用方向的角钢肢会发生较大的变形，并起杠杆作用，在该肢外侧端部产生撬力Q。因此，螺栓实际所受拉力N+Q，由于确定Q值比较复杂，在计算中不计Q力，而是采用降低螺栓强度设计值的方法解决，即取 ；并采取构造措施加强

38、角钢的刚度。 ff8 . 0bt 角钢变形焊加劲肋为考虑撬力的影响，规范规定普通螺栓抗拉强度设计值ftb取同样钢号钢材抗拉强度设计值f的0.8倍第7章 钢结构的连接和节点构造1. 螺栓群在轴心力作用下的抗剪计算螺栓数目： 板件静截面强度：minbnN N7 7. .6 6. .3 3 螺栓群的计算螺栓群的计算图图7-70 力的传递及净截面面积计算力的传递及净截面面积计算nN Af7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算关于净截面面积关于净截面面积A An n见教材见教材p236p236第7章 钢结构的连接和节点构造2. 螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算基本假定： 被连接构件

39、是绝对刚性的，而螺栓则是弹性的； 各螺栓绕螺栓群形心o旋转，其受力大小与其至螺栓群形心o的距离r成正比，力的方向与其至螺栓群形心的连线相垂直。7 7. .6 6. .3 3 螺栓群的计算螺栓群的计算图图7-72 螺栓群受扭矩计算螺栓群受扭矩计算7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造2. 螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算平衡条件： 根据螺栓受力大小与其至形心o的距离r成正比条件： 得：7 7. .6 6. .3 3 螺栓群的计算螺栓群的计算1122TTTnnTN rN rN r 1212nTTTnNNNrrr 111min222TbiiiTrT

40、rNNrxy7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算受力最大的一个螺栓受力最大的一个螺栓简化见教材p238第7章 钢结构的连接和节点构造3. 螺栓群在扭矩、剪力、轴心力作用下的抗剪计算7 7. .6 6. .3 3 螺栓群的计算螺栓群的计算图图7-73 螺栓群受扭、受剪、受轴心力的计算螺栓群受扭、受剪、受轴心力的计算7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造3. 螺栓群在扭矩、剪力、轴心力作用下的抗剪计算在扭矩作用下，螺栓1受力： 在剪力V和轴心力N作用下，螺栓均匀受力：则螺栓1承受的最大剪力N1应满足：1111TTx

41、yNNr7 7. .6 6. .3 3 螺栓群的计算螺栓群的计算1VyNV n1111TTyxNNr1NxNN n2211111min()()NTVTbxxyyNNNNNN7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算图见教材p238图7-73 22iiyx22iiyx第7章 钢结构的连接和节点构造4. 螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算5. 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btnN N7 7. .6 6. .3 3 螺栓群的计算螺栓群的计算图图7-75 弯矩作用下抗拉螺栓计算弯矩作用下抗拉螺栓计算112MbtiMyNNmy7.6 7.6 普通螺栓连接的构造

42、和计算普通螺栓连接的构造和计算m螺栓的列数受力最大的一个螺栓受力最大的一个螺栓第7章 钢结构的连接和节点构造6. 螺栓群同时承受剪力和拉力的计算7 7. .6 6. .3 3 螺栓群的计算螺栓群的计算图图7-76 螺栓群同时承受剪力和拉力螺栓群同时承受剪力和拉力7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造6. 螺栓群同时承受剪力和拉力的计算支托仅起安装作用：螺栓群承受弯矩M和剪力V 螺栓不发生拉剪破坏 板不发生承压破坏vNV n7 7. .6 6. .3 3 螺栓群的计算螺栓群的计算211MtiNNMymy22()()1vtbbvtNNNNbv

43、cNN7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造6. 螺栓群同时承受剪力和拉力的计算支托承受剪力：螺栓群只承受弯矩M 支托和柱翼缘的角焊缝验算 为考虑剪力V偏心对角焊缝的影响，取1.251.357 7. .6 6. .3 3 螺栓群的计算螺栓群的计算211MbtitNNMymyNwfewfVhlf7.6 7.6 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算第7章 钢结构的连接和节点构造级别：10.9级和8.8级栓孔：钻成孔按受力特征分类：摩擦型连接、承压型连接和承受拉力的连接影响承载力的因素：栓杆预拉力、连接表面抗滑移系数和钢材种类7 7

44、. .7 7. .1 1 高强度螺栓连接的性能高强度螺栓连接的性能7.7 7.7 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓连接的性能和计算第7章 钢结构的连接和节点构造1. 高强度螺栓的预拉力施加方法：扭矩法、转角法和扭剪法预拉力设计值：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：螺栓材料抗力的变异性，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5%10%，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0.9。预拉力查表教材p244，表7-107 7. .7 7. .1

45、1 高强度螺栓连接的性能高强度螺栓连接的性能7.7 7.7 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓连接的性能和计算第7章 钢结构的连接和节点构造2. 高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数摩擦面抗滑移系数，查表教材p245，表7-11对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈3. 高强度螺栓的排列要求同普通螺栓，同样要考虑连接长度对承载力的不利影响。7 7. .7 7. .1 1 高强度螺栓连接的性能高强度螺栓连接的性能7.7 7.7 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓连接的性能和计算第7章 钢结构的连接和节点构造1. 高强度螺栓摩擦型连接2. 高强度螺栓承压型连接破坏状态同普通螺栓，极限承载力由杆身抗剪

46、和孔壁承压决定，摩擦力只起延缓滑动作用，计算方法和普通螺栓相同。7 7. .7 7. .2 2 高强度螺栓的抗剪承载力设计值高强度螺栓的抗剪承载力设计值bvRfNnP7.7 7.7 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓连接的性能和计算见教材p24524bbvvvdNnfbbccNdtf承压型高强度螺栓强度设计值附表13取两者最小值第7章 钢结构的连接和节点构造1. 轴心力作用时螺栓数：构件净截面强度：对于承压型连接，验算与普通螺栓相同；对于摩擦型连接，要考虑孔前传力的影响（占螺栓传力的50%）minbnN N7 7. .7 7. .3 3 高强度螺栓群的抗剪计算高强度螺栓群的抗剪计算图图7-7

47、9 摩擦型高强度螺栓孔前传力摩擦型高强度螺栓孔前传力10.51nNNn 7.7 7.7 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓连接的性能和计算第7章 钢结构的连接和节点构造2. 扭矩作用时，及扭矩、剪力、轴心力共同作用时螺栓群受扭矩T、剪力V和轴心力N共同作用的高强度螺栓连接的抗剪计算与普通螺栓相同，只是用高强度螺栓的承载力设计值。7 7. .7 7. .3 3 高强度螺栓群的抗剪计算高强度螺栓群的抗剪计算7.7 7.7 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓连接的性能和计算第7章 钢结构的连接和节点构造7.7 7.7 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓连接的性能和计算1.由于高强度螺栓的预拉力

48、作用，被连接构件间在外力作用由于高强度螺栓的预拉力作用，被连接构件间在外力作用前已经有较大的挤压力。当连接受拉时，构件间有松开的趋前已经有较大的挤压力。当连接受拉时，构件间有松开的趋势，挤压力逐步变小。经分析，当构件刚好被拉开时势，挤压力逐步变小。经分析，当构件刚好被拉开时 1.1fPP7 7. .7 7. .4 4 高强度螺栓的抗拉连接高强度螺栓的抗拉连接图图7-82 高强度螺栓受拉高强度螺栓受拉btN第7章 钢结构的连接和节点构造1. 高强度螺栓的抗拉连接性能撬力的影响：限制抗拉承载力在0.8P以内7 7. .7 7. .4 4 高强度螺栓的抗拉连接高强度螺栓的抗拉连接图图7-83 高强度

49、螺栓拉力变化高强度螺栓拉力变化7.7 7.7 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓连接的性能和计算第7章 钢结构的连接和节点构造2. 高强度螺栓抗拉连接计算承压型高强度螺栓的抗拉承载力：承压型高强度螺栓的抗拉承载力同普通螺栓：轴心拉力的螺栓数：弯矩作用时0.8btNP7 7. .7 7. .4 4 高强度螺栓的抗拉连接高强度螺栓的抗拉连接图图7-84 高强度螺栓受弯连接高强度螺栓受弯连接btnN N7.7 7.7 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓连接的性能和计算24bbettdNfftb见附表13第7章 钢结构的连接和节点构造2. 高强度螺栓抗拉连接计算承载力极限状态 板不被拉开时，中和轴

50、在螺栓群形心处； 板可被拉开时(静荷载承压型），与普通螺栓一样，中和轴在最外排 受压螺栓形心处。2110.8MiNMymyP7 7. .7 7. .4 4 高强度螺栓的抗拉连接高强度螺栓的抗拉连接7.7 7.7 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓连接的性能和计算第7章 钢结构的连接和节点构造1. 高强度螺栓摩擦型连接由于外拉力的作用，板件间的挤压力降低每个螺栓的抗剪承载力也随之减少抗滑移系数随板件间的挤压力的减小而降低摩擦型：抗滑移系数最后取原值 2. 高强度螺栓承压型连接1vtbbvtNNNN7 7. .7 7. .5 5 同时受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算同时受剪力和拉力的高强度螺栓连

51、接计算221vtbbvtNNNN1.2bvcNN7.7 7.7 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓连接的性能和计算第7章 钢结构的连接和节点构造叠放板材的弯曲变形无局部压应力时的梁翼缘焊缝 单位长度上的水平剪力 焊缝剪应力： 焊脚尺寸：1hxTVSI图图7-86 叠放板材的叠放板材的弯曲变形弯曲变形11.4wffxfVSh If11.4wffxhVSf I图图7-87 翼缘焊缝所受剪力翼缘焊缝所受剪力7.8 7.8 焊接梁翼缘焊缝的计算焊接梁翼缘焊缝的计算第7章 钢结构的连接和节点构造双层翼缘板时的焊缝应力S1取值不同有局部压应力时的梁翼缘焊缝受单位长度上的垂直剪力 焊缝受力： 焊脚尺寸：v

52、zTF l图图7-88 双层翼缘板双层翼缘板梁的连接焊缝梁的连接焊缝1.4ff zFh l22111.4fwff zxFVShflI图图7-89 双向剪力作双向剪力作用下的翼缘焊缝用下的翼缘焊缝7.8 7.8 焊接梁翼缘焊缝的计算焊接梁翼缘焊缝的计算第7章 钢结构的连接和节点构造工厂拼接：直接对焊（a）或拼接板加角焊缝（b）工地拼接：拉杆用拼接板加高强螺栓（c）或端板加高强螺栓（d） ；压杆用焊接（e）或接触面刨平顶紧（f）拼接原则：等强度7 7. .9 9. .1 1 等截面拉、压杆拼接等截面拉、压杆拼接7.9 7.9 构件的拼接构件的拼接图图7-91 等截面拉等截面拉压杆拼接压杆拼接见教材p255，第7章 钢结构的连接和节点构造截面变化微小者截面变化较大而一侧翼缘外表平齐者截面变化较大而中线上下一致者7 7. .9 9. .2 2 变截面柱拼接变截面柱拼接7.9 7.9 构件的拼接构件的拼接图图7-92 变截面柱拼接变截面柱拼接见教材p256第7章 钢结构的连接和节点构造1. 工厂拼接拼接位置应错开，避免焊缝集中翼缘板和腹板分别接长后在拼接，较少焊接应力常采用正面对接焊缝，施焊时用引弧板7.9.3 7.9.3 梁的拼接梁的拼接7.9 7.9