第3章钢结构连接

1、钢结构的连接方法一、一、焊缝连接焊缝连接 对接焊缝连接对接焊缝连接优点：优点：不削弱截面，方便施工，易于自动化操不削弱截面，方便施工，易于自动化操作，连接刚度大；作，连接刚度大；缺点：缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感，材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感，低温冷脆。低温冷脆。 角焊缝连接角焊缝连接钢结构常用焊接方法1.1.手工电弧焊手工电弧焊A、焊条的选择：、焊条的选择： 焊条应与焊件焊条应与焊件钢材相适应。钢材相适应。原理：利用电弧产生热量原理：利用电弧产生热量 熔化焊条和母材形熔化焊条和母材形 成焊缝。成焊缝。 焊机焊机导线导线熔池熔池焊条焊条焊钳焊钳保护气体保护气体焊件焊件电弧电弧

2、Q390Q390、Q420Q420钢选择钢选择E55E55型焊条型焊条(E5500-5518)(E5500-5518)Q345Q345钢选择钢选择E50E50型焊条型焊条(E5000-5048)(E5000-5048)B B、焊条的表示方法：、焊条的表示方法：E焊条焊条( (Electrode) )第第1 1、2 2位数字为熔融金属的最小抗拉强度位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2) )第第3 3、4 4适用焊接位置、电流及药皮的类型。适用焊接位置、电流及药皮的类型。不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。缺点：质量波动

3、大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。 优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；Q235Q235钢选择钢选择E43E43型焊条（型焊条（E4300-E4328)E4300-E4328)C C、优、缺点、优、缺点、焊丝转盘焊丝转盘送丝器送丝器焊剂漏斗焊剂漏斗焊剂焊剂熔渣熔渣焊件焊件埋弧自动焊埋弧自动焊A A、焊丝的选择应与焊件等强度。、焊丝的选择应与焊件等强度。 B B、优、缺点：、优、缺点： 优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。

4、焊接质量好。 缺点：设备投资大，施工位置受限等。缺点：设备投资大，施工位置受限等。 机机器器优、缺点：优、缺点： 优点：焊接速度快，焊接质优点：焊接速度快，焊接质量好。量好。 缺点：施工条件受限制等。缺点：施工条件受限制等。三、螺栓连接三、螺栓连接 优点：优点：连接刚度大，塑性和韧性好，连接刚度大，塑性和韧性好，传力可靠，适于直接承受动力荷载；传力可靠，适于直接承受动力荷载； 分为：分为： 普通螺栓连接普通螺栓连接 高强度螺栓连接高强度螺栓连接二、铆钉连接二、铆钉连接N缺点：缺点：用钢量多，对施工技术用钢量多，对施工技术要求很高，劳动强度大，施工要求很高，劳动强度大，施工条件差，条件差， 施工

5、速度慢。施工速度慢。1.1.焊接连接形式焊接连接形式搭接搭接平接平接T型连接型连接角部连接角部连接（1）对接焊缝）对接焊缝对接正焊缝对接正焊缝（2）角焊缝）角焊缝T型对接焊缝型对接焊缝对接斜焊缝对接斜焊缝l用料经济，传力平稳，动用料经济，传力平稳，动 力性能好力性能好l较厚的板需开剖口，费工较厚的板需开剖口，费工l施工简便施工简便l传力不均，应力集中严重，传力不均，应力集中严重，搭接时费料搭接时费料焊缝位置焊缝位置1.1.焊缝缺陷焊缝缺陷外观检查：外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸；检查外观缺陷和几何尺寸；内部无损检验：内部无损检验：检验内部缺陷。检验内部缺陷。 内部检验主要采用超声内部检验主要

6、采用超声 波，有时还用磁粉检验波，有时还用磁粉检验 荧光检验等辅助检验方荧光检验等辅助检验方法。还可以采用法。还可以采用X X射线或射线或射线透照或拍片。射线透照或拍片。钢结构工程施工及验收规范钢结构工程施工及验收规范规定：规定： 焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。和三级。 钢结构设计规范钢结构设计规范（GB50017-2003GB50017-2003）中，对焊）中，对焊缝质量等级的选用有如下规定：缝质量等级的选用有如下规定： (1) (1) 需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝

7、受拉时应为一级，受压时应为二级。的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。 (2) (2) 在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。 （）重级工作制和起重量（）重级工作制和起重量 的中级工作的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的形接头焊透的对接与角接组合焊缝，与节点板之间的形接头焊透的对接与角接组合焊缝，不应低于二级。不应低于二级。 （）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力

8、（）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷载且需要验算疲劳和起重量的中级工荷载且需要验算疲劳和起重量的中级工作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。1 1、对接焊缝的坡口形式、对接焊缝的坡口形式: :3.3 对接焊缝的构造与计算 对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与板厚和板厚和施工条件施工条件有关。有关。 t-t-焊件厚度焊件厚度(1)(1)当当:t6mm(:t6mm(手工焊手工焊),t10mm(),t20mm(3)t20mm时，宜采用时，宜采用U形、形、K形、形、X形坡口。形坡口。c钝边钝边p=2-3mm100 CC=

9、0.52mm（a）C=23mm（b）C=23mm（C）p p（d）C=34mmp pC=34mmp p（e）C=34mmp p（f）1:2.51:2.5NNt1、轴心力作用下的对接焊缝计算轴心力作用下的对接焊缝计算)283( wcwtwfftlN或 式中：式中： N轴心拉力或压力；轴心拉力或压力； t板件较小厚度；板件较小厚度；T形连接中为腹板厚度；形连接中为腹板厚度； f ft tw w、f fc cw w 对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值。对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值。NNl lw wtA 当不满足上式时，可采用斜对当不满足上式时，可采用斜对接焊缝连接如图接焊缝连接如图B。wvwwcwtw

10、ftlNfftlN cossin或另另: :当当tan1.5tan1.5时时, ,不用验算不用验算! !NNtBNsinsinNcoscosl lw wlw：焊缝的计算长度，焊缝的计算长度，有引弧板有引弧板lw= l ，无引，无引弧板弧板l-2t。l lw wtAMV)293(62max wtwwftlMWM )303(23max wVwwwftlVtIVS 因焊缝截面为矩形，因焊缝截面为矩形，M、V共同作用下应力图为：共同作用下应力图为：故其强度计算公式为：故其强度计算公式为：式中：式中：W Ww w焊缝截面模量；焊缝截面模量； S Sw w-焊缝截面面积矩；焊缝截面面积矩； I Iw w-

11、焊缝截面惯性矩。焊缝截面惯性矩。（1）板件间对接连接）板件间对接连接MV1焊缝截面焊缝截面A A、对于焊缝的、对于焊缝的maxmax和和maxmax应满足式应满足式3-29和和3-30要求；要求；max11maxB B、对于翼缘与腹板交接点焊缝、对于翼缘与腹板交接点焊缝（1点）点），其折算应，其折算应 力尚应满足下式要求：力尚应满足下式要求：)313(1 . 132121 wtf 1.11.1考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。 100010-25016 q =150kN/mmax1max12.4m 8m10002501610q2.4mR=6

12、00kN100010 250162221212439 .1733e=150106V=150kN1219010200y2y1焊缝有效截面焊缝有效截面T形牛腿对接焊缝连接形牛腿对接焊缝连接hehfhf普通式普通式hehf1.5hf平坡式平坡式1 1、角焊缝的形式、角焊缝的形式: :3.4 角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算直角角焊缝、斜角角焊缝直角角焊缝、斜角角焊缝（1）直角角焊缝hehfhf凹面式凹面式用于直接承用于直接承受动载的侧受动载的侧缝。缝。用于直接承用于直接承受动载的端受动载的端缝。缝。按he=0.7hf斜角角焊缝按he=0.7hf(a)hfhfhfhfa）锐角角焊缝；b）钝角角焊缝

13、(b)按he=hf coshfhfhfhf2按he=hf cos2（2）斜角角焊缝对于对于135135o o或或606mmt6mm时，时，h hf,maxf,maxt-(1t-(12)mm2)mm；hf ft t1 1t)(5 . 12min,计计算算数数值值只只进进不不舍舍！thf fwhl60 注注： 1 1、当实际长度大于以上值时，计算时不与考虑；、当实际长度大于以上值时，计算时不与考虑； 2 2、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。mmhlfw408且不得小于且不得小于 blw B、为了避免焊缝横向收、为了避免焊缝横向收 缩时引起板件的拱曲

14、缩时引起板件的拱曲 太大，规范规定：太大，规范规定：）（或）（mmtmmmmttb122001216111t1t2bwlC. 当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2h2hf f的的绕绕 角焊角焊，且转角处必须连续施焊。，且转角处必须连续施焊。bwl2hf f2551且且t t1t2hfhehh1h2dehelw wh-h-焊缝厚度、焊缝厚度、h h1 1熔深熔深h h2 2凸度、凸度、dd焊趾、焊趾、ee焊根焊根)13()(3222 wuf3 3、由于我国规范给定的角焊由于我国规范给定的角焊缝强度设计值，是根据抗剪条缝强度设计值，是根据抗剪条件确定的故上式又

15、可表达为：件确定的故上式又可表达为：式中：式中：wuf-焊缝金属的抗拉强度焊缝金属的抗拉强度)23(3)( 3222 wfwuffhelw w)43( wexflhN ) 33( weyflhN NNyNx2f ff= fh he el lw w45O45Oh hf fwfffff3232222 将将3333、3434式，代入式，代入3232式得：式得：得 1.22整理上式，并令 23f )53(22 wfffff 式式3535即为，规范给定的角焊缝强度计算通用公式即为，规范给定的角焊缝强度计算通用公式f f正面角焊缝强度增大系数；正面角焊缝强度增大系数； 静载时取静载时取1.221.22，动

16、载时取，动载时取1.01.0。)63( wffewffhlN 对于正面角焊缝，对于正面角焊缝，f f=0=0，由，由3535式得：式得：对于侧面角焊缝，对于侧面角焊缝，f f=0=0，由，由3535式得：式得：)73( wfewffhlN 以上各式中：以上各式中： h he e=0.7h=0.7hf f； l lw w角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺陷时，每条焊缝取其角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺陷时，每条焊缝取其 实际长度减去实际长度减去2h2hf f。ewwffhlfN 四、各种受力状态下的直角角焊缝连接计算四、各种受力状态下的直角角焊缝连接计算wfwefflhN 1 1、轴心力作用下、轴心力作

17、用下(1)(1)轴心力作用下的盖板对接连接轴心力作用下的盖板对接连接: :A A、仅采用侧面角焊缝连接：仅采用侧面角焊缝连接：C C、采用三面围焊连接：采用三面围焊连接：wfewffhlNN NNl lw wl lw wB B、仅采用正面角焊缝连接：仅采用正面角焊缝连接：wffewffhlND D、采用四面菱形围焊连接：、采用四面菱形围焊连接：E E、采用塞焊连接：、采用塞焊连接：NNwffdnN24(2)(2)角钢角焊缝连接角钢角焊缝连接)113()103(221121 eNeNNNN由力及力矩平衡得由力及力矩平衡得: :故故: :)133()123(2211212121 NkeeeNNNk

18、eeeNN肢肢尖尖焊焊缝缝内内力力分分配配系系数数肢肢背背焊焊缝缝内内力力分分配配系系数数 2211212121keeekkeeekNe1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w2)153()143(22221111wfewfwfewffhlNfhlN对于校核问题对于校核问题: :对于设计问题对于设计问题: :)173()163(222111 wfewwfewfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w2B B、采用三面围焊、采用三面围焊)213(2)203(2322311 NNkNNNkN由力及力矩平衡得由力及力矩平衡得: :)183(333 wffewfhlN )

19、193(33 wffefbhN 余下的问题同情况余下的问题同情况A，即，即: :Ne1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w2)153()143(22221111wfewfwfewffhlNfhlN对于校核问题对于校核问题: :对于设计问题对于设计问题: :)173()163(222111 wfewwfewfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w2)233()223(23123 NNNNkNC C、采用、采用L L形围焊形围焊代入式代入式3-203-20，3-213-21得得: :对于设计问题对于设计问题: :02 N)243(333111wwffewf

20、ewlfNhfhNlNe1e2bN1xxN3l lw1w1maxt122 2、N、M、V共同作用下共同作用下(1)(1)弯矩作用下角焊缝强度计算弯矩作用下角焊缝强度计算wffwewfflhMWM262wl2wlMM Mh he eh he et t(2(2) )偏心轴力作用下角焊缝强度计算偏心轴力作用下角焊缝强度计算2,6weewMANAAflhMhlNewVAAfhlV, wfVAfMANAAffAff222,2,FeNV2wl2wlMANxNxM MNyNyh he eh he et t( (3) ) V、M共同作用下焊缝强度计算共同作用下焊缝强度计算h1fAfAfBfBf fwffwfA

21、fhIM 21对于对于A点：点：式中：式中：I Iw w全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩；全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩； h h1 1两翼缘焊缝最外侧间的距离。两翼缘焊缝最外侧间的距离。xxh h2BBAh1MeFVM对于对于B点：点：wfweffBwfBflhVhIM2,2,22wffBffBf 22 强度验算公式：强度验算公式：式中：式中：l lw,2w,2腹板焊缝的计算长度；腹板焊缝的计算长度； h he,2e,2腹板焊缝截面有效高度。腹板焊缝截面有效高度。h1f1f1f2f2f fxxh h2BBAh1MVMmaxt12376812l l1l l2xxyyAA0Tr故：该连接的设计

22、控制点为故：该连接的设计控制点为A A点和点和AA点点( (1) ) T作用下焊缝强度计算作用下焊缝强度计算xxyyrrxryAT TAxAxT TAyAyTATA0VyVyh he exxyyrrxryAT TAxAxT TAyAyTATA0VyVyh he e)253( yxTAIIrTJrTT作用下作用下A点应力点应力: :将其沿将其沿x x轴和轴和y y轴分解轴分解: :JrTrrJrTJrTrrJrTxxTTAyyyTTAxcossine2x0l l1l l2xxyyAA0TrwfTAxfTAyf22剪力剪力V作用下作用下,A,A点应力点应力: :weVAylhV轴力轴力N作用下作用

23、下,A,A点应力点应力: :weNAxlhN扭矩扭矩T作用下作用下,A,A点应力点应力: :JrTJrTxTAyyTAxe2x0l l1l l2xxyyAA0TVrNxxyyrrxryAT TAxAxT TAyAyTATA0VyVyh he eANAVA A点垂直于焊缝长度方点垂直于焊缝长度方向的应力为向的应力为: :TAyVAyfA A点平行于焊缝长度方点平行于焊缝长度方向的应力为向的应力为: :强度验算公式：强度验算公式：wfffff 22 wfNAxTAxfVAyTAyf22即：NAxTAxf222222/160/3 .14773.9622. 13 .3629.99mmNfmmNwfTA

24、xfVAyTAy1 12 2h hf1f1h hf1f1h hf2f2h hf2f2h he2e2h he1e1b b1 1b b2 2图图A1 12 2h hf1f1h hf1f1h hf2f2h hf2f2h he2e2h he1e1b b图图B1 1、由于斜角角焊缝的研究不够充分，为简化计算，、由于斜角角焊缝的研究不够充分，为简化计算， 规范规定：对于两焊脚边夹角规范规定：对于两焊脚边夹角60o135o的的 斜斜T T形连接，其斜角角焊缝采用与直角角焊缝相形连接，其斜角角焊缝采用与直角角焊缝相 同的计算公式，且统一取同的计算公式，且统一取f=1.0。 2cossin21iifieibbb

25、hh 、或或式中：式中：1.5mmb1.5mmb、b b1和和b b25mm5mm说明：说明：A. bA. b1和和b b21.5mm1.5mm时时, , 可取可取b b1、b b2=0=0B. bB. b1和和b b2 5mm 5mm时时, , 应如图应如图“B”B”方式处方式处 理，且使理，且使b5mmb5mm。1 12 2h hf1f1h hf1f1h hf2f2h hf2f2h he2e2h he1e1b b1 1b b2 2图图A1 12 2h hf1f1h hf1f1h hf2f2h hf2f2h he2e2h he1e1b b图图B 焊接过程是一个不均匀的加热和冷却过程，焊件上焊

26、接过程是一个不均匀的加热和冷却过程，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝处可达产生不均匀的温度场，焊缝处可达16001600o oC C，而邻近区域，而邻近区域温度骤降。高温钢材膨胀大，但受到两侧温度低、膨胀温度骤降。高温钢材膨胀大，但受到两侧温度低、膨胀小的钢材限制，产生小的钢材限制，产生热态塑性压缩热态塑性压缩，焊缝冷却时被，焊缝冷却时被塑性塑性压缩压缩的焊缝区趋向收缩，但受到两侧钢材的限制而产生的焊缝区趋向收缩，但受到两侧钢材的限制而产生拉应力拉应力。对于低碳钢和低合金钢，该拉应力可以使钢材。对于低碳钢和低合金钢，该拉应力可以使钢材达到达到屈服强度屈服强度。焊接残余应力是。焊接残余应力是无荷载

27、的内应力无荷载的内应力，故在，故在焊件内自相平衡，这必然在焊缝稍远区产生压应力。焊件内自相平衡，这必然在焊缝稍远区产生压应力。+-500500o oC C800800o oC C300300o oC C300300o oC C500500o oC C800800o oC C施施焊焊方方向向8cm64202468cm-+(a)焊缝纵向收缩焊缝纵向收缩 时的变形趋势时的变形趋势-+-(b)焊缝纵向收缩焊缝纵向收缩 时的横向应力时的横向应力xy+-+施施焊焊方方向向(c)焊缝横向收缩焊缝横向收缩 时的横向应力时的横向应力xy-+(d)焊缝横向焊缝横向残余应力残余应力yx不同施焊方向下不同施焊方向下,

28、焊缝横向收缩时产生的横向焊缝横向收缩时产生的横向残余应力残余应力:-+施施焊焊方方向向(e)-+-施施焊焊方方向向( f )xyyx+-321x xy yz z+f f+-b bf fy y+-b bf fy yNyNy因焊接残余应力自相平衡，故：因焊接残余应力自相平衡，故： yytyftBftbBNN 当板件全截面达到当板件全截面达到fy，即，即N=Ny时：时：结论：结论：焊接残余应力焊接残余应力对结构的静力对结构的静力强度没有影响。强度没有影响。+-f fy yf fb bB Bt tftbBNftbNcyt)(A、当焊接残余应力存在时，因截面的、当焊接残余应力存在时，因截面的bt部分拉应

29、部分拉应力已经达到力已经达到fy ，故该部分刚度为零，故该部分刚度为零（屈服）（屈服），这时，这时在在N作用下应变增量为：作用下应变增量为： EtbBN 1 f f+-b bf fy yNN+-f fy yf fNNb bB Bt t结论：结论： 焊接残余应力的存在增大了结构的变形，即降低焊接残余应力的存在增大了结构的变形，即降低了结构的刚度。了结构的刚度。EtBN 2 3 3、对于轴心受压构件，对于轴心受压构件，焊接残余应力使其挠曲刚度减焊接残余应力使其挠曲刚度减小，降低压杆的稳定承载力小，降低压杆的稳定承载力（详见第四章详见第四章）。）。 EtbBN 1 5 5、对疲劳强度的影响、对疲劳强

30、度的影响 36 螺栓连接的构造1.1.普通螺栓普通螺栓C级级-粗制螺栓，性能等级为粗制螺栓，性能等级为4.6或或4.8级；级；4表示表示f fu u400N/mm400N/mm2 2, , 0.6或或0.8表示表示f fy y/f/fu u=0.6=0.6或或0.80.8；类孔，孔径类孔，孔径(d(do o)-)-栓杆直径栓杆直径(d) (d) 1 11.5mm1.5mm。A、B级级-精制螺栓，性能等级为精制螺栓，性能等级为5.6或或8.8级级; ;5或或8表示表示f fu u500500或或800N/mm800N/mm2 2, , 0.6或或0.8表示表示f fy y/f/fu u=0.6=

31、0.6或或0.80.8；类孔，孔径类孔，孔径(d(do o)-)-栓杆直径栓杆直径(d)(d)mm0.5mm。按其加工的精细程度和强度分为按其加工的精细程度和强度分为: :A、B、C三个级别三个级别。由由4545号、号、40B40B和和20MnTiB20MnTiB钢加工而成，并经过热处理钢加工而成，并经过热处理45号8.8级； 40B和20MnTiB10.9级 （a a）大六角头螺栓）大六角头螺栓 （b b）扭剪型螺栓）扭剪型螺栓二、螺栓的排列二、螺栓的排列1.1.并列并列简单、整齐、紧凑所用连接板尺寸小，但构简单、整齐、紧凑所用连接板尺寸小，但构 件截面削弱大；件截面削弱大

32、；B B 错列错列A A 并列并列中距中距中距中距边距边距边距边距端距端距2.2.错列错列排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截 面削弱小；面削弱小； 一、螺栓连接的受力形式一、螺栓连接的受力形式FNFA 只受剪力只受剪力B 只受拉力只受拉力C 剪力和拉力剪力和拉力共同作用共同作用NO1234NNabNN/2N/2NO1234NabN/2N/2NO1234abNN/2N/2NuN/2NN/2NNNNNN这这两两种种破破坏坏构构造造解解决决N/2NN/2nv剪切面数目剪切面数目； d螺栓杆直径；螺栓杆直径；fvb、fcb螺栓抗剪和承压强度设计值；螺栓抗剪和承

33、压强度设计值；tt连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。 )343(minmin bcbvbNNN，单栓抗剪承载力：单栓抗剪承载力：)323(42 bvvbvfdnN 抗剪承载力：抗剪承载力：)333(bcbc ftdN承压承载力：承压承载力：dbVNNmin验算：NN1 vn单单剪剪：NN/2N/22 vn双双剪剪：4 vn四四剪剪：N/2N/3N/3N/3N/2N/2Nl l1 1N/2平均值平均值螺栓的内力分布螺栓的内力分布 试验证明试验证明, ,栓群在轴栓群在轴力作用下各个螺栓的内力力作用下各个螺栓的内力沿栓群长度方向不均匀，沿栓群长度方向不均匀，两端

34、大两端大, ,中间小。中间小。 当当l l1 115d15d0 0(d(d0 0为孔径为孔径) )时，时，连接进入弹塑性工作状态后，连接进入弹塑性工作状态后，内力重新分布，各个螺栓内内力重新分布，各个螺栓内力趋于相同，故设计时假定力趋于相同，故设计时假定N有各螺栓均担。有各螺栓均担。bNNnmin 所以，连接所需螺栓数为：所以，连接所需螺栓数为：)353(1501 . 1601501010 dldld 时时：当当ECCS试验曲线试验曲线8.88.8级级 M22M22我国规范1.00.750.50.25010 20 30 40 50 60 70 80l l1 1/d/d0 0平均值平均值长连接螺

35、栓的内力分布长连接螺栓的内力分布7 .06001 时时：当当dl)363(min bNNn 故，连接所需栓数：故，连接所需栓数：NNbt tt t1 1b1A A、螺栓采用并列排列时、螺栓采用并列排列时: :主板的危险截面为主板的危险截面为1-1截面截面: :1122 主主板板厚厚度度。主主板板宽宽度度；危危险险截截面面上上的的螺螺栓栓数数；螺螺栓栓孔孔直直径径；钢钢材材强强度度设设计计值值 tbmdftdmbAfANnn001 ,1 ,; 拼拼接接板板厚厚度度。危危险险截截面面上上的的螺螺栓栓数数；拼拼接接板板宽宽度度；螺螺栓栓孔孔直直径径；钢钢材材强强度度设设计计值值 1101012,2,

36、;5 . 0tmbdftdmbAfANnn B B、螺栓采用错列排列时、螺栓采用错列排列时: :主板的危险截面为主板的危险截面为1-1和和1-1截面截面: : 主主板板厚厚度度。主主板板宽宽度度；危危险险截截面面上上的的螺螺栓栓数数；螺螺栓栓孔孔直直径径；钢钢材材强强度度设设计计值值；式式中中：截截面面：对对于于截截面面：对对于于 tbmdftdmccmcAtdmbAfANnnn00222140;1211;11 NNt tt t1 1bc2c3c4c11111拼接板的危险截面为拼接板的危险截面为2-2和和2-2截面截面: : 拼拼接接板板厚厚度度。拼拼接接板板宽宽度度；危危险险截截面面上上的的

37、螺螺栓栓数数；螺螺栓栓孔孔直直径径；钢钢材材强强度度设设计计值值；式式中中：截截面面：对对于于截截面面：对对于于 1101022214101;1222;225 . 0tbmdftdmccmcAtdmbAfANnnn NNbt tt t1 1b1c2c3c4c12222TxyN1Tr11TTxyN1Tr11)383(2211 nnTTTrNrNrNT)393(332211 nnTTTTrNrNrNrN由假定由假定(2)(2)得得由式由式3-393-39得得: :)403(1131132112 nTnTTTTTrrNNrrNNrrNN；由力的平衡条件得：由力的平衡条件得：TxyN1Tr11将式将式

38、3-40代入式代入式3-38得得: : )413(12112222111 niiTnTrrNrrrrNT)423(112211211 niniiiniiTyxrTrrTN 另外另外, ,当螺栓布置比较狭长当螺栓布置比较狭长( (如如y y1 13x3x1 1) )时时, ,可进行如下简化计算：可进行如下简化计算：令令:x:xi i=0=0，则，则niiniiTxTyyTryyrTNN1211112111bTNNmin1验算：FeFTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F)373(1 nFNFTxyN1TN1TxN1Tyr11)423(112211211niniiiniiTyxrTrrTN

39、将将N1T1T沿坐标轴分解得沿坐标轴分解得: :)443()433(11221111122111122111112211 niniiininiiiTyniniiininiiiTxyxxTrxyxrTNyxyTryyxrTN )453(min21121 bFTyTxNNNN 另外另外, ,当螺栓布置比较狭长当螺栓布置比较狭长( (如如y y1 13x3x1 1) )时时, ,可进行可进行如下简化计算：如下简化计算：令令:x:xi i=0=0，则，则N1Ty1Ty=0=0)463(121111211 niiniiTxyyTryyrTN)473(min2121 bFTxNNN（一）普通螺栓抗拉连接的

40、工作性能（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能 抗拉螺栓连接在外力作用下，抗拉螺栓连接在外力作用下，连接板件接触面有连接板件接触面有脱开趋势脱开趋势，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以栓杆被拉栓杆被拉断为其破坏形式。断为其破坏形式。（二）（二）单单个普通螺栓的抗拉承载力设计值个普通螺栓的抗拉承载力设计值 4834 btebtebtfdfAN 式中：式中：A Ae e-螺栓的有效截面面积；螺栓的有效截面面积； d de e-螺栓的有效直径；螺栓的有效直径； f ft tb b-螺栓的抗拉强度设计值。螺栓的抗拉强度设计值。dedndmd)493()(32413 螺螺距距ttdde

41、)503(22 QNNt 一般假定每个螺栓均匀受力，因此，连接所需一般假定每个螺栓均匀受力，因此，连接所需的螺栓数为：的螺栓数为：)513( btNNnNM刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)M1 2 3 4受压区受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴中和轴)533(2211 nnyNyNyNM由力学及假定可得：由力学及假定可得：)523(332211 nnyNyNyNyNM刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)M1 2 3 4受压区受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴中和轴)543(1131132112 nnyyNNyyNNyyNN； )553(12112222111 niinyyNyyyyNM

42、)563(1211 niiyyMN因此，设计时只要满足下式，即可：因此，设计时只要满足下式，即可：)573(1 btNN刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)Fe1 2 3 4FbtniitNyyFenFN121max,0121min,niityyFenFNNt,max中和轴中和轴N1Fy1y2N2MN3MNt,min1 2 3 4FbtniitNyyeFN 121max,N2MN3MN4MNt,max中和轴中和轴y1y2y31 2 3 4FbVVNNbttNN011VeM=VeV因此：因此：nVNV 2 2、由试验可知，兼受剪力和拉力、由试验可知，兼受剪力和拉力 的螺杆，其承载力无量纲关系的螺杆，

43、其承载力无量纲关系 曲线近似为一曲线近似为一“四分之一圆四分之一圆”。1 1、普通螺栓在拉力和剪力的共同、普通螺栓在拉力和剪力的共同 作用下，可能出现两种破坏形作用下，可能出现两种破坏形 式：式：螺杆受剪兼受拉破坏、孔螺杆受剪兼受拉破坏、孔 壁的挤压破坏；壁的挤压破坏；3 3、计算时，假定剪力由螺栓群均、计算时，假定剪力由螺栓群均 匀承担，匀承担，拉力由受力情况确定。拉力由受力情况确定。)593(122 bttbvvNNNN)603( bcvNNbVVNNbttNN011a ab b)613( wfewffhlV式中：式中： 考虑剪力对角焊缝偏心影响的增大系数，考虑剪力对角焊缝偏心影响的增大系

44、数， 一般取一般取=1.25=1.251.351.35； 其余符号同前。其余符号同前。M刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)V连接角焊缝连接角焊缝)623(2 . 19 . 09 . 09 . 0 uefAPA Ae e螺纹处有效截面积；螺纹处有效截面积；f fu u螺栓热处理后的最抵抗拉强度；螺栓热处理后的最抵抗拉强度；8.88.8级，取级，取f fu u =830N/mm =830N/mm2 2， 10.910.9级，取级，取f fu u =1040N/mm =1040N/mm2 2规范给出了不同钢材在不同接触面的处理方法下的规范给出了不同钢材在不同接触面的处理方法下的抗滑移系数抗滑移系数,如

45、下表如下表高强度螺栓NO12341234普通螺栓abNN/2N/2NO12341234高强度螺高强度螺栓栓普通螺栓普通螺栓abNN/2N/2)633(9 . 0 PnNfbv 式中：式中：0.90.9抗力分项系数抗力分项系数R R的倒的倒 数数(R R=1.111);=1.111); n nf f 传力摩擦面数目传力摩擦面数目; ; - -摩擦面抗滑移系数摩擦面抗滑移系数; ; P P 预拉力设计值预拉力设计值. .（2 2）、抗剪连接单栓承载力）、抗剪连接单栓承载力NO12341234高强度高强度螺栓螺栓普通螺栓普通螺栓)643(42bvvbvfdnN)653(bcbc ftdN )663(

46、minmin bcbvbNNN，单栓抗剪承载力：单栓抗剪承载力：抗剪承载力抗剪承载力：承压承载力承压承载力：对于摩擦型连接：对于摩擦型连接：bvNNn 对于承压型连接：对于承压型连接：bNNnmin NNNNbt tt t1 1b1A A、高强度螺栓摩擦型连接、高强度螺栓摩擦型连接主板的危险截面为主板的危险截面为1-1截面。截面。11 主主板板厚厚度度。主主板板宽宽度度；螺螺栓栓孔孔直直径径；钢钢材材强强度度设设计计值值其其中中： tbdftdnbAfANnn0011 ,1 ,; 考虑孔前传力考虑孔前传力50%得：得： 连连接接一一侧侧的的螺螺栓栓总总数数。计计算算截截面面上上的的螺螺栓栓数数

47、； nnnnNN115 . 011-1截面的内力为：截面的内力为：fANn连连接接一一侧侧的的螺螺栓栓总总数数。计计算算截截面面上上的的螺螺栓栓数数； nnnnNN225 . 015 . 0NNbt tt t1 1b1拼接板的危险截面为拼接板的危险截面为2-2截面截面。22 拼接板厚度。拼接板厚度。拼接板宽度；拼接板宽度；螺栓孔直径；螺栓孔直径；钢材强度设计值钢材强度设计值其中：其中： 11010212,2,;tbdftdnbAfANnn 考虑孔前传力考虑孔前传力50%得：得： 2-2截面的内力为：截面的内力为：B B、高强度螺栓承压型连接的净截面验算与普通螺栓、高强度螺栓承压型连接的净截面验

48、算与普通螺栓的净截面验算完全相同。的净截面验算完全相同。FTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1FnFNF 1)793()783(11221111122111122111112211 niniiininiiiTyniniiininiiiTxyxxTrxyxrTNyxyTryyxrTN )803(21121 bvFTyTxNNNN摩摩擦擦型型连连接接： )813(min21121 bFTyTxNNNN承承压压型型连连接接：NPCP+ +P=Pf fC- -C=Cf fNt)683()673( pfbfftfEACCEAPPCNPA Ab b栓杆截面面积；栓杆截面面积；A Ap p板件挤压面面积；板件挤压面面积；板叠厚度。板叠厚度。)693(1 bptfAANPP)703(1 bpffAAP