第十一章 钢结构2

第十一章钢结构钢结构的连接钢结构是由钢构件经连接而成的结构,因此连接在钢结构总占有很重要的位置,它直接关系钢结构的安全和经济。在受力过程中，连接应有足够的强度，被连接构件之间应保持正确的相互位置。钢结构连接的种类及其特点a)NNNNc)NNb)螺栓连接铆钉连接焊接连接连接方法优点缺点

焊接对几何形体适应性强，构造简单，不削弱截面，省材省工，易于自动化，工效高，焊接残余应力大且不易控制，焊接变形大对材质要求高，焊接程序严格，质量检验工作量大铆接传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力荷载好

费钢、费工,逐渐被高强螺栓取代普通螺栓连接

装卸便利，设备简单

螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时加工和安装难度较大高强螺栓连接

加工方便，对结构削弱少，可拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好

摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高

焊条与局部焊件熔化、冷却，凝结成焊缝。是现代钢结构最主要的连接方法。焊缝连接手工焊原理自动焊原理一、焊缝连接的形式

1、按焊缝的性质角焊缝被连接板件2对接焊缝对接焊缝被连接板件1对接焊缝,角焊缝2、按两焊件的相对位置分

顶接（T型连接）角焊缝角接对接焊缝角焊缝间断焊缝连续焊缝不重要或受力小的构件，可采用间断焊缝连接焊缝形式－－连续焊缝与间断焊缝3、按焊缝的连续性

俯焊横焊立焊仰焊质量好质量一般质量差

焊缝形式－－施焊方位4、按施焊方位

对接焊缝按受力与焊缝方向分a）直焊缝：作用力方向与焊缝方向正交b）斜焊缝：作用力方向与焊缝方向斜交

对接焊缝直焊缝斜焊缝角焊缝按受力与焊缝方向分a）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行b）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直c)斜缝:作用力与焊缝长度方向斜交角焊缝的种类Na)Nb)θNc)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，一般不用，计算时将焊缝长度两端各减去t(t为较薄焊件的厚度)。对接焊缝的构造处理引弧板b二、对接焊缝连接的计算轴心受力的对接焊缝NNNNlwt矩形截面引弧板b（1）直焊缝验算截面矩形，只有正应力。或（2）斜焊缝验算截面矩形，有、。或

—焊缝长度方向与作用力方向间夹角。—斜焊缝计算长度。—对接焊缝抗剪设计强度。

“规范”规定时，不检算焊缝强度。

b0.67b1.2bNNlwNNtNNcosNsinN端焊缝侧焊缝

角焊缝的受力特点计算截面均取焊缝45°喉部为有效截面（假定破坏截面）有效焊缝高度he＝0.7hf

(焊缝高度)hfhfhe有效截面计算焊缝长度lw＝每条连续焊缝的长度－2h

f（每端扣h

f

）

角焊缝的计算截面

角焊缝的计算（1）两边侧焊两边端焊验算－端焊缝强度提高系数验算认为焊缝有效截面上应力均匀分布一条单独的焊缝，每端扣除hf

典型节点－－拼接板连接－－承受轴力N作用

角焊缝的计算（2）验算四周围焊由端焊缝1N1122再验算侧焊缝N1lw1N2，lw2

典型节点－－拼接板连接－－承受轴力N作用普通螺栓连接的构造(1)普通螺栓的分类

普通螺栓连接的构造(2)A级B级区别：仅尺寸不同，A级d≤24，L≤150mm；B级d＞24，L＞150mm分类钢材强度等级孔径d0与栓径d之差(mm)加工受力特点安装应用C级粗制螺栓普通碳素钢Q2354.64.81.0~1.5粗糙尺寸不准成本低抗剪差抗拉好方便承拉应用多临时固定A级B级精制螺栓优质碳素钢45号钢35号钢8.80.3~0.5精度高尺寸准确成本高抗剪抗拉均好精度要求高目前应用减少I类孔：孔壁粗糙度小，孔径偏差允许+0.25mm，对应A、B级螺栓II类孔：孔壁粗糙度大，孔径偏差允许+1mm，对应C级螺栓普通螺栓的分类(加工精度）

普通螺栓受力特点和设计承载力（1）剪力螺栓

——受力垂直螺杆，螺杆承剪、孔壁承压。连接件有错动趋势拉力螺栓

——

受力平行螺杆，螺杆承拉。连接件有脱开趋势。依据受力方式剪力螺栓拉力螺栓

普通螺栓的受力

普通螺栓受力特点和设计承载力（2）（1）螺栓剪断（板较厚，螺栓较细）（2）钢板孔壁挤压破坏（板较薄，螺栓较粗）（3）钢板拉断（板开孔，截面削弱）（4）钢板剪坏（螺栓端距过小）（5）螺栓弯曲破坏（板过厚，螺栓细长）防止螺栓破坏措施(1)(2)(3)通过计算解决(4)(5)通过构造解决端距≥2d。螺杆长度≤5d

普通受剪螺栓的破坏模式

普通螺栓受力特点和设计承载力（3）

受拉螺栓的破坏模式螺杆净截面达到设计承载力而被拉坏－－计算控制螺纹滑牙破坏－－构造控制

高强度螺栓连接的构造（1）螺栓高强度螺栓普通螺栓材料材质好，强度高材质一般，强度低传力方式依靠连接板件摩擦传力螺栓直接传力变形连接变形小，螺栓不易松动连接变形大，螺栓易松动安装需专门扳手施加预拉力一般常用扳手，手感拧紧外力N预拉力P挤压力Q摩擦力F拧紧螺母产生预拉力

高强度螺栓的传力机理连接板间摩擦力

摩擦型——连接件间的剪力完全靠摩擦力传递。以剪力等于摩擦力为设计极限状态。连接件间不允许相互滑动，变形小，承载力小。工艺保证措施：喷砂，使=0.3～0.55。分类：

特点：预拉力很大，依直径等级不同，可达80～355kN。

高强螺栓是高强螺栓和配套螺母、垫圈的合称，强度等级10.9级和8.8级。

高强度螺栓连接的构造（2）

承压型——连接件间允许相互滑动。传力开始时在标准荷载作用下动连接件间无滑动，剪力由摩擦力和螺杆抗剪共同传递。但当荷载很大时，连接件间有较大塑性变形。接近破坏时，连接件间有相对滑动，摩擦只起推迟滑移作用。剪力由螺杆传递，其特点与普通螺栓相同。因此，有与普通螺栓相同的极限状态—螺栓剪坏，孔壁挤压坏，构件被拉断。变形大，不适于受动荷载的连接。螺杆剪力N

高强度螺栓连接的构造（3）

高强度螺栓连接的构造（4）螺栓强度等级螺栓采用钢材8.8级45号钢，40B钢10.9级20MnTiB钢，35VB钢按材质分类受力特征承载力极限状态安装孔孔径d0（mm)应用特点摩擦型连接外力达到最大摩擦力，有相对滑移的趋势d0＝d＋1.5~2.0剪切变形小，耐疲劳，动载下不易松动承压型连接外力超过最大静摩擦力，螺栓承剪，孔壁承压，发生相对滑移d0＝d＋