学习情景三钢结构的连接

学习情景三钢结构的连接第1页，课件共148页，创作于2023年2月大纲要求1.了解钢结构连接的种类及各自的特点；2.了解焊接连接的工作性能，掌握焊接连接的计算方法及构造要求；3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构工作的影响；4.了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算和构造要求。第2页，课件共148页，创作于2023年2月第3页，课件共148页，创作于2023年2月主要内容

钢结构的连接

对接焊缝的构造和计算

角焊缝的构造和计算

焊接残余应力和焊接变形

普通螺栓的构造和计算

高强度螺栓的构造和计算第4页，课件共148页，创作于2023年2月§3.1钢结构的连接连接的方式焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接连接的原则安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材a)NNNNc)NNb)螺栓连接铆钉连接焊接连接第5页，课件共148页，创作于2023年2月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

第6页，课件共148页，创作于2023年2月缺点第三章连接Chapter3Connections*构造简单任何形式的构件都可直接相连；*用料经济不削弱截面；*制作加工方便可实现自动化操作；*连接的密闭性好，结构刚度大，整体性好。

*材质易变脆；*产生残余应力、残余应变、焊接缺陷*降低压杆稳定、影响疲劳强度*对裂纹十分敏感*低温冷脆问题较为突出。优点3.1.1焊缝连接1.焊缝连接的特点现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛。第7页，课件共148页，创作于2023年2月2.钢结构常用的焊接方法电阻焊电弧焊1）手工电弧焊2）自动半自动埋弧焊气体保护焊（1）手工电弧焊原理：利用电弧产生热量熔化涂有焊药焊条和母材形成焊缝。

焊机导线熔池焊条焊钳保护气体焊件电弧优点：方便，适应性强，特别适用于在高空和野外作业，小型焊接，应用最广泛。缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，生产效率低。第8页，课件共148页，创作于2023年2月A、焊条的选择：焊条应与焊件钢材（主体金属）相适应。Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--E5518)Q345钢选择E50型焊条(E5001--E5048)Q235钢选择E43型焊条（E4300--E4328)B、焊条的表示方法：E—焊条(Electrode)第1、2位数字为熔敷金属的最小抗拉强度（kgf/mm2)第3、4表示适用焊接位置、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。第9页，课件共148页，创作于2023年2月（2）埋弧焊（自动或半自动）

光焊丝埋在焊剂下，通电后电弧使焊丝、焊件、焊剂熔化形成焊缝。焊剂溶化后形成焊渣浮在溶化金属表面，隔绝空气接触，供给必要的合金元素。、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、焊丝转盘送丝器焊剂漏斗焊剂熔渣焊件优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊缝质量好。缺点：设备投资大，施工位置受限。焊丝的选择应与焊件等强度。第10页，课件共148页，创作于2023年2月（4）电阻焊（3）气体保护焊

利用焊枪喷出的CO2或其他惰性气体代替焊剂的电弧溶焊方法。直接依靠保护气体在电弧周围形成保护层，以防止有害气体的侵入。

优点：没有熔渣，焊接速度快，焊接质量好。缺点：施工条件受限制，不适用于在风较大的地方施焊。

利用电流通过焊件接触点表面的电阻所产生的热量来溶化金属，再通过压力使其焊合。适用于板叠厚度不大于12ｍｍ的焊接。

第11页，课件共148页，创作于2023年2月3.焊接接头及焊缝形式（1）焊接接头：分为对接、搭接、T形连接和角部连接。第12页，课件共148页，创作于2023年2月（2）焊缝形式：分为对接焊缝和角焊缝。对接焊缝按受力与焊缝方向分：

1）直对接焊缝

2）斜对接焊缝角焊缝按受力与焊缝方向分：

1）正面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直。

2）侧面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向平行。对接与角接组合焊缝第13页，课件共148页，创作于2023年2月角焊缝沿长度方向的布置

1）连续角焊缝：受力性能较好，为主要的角焊缝形式。

2）间断角焊缝：在起、灭弧处容易引起应力集中。

不重要或受力小的构件，可采用间断角焊缝连接≥50或10hf第14页，课件共148页，创作于2023年2月平焊、立焊、横焊和仰焊。施焊方式平焊立焊a)焊条d)仰焊b)c)横焊质量好质量一般质量差第15页，课件共148页，创作于2023年2月4.焊缝缺陷及焊缝质量等级（1）焊缝缺陷

焊缝缺陷指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢材表面或内部的缺陷。常见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透等；以及焊缝尺寸不符合要求、焊缝成形不良等。

裂纹焊瘤烧穿弧坑气孔夹渣咬边未熔合未焊透第16页，课件共148页，创作于2023年2月（2）焊缝质量等级

《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001规定焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准，适用于一般连接。外观检查（肉眼）—尺寸偏差、表面缺陷；无损检验（仪器）—检验内部缺陷（超声波探伤、X射线探伤、磁粉探伤、渗透探伤）。

二级焊缝：外观检查+无损检验（超声波探伤）合格，用于受较大拉应力的重要连接。一级焊缝：外观检查+无损检验（超声波探伤、X射线探伤）合格，用于抗动力、需要验算疲劳的重要连接。第17页，课件共148页，创作于2023年2月（3）焊缝质量等级及选用

《钢结构设计规范》（GB50017--2003）中，对焊缝质量等级的选用有如下规定：1）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受拉时应为一级，受压时应为二级。平行于作用力方向的纵向对接焊缝应为二级。2）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。

3）重级工作制和起重量Ｑ＞50t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与节点板之间的Ｔ形接头焊透的对接与角接组合焊缝，质量不应低于二级。4）角焊缝质量等级一般为三级，但对直接承受动力荷载且需要验算疲劳和起重量Q＞50t的中级工作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。第18页，课件共148页，创作于2023年2月5.焊缝符号及标注方法焊缝符号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成《焊缝符号表示法》（GB/T324-1988）《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2001）第19页，课件共148页，创作于2023年2月3.1.2螺栓连接第20页，课件共148页，创作于2023年2月精制螺栓粗制螺栓代号A级和B级C级强度等级5.6级和8.8级4.6级和4.8级加工方式车床上经过切削而成单个零件上一次冲成加工精度螺杆与栓孔直径之差为0.25～0.5mm螺杆与栓孔直径之差为1.5～3mm抗剪性能好较差经济性能价格高价格经济用途构件精度很高的结构（机械结构）；在钢结构中很少采用沿螺栓杆轴受拉的连接；次要的抗剪连接；安装的临时固定1.普通螺栓连接第21页，课件共148页，创作于2023年2月2.高强度螺栓连接高强度螺栓是高强螺杆和配套螺母、垫圈的合称。由45号、40B和20MnTiB钢经过热处理加工而成。

45号－8.8级；40B和20MnTiB－10.9级

（a）大六角头螺栓（b）扭剪型螺栓（a）大六角头螺栓（b）扭剪型螺栓第22页，课件共148页，创作于2023年2月高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接比较高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓承压型连接传力机理利用预拉力把被连接的部件夹紧，使部件的接触面间产生很大的摩擦力，外力通过摩擦力来传递允许接触面滑移，依靠螺栓杆和螺孔之间的承压来传力栓孔直径＝螺杆的公称直径+1.5～2.0mm＝螺杆的公称直径+1.0～1.5mm特点剪切变形小，弹性性能好，特别适用于承受动力荷载的结构连接紧凑，但剪切变形大，不得用于承受动力荷载的结构第23页，课件共148页，创作于2023年2月铆钉连接及特点

铆钉连接是用一端带有半圆形预制钉头的铆钉，将钉杆烧红迅速插入被连接件的钉孔中，再用铆钉枪将另一端也打铆成钉头，使连接达到紧固。缺点费工费料、劳动强度高。目前承重钢结构连接中已很少应用。优点传力可靠，塑性、韧性好，动力性能好第24页，课件共148页，创作于2023年2月连接方法优点缺点焊接对几何形体适应性强，构造简单，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，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。目前很少采用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，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，造价略高主要连接方法及优缺点第25页，课件共148页，创作于2023年2月1.对接焊缝的坡口形式§3.2对接焊缝的构造和计算3.2.1对接焊缝的构造对接焊缝的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊缝。坡口形式与焊件厚度有关。

板厚t

＝10～20mm板厚t>20mm

板厚t

10mm

第26页，课件共148页，创作于2023年2月3.对接焊缝的构造处理2.对接焊缝的优缺点优点：用料经济、传力均匀、无明显的应力集中，利于承受动力荷载。缺点：需剖口，焊件长度要求精确。

垫板垫板垫板1）为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板。第27页，课件共148页，创作于2023年2月2）在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，故焊接时可设置引弧板和引出板，焊后将它们割除。3）在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5的斜角，以使截面过渡和缓，减小应力集中。a)改变厚度b)改变宽度≤1:2.5≤1:2.5引弧板第28页，课件共148页，创作于2023年2月4.对接焊缝的强度1）受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等。

2）三级质量的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为母材强度的85%。

3）一、二级质量的焊缝的抗拉强度可认为与母材强度相等。第29页，课件共148页，创作于2023年2月3.2.2对接焊缝的计算1.轴心受力的对接焊缝（3.2.1）N——轴心拉力或压力设计值lw——焊缝计算长度，无引弧板时，焊缝计算长度取实际长度减去2t；有引弧板时，取实际长度。t——连接件的较小厚度，对T形接头为腹板的厚度

;ftw、fcw——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值（P382表1.3）。

与构件母材强度计算方法相同，采用材料力学的计算公式加引弧板（引出板）施焊的情况下，一、二级对接焊缝不需计算。三级焊缝受拉时，或无引弧板（引出板）时才验算。

NNlt要点第30页，课件共148页，创作于2023年2月斜向受力的对接焊缝

对接焊缝斜向受力是指作用力通过焊缝重心，并与焊缝长度方向呈夹角，其计算公式为：l’w——斜焊缝计算长度。加引弧板时，l’w＝b/sinq；不加引弧板时，l’w＝b/sinq－2t。

fvw——对接焊缝抗剪设计强度。规范规定，当斜焊缝倾角≤56.3°，即tan≤1.5时，可认为对接斜焊缝与母材等强，不用计算。b（3.2.2）（3.2.3）第31页，课件共148页，创作于2023年2月2.承受弯距和剪力联合作用的对接焊缝

焊缝内应力分布同母材。焊缝截面是矩形，正应力与剪应力图形分布分别为三角形与抛物线形，其最大值应分别满足下列强度条件。

（3.2.5）（3.2.4）M——焊缝承受的弯矩；Ww——焊缝截面模量。V——焊缝承受的剪力；Iw——焊缝计算截面惯性矩；Sw——焊缝截面计算剪应力处以上部分对中和轴的面积矩。第32页，课件共148页，创作于2023年2月

对于工字形或T形截面除应分别验算最大正应力与最大剪应力外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力:（3.2.6）式中:1、1——为腹板与翼缘交接处的正应力和剪应力。

1.1为考虑到最大折算应力只在焊缝局部出现，而将焊缝强度设计值适当提高的系数。

工字形截面梁在弯曲时，弯曲正应力主要由上、下翼缘承担，剪应力主要由腹板承担，这使得截面上各处的材料能达到充分的利用。第33页，课件共148页，创作于2023年2月3.受轴力、弯矩和剪力联合作用的对接焊缝

轴力和弯矩作用下对接焊缝产生正应力，剪力作用下产生剪应力，其计算公式为：（3.2.4*）（3.2.5*）（3.2.6*）式中：12第34页，课件共148页，创作于2023年2月

对于梁柱节点处的牛腿，假定剪力由腹板承受，且剪应力均匀分布，其计算公式为：Aw——牛腿处腹板的焊缝计算面积。（3.2.5**）

对接焊缝的计算除考虑焊缝长度是否减少，焊缝强度要否折减外，对接焊缝的计算方法与母材的强度计算完全相同。

第35页，课件共148页，创作于2023年2月对接焊缝计算步骤确定荷载；进行截面应力状态分析；计算截面几何特征值；强度验算。确定最不利位置；不同作用情况下对接焊缝计算（矩形、I形）第36页，课件共148页，创作于2023年2月验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。M=1008kN.m，V=240KN，钢材Q235，E43焊条，手工焊，质量等级为三级，采用引弧板。1.截面几何特征值计算【例题3.1】【解】2501016161000MV1第37页，课件共148页，创作于2023年2月2.焊缝强度计算第38页，课件共148页，创作于2023年2月

验算如图所示牛腿与柱的对接焊缝连接。F=170kN，钢材Q390，E55焊条，手工焊，质量等级为三级，不采用引弧板。【例题3.2】961012190F160—120×12—200×10ba第39页，课件共148页，创作于2023年2月9610121902.荷载计算F160ba1.截面几何特征值计算【解】xx0961219010yc第40页，课件共148页，创作于2023年2月3.焊缝强度验算第41页，课件共148页，创作于2023年2月1.角焊缝的形式和强度3.3.1角焊缝的构造§3.3角焊缝的构造和计算角焊缝按截面形式（两焊脚边的夹角）可分为直角角焊缝和斜角角焊缝。（1）直角角焊缝通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（a）。对承受动力荷载的结构中，正面角焊缝的截面通常采用（b）的形式，侧面角焊缝的截面则做成凹面式（c）。

（a）（b）（c）图3.3.1直角角焊缝截面普通型平坡型凹面型第42页，课件共148页，创作于2023年2月（2）斜角角焊缝两焊边的夹角>90°或<90°的焊缝。通常用于钢漏斗和钢管结构中。（d）斜锐角焊缝（e）斜钝角焊缝（f）斜凹面角焊缝hehehehf—焊脚尺寸；—焊脚边的夹角；

he—有效厚度（破坏面上焊缝厚度）并有，he

＝hfcos/2对于α>135o或α<60o斜角角焊缝,除钢管结构外,不宜用作受力焊缝。第43页，课件共148页，创作于2023年2月

（2）正面角焊缝：焊缝垂直于受力方向，应力状态较复杂。焊缝截面各面都有正应力和剪应力，分布不均匀，焊缝根部形成高峰应力，易于开裂。破坏强度高，但塑性差，弹性模量大。

（1）侧面角焊缝：焊缝长度方向与受力方向平行，应力分布简单。主要承受剪应力，弹性阶段分布并不均匀，剪应力两端大，中间小；强度低，弹性模量低，但塑性较好。角焊缝的工作性能第44页，课件共148页，创作于2023年2月

斜焊缝的受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。

q为试验焊缝与试件水平方向的夹角。

正面角焊缝的破坏强度比侧面角焊缝高。第45页，课件共148页，创作于2023年2月2.构造要求角焊缝的焊脚尺寸是指焊缝根脚至焊缝外边的尺寸--hf（1）焊脚尺寸

为了保证焊缝的最小承载能力以及防止焊缝由于冷却速度快而产生淬硬组织，导致母材开裂。a)最小焊脚尺寸(hf,min)焊脚尺寸的限制焊缝计算长度的控制减小焊缝应力集中的措施。手工焊角焊缝：t—较厚焊件的厚度。自动焊（温度高而均匀）：焊件厚度t≤4mm时：取hfmin=tT形连接单面角焊缝（冷却快）：第46页，课件共148页，创作于2023年2月hfmax≤1.2t

t—较薄焊件的板厚。

b)最大焊脚尺寸(hfmax)

对板件（厚度t

）边缘的角焊缝（贴边焊） 当t≤6mm时，hfmax≤t

； 当t＞6mm时，hfmax≤t-(1～2)mm。

为了避免焊缝局部过热，烧穿较薄的焊件，减小焊接残余应力和残余变形。hf,max应满足以下要求:直接焊接钢管结构的尺寸不宜大于支管壁厚的2倍。对于圆孔或槽孔内的角焊缝尺寸不宜大于圆孔直径或槽孔短径的1/3。第47页，课件共148页，创作于2023年2月（2）角焊缝计算长度角焊缝计算长度（lw）取值lwmin≤lw

≤lwmax

焊脚尺寸的取值hfmin≤hf≤hfmax

最小计算长度（lwmin）

为了使焊缝能有一定的承载能力，根据使用经验，侧面角焊缝和正面角焊缝的计算长度均不得小于：lwmin≥8hf

和40mm

考虑到焊缝两端的缺陷，其实际长度应较前述数值还要大2hflwmax≤60hf

若实际长度超过以上数值，则超过部分不纳入计算长度中。若内力沿侧焊缝全长分布时，计算长度不受此限制。

b)侧焊缝最大计算长度（lwmax）第48页，课件共148页，创作于2023年2月（3）减小角焊缝应力集中的措施tblw侧焊缝引起焊件拱曲为了避免焊缝横向收缩引起板件的拱曲太大，两侧面角焊缝距离不宜过大。

b≤16t（t>12mm）或190mm（t≤12mm）；a)构件端部仅有两边侧缝连接时：试验结果表明，连接的承载力与b/lw有关。为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力不均，应使：b

/lw≤1；b—两侧缝之间的距离；lw—侧焊缝计算长度；t—较薄焊件的厚度。第49页，课件共148页，创作于2023年2月

c)直接承受动力荷载的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形，焊脚尺寸的比例：正面角焊缝宜为1:1.5，长边与内力方向一致；侧面角焊缝可用直角焊缝为1:1。

b)仅用正面角焊缝的搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍或25mm。

d)当焊缝端部在焊件转角处时，应将焊缝延续绕过转角加焊2hf。避开起落弧发生在转角处的应力集中。b)2hfa)2hf2hf绕角焊缝5t25搭接连接第50页，课件共148页，创作于2023年2月破坏面常发生在45°斜面上。侧焊缝端焊缝3.3.2直角焊缝的基本计算公式1.焊缝的破坏面直角角焊缝截面计算截面均取焊缝45°处有效截面（有效厚度×计算长度）焊缝有效高度he

＝0.7hf焊缝计算长度lw=每条焊缝长度-2hf第51页，课件共148页，创作于2023年2月2.有效截面上的应力状态角焊缝有效截面上的应力国际标准化组织（ISO）推荐用式（3.3.1）确定角焊缝的极限强度dadacche

∥在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力：

—垂直于焊缝有效截面的正应力

—垂直于焊缝长度的剪应力

∥—平行于焊缝长度方向剪应力

式中：

fuw

--焊缝金属的抗拉强度第52页，课件共148页，创作于2023年2月（3.3.3）ffw——角焊缝强度设计值我国《规范》采用了折算应力公式，引入抗力分项系数后得角焊缝计算公式为：

出于偏于安全考虑，且与母材的能量强度理论的折算应力公式一致，欧洲钢结构协会（ECCS），将（3.3.1）的1.8改为3即：ffw由角焊缝抗剪条件确定，所以公式右边相当于角焊缝抗拉强度设计值。第53页，课件共148页，创作于2023年2月直角角焊缝的计算

如图所示承受互相垂直的Ny、Nx两个轴心力作用的直角角焊缝，Ny垂直于焊缝长度方向产生平均应力f，其在有效截面上引起的应力值为：（3.3.4）

f

对于有效截面既不是正应力也不是剪应力，但可分解为

和。对直角角焊缝：3.实用计算方法第54页，课件共148页，创作于2023年2月直角角焊缝的计算沿焊缝长度方向的力Nx，在有效截面上引起平行于焊缝长度方向的剪应力f。（3.3.5）第55页，课件共148页，创作于2023年2月则直角角焊缝在各种应力综合作用下的计算公式为：（3.3.3）（3.3.6）f

——正面角焊缝的强度设计值增大系数。静载时f

＝1.22，对直接承受动力荷载的结构，f

＝1.0

。

第56页，课件共148页，创作于2023年2月正面角焊缝

f＝0，力N与焊缝长度方向垂直。侧面角焊缝

f＝0，力N与焊缝长度方向平行。（3.3.7）（3.3.8）以上各式中：

he=0.7hf；lw—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2hf。计算公式第57页，课件共148页，创作于2023年2月3.3.3角焊缝的计算1.轴心力（拉力、压力和剪力）作用时角焊缝的计算

当焊件受轴心力，且轴心力通过连接焊缝群的中心，焊缝的应力可认为是均匀分布的。(1）用盖板的对接连接A、仅采用侧面角焊缝连接NNlwSlw－连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和第58页，课件共148页，创作于2023年2月B、采用三面围焊连接NNlwlw’先计算正面角焊缝承担的内力Slw′－连接一侧的正面角焊缝计算长度的总和再计算侧面角焊缝的强度Slw－连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和第59页，课件共148页，创作于2023年2月(2）承受斜向轴心力的角焊缝NNxNyθff轴心力作用下的角焊缝平行于焊缝长度方向的分力Ncos垂直于焊缝长度方向的分力Nsin

（3.3.9a）（3.3.9b）外力N和焊缝长度方向斜交，焊缝受到的力N被分解为：代入（3.3.6），得焊缝计算公式：→第60页，课件共148页，创作于2023年2月（3.3.10）取得：令：则斜焊缝的计算公式为：0°20°30°40°50°60°70°80～90°f1.001.021.041.081.121.141.201.22将f（斜角焊缝强度增大系数）作成表格第61页，课件共148页，创作于2023年2月（3）承受轴心力的角钢端部连接

在钢桁架中，角钢腹杆与节点板的连接焊缝常用两面侧焊，或三面围焊，特殊情况也允许采用L形围焊（如图所示）。腹杆受轴心力作用，为了避免焊缝偏心受力，焊缝所传递的合力的作用线应与角钢杆件的轴线重合。桁架腹杆节点板的连接第62页，课件共148页，创作于2023年2月NN1N2eb角钢的侧缝连接

a)仅用侧面焊缝连接解上式得肢背和肢尖的受力为：（3.3.14）（3.3.15）

在N1、N2作用下，侧缝的计算长度为：由平衡条件得：肢背肢尖K1—角钢肢背焊缝的内力分配系数K2—角钢肢尖焊缝的内力分配系数（3.3.16）（3.3.17）第63页，课件共148页，创作于2023年2月表3.3.1角钢角焊缝内力分配系数K对于校核问题:对于设计问题:第64页，课件共148页，创作于2023年2月

b)角钢用三面围焊时，可减小角钢的搭接长度。可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸hf3

，并算出它所能承受的内力N3

：（3.3.11）（3.3.12）通过平衡关系得肢背和肢尖侧焊缝受力为:（3.3.13）

角钢角焊缝围焊的计算NN1N2ebN3lw2lw1（3.3.16*）（3.3.17*）第65页，课件共148页，创作于2023年2月c)当采用L形围焊时，令N2＝0，得：L形围焊角焊缝计算公式为：（3.3.19）若求出的hf3大于hfmax

,则不能采用L形围焊。（3.3.18）（3.3.20）第66页，课件共148页，创作于2023年2月

当焊缝非轴心受力时，可以将外力作用分解为轴力、弯矩、剪力、扭矩等简单受力情况，分别求出具各自的焊缝应力，然后利用叠加原理，找出焊缝中受力最大的几个点进行验算。2.复杂受力时角焊缝连接计算第67页，课件共148页，创作于2023年2月NθeNxNyMAσNxσMτNyhehet（1）受弯矩M

、剪力V

、轴力N联合作用时角焊缝的计算——T形连接由轴心拉力Nx产生的应力：由弯矩M产生的最大应力：第68页，课件共148页，创作于2023年2月A点产生的剪应力：A点控制应力最大为控制设计点A点产生的正应力由两部分组成：轴心拉力Nx和弯矩M产生的正应力。直接叠加得：代入角焊缝实用计算公式（3.3.6）：xlwx0.7hf0.7hf有效截面第69页，课件共148页，创作于2023年2月（2）V、M共同作用下焊缝强度计算h1σf1σf2τfxxhh222’1h1MeFVM对于1点：假设：腹板焊缝承受全部剪力，全部焊缝承受弯矩（3.3.21）2点处：式中：Iw—全部焊缝有效截面对中性轴的惯性矩；

h1—两翼缘焊缝有效截面最外纤维间的距离第70页，课件共148页，创作于2023年2月工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘角焊缝的连接另一种计算方法是使焊缝传递应力近似与材料所承受应力相协调，即假设腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承担全部弯矩，并将弯矩M化为一对水平力H=M/h。腹板焊缝的强度计算式：HH翼缘焊缝的强度计算式：V第71页，课件共148页，创作于2023年2月（3）三面围焊受扭矩、剪力联合作用时角焊缝的计算——搭接连接图3.3.19承受偏心力的三面围焊Fe1rxahl2xxyyAA’0TVre将F向焊缝群形心简化得:

轴心力V＝F扭矩

T=Fe故：该连接的设计控制点为A点和A’点计算时按弹性理论假定:①被连接件绝对刚性，它有绕焊缝形心O旋转的趋势，而焊缝本身为弹性。②扭距在角焊缝群上产生的任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线，且应力大小与连线长度r成正比。③在轴心力V作用下，焊缝群上的应力均匀分布。T第72页，课件共148页，创作于2023年2月xxyyrrxryA0θheTTfFA’T作用下A点应力:Ip——为焊缝计算截面对形心的极惯性矩，Ip=Ix+IyIx，Iy——焊缝计算截面对x、y轴的惯性矩；rx、ry——为焊缝形心到焊缝验算点在x、y方向的距离。轴力F产生的应力按均匀分布计算，A点应力:FA点垂直于焊缝长度方向的应力为:f，F，平行于焊缝长度方向的应力为:T强度验算公式：第73页，课件共148页，创作于2023年2月角焊缝计算步骤确定荷载；进行截面应力状态分析；确定焊脚尺寸，计算截面几何特征值；强度验算。确定最不利位置；（3.3.7）（3.3.8）端缝侧缝第74页，课件共148页，创作于2023年2月§3.4焊接残余应力和焊接变形3.4.1焊接残余应力和变形的原因1.焊接残余应力的分类

▲纵向焊接应力：长度方向的应力▲横向焊接应力：垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力；▲厚度方向焊接应力：垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力。

第75页，课件共148页，创作于2023年2月+--500oC800oC300oC300oC500oC800oC施焊方向8cm64202468cm施焊时焊缝附近达1600℃以上，而邻近区域温度骤降。焊缝周围产生不均匀温度场

焊缝处钢材受热伸长，但受两侧低温区域的限制产生热塑性压缩；焊缝冷却时收缩又受到限制而产生拉应力；拉应力大小可达钢材屈服点fy;

远离焊缝区域产生纵向压应力，焊件内应力自相平衡。（1）纵向焊接残余应力2.焊接残余应力的成因-----++第76页，课件共148页，创作于2023年2月（2）横向焊接残余应力焊缝纵向收缩，焊件有反向弯曲变形的趋势，在焊缝处中部受拉，两端受压；先焊焊缝凝固阻止后焊焊缝横向自由膨胀，发生横向塑性压缩变形；焊缝冷却，后焊焊缝收缩受限产生拉应力，先焊焊缝产生压应力；应力分布与施焊方向有关；横向应力是上述两种应力合成。第77页，课件共148页，创作于2023年2月(a)焊缝纵向收缩时的变形趋势-+-(b)焊缝纵向收缩时的横向应力xy-+-+(d)焊缝横向残余应力yx-++施焊方向(e)xy-+-施焊方向(f)yx不同施焊方向下,焊缝横向收缩时产生的横向残余应力+-+施焊方向(c)焊缝横向收缩时的横向应力xy第78页，课件共148页，创作于2023年2月（3）沿厚度方向的焊接残余应力在厚钢板的焊接连接中，焊缝需要多层施焊。沿厚度方向先焊焊缝凝固，阻止后焊焊缝的膨胀，产生塑性压缩变形。-+-321σxσyσz冷却时外围焊缝散热快先冷固，内层焊缝收缩受限制产生沿厚度方向的拉应力，外部则产生压应力。

因此除了横向和纵向焊接残余应力x

，y外，还存在沿厚度方向的焊接残余应力z

，这三种应力形成同号三向拉应力，大大降低连接的塑性。第79页，课件共148页，创作于2023年2月

在施焊时，由于不均匀的加热和冷却，焊区的纵向和横向受到热态塑性压缩，使构件产生变形。表现主要有：焊接变形横向收缩弯曲变形角变形波浪变形扭曲变形3.焊接残余变形的产生第80页，课件共148页，创作于2023年2月（1）对结构静力强度的影响σ+--bfy+--bfyNyNy因焊接残余应力自相平衡，故：当板件全截面达到fy，即N=Ny时：结论：焊接残余应力不会影响结构的静力强度+--fyσbBt3.4.2焊接应力和变形对结构工作性能的影响1.焊接应力的影响NcNtNN第81页，课件共148页，创作于2023年2月（2）对结构刚度的影响当焊接残余应力存在时，因截面的bt部分拉应力已经达到fy

，故该部分刚度为零（屈服），这时在N作用下应变增量为：σ+--bfyNN+--fyσNNbBt1>

2当截面上没有焊接残余应力时，在N作用下应变增量为：结论：焊接残余应力使结构变形增大，即降低了结构的刚度。第82页，课件共148页，创作于2023年2月（3）对低温冷脆的影响（4）对疲劳强度的影响

对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接残余拉应力，阻碍塑性的发展，使裂缝容易发生和发展，增加了钢材低温脆断倾向。所以，降低或消除焊接残余应力是改善结构低温冷脆性能的重要措施。

在焊缝及其附近主体金属焊接残余拉应力通常达到钢材的屈服强度，此部位是形成和发展疲劳裂纹的敏感区域。因此焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显的不利影响。

对于轴心受压构件，焊接残余应力使其挠曲刚度减小，降低压杆的稳定承载力。（5）对压杆稳定的影响第83页，课件共148页，创作于2023年2月焊接应力的影响

▲常温下不影响结构的静力强度；

▲增大结构的变形，降低结构的刚度；

▲降低疲劳强度；

▲在厚板或交叉焊缝处产生三向应力状态，阻碍了塑性 变形，在低温下使裂纹易发生和发展；

▲降低压杆的稳定性。2.焊接变形的影响▲焊接变形若超出验收规范规定，需花许多工时去矫正；▲影响构件的尺寸和外形美观，还可能降低结构的承载力，引起事故。第84页，课件共148页，创作于2023年2月3.5.4焊缝的合理构造及减小焊接应力、变形的措施（1）焊缝的合理构造1)焊缝的焊脚尺寸和焊缝长度应符合构造要求，宜采用细长焊缝，不用粗短焊缝。施焊时不得随意加大焊缝的焊脚尺寸。2)设计时要考虑焊缝是否有施焊空间，并尽量避免仰焊。3)焊缝布置尽可能对称，以减少焊接变形,图(a)。4)不宜采用带锐角的板料做肋板，板料的锐角应切掉，图(b)，以免焊接时锐角处板材被烧损，影响材质。5)焊缝不宜过分集中，避免产生过大的焊接应力甚至产生裂纹，图(c)。6)当拉力垂直于受力板面时，要考虑钢板的分层破坏，图(d)。7)尽量避免焊缝相交，可将次要焊缝中断，保证主焊缝连续，图(e)。第85页，课件共148页，创作于2023年2月第86页，课件共148页，创作于2023年2月3.4.3减少焊接应力和变形的措施1.合理的焊缝设计（1）合理的选择焊缝的尺寸和形式（2）合理的安排焊缝的位置（3）尽量避免焊缝的过分集中和交叉（4）尽量避免母材在厚度方向的收缩应力

减小焊接残余应力的设计措施第87页，课件共148页，创作于2023年2月（1）采用合理的施焊顺序和方向;（2）采用反变形法减小焊接变形或焊接应力;（3）锤击或碾压焊缝使焊缝得到延伸;（4）小尺寸焊件，应焊前预热或焊后回火处理。2.合理的工艺措施减小焊接残余变形的工艺措施第88页，课件共148页，创作于2023年2月（2）减小焊接应力、变形的措施措施预热法

锤击法退火法合理的焊接次序反变形法

第89页，课件共148页，创作于2023年2月3.3螺栓连接第90页，课件共148页，创作于2023年2月第91页，课件共148页，创作于2023年2月☆普通螺栓按加工精度可分为：1.粗制螺栓（C级）优点：安装简单，便于拆装；缺点：螺杆与钢板孔壁不够紧密，传递剪力时，连接变形较大。宜用于承受拉力的连接中，或用于次要结构和可拆卸结构

的受剪连接及安装时的临时固定。2.精制螺栓（A、B级）优点：受力性能好；缺点：安装费时费工，且费用较高。目前建筑结构中已较少使用。第92页，课件共148页，创作于2023年2月螺栓规格精制螺栓粗制螺栓分类A级和B级C级强度等级5.6级和8.8级4.6级和4.8级加工方式车床上经过切削而成单个零件上一次冲成加工精度螺杆与栓孔直径之差为0.25～0.5mm螺杆与栓孔直径之差为1.5～3mm受力特点抗剪差、抗拉好抗剪抗拉均好经济性能价格高价格经济用途构件精度很高的结构（机械结构）；在钢结构中很少采用沿螺栓杆轴受拉的连接；次要的抗剪连接；安装的临时固定§3.5普通螺栓连接的构造和计算注：A、B两级的区别只是尺寸不同。A级用于d≤24mm,l≤150mm的螺栓，B级用于d>24mm,l>150mm

螺栓。

第93页，课件共148页，创作于2023年2月常用螺栓直径为d=16，20，24mm，用M表示，如M16。螺栓符号螺栓孔为d0=d+1.5～3mmM12、M16大1.5mm，M18、M20、M22

、M24大2mm，M27、M30大3mm第94页，课件共148页，创作于2023年2月3.5.1螺栓的排列和构造要求

螺栓的排列应简单、统一而紧凑，满足受力要求，构造合理又便于安装。排列的方式有并列排列和错列排列两种。螺栓的排列方式1.螺栓的排列并列比较简单整齐，所用连接板尺寸小，但由于螺栓孔的存在，对构件截面的削弱较大；错列可以减小螺栓孔对截面的削弱，但螺栓空排列不如并列紧凑，连接板尺寸较大。第95页，课件共148页，创作于2023年2月(1)受力要求

下限：防止孔间板破裂≥3d0上限：防止板间张口和鼓曲。b）螺孔中心距限制a）端距限制——防止孔端钢板剪断，≥2d0

；中心距太大<2d端距过小（2）构造要求

螺栓的中距及边距过大，则构件接触面不够紧密，潮气易侵入缝隙而发生锈蚀。（3）施工要求

要保证有一定的空间，以便转动扳手，拧紧螺母。第96页，课件共148页，创作于2023年2月端距边距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d03d0端距端距端距中距边距线距3d02d03d01.5d01.5d03d03d02d0边距

根据规范规定的螺栓最大、最小容许间距，排列螺栓时宜按最小容许间距取用，且宜取5mm的倍数，并按等距离布置，以缩小连接的尺寸。最大容许间距一般只在起连系作用的构造连接中采用。第97页，课件共148页，创作于2023年2月第98页，课件共148页，创作于2023年2月为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头一端不宜少于两个永久螺栓；2.螺栓的其它构造要求直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽，或其他措施以防螺帽松动；C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，以下情况可用于抗剪连接：

①承受静载或间接动载的次要连接；

②承受静载的可拆卸结构连接；

③临时固定构件的安装连接。沿杆轴方向受拉螺栓连接的端板，应适当加大刚度，以减小撬力对螺栓抗拉承载力的不利影响。第99页，课件共148页，创作于2023年2月3.5.2普通螺栓的受剪连接

螺栓连接的受力形式分为：只受剪力，只受拉力。有时受剪力和拉力的共同作用。

FNFA剪力螺栓B拉力螺栓C剪力和拉力共同作用受力垂直螺杆，承剪、承压。连接件有错动趋势受力平行螺杆，承拉连接件有脱开趋势第100页，课件共148页，创作于2023年2月NδO1234NNabNN/2N/2对图示螺栓连接做抗剪试验,即可得到板件上a、b两点相对位移δ与作用力N的关系曲线,该曲线清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四个阶段1.受剪连接的工作性能

(1)摩擦传力的弹性阶段(0~1段)

直线段—连接处于弹性状态；该阶段较短—摩擦力较小。(2)滑移阶段(1~2段)

克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑移，最大滑移量为栓孔和栓杆间的间隙，表现在曲线上为水平段。

抗剪螺栓连接受力后，首先由构件间的摩擦力来传递外力。当外力增大超过极限摩擦力后，构件间相对滑移，螺杆开始接触构件的孔壁而受剪，孔壁则受压。单个螺栓抗剪试验结果第101页，课件共148页，创作于2023年2月NδO1234abNN/2N/2(3)栓杆传力的弹性阶段(2~3段)

该阶段主要靠栓杆与孔壁的接触传力。栓杆受剪力、拉力、弯矩作用，孔壁受挤压。由于材料的弹性以及栓杆拉力增大所导致的板件间摩擦力的增大，N-δ关系以曲线状态上升。

(4)弹塑性阶段(3~4段)

达到‘3’后，即使给荷载以很小的增量，连接的剪切变形迅速增大，直到连接破坏。‘4’点（曲线的最高点）即为普通螺栓抗剪连接的极限承载力Nu。第102页，课件共148页，创作于2023年2月受剪螺栓的破坏情况螺杆被剪断；b)连接件孔壁挤压破坏；c)钢板拉断；d)钢板冲剪破坏；e)螺杆弯曲破坏。2.受剪螺栓的破坏形式a)AB栓杆较细而板件较厚时b)BA栓杆较粗而板件较薄时c)A截面削弱过多时d)35º35ºa1A端矩过小时；端矩≥2d0e)A板过厚螺栓杆过长；栓杆长度＜5da)、b)、c)通过计算解决d)、e)通过构造解决第103页，课件共148页，创作于2023年2月2.破坏形式（1）螺栓杆被剪坏

栓杆较细而板件较厚时（2）孔壁的挤压破坏

栓杆较粗而板件较薄时（3）板件被拉断

截面削弱过多时

以上破坏形式予以计算解决。N/2NN/2NNNN第104页，课件共148页，创作于2023年2月（4）板件端部被剪坏(拉豁)

端矩过小时；端矩不应小于2dONN（5）栓杆弯曲破坏螺栓杆过长；栓杆长度不应大于5d这两种破坏构造解决N/2NN/2第105页，课件共148页，创作于2023年2月

针对以上破坏形式，应采取以下措施:

1）通过计算保证螺栓抗剪2）通过计算保证螺栓抗挤压

3）通过计算保证板件有足够的拉压强度

4）螺栓端距≥2d

0——避免钢板被拉豁第106页，课件共148页，创作于2023年2月单个剪力螺栓的设计承载力：受剪承载力设计值：承压承载力设计值：d3.单个普通螺栓的受剪计算

剪力螺栓的承载力取决于螺栓杆受剪和孔壁承压两种情况，故单栓抗剪承载力由以下两式决定:（3.5.1）（3.5.2）

假定螺栓受剪面上的剪应力均匀分布；假定挤压力沿栓杆直径平面（实际上是相应于栓杆直径平面的孔壁部分）均匀分布验算：第107页，课件共148页，创作于2023年2月受剪承载力设计值：承压承载力设计值：t1<t2

,Σt=t1t1t2t1t2t3t2<t1+t2

,Σt=t2d+b<a+c+e

,Σt=b+d剪力螺栓的剪面数和承压厚度螺栓直径承压设计强度剪面数目螺栓抗剪设计强度承压构件一侧总厚度的较小值第108页，课件共148页，创作于2023年2月N/2Nl1N/2试验证明,栓群在轴力作用下各个螺栓的内力沿螺栓群长度方向不均匀，两端大,中间小。

当l1≤15d0(d0为孔径)时，连接进入弹塑性工作状态后，内力重新分布，各个螺栓内力趋于相同，故设计时假定N由各螺栓平均分担。4.普通螺栓群抗剪连接计算（1）普通螺栓群轴心受剪计算

连接一侧所需螺栓数为：(3.5.3)平均值螺栓的内力分布弹性阶段塑性阶段第109页，课件共148页，创作于2023年2月ECCS我国规范试验曲线8.8级

M221.00.750.50.2501020304050607080l1/d0η平均值长连接螺栓的内力分布当连接长度l1>15d0(d0为孔径)时，各个螺栓内力难以均匀，端部螺栓受力最大首先破坏，然后依次破坏。由试验可得连接的抗剪强度折减系数与l1/d0的关系曲线。则连接所需栓数：(3.5.5)因此《规范》采用承载力折减系数考虑螺栓群受力不均。第110页，课件共148页，创作于2023年2月

普通螺栓群轴心受剪的计算流程第111页，课件共148页，创作于2023年2月FeFTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F（2）普通螺栓群偏心受剪F作用下每个螺栓受力：基本假设①连接件绝对刚性,螺栓弹性；②

T作用下连接板件绕栓群形心转动，各螺栓剪力大小与螺栓至形心的距离ri成正比，方向与它和形心的连线垂直。V=FT=Fe第112页，课件共148页，创作于2023年2月（a）TxyN1TN1TxN1Tyr11显然，T作用下‘1’号螺栓所受剪力最大（r1最大）。根据平衡条件得：（c）将（c）式代入（a），得用N1T表达的T式：

由各螺栓剪力与r成正比：（b）由各剪力都用N1表示：第113页，课件共148页，创作于2023年2月螺栓1离形心最远是危险螺栓,最大剪力N1T:将N1T它分解为水平和竖直分力：（3.5.8）xi—第i个螺栓中心的x坐标，yi—第i个螺栓中心的y坐标yoxx11r1y1(3.5.7)验算剪力最大螺栓:（3.5.9）此时计算F作用下的螺栓内力时，不需考虑长接头的折减系数第114页，课件共148页，创作于2023年2月yoxx11r1y1如果y1≥3x1，则可假定xi=0

。由此得N1Ty=0，则计算式为：（3.5.10）如果x1≥3y1，则可假定yi=0

。由此得N1Tx=0，则计算式为：（3.5.10）第115页，课件共148页，创作于2023年2月3.5.3普通螺栓的受拉连接1.普通螺栓受拉的工作性能b)试验证明影响撬力的因素较多，其大小难以确定，规范将螺栓的抗拉强度设计值降低20％来考虑撬力的影响，取ftb=0.8f（f—螺栓钢材的抗拉强度设值）。a)

螺栓受拉时，一般是通过与螺杆垂直的板件传递，即螺杆并非轴心受拉，当连接板件发生变形时，螺栓有被撬开的趋势（杠杆作用），使螺杆中的拉力增加（撬力Q）并产生弯曲现象。连接件刚度越小撬力越大。

受拉螺栓的撬力第116页，课件共148页，创作于2023年2月c)

在构造上可以通过加强连接件的刚度的方法，来减小杠杆作用引起的撬力，如设加劲肋，可以减小甚至消除撬力的影响。加劲肋

翼缘加强的措施2.单个普通螺栓受拉承载力（3.5.11）Ntb——单个螺栓抗拉承载力；Ae——螺栓螺纹处的有效面积；de——螺栓有效直径；附表9.2(P455)ftb

——螺栓的抗拉强度设计值。ftb

＝0.8f假定拉应力在螺栓螺纹处截面上均匀分布，则一个拉力螺栓的承载力设计值：第117页，课件共148页，创作于2023年2月dedndmd螺栓的有效截面面积因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是有效直径de而不是净直径dn，现行国家标准取：第118页，课件共148页，创作于2023年2月（1）栓群轴心受拉

当外力通过螺栓群形心时，一般假定每个螺栓均匀受力，因此连接所需的螺栓数目为：（3.5.13）（3.5.11）3.普通螺栓群受拉N第119页，课件共148页，创作于2023年2月M刨平顶紧承托(板)M1234受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴(2）栓群承受弯矩作用M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为：①连接板件绝对刚性，螺栓为弹性；②螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处，各螺栓所受拉力与其至中和轴的距离成正比。第120页，课件共148页，创作于2023年2月M刨平顶紧承托(板)M1234受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴显然‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大由力学及假定可得：第121页，课件共148页，创作于2023年2月将式(c)代入式(b)得:由式(a)得:因此，设计时只要满足下式即可：螺栓i的拉力:

即受力最大的最外排螺栓1的拉力不超过一个螺栓的抗拉承载力设计值M1234第122页，课件共148页，创作于2023年2月螺栓群偏心受拉刨平顶紧承托(板)NeV(3）栓群偏心受拉①小偏心受拉

当M/N较小时，所有螺栓均承受拉力作用，构件B绕螺栓群的形心O转动。螺栓群的最大和最小螺栓受力为：（3.5.15a）（3.5.15b）当

Nmin>0

，e<ρ则表示所有螺栓受拉，螺栓群绕形心轴旋转。——螺栓有效截面组成的核心矩第123页，课件共148页，创作于2023年2月②大偏心受拉

当Nmin<0

时，由于M/N较大，e>ρ，构件B绕A点（底排螺栓）旋转趋势，偏于安全取中和轴位于最下排螺栓O’处，受拉力最大的螺栓要求满足：（3.5.16）O’第124页，课件共148页，创作于2023年2月3.5.4剪－拉螺栓群的计算

同时承受剪力和拉力作用的普通螺栓有两种可能破坏形式：一是螺栓杆受剪受拉破坏；二是孔壁承压破坏。剪－拉联合作用的螺栓剪力和拉力的相关曲线试验研究结果表明，兼受剪力和拉力的螺杆分别除以各自单独作用的承载力，所得的相关关系近似为圆曲线。第125页，课件共148页，创作于2023年2月规范规定：同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓，应分别符合下列公式的要求：

验算剪-拉联合作用：（3.5.17）（3.5.18）验算孔壁承压：Nvb——单个螺栓抗剪承载力设计值；Ncb——单个螺栓承压承载力设计值Ntb——单个螺栓抗拉承载力设计值；Nv

、Nt——单个螺栓承受的最大剪力和拉力设计值。第126页，课件共148页，创作于2023年2月§3.6高强度螺栓连接的构造和计算3.6.1高强度螺栓的工作性能和构造要求强度等级采用钢材8.8级45号钢、40B钢10.9级20MnTiB钢、35VB钢按材料分类按受力特征分类受力特征承载力极限状态安装孔径应用特点摩擦型外力达到板件摩擦力d0=d+1.5~2

剪切变形小，耐疲劳，动载下不易松动承压型外力超过摩擦力栓杆受剪板件承压d0=d+1.0~1.5承载力比摩擦型大，剪切变形大，一般不用于直接动载情况第127页，课件共148页，创作于2023年2月1.高强度螺栓连接工作性能1)抗剪连接工作性能由于高强度螺栓连接有较大的预拉力，从而使被连接件中有很大的预压力，当连接受剪时，主要依靠摩擦力传力的高强度螺栓连接的抗剪承载力可达到1点。通过1点后，连接产生了滑移，当栓杆与孔壁接触后，连接又可继续承载直到破坏。高强度螺栓NδO12341234普通螺栓abNN/2N/2对于高强度螺栓摩擦型连接，其破坏准则为板件发生相对滑移，因此其极限状态为1点，所以1点的承载力即为一个高强度螺栓摩擦型连接的抗剪承载力。对于高强度螺栓承压型连接，允许接触面发生相对滑移，破坏准则为连接达到其极限状态4点，所以高强度螺栓承压型连接的单栓抗剪承载力计算方法与普通螺栓相同。第128页，课件共148页，创作于2023年2月2）高强度螺栓的抗拉工作性能高强度螺栓受拉P+PC－Ca)b)高强度螺栓在承受外拉力前，螺杆中已有很高的预拉力P，板层之间则有压力C，而P与C维持平衡C=P

(状态a)。加荷载拉力Nt后，螺栓拉力从P增加了

P，板件挤压力则由C减小了

C(状态b)。第129页，课件共148页，创作于2023年2月30025020015010050050100150200250300Pf(kN)Nu’NuNt(kN)Q有橇力时的螺栓破坏无橇力时的螺栓破坏计算表明，当螺杆的外拉力Nt为预拉力P的80％时，螺杆内的拉力增加很少，可以认为此时螺杆的预拉力基本不变。当考虑橇力影响时，螺栓杆的拉力Pf与Nt的关系曲线如图：Nt≤0.5P时，橇力Q=0；Nt≥0.5P后，橇力Q出现，增加速度先慢后快。橇力Q的存在导致连接的极限承载力由Nu降至Nu’。所以，如设计时不考虑橇力的影响,应使Nt≤0.5P或增加连接板件的刚度（如设加劲肋）。直接承受动力荷载的结构外拉力不宜超过0.5P第130页，课件共148页，创作于2023年2月（1）高强度螺栓预拉力的建立方法2.高强度螺栓连接的构造要求①大六角头螺栓的预拉力控制方法有：

a.力矩法

初拧——用力矩扳手拧至终拧力矩的30%~50%，使板件贴紧密；终拧——初拧基础上，按100%设计终拧力矩拧紧。

特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大。为了保证通过摩擦力传递剪力，高强度度螺栓的预拉力P的准确控制非常重要。b.转角法

初拧——用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；

终拧——初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的角度，一般为120o~180o完成终拧。

特点：预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧和超拧。第131页，课件共148页，创作于2023年2月②

扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）初拧——拧至终拧力矩的60%~80%；终拧——初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。特点：施工简单、技术要求低易实施、质量易保证等。高强度螺栓的施工要求：由于高强度螺栓的承载力很大程度上取决于螺栓杆的预拉力，因此施工要求较严格：①终拧力矩偏差不应大于±10%；②如发现欠、漏和超拧螺栓应更换；③拧固顺序先主后次，且当天安装，当天终拧完。如工字型梁为：上翼缘→下翼缘→腹板。第132页，课件共148页，创作于2023年2月Ae—螺纹处有效截面积；fu—螺栓热处理后的最抵抗拉强度；8.8级，取fu=830N/mm2，

10.9级，取fu=1040N/mm2（2）高强度螺栓预拉力的确定高强螺栓的预拉力设计值由下式确定

考虑材料的不均匀性的折减系数0.9；为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数0.9；