钢结构的连接课件

鋼結構的連接第一節鋼結構的連接方法連接方法優點缺點焊接對幾何形體適應性強，構造簡單，省材省工，易於自動化，工效高對材質要求高，焊接程式嚴格，品質檢驗工作量大鉚接傳力可靠，韌性和塑性好，品質易於檢查，抗動力荷載好費鋼、費工普通螺栓連接裝卸便利，設備簡單螺栓精度低時不宜受剪，螺栓精度高時加工和安裝難度較大高強螺栓連接加工方便，對結構削弱少，可拆換，能承受動力荷載，耐疲勞，塑性、韌性好摩擦面處理，安裝工藝略為複雜，造價略高射釘、自攻螺栓連接靈活，安裝方便，構件無須予先處理，適用於輕鋼、薄板結構不能受較大集中力第一節鋼結構的連接方法

焊接第一節鋼結構的連接方法螺栓連接普通螺栓連接粗制（C級）精製（D級）高強螺栓連接摩擦型承壓型鉚釘連接一、鋼結構中常見焊接方法電弧焊電阻焊氣焊第二節焊接結構特性二、焊接連接形式1.

按構件的相對位置分對接搭接頂接第二節焊接結構特性對接焊縫直縫斜縫角焊縫端縫側縫2.按焊縫的種類分第二節焊接結構特性第二節焊接結構特性3.按施焊位置分俯焊立焊橫焊仰焊三、焊縫連接的優缺點優點對幾何形體適應性強，構造簡單省材省工，易於自動化，工效高密封性好，結構剛度大缺點施焊時的高溫作用，在焊縫附近形成熱影響區，使材質變脆焊接的殘餘應力使結構易發生脆性破壞殘餘變形使結構構件尺寸和形狀發生變化，矯正費工焊接連接的局部裂縫易擴展到整體焊接結構的低溫冷脆問題鉸突出第二節焊接結構特性第三節對接焊縫的構造和計算一、對接焊縫的形式和構造主要形式直邊縫單邊V形雙邊V形U形K形X形二、對接焊縫的計算1、軸心受力的對接焊縫的計算2、斜向受力的對接的焊接分別驗證正應力、剪應力，有一定的近似性二、對接焊縫的計算3.承受彎、剪、軸力共同作用的對接焊縫（1）矩形截面二、對接焊縫的計算

3.承受彎、剪、軸力共同作用的對接焊縫（2）對稱工字形截面二、對接焊縫的計算

二、對接焊縫的計算

4.牛腿連接的對接焊縫計算

(1)彎矩，軸力由全截面承擔

(2)剪力只由腹板承擔第四節角焊縫的構造和計算一、角焊縫的形式直角角焊縫普通型深熔直角焊縫平坡凸形斜角角焊縫斜銳焊縫斜鈍焊縫斜凹角焊縫

二、角焊縫的佈置和受力性能

1、正面角焊縫連接中傳力路線有劇烈彎折，應力狀態複雜，應力集中明顯，在焊縫根部形成應力集中，易開裂，塑性較差。試驗表明，正面焊縫破壞強度較高，但塑性差二、角焊縫的佈置和受力性能

單焊縫的三種破壞形式焊縫剪壞焊縫拉壞焊縫斷裂

二、角焊縫的佈置和受力性能2、側面焊縫主要受剪力，應力狀態單純，但焊縫剪應力沿長度分佈不均勻，兩頭大，中間小，破壞起點在兩端。二、角焊縫的佈置和受力性能3、角焊縫的尺寸和構造要求1）最小焊角尺寸二、角焊縫的佈置和受力性能3、角焊縫的尺寸和構造要求2）最大焊角尺寸二、角焊縫的佈置和受力性能3、角焊縫的尺寸和構造要求3）角焊縫最小計算長度4）側面角焊縫最大計算長度4、角焊縫的代號包括引出線、圖形符號、輔助符號三、角焊縫的計算角焊縫的計算截面為450斜截面直角角焊縫普通形平坡凸形等邊凹形三、角焊縫的計算斜角角焊縫三、角焊縫的計算1、當平行於焊縫長度方向時，（側面焊縫）三、角焊縫的計算2、當於垂直於焊縫長度方向時，(正面焊縫)三、角焊縫的計算3、在其他力和各種力綜合作用時三、角焊縫的計算4.承受軸心力角綱的角焊接連接（1）角綱用側面焊接連接時設N1N2分別為角鋼肢背，肢尖承受的內力三、角焊縫的計算（2）角鋼用三面圍焊時三、角焊縫的計算（3）角鋼用L形圍焊三、角焊縫的計算5、在彎矩、軸力、剪力共同作用下頂接連接角焊縫計算三、角焊縫的計算三、角焊縫的計算6、承受扭矩和剪力作用的角焊縫（1）角焊縫承單純扭矩作用假定（1）被連接件在扭矩平面內，有很大剛度；（2）角焊縫處於彈性受力階段。於是各點剪切變形、剪應力的方向均垂直於該點與形心的連線，大小則與該連線距離r成正比。（2）角焊縫承受扭矩和剪力共同作用設計時，求出全部角焊縫截面的形心o,再把全部的力移到o處，確定全部角焊縫總內力第五節焊接應力和焊接變形一、焊接殘餘應力的分類和產生原因1、縱向焊接殘餘應力

鋼材在600oC時，處於熱塑狀態，焊接時，焊縫附近溫度高達1600oC，而鄰近溫度較低。冷卻時，焊縫收縮受到兩側鋼板阻礙而產生拉應力，兩側產生壓應力。焊縫縱向收縮引起縱向應力(a)平接對接焊縫(b)頂接角焊縫2、橫向焊接殘餘應力分為兩部分a.焊縫縱向收縮，使兩塊鋼板形成反方向彎曲變形。b.焊縫在施工過程中，冷卻時間不同，先焊部份先凝固，中焊部分逐漸冷卻，後焊部分開始冷卻，三部分產生杠杆作用。最後的橫向應力是a、b兩種情況的疊加。3、厚度方向焊接應力因焊縫表面與空氣接觸而散熱快，中間部分冷卻慢，收縮時受到阻礙形成中間受拉，兩邊受壓的應力狀態4、約束狀態下產生的焊接應力焊縫及其附近高溫鋼板的橫向膨脹受到阻礙，產生橫向塑性壓縮；焊縫冷卻時，產生殘餘約束拉應力，鋼板兩端約束程度越強，兩邊約束距離越短時，產生的約束應力越大。二、焊接殘餘應力的影響1、一般對結構構件靜力強度無影響2、對結構構件的變形和剛度有影響3、對結構構件穩定有影響4、對結構疲勞強度有影響三、焊接變形的產生與防止

焊接過程中，由於焊區的收縮總要使構件產生一些變形。表現為縱向、橫向收縮變形，彎曲變形，波浪變形，角變形主要防止措施1、設計措施1）儘量減少焊縫的數量和尺寸2）避免焊縫過份集中3）盡可能採用對稱焊縫4）盡可能避免仰焊5）焊後採用人工或機械方法消除焊接變形2、焊接工藝措施1）、採用適當的焊接順序和方法2）、採用反向預變形3）、採用預熱法焊前預熱到100OC~300OC，焊後保溫一段時間，減少焊接和冷卻過程中溫度不均勻程度第六節普通螺栓連接的構造和計算一、螺栓的排列和構造要求1、螺栓的排列與間距排列方式：並列和錯列兩種（見表3－4）2、原因1）最小間距要求端距過小，鋼材有剪斷的可能，邊距和中距過小，構件可能沿折線或直線被拉斷；施工也要求一定空間。2）最大間距要求a.對於受壓構件，被連接件易發生張口或鼓曲現象b.螺距過大，接觸面不密實，潮氣易侵入二、普通螺栓連接計算抗剪螺栓----依靠螺杆抗剪和螺杆對孔壁的承壓，傳遞垂直於螺栓的外力抗拉螺栓----依靠螺杆受拉傳遞平行於螺杆的外力1、抗剪普通螺栓連接計算1）破壞形式主要有

a）螺栓剪斷

b）鋼板孔壁擠壓破壞

c）鋼板由於螺孔削弱而淨截面拉斷

d）鋼板因螺孔端距或螺孔中距太小而剪壞

e）螺杆因太長或螺孔大於螺杆直徑而產生彎、剪破壞另外還有螺栓雙剪破壞等。螺栓剪斷2)、抗剪螺栓的承載力3)、軸心力作用下螺栓群抗剪計算a)螺栓數目b)構件淨截面強度驗算4)、扭矩作用下的螺栓群計算基本假定a)被連接件絕對剛性b)螺栓受力處於彈性階段5）、扭矩、剪力共同作用下螺栓群計算2、抗拉普通螺栓連接計算1）、普通螺栓的受拉連接

一個螺栓抗拉承載力設計值

de：普通螺栓有效直徑；

Ae：普通螺栓有效截面面積。2）、軸心力作用下螺栓群抗拉計算a)、拉力N通過形心，並沒螺杆長度方向受力b)、拉力通過形心，但與端板成一夾角。3)、彎矩、軸拉力共同作用下的螺栓群計算彎矩M較小時：以受拉為主，板端與柱接觸面完全脫離，不存在板端受壓區；彎矩M較大時：存在板端受壓區。3、同時抗剪和抗拉普通螺栓連接計算第七節高強度螺栓連接的構造與計算一、高強螺栓連接的一般要求1、主要技術要求高強螺栓的材料8.8級表示最低抗拉強度800N/mm2,fy/fu=0.810.9級表示最低抗拉強度1000N/mm2,fy/fu=0.9高強螺栓預拉力P(見表3－5）我國規範p=(0.9×0.9×0.9/1.2)fyAe=0.607fyAe接觸面的拉滑移係數（見表3－6）二、摩擦型高強度螺栓連接承載力計算傳力機理：靠鋼板間的磨擦面傳力1、受剪連接承載力2、受拉連接承載力3、拉