钢结构的连接和节点构造

2021/6/71 第第 七七 章章 钢结构的连接和节点构造钢结构的连接和节点构造 2021/6/72 主要内容：主要内容： 7.1 钢结构对连接的要求及连接方法钢结构对连接的要求及连接方法 7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性 7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 7.5 焊接残余应力和残余变形焊接残余应力和残余变形 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 7.7 高强螺栓连接的性能和计算高强螺栓连接的性能和计算 7.8 焊接梁翼缘焊缝计算焊接梁翼缘焊缝计算 7.12 柱脚设计柱脚设计 2021/6/73 连接要求连接要求 足够的强度、刚度和延性足够的强度、刚度和延性 连接方法连接方法 焊接、铆接和螺栓连接焊接、铆接和螺栓连接 7.1 钢结构对连接的要求及连接方法钢结构对连接的要求及连接方法 2021/6/74 焊接，广泛采用焊接，广泛采用 铆接，应用较少铆接，应用较少 螺栓连接螺栓连接 普通螺栓普通螺栓 A、B级级 C级级 高强螺栓高强螺栓 摩擦型连接摩擦型连接 承压型连接承压型连接 特点：特点： 2021/6/75 电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等 手工电弧焊焊条手工电弧焊焊条与焊件与焊件 金属强度相适应金属强度相适应： Q235钢用钢用E43系列；系列； Q345用用E50系列；系列； Q390、Q420用用E55系列。系列。 手工电弧焊手工电弧焊 7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性 7.2.1 焊接方法焊接方法 EXX的的XX表示焊条的表示焊条的最低抗拉强度。最低抗拉强度。 2021/6/76 焊条和焊剂要保焊条和焊剂要保 证熔敷金属的抗拉证熔敷金属的抗拉 强度强度不低于相应手不低于相应手 工焊条数值。工焊条数值。 埋弧焊埋弧焊 2021/6/77 电渣焊电渣焊 气体保护焊气体保护焊 电阻焊电阻焊 2021/6/78 优点优点 省工省材省工省材 任何形状的构件均可直接连接任何形状的构件均可直接连接 密封性好，刚度大密封性好，刚度大 缺点缺点 材质劣化材质劣化 残余应力、残余变形残余应力、残余变形 一裂即坏、低温冷脆一裂即坏、低温冷脆 7.2.2 焊接连接的优缺点焊接连接的优缺点 2021/6/79 7.2.3 焊缝缺陷焊缝缺陷 焊缝缺陷焊缝缺陷 裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、 焊瘤等焊瘤等 2021/6/710 2021/6/711 三级焊缝：外观检查，外观尺寸和缺陷；三级焊缝：外观检查，外观尺寸和缺陷； 二级焊缝：在外观检查的基础上再做无损检验，用超二级焊缝：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声波检验每条焊缝的20长度，且不小于长度，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；一级焊缝：在外观检查的基础上用超声波检验每条焊； 全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷；全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷； 对承受动力荷载的重要构件焊缝，增加伽马射线探伤。对承受动力荷载的重要构件焊缝，增加伽马射线探伤。 焊缝等级：焊缝等级：钢结构工程施工质量验收规范钢结构工程施工质量验收规范 （GB50205）三级）三级 强度折减：强度折减： 高空安装焊缝，强度设计值乘以高空安装焊缝，强度设计值乘以0.9。 2021/6/712 7.2.4 焊缝连接型式及焊缝型式焊缝连接型式及焊缝型式 连接型式连接型式 平接、平接、 搭接、搭接、 T T形连接、形连接、 角接角接 2021/6/713 焊缝型式焊缝型式 对接焊缝和角焊缝对接焊缝和角焊缝 2021/6/714 按施焊位置按施焊位置 焊缝沿长度分布情况：连续角焊缝和断续角焊缝焊缝沿长度分布情况：连续角焊缝和断续角焊缝 2021/6/715 作用作用 表明焊缝型式、尺寸和辅助要求表明焊缝型式、尺寸和辅助要求 表示方法表示方法(GB324-88) 由由基本符号、引出线、辅助符号、补充符号基本符号、引出线、辅助符号、补充符号和和 焊缝尺寸焊缝尺寸等部分组成等部分组成 7.2.5 焊缝代号焊缝代号 2021/6/716 2021/6/717 2021/6/718 2021/6/719 分为：分为：I形缝、形缝、V形缝、带钝边单边形缝、带钝边单边V形缝、带钝形缝、带钝 边边V形缝（也叫形缝（也叫Y形缝）、带钝边形缝）、带钝边U形缝、带钝边形缝、带钝边 单边单边V形缝和双形缝和双Y形缝等形缝等 7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 7.3.1 构造要求构造要求 坡口形式坡口形式 斜坡口为了和焊缝根部共同形成一个焊条能运转斜坡口为了和焊缝根部共同形成一个焊条能运转 的施焊空间的施焊空间 2021/6/720 2021/6/721 不同宽度和厚度的钢板拼接不同宽度和厚度的钢板拼接 动载时不大于动载时不大于1:41:4，计算时取较薄焊件厚度，计算时取较薄焊件厚度 2021/6/722 2021/6/723 7.3.2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算 计算原则计算原则 用计算焊件的方法。用计算焊件的方法。I、II级等强不计算，仅级等强不计算，仅 计算计算III级焊缝级焊缝 （1）轴心受力的对接焊缝）轴心受力的对接焊缝 N/(lw t)f wt 或或 f wc 2021/6/724 （2）受弯、受剪的对接焊缝计算）受弯、受剪的对接焊缝计算 M/Ww f wt VS/(Iwt) f wv 2021/6/725 （3）轴力、剪力和弯矩共同作用时，对接焊）轴力、剪力和弯矩共同作用时，对接焊 缝的最大正应力为轴力和弯矩引起的应力之和，缝的最大正应力为轴力和弯矩引起的应力之和， 剪力和折算应力和上面相同。剪力和折算应力和上面相同。 2021/6/726 7.3.3 部分焊透的对接焊缝部分焊透的对接焊缝 计算原则：计算原则：按角焊缝计算按角焊缝计算 2021/6/727 7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 7.4.1 构造和强度构造和强度 截面形状、有效截面截面形状、有效截面 2021/6/728 应力分布应力分布 侧面角焊缝的应力分布侧面角焊缝的应力分布 2021/6/729 正面角焊缝的应力分布正面角焊缝的应力分布 2021/6/730 角焊缝的应力角焊缝的应力位移曲线位移曲线 2021/6/731 hf 应与焊件的厚度相适应。应与焊件的厚度相适应。 对手工焊，对手工焊，hf应不小于应不小于 ，t为较厚焊件的厚度为较厚焊件的厚度 (mm)，对自动焊，可减小，对自动焊，可减小1mm； hf应不大于较薄焊件厚度的应不大于较薄焊件厚度的1.2倍。倍。 t5.1 焊脚尺寸的限制焊脚尺寸的限制 2021/6/732 对于板件边缘的焊缝，当对于板件边缘的焊缝，当t6mm时时，hft；当；当 t6mm时时，hf t(12)mm。 焊缝长度焊缝长度lw 也不应太长或太短，其计算长度不宜小于也不应太长或太短，其计算长度不宜小于 8hf和和40mm ，且对侧面角焊缝，不宜大于，且对侧面角焊缝，不宜大于60hf，超出部，超出部 分不计。若内力分不计。若内力，则不受此限。，则不受此限。 2021/6/733 7.4.2 角焊缝计算的基本公式角焊缝计算的基本公式 2021/6/734 w f f3)( 3 2 / 22 fxfxefyfyefzfze , , NAVAVA efxfyfxefye /2+/2 /2/2ANNAA fxfy /2/2 fyfx/fz /2/2, 则有则有 2021/6/735 仅有仅有平行平行于焊缝长度方向的轴心力时于焊缝长度方向的轴心力时 w fewf /()Nhlf 仅有仅有垂直垂直于焊缝长度方向的轴心力时于焊缝长度方向的轴心力时 w fewff /()Nhlf 同时有同时有平行和垂直平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力时于焊缝长度方向的轴心力时 2 2w ffff /f 2021/6/736 7.4.3 常用连接方式的角焊缝计算常用连接方式的角焊缝计算 1、受轴心力作用的拼接板连接、受轴心力作用的拼接板连接 仅侧面角焊缝（图仅侧面角焊缝（图a a） w ff ew N f hl 仅正面角焊缝（图仅正面角焊缝（图b b） w fff ew N f hl 2021/6/737 三面围焊时（图三面围焊时（图c） 先计算计算正面角焊缝先计算计算正面角焊缝l1受力受力N1，剩，剩 余的余的N N1由侧面角焊缝由侧面角焊缝l2承担。承担。 菱形拼接板（图菱形拼接板（图d） 简化计算不计正面及斜焊缝的简化计算不计正面及斜焊缝的 f ： 2021/6/738 2、受轴心力作用的角钢连接、受轴心力作用的角钢连接 当用侧面角焊缝连接时（图当用侧面角焊缝连接时（图a） 肢背肢背 N1=e2 N /(e1+e2)=K1 N 肢尖肢尖 N2=e1 N /(e1+e2)=K2 N=NN1 2021/6/739 2021/6/740 三面围焊时（图三面围焊时（图b） 正面角焊缝承担的力为正面角焊缝承担的力为 N3 =0.7hflw3f ffw 侧面角焊缝承担的力为侧面角焊缝承担的力为 肢背肢背 N1 =e2 N /(e1+e2)N3 /2=K1 NN3 /2 肢尖肢尖 N2 =e1 N /(e1+e2)N3 /2=K2NN3 /2 2021/6/741 L形焊缝（图形焊缝（图c） 正面角焊缝承担的力为正面角焊缝承担的力为: N3 =0.7hflw3f ffw 侧面角焊缝承担的力为侧面角焊缝承担的力为: N1=NN3 2021/6/742 3、弯矩作用下的焊缝、弯矩作用下的焊缝 w fff w M f W 2021/6/743 4、扭矩作用下的焊缝、扭矩作用下的焊缝 焊缝群受扭：焊缝群受扭： 假定假定: A T r J yT Ax Tr J T x Ay Tr J xy JII 2 2 wT T fAyf Ax /f 2021/6/744 环焊缝受扭环焊缝受扭 3 e 0.1 0.25 e hDJh D时， 2021/6/745 5、弯矩、剪力和轴心力共同作用、弯矩、剪力和轴心力共同作用 MVN AAA wewew ; ; MVN Whlhl MN 2V2w AA Af f ()()f 2021/6/746 6、扭矩、剪力和轴心力共同作用、扭矩、剪力和轴心力共同作用 yVNTT x AAAA ewew ; ; ; T r VNT r hlhlJJ TV 2TN2w AA AAf f ()()f 2021/6/747 7、塞焊计算、塞焊计算 2021/6/748 7.5.1 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 纵向残余应力纵向残余应力 7.5 焊接残余应力和残余变形焊接残余应力和残余变形 2021/6/749 横向残余应力横向残余应力 2021/6/750 厚度方向的残余应力厚度方向的残余应力 2021/6/751 约束状态下的焊接应力约束状态下的焊接应力 2021/6/752 7.5.2 焊接残余应力的影响焊接残余应力的影响 对结构静力强度的影响：无影响对结构静力强度的影响：无影响 2021/6/753 对结构刚度的影响对结构刚度的影响 对压杆稳定的影响：残余压应力对压杆稳定的影响：残余压应力 /() /() NmtE NhtE 有残余应力： 无残余应力： 2021/6/754 对低温冷脆的影响：三向应力对低温冷脆的影响：三向应力 对疲劳强度的影响：高额残余拉应力对疲劳强度的影响：高额残余拉应力 2021/6/755 7.5.3 焊接残余变形焊接残余变形 残余变形形式残余变形形式 2021/6/756 残余变形形式残余变形形式 2021/6/757 7.5.4 减小焊接残余应力和焊接残余变形的方法减小焊接残余应力和焊接残余变形的方法 采取合理的施焊次序采取合理的施焊次序 2021/6/758 施焊前加相反的预变形（图施焊前加相反的预变形（图a a、b b） 焊前预热，焊后回火（图焊前预热，焊后回火（图c c） 2021/6/759 7.5.5 合理的焊缝设计合理的焊缝设计 焊接位置要应尽量对称于截面重心焊接位置要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尺寸要适当，采用较小的焊脚尺寸 焊缝不宜过分集中（图焊缝不宜过分集中（图a a） 应尽量避免三向焊缝交叉（图应尽量避免三向焊缝交叉（图b b） 考虑钢板分层问题（图考虑钢板分层问题（图c c） 焊条易达到（图焊条易达到（图d d） 避免仰焊避免仰焊 2021/6/760 2021/6/761 7.6.1 螺栓连接的排列和构造要求螺栓连接的排列和构造要求 排列方式：排列方式：并列或错列并列或错列 7.6 普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 2021/6/762 受力要求受力要求： 钢板端部不剪断，端距不应小于钢板端部不剪断，端距不应小于2 2d d0 0 ; ; 受拉时，栓距和线距不应过小；受拉时，栓距和线距不应过小； 受压时，沿作用力方向的栓距不宜过大受压时，沿作用力方向的栓距不宜过大 构造要求：构造要求： 栓距和线距不宜过大栓距和线距不宜过大 施工要求：施工要求： 有一定的施工空间有一定的施工空间 排列要求排列要求 2021/6/763 2021/6/764 孔、螺栓图例孔、螺栓图例 2021/6/765 7.6.2 普通螺栓连接受剪、受拉时的性能普通螺栓连接受剪、受拉时的性能 传力方式：传力方式：抗剪螺栓和抗拉螺栓抗剪螺栓和抗拉螺栓 2021/6/766 1 1、抗剪螺栓连接、抗剪螺栓连接 破坏形式：破坏形式：螺栓杆剪断；孔壁压坏；板被拉断；板端螺栓杆剪断；孔壁压坏；板被拉断；板端 被剪断；螺栓杆弯曲被剪断；螺栓杆弯曲 2021/6/767 受力状态：受力状态：弹性时两端大而中间小，进入塑性阶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。段后，因内力重分布使各螺栓受力趋于均匀。 2021/6/768 为防止为防止“解纽扣解纽扣”破坏，当连接长度破坏，当连接长度l1 较大时，较大时， 应将螺栓的承载力乘以应将螺栓的承载力乘以折减系数折减系数 ： 当当 l115d0 时，时， =1.0 当当 15d0l160d0 时，时， =1.1l1/150d0 当当 l160d0 时，时， =0.7 2021/6/769 一个抗剪螺栓的设计承载力计算一个抗剪螺栓的设计承载力计算 抗剪抗剪承载力设计值承载力设计值： b vv b v f d nN 4 2 承压承压承载力设计值：承载力设计值： b c b c ftdN 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。 2021/6/770 2、抗拉螺栓连接、抗拉螺栓连接 破坏形式破坏形式：螺栓杆拉断螺栓杆拉断 b te b t e b t fAf d N 4 2 为考虑为考虑撬力撬力的影的影 响，规范规定普通响，规范规定普通 螺栓抗拉强度设计螺栓抗拉强度设计 值值ftb取同样钢号钢取同样钢号钢 材抗拉强度设计值材抗拉强度设计值f 的的0.8倍倍(即即ftb=0.8f ) 2021/6/771 7.6.3 螺栓群的计算螺栓群的计算 螺栓数目螺栓数目 b min /nNN 板件净截面强度板件净截面强度 n /NAf 净截面面积和受力净截面面积和受力 并列（图并列（图a） N1=N； N2 =N(n1/n) N ；N3 = N (n1+n2)/n N 对被连接板：对被连接板：An=t (bn1d0) 对拼接板：对拼接板： An =2t1 (bn3d0) 1 1、螺栓在轴心力作用下的抗剪计算、螺栓在轴心力作用下的抗剪计算 2021/6/772 错错 列（图列（图b） 除考虑除考虑1-1截面破坏外，还要考虑截面破坏外，还要考虑2-2截面的破坏，净截面面积截面的破坏，净截面面积为为 22 n421220 2(1)Ateneen d 2021/6/773 被连接构件是绝对刚性的，而螺栓则是弹性的；被连接构件是绝对刚性的，而螺栓则是弹性的； 各螺栓绕螺栓群形心各螺栓绕螺栓群形心o旋转，其受力大小与其至螺栓群旋转，其受力大小与其至螺栓群 2、螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算、螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算 基本假定基本假定 形心形心o的距离的距离r成正成正 比，力的方向与其比，力的方向与其 至螺栓群形心的连至螺栓群形心的连 线相垂直。线相垂直。 2021/6/774 TTT 1122nn TN rN rN r 平衡条件：平衡条件： 根据螺栓受力大小与其至形心根据螺栓受力大小与其至形心o o的距离的距离r r成正比成正比条件条件 TTT 12n 12n NNN rrr 则则 TT n 2222 11 12n 1 11 () i i NN Trrrr rr 或或 T 11 1 222 iii TrTr N rxy T 1 1x 22 ii Ty N xy T 1 1y 22 ii Tx N xy b v T NN 1 验算验算 2021/6/775 3、螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作用下的抗剪计算、螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作用下的抗剪计算 T 1 1x 22 ii Ty N xy T 1 1y 22 ii Tx N xy 2021/6/776 4、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算 b t /nNN 5、螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算、螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算 假定：假定：中和轴在最下排螺栓处中和轴在最下排螺栓处 Mb 1 1t 2 i My NN my MMM 1122 () nn Mm NyNyNy 则则 MMM 12 12 n n NNN yyy M 2 1 1 i N Mmy y 2021/6/777 6、螺栓群同时受剪力和拉力的计算、螺栓群同时受剪力和拉力的计算 支托仅起安装作用：支托仅起安装作用： 螺栓群受力为螺栓群受力为M M= =VeVe和剪力和剪力V V，则，则 M2 t11 /() i NNMymy v /NVn 2021/6/778 螺栓不发生拉剪破坏：螺栓不发生拉剪破坏： 22 vt bb vt 1 NN NN 板不发生承压破坏：板不发生承压破坏： b vc NN 支托承受剪力支托承受剪力： 螺栓群只承受弯矩螺栓群只承受弯矩M M= =VeVe作用，则作用，则 M2b t11t /() i NNMymyN 支托和柱翼缘的角焊缝验算：支托和柱翼缘的角焊缝验算： w fewf /()Vhlf 为考虑剪力为考虑剪力V偏心对角焊缝的影响，取偏心对角焊缝的影响，取1.251.35 2021/6/779 7.7.1 高强度螺栓连接的性能高强度螺栓连接的性能 级别：级别：10.9级和级和8.8级级 （小数点前为螺栓热处理后的最低抗拉强度，小数点（小数点前为螺栓热处理后的最低抗拉强度，小数点 后的数字是屈强比）后的数字是屈强比） 栓孔：栓孔：钻成孔钻成孔 按受力特征分类：按受力特征分类：摩擦型连接、承压型连接和承受摩擦型连接、承压型连接和承受 拉力的连接拉力的连接 影响承载力的因素：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栓杆预拉力、连接表面抗滑移系数和钢材种类 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 2021/6/780 1、高强螺栓连接的预拉力、高强螺栓连接的预拉力 施加方法：施加方法： 扭矩法扭矩法 T=KdP 转角法转角法 初拧初拧 终拧终拧 扭剪法扭剪法 扭断螺栓尾部梅花头扭断螺栓尾部梅花头 2021/6/781 预拉力设计值：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：确定，取值时考虑： 在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪应力将降低螺栓在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪应力将降低螺栓 的抗拉承载力，对抗拉强度引入折减系数的抗拉承载力，对抗拉强度引入折减系数1/1.21/1.2； 施加预应力时为补偿预拉力损失超张拉施加预应力时为补偿预拉力损失超张拉5%10%5%10%，引入，引入 折减系数折减系数0.90.9； 螺栓材料抗力的变异性，引入折减系数螺栓材料抗力的变异性，引入折减系数0.9 0.9 ； 钢材由于以抗拉强度为准，引入附加安全系数钢材由于以抗拉强度为准，引入附加安全系数0.90.9。 ueue 0.90.90.9/1.20.608PfAf A 2021/6/782 2021/6/783 2 2、高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数 对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈；对于摩擦型对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈；对于摩擦型 连接，要求见下表：连接，要求见下表： 2021/6/784 排列构造要求同普通螺栓。排列构造要求同普通螺栓。 沿受力方向的连接长度沿受力方向的连接长度l l1 1，也要考虑，也要考虑l l1 11515d d0 0时时 对承载力的折减。对承载力的折减。 当当 l115d0 时，时， =1.0 当当 15d0l160d0 时，时， =1.1l1/150d0 当当 l160d0 时，时， =0.7 3、高强螺栓的排列、高强螺栓的排列 2021/6/785 7.7.2 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 1、高强螺栓摩擦型连接、高强螺栓摩擦型连接 b vRf NnP R为为抗力分项系数抗力分项系数 R的倒数，一般取的倒数，一般取0.9，最，最 小板厚小板厚t 6mm的冷弯薄壁型钢结构取的冷弯薄壁型钢结构取0.8 2021/6/786 破坏状态同普通螺栓，极限承载力由破坏状态同普通螺栓，极限承载力由杆身抗杆身抗 剪和孔壁承压决定剪和孔壁承压决定，摩擦力只起延缓滑动作用，摩擦力只起延缓滑动作用， 计算方法和普通螺栓相同。计算方法和普通螺栓相同。 b vv b v f d nN 4 2 b c b c ftdN 2、高强螺栓承压型连接、高强螺栓承压型连接 2021/6/787 7.7.3 高强度螺栓群的抗剪计算高强度螺栓群的抗剪计算 螺栓数：螺栓数： 构件净截面强度：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（占螺栓传摩擦型连接，要考虑孔前传力的影响（占螺栓传 力的力的50%） b min /nNN 1 0.5 (1) n NN n n N f A 1、轴心力作用时、轴心力作用时 2021/6/788 螺栓群受扭矩螺栓群受扭矩T T、剪力、剪力V V和轴心力和轴心力N N共同作用的共同作用的 高强度螺栓连接的抗剪计算高强度螺栓连接的抗剪计算与普通螺栓相同与普通螺栓相同，只，只 是用高强度螺栓的承载力设计值。是用高强度螺栓的承载力设计值。 2、扭矩作用时，及扭矩、剪力和轴心力共同时、扭矩作用时，及扭矩、剪力和轴心力共同时 2021/6/789 7.7.4 高强度螺栓的抗拉计算高强度螺栓的抗拉计算 1、高强度螺栓的抗拉连接性能、高强度螺栓的抗拉连接性能 fbb () /PPEA fpp () /CCEA 2021/6/790 当当Nt=0.8P时，时，Pf=1.07P。可认为螺栓中的预。可认为螺栓中的预 拉力基本不变。拉力基本不变。 2021/6/791 撬力的影响：撬力的影响：限制抗拉承载力在限制抗拉承载力在0.8P以内以内 2021/6/792 2、高强度螺栓的抗拉连接计算、高强度螺栓的抗拉连接计算 抗拉承载力抗拉承载力: b t 0.8NP 轴心拉力的螺栓数：轴心拉力的螺栓数： b t / 0.8nNNNP 弯矩作用时：弯矩作用时： (c) 2021/6/793 板不被拉开时，中和轴在螺栓群形心处；板不被拉开时，中和轴在螺栓群形心处； 板可被拉开时，与普通螺栓一样，中和轴在板可被拉开时，与普通螺栓一样，中和轴在 最外排受压螺栓形心处最外排受压螺栓形心处 M2 11 /()0.8 i NMymyP 承载力极限状态承载力极限状态 2021/6/794 7.7.5 同时承受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算同时承受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算 由于外拉力的作用，板件间的挤压力降低由于外拉力的作用，板件间的挤压力降低; ;每个螺每个螺 栓的抗剪承载力也随之减少；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。抗滑移系数随板件间的挤压力的减小而降低。 vt bb vt 1 NN NN 2 2、高强度螺栓承压型连接、高强度螺栓承压型连接 22 vt bb vt ()()1 NN NN b vc /1.2NN且且 当剪切面在螺纹处时，取当剪切面在螺纹处时，取 b2b vev / 4Ndf 1 1、高强度螺栓摩擦型连接、高强度螺栓摩擦型连接 2021/6/795 叠放板材的弯曲变形叠放板材的弯曲变形 7.8 焊接梁翼缘焊缝的计算焊接梁翼缘焊缝的计算 2021/6/796 无局部压应力时的梁翼缘焊缝受力无局部压应力时的梁翼缘焊缝受力 11x w /()VSI t H1w1x ww1x 1/()/TtVSI ttVSI 2021/6/797 w fhe1fxf /(21)/(1.4)ThVSh If w f1fx /(1.4)hVSf I 焊缝受力焊缝受力： 焊脚尺寸：焊脚尺寸： 双层翼缘板时的焊缝受力双层翼缘板时的焊缝受力 2021/6/798 有局部压应力时的梁翼缘焊缝受力有局部压应力时的梁翼缘焊缝受力 vcww w zz 11 FF Ttt t ll v f ef z 211.4 TF hh l 2 2w ffff /f 则则 焊脚尺寸为焊脚尺寸为： 2021/6/799 功能：功能： 将柱子内力可靠地传给基础；将柱子内力可靠地传给基础； 和基础有牢固连接；和基础有牢固连接； 尽可能符合计算简图。尽可能符合计算简图。 连接方式：连接方式： 铰接：支承式铰接：支承式 刚接：支承式刚接：支承式( (外露式外露式) ) 埋入式埋入式( (插入式插入式 外包式外包式 7.12 柱脚设计柱脚设计 2021/6/7100 7.12.1 轴心受压柱的柱脚轴心受压柱的柱脚 1、柱脚的型式和构造：铰接和刚接、柱脚的型式和构造：铰接和刚接 2021/6/7101 2021/6/7102 内容：内容：确定底板的尺寸、靴梁的确定底板的尺寸、靴梁的 尺寸及它们之间的连接焊缝。尺寸及它们之间的连接焊缝。 (1) 底板计算底板计算 底板平面尺寸底板平面尺寸 A=N/fcc 底板中如有锚栓孔，底板中如有锚栓孔，A中应包含中应包含 锚栓孔面积锚栓孔面积A0。 B=b+2t+2c c取取210cm，且使，且使B为整数。为整数。 L=A/B q=N/(B L-A0)fcc 2、轴心受压柱脚的计算、轴心受压柱脚的计算 2021/6/7103 底板厚度底板厚度 底板厚度由板的抗弯强度决定。底板被分为四边底板厚度由板的抗弯强度决定。底板被分为四边 支承板、三边支承板和悬臂板。支承板、三边支承板和悬臂板。 M4= qa2 b/a1.01.11.21.31.41.51.6 0.048 0.055 0.063 0.069 0.075 0.081 0.086 b/a1.71.81.92.03.04.0 0.091 0.095 0.099 0.101 0.119 0.125 M3= qa12 b1/a10.30.40.50.60.70.80.91.01.21.4 0.0260.0420.0580.0720.0850.0920.1040.1110.1250.125 四边简支板的弯矩系数四边简支板的弯矩系数 2021/6/7104 M1=qc2/2 , 则则max 6/tMf 底板的厚度一般在底板的厚度一般在20mm40mm之间，不宜小于之间，不宜小于14mm。 (2) 靴梁计算靴梁计算 厚度与被连接的柱子翼缘大致相同，高度由连接柱厚度与被连接的柱子翼缘大致相同，高度由连接柱 所需要的焊缝确定。所需要的焊缝确定。 二块靴梁板承受的最大弯矩：二块靴梁板承受的最大弯矩： M=qBl2/2 二块靴梁板承受的最大剪力：二块靴梁板承受的最大剪力： V=qBl (3) 隔板计算隔板计算 厚度不小于长度的厚度不小于长度的1/50，受力取阴影部分基础反力。，受力取阴影部分基础反力。 2021/6/7105 7.12.2 压弯构件的柱脚压弯构件的柱脚 柱脚的型式：柱脚的型式： 铰接：构造和计算与轴心受压柱基本相同铰接：构造和计算与轴心受压柱基本相同 刚接：刚接： 传力：轴力或轴力和弯矩，传力：轴力或轴力和弯矩，剪力剪力 V0.4N 设置抗剪键设置抗剪键 2021/6/7106 刚接柱脚刚接柱脚的型式：的型式： 压力和弯矩都较小时，底板和基础之间为不均匀压力压力和弯矩都较小时，底板和基础之间为不均匀压力 2021/6/7107 按构造确定底板宽度按构造确定底板宽度B，其中，其中C不宜超过不宜超过23cm 按下式确定底板长度按下式确定底板长度L： 2021/6/7108 压力和弯矩都较大时，带靴梁的构造方案压力和弯矩都较大时，带靴梁的构造方案 当锚栓的拉力不很大时：当锚栓的拉力不很大时： 2021/6/7109 由由R=N+T，计算最大应力，计算最大应力 max，由，由 maxfcc确定确定L。 两式确定的锚栓拉力都偏大，最大应力都偏小。两式确定的锚栓拉力都偏大，最大应力都偏小。 0 2/3/2 MNe T Ld MNe T x 2021/6/7110 当锚栓的拉力很大时，需要的锚栓直径过大。当锚栓的拉力很大时，需要的锚栓直径过大。 当当d60mm时，可按钢筋混凝土受弯构件的算法：时，可按钢筋混凝土受弯构件的算法： 2021/6/7111 底板厚度底板厚度： 原则：和轴心受压柱脚一样原则：和轴心受压柱脚一样 简化：各区格按最大压应力计算弯矩简化：各区格按最大压应力计算弯矩 2021/6/7112 对于格构式柱，采用对于格构式柱，采用分离式分离式柱脚：柱脚： 部分资料从网络收集整 理而来，供大家参考， 感谢您的关注！