第六章-钢结构连接和节点构造(第五节)PPT课件

1 第五节普通螺栓连接构造要求 一 螺栓排列与间距要求 普通螺栓用Q235钢制成 间距 中距端距边距 2 最小距离 板边穿通剪断 扳手间隙 受力 施工要求 最大距离 压力下螺栓间钢板鼓起 构造要求 3 螺栓最小排列距离 并列 端距 中距 线距与栓距 边距 切割边 高强螺栓 轧制边 普通螺栓 螺栓孔径 4 螺栓排列最大距离 外排中距 受压力受拉力 内排中距 端距和边距 外层较薄板厚 5 二 普通螺栓受力性能 按螺栓承载力分为 抗剪螺栓和抗拉螺栓 1 受剪螺栓 螺栓抗剪承载力 一个 6 螺栓抗剪强度设计值 受剪面数 d 螺栓直径 7 螺栓承压承载力 一个 同一受力方向承压板较小厚度 螺栓承压强度设计值 一个螺栓抗剪承载力 8 2 受拉螺栓 T型连接 螺栓受拉力 外力 角钢传力变形 按杠杆原理产生的撬力 9 一个螺栓抗拉承载力 不计V 但降低螺栓抗拉强度设计值解决 f 同钢号Q235钢抗拉强度设计值 螺栓有效直径 10 三 螺栓群计算 1 轴心受力群栓抗剪 外力经过螺栓群形心 螺栓平摊剪力 螺栓数目 N 轴心力 因解扣效应 受力方向连接长度 抗剪承载力乘修正系数 11 验算板件净截面强度 f 板件钢材抗拉强度 板件净截面面积 并列 板件截面受力 1 1 N 受力最大 2 2 3 3 12 板件净面积 t 板件厚 1 1面螺栓数 b 板件宽 螺栓孔径 13 错列板件 情况1 沿1 1面破坏 情况2 沿折线面破坏 折线上螺栓孔数 14 2 扭矩作用螺栓群抗剪计算 按构造要求布置螺栓 用螺栓最大剪力与抗剪螺栓承载力比较 验算强度 15 螺栓群受剪 16 构件刚性 螺栓弹性 螺栓受力与形心距成正比 方向与形心连线垂直 扭矩T由所有螺栓对形心的剪力矩平衡 代入 假定 17 螺栓受剪力距形心最远数值最大 则 18 3 扭 剪 轴共同作用抗剪计算 19 合力 20 4 轴力作用抗拉计算 螺栓数目为 拉力N经过螺栓形心 一个螺栓抗拉承载力 21 5 弯矩作用抗拉强度计算 中性轴为最下排螺栓轴线 螺栓群绕其旋转 22 弯距由螺栓对中性轴力距合平衡 螺栓最大受力 m 螺栓纵列数 由 23 6 剪 拉共同作用 支托不承受剪力V 仅起安装横梁或牛腿临时支撑作用 24 弯矩产生的螺栓最大拉力 外力产生的螺栓剪力 n 螺栓数目 圆曲线方程判别 验算螺栓 25 一个螺栓抗剪 承压与抗拉承载力 证明 代入 得 26 支托承受剪力V 螺栓仅承受弯矩 支托与柱采用角焊缝连接 剪力V对焊缝的偏心影响系数 取 27 第六节高强螺栓连接性能与计算 一 连接性能 特点 因高强 对螺栓可施加很大预压力 挤压构件接触面 产生很大摩擦力来传递外力 28 普通螺栓Q235 屈服强度 高强螺栓性能等级 8 8级 45 35 碳素钢 抗拉强度 屈强比 10 9级 合金钢 小数前为抗拉强度1 100 小数点后为屈强比 29 按受力特征分类 摩擦型 依靠构件间摩擦力传递剪力 以剪力等于摩擦力为承载力极限状态 承压型 剪力超过摩擦力后 螺栓与孔壁接触 以螺栓或钢板破坏为承载力极限状态 承受动载时 要求不受剪拉共同作用 承受静载或间接动载 30 1 预拉力施加 扭矩法 显示扭矩扳手 转角法 拧至预定角度 扭剪法 拧断螺栓杆端切口断面 31 2 螺栓预拉力计算 高强螺栓抗拉强度 高强螺栓有效截面积 0 9 补偿预拉力松弛 0 9 材料抗力离散系数 0 9 安全系数 1 2 扭转使螺栓承载力下降 32 3 螺栓压紧摩擦面抗滑移系数 取决于构件钢材类型和接触面处理方法 查表7 11 喷砂涂抗滑漆喷砂后生锈 Q235 0 45 Q345 0 50 4 高强螺栓排列 同普通螺栓 33 二 高强螺栓抗剪承载力设计值 抗剪承载力 1 摩擦型 一个螺栓 0 9 受力不均匀系数 摩擦面数 抗滑移系数 P 高强螺栓预拉力 34 抗剪承载力 35 2 承压型 抗剪承载力 接触面有相对滑移 抗剪 承压 36 三 高强螺栓群抗剪计算 1 轴力 螺栓数 剪力均摊 37 摩擦型 N 轴力 高强螺栓抗剪承载力 承压型 38 构件净截面强度验算 承压型 与普通螺栓相同 存在孔前传力 螺栓周围摩擦力均布 占 截面螺栓传力的二分之一 摩擦型 39 f 构件钢材抗拉强度 螺栓数 n 螺栓总数 净截面 传力 净截面面积 40 2 扭矩 扭矩 剪力 轴力同时作用 计算与普通螺栓相同 选择受剪最大高强螺栓 比较承载力与所受剪力 取高强螺栓抗剪承载力设计值 41 四 高强螺栓抗拉连接与计算 1 抗拉连接性能 42 抗拉螺栓受力分析 预拉力作用 产生摩擦力传递剪力 抵抗拉力 43 高强螺栓在外力下原预拉力p略有增加 第一态 第二态 P C C 钢板夹紧力 可证明 44 P记入撬力 考虑 轴力Nt和撬力Q使预拉力P增大两因素 摩擦型高强螺栓抗拉设计承载力降低20 单个抗拉螺栓承载力 45 2 抗拉连接计算 轴力 求螺栓数 拉力均摊 N 外拉力 46 弯矩 中性轴位于螺栓群形心轴 47 高强螺栓所受最大拉力 承载力计算 48 五 剪拉共同作用 1 摩擦型连接 拉力使板间挤压力p减小为 拉力使抗滑移系数减小 49 单个螺栓抗剪承载力 单个螺栓抗拉承载力 单个螺栓承受的剪力 50 单个螺栓承受的最大拉力 摩擦型高强螺栓剪拉破坏强度设计 保持不变 但去掉比值平方 51 2 承压型连接 单个螺栓抗剪承载力 52 单个螺栓承压承载力 承压型高强螺栓剪拉破坏强度设计 剪拉 承压 1 2 折减系数 考虑板孔前三向应力状态数值降低 53 第七节构件的拼接 一 拉压杆件拼接 等截面拼接按等强度原则计算 柱与柱连接 位置在距楼板顶面1 1 1 3m处 直接对焊 拼接板加角焊 54 拼接板加高强螺栓 刨平顶紧直接传力 55 二 梁的拼接 钢材受尺寸限制 梁翼缘或腹板需要加宽或接长 工厂拼接 56 翼腹错开 在弯矩较小位置拼接 避免与加劲肋和次梁连结处重合 一般用正面对接焊缝 三级焊缝验算翼腹最大拉应力 57 工地拼接 受运输或安装条件限制 梁分段在工厂制作 再运往工地拼接 58 腹板螺栓计算 腹板弯距 按刚度分配 腹板剪力 螺栓排列狭长 对螺栓为扭矩 59 合力 翼缘螺栓计算 按翼缘净截面轴向承载力计算高强螺栓 60 第八节主次梁连接 一 次梁为简支梁 铰接 主梁支承于柱 次梁支承于主梁组成整体结构 叠接 次梁搁置于主梁 焊接或螺栓连接 61 侧接 次梁连接在主梁侧面加劲肋 62 二 次梁为连续梁 叠接 次梁放置于主梁 支承处连续直通 铰接 侧接 次梁连接主梁侧面加劲肋 次梁与主梁用盖板连接 63 弯矩由次梁与盖板 次梁下缘与承托的焊缝或螺栓受力形成的力偶平衡 剪力由次梁反力R产生 由腹板连接螺栓或焊缝抵抗 64 第九节梁与柱连接 1 梁支承于柱顶 柱头 梁柱连接在柱上端的结构 将上部荷载传递给柱身 上部结构常由梁系组成 65 2 梁支承于柱侧 梁柱铰接 螺栓 焊缝限制相对位移 并与柱翼传递竖向力 66 梁柱刚性连接 67 柱翼缘与横向加劲肋受力 计算节点域水平剪力 简化 略去剪力 增加强度值 验算不满足时 可增加斜向加劲肋 68 单层框架刚性连接 传递弯距与剪力 横向加劲肋 加腋 加端板 69 第十节轴心受压柱脚设计 柱脚 柱与基础连接的结构 将柱身内力传递给基础 1 铰接柱脚 构造组成 70 柱身压力径向竖向焊缝传至靴梁 使压力向两侧分布开 传力 2 刚接柱脚 柱脚由四个锚栓固定 71 3 计算内容 1 底板尺寸 面积A 长度L 厚度 底板面积 N 柱脚压力 基础材料抗压强度设计值 锚栓孔面积 72 底板宽度 B b 2t 2c b 柱翼宽 t 靴梁厚度 取翼缘厚度 c 取2 10cm 底板长度 L A B 73 底板厚度 底板均布压力 四边支承板弯矩 单位宽度1cm 系数 由支承板长短边比b a查表 a 四边支承短边长度 74 三边支承板弯矩 一边自由 系数 由宽与自由边比值查表 自由边长度 悬臂板弯矩 75 两边支承板弯矩 系数 由宽与自由边比值查表 双向受力 76 底板厚度 f 抗拉设计强度 Q235 比较 中最大弯矩作为 截面抵抗矩 77 2 靴梁计算 高度 厚度 靴梁厚度与柱翼相等 靴梁高度由焊缝长度确定 最大弯矩 最大剪力 78 3 焊缝计算 四条靴梁竖向焊缝 5 计算水平焊缝长度与焊脚尺寸 4 验算靴梁抗弯抗剪强度 79 第十一节钢桁架节点设计 80 厂房结构平面 81 钢桁架节点 在节点处各杆件相互连接 焊接 把力传给节点板进行平衡 82 传力作用 一般杆件把全部内力传给节点板 如腹杆 节点处连续杆件将两侧的内力差传给节点板 节点板 保持桁架受力平衡的板件 承受并平衡节点外荷载F 对局部存在弯矩的杆件 传递弯矩和剪力 83 一 节点设计原则 1 各杆截面形心线在节点处交汇于一点 角钢背至形心轴距离调整为最靠近5mm倍数 作为角钢轴线定位尺寸 螺栓连接时 取螺栓孔轴线定位 节点两侧截面改变时 以两轴线中心为公共轴线 84 2 各杆件边缘留出间隙c 便于施焊和减小应力集中 一般 并以尺寸代替c标注 直接动载 85 一般节点 86 3 节点板伸出弦杆角钢背外缘15mm 以便布置焊缝 上弦搁置檩条和大型屋面板时 节点板收缩进弦杆角钢背d 5 10mm 一般取d 0 6t t为节点板厚 87 上弦节点 88 4 为减小节点板尺寸 可将宽肢角钢的一个边作斜切 但只能切肢尖 不能切肢背 5 节点外形应简单 优先采用矩形 直角梯形 斜角梯形 89 二 节点板设计 1 节点板形状 矩形 梯形 2 节点板厚度确定 90 Nmax 梯形或平行弦桁架腹杆最大内力 三角形桁架全部杆件最大内力 设计值 t 节点板厚mm 适于双角钢普通桁架 91 三 桁架节点设计 1 一般节点 弦杆直通连续 无集中荷载的节点 92 1 求双角钢杆件与节点板连接焊缝长度 角钢背 角钢尖 内力分配系数 等边 不等边 短肢相并 不等边 长肢相并 93 2 节点板宽度尺寸确定 由腹杆内力焊缝长度确定 杆件1 3角钢尖焊缝决定b1 b2 杆件1 2 3角钢背焊缝之一决定h1 94 2 有集中荷载的节点 95 竖向力 由槽焊缝抵抗 t 节点板厚度 96 横向力 因数值小忽略 内力差 偏心距 e 偏心力矩 97 设 均由焊缝承担 设计时先由腹杆焊缝长度确定节点板尺寸 其宽度减去两端弧坑为 则 98 3 下弦杆拼接节点 弦杆角钢长度不足 在节点处进行拼接 单边喇叭形焊缝 99 弦杆用同型号拼接角钢连接 切肢长度 角钢肢厚 焊脚尺寸 避开肢尖圆角 100 弦杆传力机理 拼接角钢传递焊缝c传力两侧 内力较小值N 如 弦杆与角钢拼接一侧焊缝计算长度 实际长度 拼接角钢长度 b 间隙10 20mm 101 下弦杆与节点板之间焊缝D 传递内力差值 D处为轴力较大一侧 而轴力较小一侧弦杆与节点板之间焊缝虽不传力 但仍对称焊接 节点焊缝尺寸 5 6mm 若过小取 102 4 上弦中央拼接节点 拼接角钢与上弦杆型号相同 屋面坡度 103 拼接角钢长度按拼接等稳定设计 确定焊缝长度 N为中较小轴力 A 上弦杆面积 上弦杆与节点板间焊缝传递内力差 槽焊缝承受竖向力 上弦杆下端间隙取10 50mm 104 5 支座节点 铰接支座节点 钢桁架铰接支承于墙顶圈梁或混凝土柱上 刚性节点 弦杆与钢柱刚性连接 105 梯形桁架铰节点 106 梯形桁架支座节点 107 梯形桁架支座节点 108 1 底板 杆件交汇点作竖线向下 为支座底板形心 底板承压应力为 R 支反力 底板净面积 基础抗压强度设计值 109 底板毛面积 锚栓孔面积 底板尺寸 mm 底板厚度 两相邻边支承 另两边自由板 最大弯矩系数 由查表 110 底板分区对角线长度 f 底板钢材抗弯强度 111 锚栓直径 孔径为锚栓直径2 2 5倍 M20 24 桁架下弦角钢水平肢底