第3章钢结构的连接2螺栓

1、第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 （螺栓连接）（螺栓连接）第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接3.1 连接分类及特点了解3.2 对接焊缝设计掌握、重点3.3 角焊缝连接设计掌握、重点3.4 焊接残余应力与残余变形-理解、难点3.5 普通螺栓连接-掌握、重点 3.6 高强螺栓连接-掌握、重点 本章教学内容 第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接焊接和紧固件连接常混合使用，称为栓焊连接目前不再使用概说钢结构连接总览3.1第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接3.1 连接分类及特点了解3.2 对接焊缝设计掌握、重点3.3 角焊缝连接设计掌握、重点3.4 焊接残

2、余应力与残余变形-理解、难点3.5 普通螺栓连接-掌握、重点 3.6 高强螺栓连接-掌握、重点 本章教学内容 第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接3.5第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接环球金融中心 2007.4.6第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接a.螺栓等级的分类螺栓等级的分类A、B级螺栓8.8级：优质碳素钢45号、35号钢C级螺栓b.b.螺栓的制造螺栓的制造A、B：车床加工，尺寸准确，加工精度高，栓杆-0.18-0.25mmC：圆钢冷镦，精度低4.6、4.8级：Q235钢f u = 400Mpa,f y / f u = 0.6一、一、 普通螺栓概述c.c.螺栓孔的种类螺栓孔的种类 I

3、类孔：孔壁粗糙度小，孔径允许偏差小(0.18-0.25)，（A、B级螺栓） 孔径比螺栓直径大 0.5mm左右,先钻小孔，再扩孔。 II类孔：孔壁粗糙度大，孔径允许偏差大，用于C级螺栓孔径比螺栓直径大 1.5-2.0mm左右A A级规格小，公称直径级规格小，公称直径2424；螺杆公称长度；螺杆公称长度10d10d或或150150（较小值）（较小值）B B级规格大，公称直径级规格大，公称直径2424；螺杆公称长度；螺杆公称长度10d10d或或150150（较小值（较小值第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接多用于安装连接： 作永久性固定物件用连接 定位边界栓临时固定用重点解决C级螺栓连接（1）受静力

4、荷载、间接受动力荷载结构中的次要连接（檩条与屋架）（2）不受动荷载 可拆卸连接（活动房屋、移动板房）（3）临时固定用安装连接重要受剪连接，反复动力荷载作用连接不得采用C级螺栓连接。d.d.普通螺栓的适用普通螺栓的适用A、B级螺栓：少量要求较高的重要结构；C级螺栓：广泛采用（普通螺栓）一、一、 普通螺栓概述n 螺栓的表示螺栓的表示 螺栓用螺栓用M表示，例如表示，例如M20 ，工程中常用，工程中常用的螺栓直径有的螺栓直径有16、20、22、24、27、30等。等。 第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接N螺栓受拉螺栓受拉F螺栓同时受剪受拉螺栓同时受剪受拉螺栓受剪螺栓受剪NN.剪力螺栓（栓杆受剪与孔壁

5、承压）按受力性质分按受力性质分.拉力螺栓（靠栓杆受拉传力）二、二、 普通螺栓连接分类. +（两者兼有）第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接NO1234NNabNN/2N/21）摩擦传力的弹性阶段（）摩擦传力的弹性阶段（01段）段）2）滑移阶段（）滑移阶段（12段）段）3） 栓杆传力的阶段（栓杆传力的阶段（23段）段）4） 破坏阶段（破坏阶段（34段）段）三、普通螺栓的破坏形式第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接力的传递摩擦传力 孔壁承压和螺栓杆受剪传力五种破坏模式构造保证3 钢板拉断1 螺栓杆剪断2 孔壁压坏螺栓计算单个螺栓抗剪强度钢板计算4 螺栓杆弯曲 l 5d5 钢板剪坏 e 2d 0a、

6、剪、剪力螺栓的破坏形式力螺栓的破坏形式第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接力的传递螺栓受拉传力F0 .5 F0 .5 FF单个螺栓抗拉强度de：考虑螺纹后螺栓的有效直径(介绍一点de的内容的内容)撬力产生的原因PP0 .5 F + P0 .5 F + P螺栓的拉力连接件刚性时连接件弹性时0.8ft构造措施：增加连接刚度b2btet4Ndf=b、受拉、受拉螺栓的破坏形式螺栓的破坏形式三、普通螺栓的破坏形式第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接B 错列错列A 并列并列中距中距中距中距 边距边距边距边距端距端距并列：排列整齐、容易布置；对截面削弱大错列：排列较复杂，

7、不易布置；对截面削弱小第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接螺螺栓栓的的排排列列应应满满足足l构造要求构造要求l施工要求施工要求l受力要求受力要求螺栓端距过小，钢板有剪断的可能；钢螺栓端距过小，钢板有剪断的可能；钢板截面过度削弱，板件承载力不足；防板截面过度削弱，板件承载力不足；防止连接板件发生鼓曲止连接板件发生鼓曲。以免板件间贴合不密，潮气侵入腐蚀钢材。以免板件间贴合不密，潮气侵入腐蚀钢材。为了便于扳手拧紧螺母，螺栓中距应不为了便于扳手拧紧螺母，螺栓中距应不小于小于3d3do o。第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接l施工要求施工要求第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓的最大、最小容许距离

8、螺栓的最大、最小容许距离名称 位置和方向 最大容许距离 （取两者的较小值） 最小容许距离 外排(垂直内力或顺内力方向) 8d0 或12 t 垂直内力方向 16d0 或24 t 构件受压力 12d0 或18 t 中间排 顺内力方向 构件受拉力 16d0 或24 t 中心间距 沿对角线方向 3d0 顺内力方向 2d0 剪切或手工气割边 1.5d0 高强度螺栓 1.5d0 中心至构件边缘距离 垂直内力方向 轧制边、 自动气割或锯割边 其它螺栓 4d0 或8 t 1.2d0 第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接bv2vbvfdnN4=公式中：公式中：nv 剪切面数目；剪切面数目； d 螺栓杆直径；螺栓

9、杆直径； fvb 螺栓抗剪强度设计值。螺栓抗剪强度设计值。抗剪承载力设计值抗剪承载力设计值第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接剪切面数目剪切面数目nv1单剪：=vn2双剪：=vn4四剪：=vn说明：说明：第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接受剪面练习第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接公式中：公式中： t连接接头一侧承压构件总厚度的较小值；连接接头一侧承压构件总厚度的较小值； fcb螺栓孔壁承压强度设计值。螺栓孔壁承压强度设计值。单栓抗剪承载力设计值单栓抗剪承载力设计值bcbcftdN=d承压承载力设计值承压承载力设计值第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接=tdAc实际承压面实际承压面计算承压

10、面计算承压面实际的实际的bc假定的假定的bcl1l2第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接F/2F/2F/2F/2F/43F/4FF/2F/23F/4F/4螺栓承剪面、承压面概念设计：螺栓的排列、数量；板件的强度校核：第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接F0 .5 F0 .5 FF单个螺栓抗拉强度de：考虑螺纹后螺栓的有效直径(介绍一点de的内容的内容)撬力产生的原因PP0 .5 F + P0 .5 F + P螺栓的拉力连接件刚性时连接件弹性时0.8ft构造措施：增加连接刚度b2btet4Ndf=抗拉承载力设计值抗拉承载力设计值第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓分布长度过大时需对承剪强度折

11、减 = 1.0 = 1.1 - l1 / 150 d 0 = 0.7l1 / d 0 1 51 5 l1 / d 0 6 0l1 / d 0 6 0NN1N1被连接钢构件的净截面计算受力最大截面位置（1）需要的螺栓数目N1N1螺栓受剪力状态N弹性受力状态塑性受力状态l11 轴心力作用下的抗剪计算六、剪力螺栓群计算第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接NN/2连接件受力变化图连接件受力变化图 （2 2）排列设计）排列设计 连接件静截面验算连接件静截面验算 连接件受力变化图连接件受力变化图NN+ + + + + + + + +NNl1 验算公式（强度）验算公式（强度）fANniitndbAin)(0

12、=并列净截面并列净截面第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接NN+ + + + + + + + +e4e46e1e2 Ni 连接件第连接件第i截面上的轴力截面上的轴力Ani 连接件第连接件第i截面的净截面面积截面的净截面面积 f 连接板钢材抗拉强度设计值连接板钢材抗拉强度设计值 b 截面毛宽截面毛宽 n 截面上的螺栓数截面上的螺栓数 d0 螺孔直径螺孔直径 t 板厚板厚 1144 螺栓错开排列时的比较验算螺栓错开排列时的比较验算tndbAin)(0=并列净截面并列净截面=iinnNNN第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 除对除对1-11-1截面（绿线）验算外，还应对截面（绿线）验算外，还应对4

13、-44-4截面（粉红）进行比较验算。截面（粉红）进行比较验算。因此，使用上述（因此，使用上述（e e）式计算时，其中）式计算时，其中A Ani应取应取A An1 1和和A An4 4中的中的较小值较小值。4-44-4分红线总长：分红线总长：扣除螺孔直径后：扣除螺孔直径后： n4粉红线截面上的螺孔数粉红线截面上的螺孔数 222144) 1(2eene+04222144) 1(2dneene+tdneeneAn) 1(2042221444+=NN+ + + + + + + + +e4e46e1e21144第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接（三）应用（三）应用 工程应用分两种情况：外力的大小已确定

14、， 需要选择螺栓的规格， 计算螺栓的个数， 将螺栓的排列布置好。已知螺栓连接 a、外力也已知，判断连接是否安全 b、求连接所能承受的最大力第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接例1，判断螺栓连接是否安全 如图所示，C级普通螺栓连接M20，材料为Q235B，已知承受轴心力N=200kN作用，试判断该螺栓连接的安全性（孔径mm）第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 解：1、螺栓承载力 kNfdNbVbV98.43140*02414122=kNf tdNbcbc2 .73305*12*02=kNNNbVb98.43min= 2、每个螺栓受力计算所以，该螺栓是安全的。33.3362001=nNN98.4

15、3min=bN 、净截面承载力计算所以，该螺栓连接是安全的。21280812*) 3*22300(mmA=2231/215/2 .71280810*200mmNmmNAN=第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接例2，求螺栓连接的最大承载力 如图所示，双盖板连接。采用C级M20普通螺栓，钢材Q235A，板件厚度为8mm，盖板厚度为6mm。试求该连接所能承受的最大轴心拉力N。（孔径21.5mm）第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 解：1、螺栓承载力 这里要注意，与例1的区别受剪面的个数？ kN = 20*8*305 = 48.8 kN kN 96.87140*0242422=bVvbVfdnNbc

16、bcf tdN=8 .48min=bcbNN第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 2、螺栓群最大承载力 判断l1=320 mm 3x1时第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接,1nNNNx=1VyVNn=NV第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接2211111min()()TNTVbxxyyNNNNNN=+第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接扭矩扭矩:水平力水平力:竖向力竖向力:第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接1.单个螺栓的抗拉承载力单个螺栓的抗拉承载

17、力n 螺杆净截面达到设计承载力而被拉断由计算控制n 螺纹滑牙破坏由构造控制l受拉螺栓的破坏模式七、普通螺栓的抗拉连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接受轴向拉力作用的抗拉螺栓受轴向拉力作用的抗拉螺栓a)Pf刚度很大时刚度很大时Pf2Ntb)2NtPfPf刚度较小时刚度较小时QQ加劲肋加劲肋a)b)tftfNPQNP+=ff0.8 bt=螺栓抗拉设计强度 考虑撬力的影响增加连接刚度第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接单个螺栓的抗拉承载力设计值bt2ebt4fdN=ff0.8 bt=螺栓有效直径螺栓抗拉设计强度 考虑撬力的影响抗拉验算btt NN一个螺栓所受的拉力构造措施：增加连接刚度第第3章章

18、 钢结构的连接钢结构的连接螺栓、螺纹第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接2.普通螺栓群普通螺栓群轴心轴心受拉受拉N 当外力通过螺栓群形心时，假定每个螺栓所受的拉力相等，因此连接所需螺栓数目为： btNNn 单个螺栓的抗拉承载力设计值 btN 受轴向拉力作用的抗拉螺栓受轴向拉力作用的抗拉螺栓第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接3.普通螺栓群普通螺栓群弯矩受拉弯矩受拉实际计算时，近似取中和轴位于最下排螺栓O处连接绕底排螺栓轴线O转动 M刨平顶紧刨平顶紧承托承托( (板板) )M1 2 3 4y1y2y3N1N2N3N4中和轴中和轴l M作用下假定：作用下假定：螺栓群的中和轴位于最下排螺螺栓群的中和

19、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栓的形心处，各螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。距离呈正比。第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接btiNyMyN=21max1顶排螺栓受力最大： 第i排螺栓的拉力： 对O处水平轴列弯矩平衡方程： 第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接4.普通螺栓群偏心受拉（受普通螺栓群偏心受拉（受N和和M作用）作用）第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接(1)小偏心受拉：M较小，btiNyNeynNN+=21max021min=iyNeynNN=12/nyyei连接绕螺栓群形心轴o转动 第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接(2)大偏心受拉：M较大，=12/

20、nyyeibtiNyyNeN=21max1连接绕底排螺栓轴线o转动 021min=iyNeynNN纯弯曲是大偏心受拉第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 大、小偏心的本质差异在于： 小偏心弯曲中心在螺栓群的中心截面； 大偏心弯曲中心在最下一行螺栓杆的中心。 由于假定条件不同，计算公式就不同。第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接例题3 设图为一刚接屋架下弦节点，竖向力由承托承受。螺栓为C级,只承受偏心拉力。设N=250kN, e=100mm。螺栓布置如图所示。设计该连接。505100=50050eNy1y2y3y2y3y1eyiy1N/nNmNtNO1N第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接【解】

21、螺栓有效截面的核心距：mmemmnyyi10011725012)25015050(422212=+=即偏心力作用在核心距以内，最小偏心受拉，应由下式计算 kNyyeNnNNi7 .38)25015050(425010025012250222121=+=+=需要的有效面积 231228170107 .38mmfNAbte=2245mmAe=采用M20螺栓，满足要求。505100=50050eNy1y2y3y2y3y1eyiy1N/nNmNtNO505100=50050eNy1y2y3y2y3y1eyiy1N/nNmNtNO第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第

22、第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接（1 1）不考虑支托受力，不考虑支托受力，螺栓既受螺栓既受拉又受剪，在拉力和剪力的共同拉又受剪，在拉力和剪力的共同作用下，可能出现两种破坏形式：作用下，可能出现两种破坏形式：螺杆受剪兼受拉破坏、螺杆受剪兼受拉破坏、孔壁的承压破坏。孔壁的承压破坏。应满足应满足NV1)()(22 + +bttbvvNNNNbcvNN 八、剪、拉螺栓群的计算螺杆螺杆受剪受剪兼受拉兼受拉破坏破坏作用耦合作用耦合孔壁的承压破坏。孔壁的承压破坏。轴力产生弯曲轴力产生弯曲受拉考虑大小偏心受拉考虑大小偏心第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接M刨平顶紧刨平顶

23、紧承托承托V连接角焊缝连接角焊缝承托与柱翼缘的连接角焊缝计算：承托与柱翼缘的连接角焊缝计算：)613( = = wfewffhlN 式中：式中：考虑剪力对角焊缝偏心影响的考虑剪力对角焊缝偏心影响的增大系数，一般取增大系数，一般取=1.251.35 。（2）当有承托时当有承托时，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，如果接，如果承托承受全部剪力承托承受全部剪力，则，则螺栓群按受拉计算螺栓群按受拉计算。btiNyNeynNN+=21maxbtiNyNeyN=2,1max第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接【例4】设图为短横梁与柱翼缘的连接，螺栓为C级，梁端竖板下有承

24、托。V=250kN,e=100mm ,钢材为Q235-B，手工焊，焊条E43型，按考虑承托传递全部剪力V和不承受V两种情况设计此连接。(选定螺栓)y4y3y2y1Nt4Nt3Nt2Nt1MV2050100180=250KN410040050第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接【解】(1)承托传递全部剪力 mkNeVM.3012. 0250=kNfANbtebt7 .41170245=kNNkNyMyNbtit7 .4120)400300200100(240010302222321=+=mmhf10=223160/7 .150)102180(2107 . 01025035. 135. 1mmNf

25、mmNlhVwfwef=螺栓群只承受单个螺栓的抗拉承载力设计值：螺栓的最大拉力：设承托与柱翼缘连接角焊缝为两面侧焊，取焊接应力：式中常数1.35是考虑剪力v对承托与翼柱连接角焊缝的偏心影响。设螺栓为M20，y4y3y2y1Nt4Nt3Nt2Nt1MV2050100180=250KN410040050第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接1744. 062.41200 .44252222=+=+bttbvvNNNNkNNkNnvNbcv1222510250=kNNt20=kNNbt62.41=单个螺栓的最大拉力：单个螺栓的剪力：拉力和剪力联合作用下：kNtfdNbcbc1223052020=kNf

26、dnNbvvbv0 .4414042014. 31422=单个螺栓承载力设计值为：（2）不考虑承托承受剪力, 螺栓群同时承受剪力和弯矩作用第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接3.6第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接l 高强度螺栓分为：高强度螺栓分为：大六角头型大六角头型和和扭剪型扭剪型两种两种l 高强材料经热处理制成，高强材料经热处理制成， 按强度等级分按强度等级分10.910.9与与8.88.8级。级。第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓种类螺栓种类性能等级性能等级推荐材料推荐材

27、料适用规格适用规格抗拉强度抗拉强度（N/mm2）大六角型8.8S35号钢M20830103045号钢M22（第二系列）40BM2410.9S20MnTiBM241040124035VBM30扭剪型10.9S20MnTiBM2410401240M20最常用螺栓孔1.5 （M16）2mm（ M20 ）强度等级高第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接l 高强度螺栓工作性能高强度螺栓工作性能l 高强度螺栓按受力分类：高强度螺栓按受力分类： a) a)摩擦型摩擦型 b b）承压型）承压型 c c）受拉型）受拉型第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接l 高强度螺栓按受力分类：高强度螺栓按受力分类： a a）摩

28、擦型：）摩擦型： b b）承压型：）承压型： c c）受拉型：）受拉型：第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接高强度螺栓与普通螺栓的比较高强度螺栓高强度螺栓普通螺栓普通螺栓材料材料材质好，强度高材质好，强度高材质一般，强度材质一般，强度低低传力传力方式方式主要依靠连接板件摩主要依靠连接板件摩擦传力擦传力螺栓直接传力螺栓直接传力变形变形连接变形小，螺栓不连接变形小，螺栓不易松动易松动连接变形大，螺连接变形大，螺栓易松动栓易松动安装安装需专门扳手施加预拉需专门扳手施加预拉力力一般常用扳手，一般常用扳手，手感拧紧手感拧紧l 高强度螺栓的优点高强度螺栓的优点第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接转角法：分

29、初拧和终拧两步。初拧是用普通搬手拧紧螺栓；终拧就是转角法：分初拧和终拧两步。初拧是用普通搬手拧紧螺栓；终拧就是用特制搬手旋转螺母，拧至预定的预拉力数值。用特制搬手旋转螺母，拧至预定的预拉力数值。 扭矩法：初拧用力矩扳手拧至终拧力矩的扭矩法：初拧用力矩扳手拧至终拧力矩的30%-50%，使板件贴紧密；，使板件贴紧密；终拧是在初拧基础上，按终拧是在初拧基础上，按100%设计终拧力矩拧紧。设计终拧力矩拧紧。扭剪法：用于扭剪型高强度螺栓，初拧拧至终拧力矩的扭剪法：用于扭剪型高强度螺栓，初拧拧至终拧力矩的60%-80%；在初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。在初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。 第第3章章

30、钢结构的连接钢结构的连接预紧力施加预紧力施加初拧终拧转角法转角法扭矩法扭矩法扭剪法扭剪法终拧初拧第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 说明：说明：u折减系数折减系数0.9 考虑材料的不均匀性；考虑材料的不均匀性；u折减系数折减系数0.9 防止施工时超张拉导致螺杆破坏；防止施工时超张拉导致螺杆破坏；u系数系数1.2 考虑拧紧螺帽时，扭矩对螺杆的不利影响；考虑拧紧螺帽时，扭矩对螺杆的不利影响；u0.9 以抗拉强度为准，附加安全系数。以抗拉强度为准，附加安全系数。uefAP2 .19 .09 .09 .0 = =第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接p 高强度螺栓摩擦型连接板件间摩擦力的大小取决于板高

31、强度螺栓摩擦型连接板件间摩擦力的大小取决于板 件间的挤压力（件间的挤压力（P）和板件间的抗滑移系数）和板件间的抗滑移系数 ；p 板件间的抗滑移系数与接触面的处理方法和构件钢号有关。板件间的抗滑移系数与接触面的处理方法和构件钢号有关。 第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接l单个高强螺栓摩擦型连接的抗剪承载力设计值单个高强螺栓摩擦型连接的抗剪承载力设计值公式中：公式中： 0.9 抗力分项系数抗力分项系数R的倒数的倒数(R=1.111); nf 传力摩擦面数目。传力摩擦面数目。l单个高强螺栓摩擦型连接的抗拉承载力设计值单个高强螺栓摩擦型连接的抗拉承载力设计值第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接NN假

32、定各螺栓受力均匀。假定各螺栓受力均匀。n 所需螺栓数：所需螺栓数：bvNnNn 螺栓连接强度计算：螺栓连接强度计算：与普通螺栓与普通螺栓相同相同第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接n 板件的净截面强度验算。板件的净截面强度验算。a.考虑孔前传力考虑孔前传力50%得：得： 连连接接一一侧侧的的螺螺栓栓总总数数。计计算算截截面面上上的的螺螺栓栓数数； = = nnnnNN115.011-1截面的内力为：截面的内力为：fANn=1 ,Nbt tt t1 1b1N11b.考虑毛截面受力考虑毛截面受力N，可能比开孔处危险，可能比开孔处危险，故：，故： fAN=第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章

33、章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 = = = =niiyyMN1211M中和轴中和轴1 2 3 4My1y2N1N2N3N4连接的中和轴与螺栓群形心轴重合，连接的中和轴与螺栓群形心轴重合， 最外侧螺栓受力最大。最外侧螺栓受力最大。btNN 1第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接1 2 3 4NV1+bvvbttNNNNVN第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 试验表明：抗滑移系数随板件挤压力的减小而降低。施试验表明：抗滑移系数随板件挤压力的减小而降低。施加外力加外力Nt前，板件间挤压力为预拉

34、力前，板件间挤压力为预拉力P P，抗滑移系数为，抗滑移系数为 。加。加上外拉力上外拉力Nt后，连接面上的挤压力减少到后，连接面上的挤压力减少到P- Nt ，板件间的抗，板件间的抗滑移系数由滑移系数由 减小到减小到 1 1。此时，螺栓的抗剪承载力设计值应为。此时，螺栓的抗剪承载力设计值应为0.9nt 1 1(P-Nt)。为了便于应用，抗滑移系数仍采用。为了便于应用，抗滑移系数仍采用 ，其误差，其误差通过适当加大通过适当加大Nt弥补，取弥补，取1.251.25Nt。这样，就得到了式（。这样，就得到了式（12-2512-25）给出的给出的Nvb 计算式。计算式。Nv =0.9nt (P-1.25Nt

35、) Nvb 对上式的说明：对上式的说明：第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接=tdAc第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接对于高强度螺栓对于高强度螺栓连接，允许接触面发生相对滑连接，允许接触面发生相对滑移，所以高强度螺栓承压型连接的单栓承载力计算方移，所以高强度螺栓承压型连接的单栓承载力计算方法与普通螺栓相同。法与普通螺栓相同。bvevbvfdnN42 = =bcbcftdN = = bcbvbNNN，minmin= =单栓抗剪承载力：单栓抗剪承载力：抗剪承载力：抗剪承载力：承压承载力：承压承载力：PNbt8 . 0单栓抗拉承载力：单栓抗拉承载力：第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接对于高强度

36、螺栓对于高强度螺栓连接，连接，拉剪型拉剪型。bvevbvfdnN42 = =bcbcV2 .1ftdNN=抗剪承载力：抗剪承载力：承压承载力承压承载力：PNbt8 . 0单栓抗拉承载力：单栓抗拉承载力：1)()(22 + +bttbvvNNNN拉剪承载力：拉剪承载力：第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 小结及学习指导小结及学习指导、2.角焊缝构造主要包括焊脚尺寸和焊缝长度，正确理解角焊缝构造要求角焊缝构造主要包括焊脚尺寸和焊缝长度，正确理解角焊缝构造要求中各公式及符号的含义，是角焊缝计算的重要基础。中各公式及符号的含义，是角焊缝计算的重要基础。3.3.角焊缝计算时，应力性质判定要和前面学过的

37、相关课程如材料力学角焊缝计算时，应力性质判定要和前面学过的相关课程如材料力学等区分开。对于角焊缝在各种力作用下引起应力的性质，应该通过产等区分开。对于角焊缝在各种力作用下引起应力的性质，应该通过产生应力的方向与焊缝长度方向的相对位置关系判断决定。要注意：在生应力的方向与焊缝长度方向的相对位置关系判断决定。要注意：在外力作用下，外力作用下， 和和 都是按角焊缝的有效截面都是按角焊缝的有效截面 计算，计算， 必然是必然是角焊缝有效截面上的剪应力，而角焊缝有效截面上的剪应力，而 只是垂直于角焊缝的焊脚，即垂直只是垂直于角焊缝的焊脚，即垂直于焊缝长度方向的应力。于焊缝长度方向的应力。ffwelhff1

38、.对接焊缝受力时，其计算截面上的应力状态与母材相同。对接焊缝对接焊缝受力时，其计算截面上的应力状态与母材相同。对接焊缝在外力作用下的计算方法，实际上与构件强度的计算相同，只是焊缝在外力作用下的计算方法，实际上与构件强度的计算相同，只是焊缝的强度设计值采用的强度设计值采用 、 、 。wcfwtfwvf第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接5.判断受弯、受扭是角焊缝（螺栓）计算的一个难点。当直接作用的力判断受弯、受扭是角焊缝（螺栓）计算的一个难点。当直接作用的力矩或由偏心力引起的力矩所作用的平面与焊缝群（螺栓群）所在平面垂矩或由偏心力引起的力矩所作用的平面与焊缝群（螺栓群）所在平面垂直时，焊缝（螺栓

39、）受弯；当直接作用的力矩或由偏心力引起的力矩所直时，焊缝（螺栓）受弯；当直接作用的力矩或由偏心力引起的力矩所作用的平面与焊缝群（螺栓群）所在平面平行时，焊缝（螺栓）受扭。作用的平面与焊缝群（螺栓群）所在平面平行时，焊缝（螺栓）受扭。6.高强度螺栓连接计算分摩擦型和承压型两种。就螺栓本身来说无摩高强度螺栓连接计算分摩擦型和承压型两种。就螺栓本身来说无摩擦型和承压型之分，只是采用的设计极限状态不同，承压型用于承受擦型和承压型之分，只是采用的设计极限状态不同，承压型用于承受静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接。静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接。4.普通螺栓群在弯矩作用下，其受拉区最外排螺栓受

40、到最大拉力，与普通螺栓群在弯矩作用下，其受拉区最外排螺栓受到最大拉力，与螺栓群拉力相平衡的压力产生于下部的接触面上，取中和轴在弯矩指螺栓群拉力相平衡的压力产生于下部的接触面上，取中和轴在弯矩指向一侧第一排螺栓处。高强度螺栓群在弯矩作用下，由于被连接构件向一侧第一排螺栓处。高强度螺栓群在弯矩作用下，由于被连接构件的接触面一直保持紧密贴合，取中和轴在螺栓群的形心轴处。的接触面一直保持紧密贴合，取中和轴在螺栓群的形心轴处。第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接焊缝连接焊缝连接螺栓连接螺栓连接铆钉连接铆钉连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 钢结构中常用的焊条型钢结构中常用的焊条型号有号有E43、E

41、50和和 E55系列。系列。不同钢种的钢材焊接时，宜不同钢种的钢材焊接时，宜采用与低强度钢材相适应的采用与低强度钢材相适应的焊条。焊条。说明说明第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 1. 目目 的的 为了使焊件能够焊透。为了使焊件能够焊透。坡口形式坡口形式 根据板厚的不同采用不同根据板厚的不同采用不同 的坡口形式。的坡口形式。 手工焊埋弧焊第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 2. 目目 的：为了消除焊口的影响，可加引弧板。的：为了消除焊口的影响，可加引弧板。焊缝的计算长度取值：焊缝的计算长度取值：l 无引弧板时：每条焊缝的计算长度等于无引弧板时：每条焊缝的

42、计算长度等于实际长度减去实际长度减去2t2t1 1，t t1 1较薄焊件厚度较薄焊件厚度l 采用引弧板时：每条焊缝的计算长度等采用引弧板时：每条焊缝的计算长度等于实际长度于实际长度1wtll2=llw=第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 3. 当板件厚度或宽度在一侧相差大于当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，时，应做坡度不大于应做坡度不大于1:2.5(静载静载)或或1:4(动载动载)的的斜角，以平缓过度，减小应力集中。斜角，以平缓过度，减小应力集中。1:2.51:2.5第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接五、五、焊缝的工艺条件1、手工焊时t=6mm，自动焊时t=20mm:U、X、K形焊缝

43、，其中U形和V形焊缝为正面焊，常需要反面清根补焊，以保证焊透。K形和X形焊缝均形似！6、间隙过大时，常需要在焊件底部设置垫板垫板，防止熔化金属流淌以及保证焊透。（注意和引弧板的差别）7、对接焊缝位置，当板厚相差4mm以上时，应在较厚一侧做1:2.5坡度，当小于4mm时，可利用焊缝自然形成坡度平缓过渡。8、起弧和落弧位置容易出现弧坑，导致应力集中，一般要增设引弧板，一般为焊件宽度大于50mm，手工焊时大于20mm。焊接完后气割平整，如果无法采用引弧板时，焊缝两端各减掉2t，仅仅适用于承受静载和间接承受动载。9、施焊前，焊条进入烘箱预热，焊件预热，焊后保温。第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接六、

44、焊接残余应力和焊接残余变形六、焊接残余应力和焊接残余变形焊接升温时焊缝焊接升温时焊缝附近的应力场附近的应力场焊缝冷却时，焊缝及附近焊缝冷却时，焊缝及附近金属产生拉应力，距焊缝金属产生拉应力，距焊缝稍远区段内产生压应力稍远区段内产生压应力 第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接焊接残余应力焊接残余应力加热温度达到出现热塑性加热温度达到出现热塑性 钢板局部加热钢板局部加热 钢板厚度方向具有一定的刚度钢板厚度方向具有一定的刚度 焊接残余应力产生的条件焊接残余应力产生的条件第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接 纵向焊接残余应力纵向焊接残余应力沿焊缝长度方向沿焊缝长度方向 横向焊接残余应力横向焊接残余应力垂直于焊缝长度方向垂直于焊缝长度方向 沿厚度方向的焊接残余应力沿厚度方向的焊接残余应力焊接残余应力是内应力，在焊件内自相平衡。焊接残余应力是内应力，在焊件内自相平衡。焊缝附近为拉应力，焊缝稍远区产生压应力。焊缝附近为拉应力，焊缝稍远区产生压应力。2第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接（1）对结构静力强度的影响）对结构静力强度的影响f f+-b bf fy y+-b bf fy yNyNyl焊接残余应力焊接残余应力对结构的静力强度没有影响。对结构的静力强度没有影响。+-f fy yf fb