第3章钢结构的连接

1、目 录第3章 钢结构的连接231 钢结构的连接232 对接焊缝的构造和计算53.3 角焊缝的构造和计算63.5 普通螺栓的构造和计算93.6 高强螺栓连接的构造和计算13第3章 钢结构的连接31 钢结构的连接钢结构： 连接 安装连接型钢、钢板 构件结构连接原则：安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便、节约刚材。连接方法： 焊缝连接、铆钉连接、螺栓连接、紧固件连接311 焊缝连接1、焊缝连接的特点现代钢结构最主要的连接方法。优点：构造简单，施工方便，用料经济，连接密闭性好，结构刚度大。缺点：热影响区内，金相组织改变，局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；局部裂纹易扩展，低温冷

2、脆问题突出。2、钢结构常用的焊接方法（1）手工电弧焊常用的。焊条与主体金属相适应。钢材不同时，低组配方案。（2）自动或半自动埋弧焊自动化程度高。质量好。（3）气体保护焊（4）电阻焊板叠厚度不大于12mm。3、焊接连接形式及焊缝形式（1）焊缝连接形式见P53图。焊缝连接形式对接厚度相同或相近的构件。传力均匀，用料省。搭接厚度不同的构件。传力不均匀，费料。构造。T形连接省工省料。截面突变，应力集中，疲劳。角部连接（2）焊缝形式1、受力方向分对接焊缝角焊缝正对接焊缝斜对接焊缝正面角焊缝侧面角焊缝斜焊缝2、长度方向分连续角焊缝受力性能好间断角焊缝易应力集中。压L=1.5t；拉l=135或a60的斜角角

3、焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。侧面角焊缝主要承受剪应力。塑性好，弹性模量低，强度也较低。应力分布不均匀，两端大中间小。塑性工作阶段，应力重分布。 直角角焊缝的基本计算公式he=0.7hflw=实际长度-2hf （考虑起灭弧）直角角焊缝在各种应力综合作用下计算公式：正面角焊缝的强度增大系数，1.22。仅对正面角焊缝，仅对侧面角焊缝， 角焊缝的计算1、承受轴心力作用时角焊缝连接的计算（1）用盖板的对接连接正面角焊缝承担内力侧面角焊缝承担内力（2）承受斜向轴心力的角焊缝斜焊缝强度增大系数（3）承受轴力的角钢端部连接三面围焊两面侧焊L形围焊he=0.7hflw=实际长度-2hf （考虑起灭弧）

4、2、复杂受力时角焊缝连接计算（1）承受轴力、弯矩、剪力的联合作用时角焊缝的计算工字梁与钢柱翼缘的角焊缝连接翼缘板的抗剪能力极差。计算时通常假设腹板焊缝承受全部剪力，而弯矩则由全部焊缝承受。翼缘焊缝最外侧设计控制点翼缘与腹板的焊缝交点处腹板焊缝的端点应按下式验算强度：假设腹板受剪，翼缘受弯。水平力翼缘焊缝的强度计算公式： 腹板焊缝的强度计算公式： （2）三面围焊承受扭矩、剪力联合作用时角焊缝的计算扭矩T=F*e在A点产生的应力轴心力F产生的应力均匀分布在A点的综合验算式3.5 普通螺栓的构造和计算 螺栓的排列和其他构造要求1、螺栓的排列并列和错列边距端距中距线距中距栓距螺栓排列应满足要求：受力要

5、求：端距过小，剪断或撕裂。受拉构件，中距太小，沿折线或直线破坏。受压构件，栓距过大，鼓曲或张口。构造要求：中距不宜过大，板间不紧密贴合，潮气入侵，锈蚀。施工要求：保证一定空间。 普通螺栓的受剪连接螺栓连接按受力情况分只承受剪力只承受拉力承受拉力和剪力的共同作用1、工作性能受剪连接的破坏形式：栓杆剪断；螺栓承压破坏；端部冲剪破坏；板件拉断；螺栓弯曲。2、单个螺栓受剪计算普通螺栓的受剪承载力主要由栓杆受剪和孔壁承压两种破坏模式控制。计算假定：栓杆受剪计算时，螺栓受剪面上的剪应力均匀分布。孔壁承压计算时，挤压力沿栓杆直径平面均匀分布。受剪承载力设计值 （3。5。1）承压承载力设计值 （3。5。2）3

6、、普通螺栓群受剪连接计算（1）轴心受剪连接长度时 （3。5。3）连接长度时，解钮扣现象。 （3。5。5）（2）偏心受剪轴心力作用下 （3。5。6） （3。5。7） （3。5。8）受力最大螺栓所受合力N1的计算式： （3。5。9） 普通螺栓的受拉连接1、普通螺栓受拉的工作性能撬力附加，杆力增大。2、单个普通螺栓的受拉承载力单个螺栓受拉承载力的设计值： （3。5。11）有效直径3、普通螺栓群受拉（1）轴心受拉 （3。5。13）（2）栓群承受弯矩作用中和轴通常在受压一侧最外排螺栓附近的某个位置。实际计算时可近似地取中和轴位于最下排螺栓O处。离中和轴越远的螺栓所受拉力越大。螺栓拉力与O点算起的纵坐标y

7、成正比。 （3。5。14）（3）栓群偏心受拉判别： 为小偏心。 核心距小偏心受拉 （3。5。15a）大偏心受拉 （3。5。15a） 普通螺栓受剪力和拉力的联合作用破坏形式：一是螺栓杆受剪受拉破坏；二是孔壁承压破坏。验算剪拉作用： （3。5。17）验算孔壁承压： （3。5。18）3.6 高强螺栓连接的构造和计算 高强度螺栓连接的工作性能和构造要求1、高强度螺栓连接的工作性能抗剪性能：高强度螺栓摩擦型连接 高强度螺栓承压型连接抗拉性能：外加拉力小于螺杆预拉力的80%时，无松驰现象发生。未考虑撬力影响。 当外拉力时，不出现撬力。2、高强度螺栓连接的构造要求（1）高强度螺栓预拉力的建立方法力矩法电动扭

8、矩扳手。施工预拉力为设计预拉力的1.1倍。50%初拧，100%终拧。转角法普通扳手初拧，长扳手或风动扳手终拧。C扭剪法扭剪型高强度螺栓。50%初拧，100%终拧。（2）预拉力值的确定1.2扭矩对螺杆的不利影响系数。0.9超张拉系数0.9螺栓材质的不定性系数0.9式中以钢材抗拉强度为准，引入的附加安全系数（3）摩擦面抗滑移系数构件接触面的处理方法、构件钢号有关。随压紧力减小而降低。钢材强度、硬度越高，产生滑移的力就越大。严禁在摩擦面上涂刷红丹。保证干燥。 高强度螺栓摩擦型连接计算1、受剪连接承载力 （3。6。4）2、受拉连接承载力 （3。6。5）3、同时承受剪力和拉力连接的承载力 （3。6。6）

9、 高强度螺栓承压型连接计算1、受剪连接承载力受剪承载力设计值螺栓杆剪断 （3。5。1）承压承载力设计值孔壁承压 （3。5。2）2、受拉连接承载力 （3。5。11）3、同时承受剪力和拉力连接的承载力验算剪拉作用： （3。5。17）、（3。6。7）验算孔壁承压： （3。6。8）1.2拉力导致板材承压强度降低。 高强度螺栓群的计算1、高强度螺栓群受剪（1）轴心受剪摩擦型连接 （3。6。4）承压型连接受剪承载力设计值（螺栓杆剪断） （3。5。1）承压承载力设计值（孔壁承压） （3。5。2）（2）偏心受剪计算与普通螺栓同，螺栓承载力设计值采用高强度螺栓的。2、高强度螺栓群受拉（1）轴心受拉高强度螺栓摩擦型连接 （3。6。5）高强度螺栓承压型连接 （3。5。11）（2）高强度螺栓群受弯矩作用外拉力小于预拉力P，接触面紧贴，中和轴在形心轴上。最外排螺栓受力最大。 （3。6。9）偏心受拉 小偏心受拉 （3