钢结构设计原理

1、会计学1钢结构设计原理钢结构设计原理第1页/共152页一、焊缝连接 3.1 钢结构的连接方法对接焊缝连接优点：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好结构刚度大。角焊缝连接缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。第2页/共152页三、螺栓连接 优点：连接刚度大，传力可靠； 分为： 普通螺栓连接 高强度螺栓连接二、铆钉连接N缺点：对施工技术要求很高，劳动强度大，施工条件差， 施

2、工速度慢。第3页/共152页一、钢结构常用焊接方法1.手工电弧焊用手工操纵焊条、用电弧作为热源的焊接方法 3.1.1 焊接方法和焊接连接形式 焊机导线熔池焊条焊钳保护气体焊件电弧第4页/共152页Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500-5518)Q345钢选择E50型焊条(E5000-5048)Q235钢选择E43型焊条（E4300-E4328)焊条的表示方法：E焊条(Electrode)第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2)第3、4适用焊接位置、电流及药皮的类型。不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。第5页/共152页缺点：质量波动大，要求焊工等级高

3、，劳动强度大，效率低。 优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；手工电弧焊优、缺点第6页/共152页利用在焊剂层下燃烧的电弧进行焊接的方法 第7页/共152页焊丝的选择应与焊件等强度。 优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。缺点：设备投资大，施工位置受限等。 第8页/共152页优、缺点： 优点：焊接速度快，焊接质量好。 缺点：施工条件受限制等。第9页/共152页（1）对接焊缝：焊缝位于被连接板件或其中一个板件的平面内正对接焊缝（2）角焊缝：焊缝位于两个被连接板件的边缘位置T型对接焊缝斜对接焊缝二、焊接连接形式和焊缝形式第10页/共152页2.焊接连接形式（按被连接构件的相

4、对位置）对接链接采用拼接盖板的对接链接搭接连接T形链接角部连接第11页/共152页3. 焊缝位置第12页/共152页1.焊缝缺陷裂纹焊瘤烧穿弧坑气孔夹渣咬边未熔合未焊透第13页/共152页外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸；内部无损检验：检验内部缺陷。 内部检验主要采用超声 波，有时还用磁粉检验 荧光检验等辅助检验方法。还可以采用X射线或射线透照或拍片。第14页/共152页钢结构工程施工及验收规范规定（不要求） 焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。 三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准； 一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。第

5、15页/共152页 钢结构设计规范（GB50017-2003）中，对焊缝质量等级的选用有如下规定：P64 (1) 需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。 (2) 在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。 第16页/共152页 （）重级工作制和起重量 的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的形接头焊透的对接与角接组合焊缝，不应低于二级。 （）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷载且需要验算疲劳和起重量的中级工作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。第17页/共15

6、2页第18页/共152页1、对接焊缝的坡口形式:3.2 对接焊缝的构造与计算 对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与板厚和施工条件有关。 t-焊件厚度(1)当:t6mm(手工焊),t20mm时，宜采用U形、K形、X形坡口。第19页/共152页C=0.52mm（a）C=23mm（b）C=23mm（C）p（d）C=34mmpC=34mmp（e）C=34mmp（f）第20页/共152页1:2.51:2.5第21页/共152页NNt第22页/共152页1、轴心力作用下的对接焊缝计算)283( wcwtwfftlN或 式中： N轴心拉力或压力； t板件较小厚度；T形连接中为腹板厚度； ftw、fcw 对接焊

7、缝的抗拉和抗压强度设计值。NNlwtA 当不满足上式时，可采用斜对接焊缝连接如图B。wvwwcwtwftlNfftlN cossin或另:当tan1.5时,不用验算!NNtBNsinNcoslw第23页/共152页lwtAMV)293(62max wtwwftlMWM )303(23max wVwwwftlVtIVS 因焊缝截面为矩形，M、V共同作用下应力图为：故其强度计算公式为：式中：Ww焊缝截面模量； Sw-焊缝截面面积矩； Iw-焊缝截面惯性矩。（1）板件间对接连接第24页/共152页MV1焊缝截面A、对于焊缝的max和max应满足式3-29和3-30要求；max11maxB、对于翼缘与

8、腹板交接点焊缝（1点），其折算应 力尚应满足下式要求：)313(1 . 132121 wtf 1.1考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。)293(62max wtwwftlMWM )303(23max wVwwwftlVtIVS 第25页/共152页hehfhf普通式hehf1.5hf平坡式1、角焊缝的形式:3.3 角焊缝的构造与计算直角角焊缝、斜角角焊缝（1）直角角焊缝hehfhf凹面式第26页/共152页第27页/共152页按he=0.7hf斜角角焊缝按he=0.7hf(a)hfhfhfhfa）锐角角焊缝；b）钝角角焊缝(b)按he=hf coshfhfhfhf2按he=hf co

9、s2（2）斜角角焊缝对于135o或6mm时，hf,maxt-(12)mm；hft1t第34页/共152页)(5 . 12min,计计算算数数值值只只进进不不舍舍！thf 式中: t2-较厚焊件厚度 另:对于埋弧自动焊hf,min可减去1mm; 对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm; 当t24mm时, hf,min=t2第35页/共152页fwhl60 注： 1、当实际长度大于以上值时，计算时不予考虑； 2、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。第36页/共152页mmhlfw408且且不不得得小小于于 第37页/共152页blw B、为了避免焊缝横向收 缩时引起板件的拱曲 太大，规

10、范规定：）（或或）（mmtmmmmttb121901216111 t1t2bwl第38页/共152页C. 当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的绕 角焊，且转角处必须连续施焊。bwl2hf2551且且t t1t2第39页/共152页hfhehh1h2dehelwh-焊缝厚度、h1熔深h2凸度、d焊趾、e焊根第40页/共152页)23()(3222wuf3、由于我国规范给定的角焊缝强度设计值，是根据抗剪条件确定的故上式又可表达为：式中：wuf-焊缝金属的抗拉强度) 33 (3)( 3222wfwuffhelw第41页/共152页)53( wexflhN)43( weyflhNNNyNx2f

11、 ff= fhelw45O45Ohf第42页/共152页wfffff3232222 将34、35式，代入33式得：得 1.22整理上式，并令 23f )63(22wfffff式36即为，规范给定的角焊缝强度计算通用公式f正面角焊缝强度增大系数； 静载时取1.22，动载时取1.0。) 53 ( wexflhN) 43 ( weyflhN2f f) 33 (3)( 3222wfwuff第43页/共152页)73( wffewffhlN对于正面角焊缝，f=0，由36式得：对于侧面角焊缝，f=0，由36式得：)83( wfewffhlN 以上各式中： he=0.7hf； lw角焊缝计算长度，考虑起灭弧

12、缺陷时，每条焊缝取其 实际长度减去2hf。)63(22wfffff第44页/共152页ewwffhlfN 四、各种受力状态下的直角角焊缝连接计算wfwefflhN 1、轴心力作用下(1)轴心力作用下的盖板对接连接:A、仅采用侧面角焊缝连接：B、采用三面围焊连接：wfewffhlNN NNlwlw第45页/共152页(2)T形角焊缝连接)83(cos ewfhlN )93(sin ewfhlN )63(22wfffffNxNyN2wl2wlN代入式3-6验算焊缝强度，即:第46页/共152页(3)角钢角焊缝连接A、仅采用侧面角焊缝连接)113()103(221121 eNeNNNN由力及力矩平衡

13、得:故:)133()123(2211212121 NkeeeNNNkeeeNN肢尖焊缝内力分配系数肢尖焊缝内力分配系数肢背焊缝内力分配系数肢背焊缝内力分配系数 2211212121keeekkeeekNe1e2bN1N2xxlw1lw2第47页/共152页)153()143(222111 wfewfwfewffhlNfhlN 对于校核问题:对于设计问题:)173()163(222111 wfewwfewfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxlw1lw2第48页/共152页B、采用三面围焊)213(2)203(2322311 NNkNNNkN由力及力矩平衡得:)183(333 wffewfhl

14、N )193(33 wffefbhN 余下的问题同情况A，即:Ne1e2bN1N2xxN3lw1lw2第49页/共152页)153()143(222111 wfewfwfewffhlNfhlN 对于校核问题:对于设计问题:)173()163(222111 wfewwfewfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxN3lw1lw2第50页/共152页)233()223(23123 NNNNkNC、采用L形围焊代入下式3-20，3-21得:对于设计问题:02 N)243(333111 wwfffwfewlfNhfhNl )213(2)203(2322311 NNkNNNkNNe1e2bN1xxN3l

15、w1第51页/共152页第52页/共152页2、N、M、V共同作用下(1)偏心轴力作用下角焊缝强度计算NeNxNy2wl2wlMANxMNy 2,6weewxAflhMhlN ewyAfhlN , wfAffAff 2,2, hehet第53页/共152页(2) V、M共同作用下焊缝强度计算h1fAfBfwffwfAfhIM 21对于A点：式中：Iw全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩； h1两翼缘焊缝最外侧间的距离。xxh h2BBAh1MeFVM第54页/共152页对于B点： 2,2,22weffBwfBlhVhIM wffBffBf 22 强度验算公式：式中：h2、lw,2腹板焊缝的计算长度

16、； he,2腹板焊缝截面有效高度。h1f1f2fxxh h2BBAh1MVM第55页/共152页第56页/共152页假定:A、被连接件绝对刚性，焊缝为弹性，即：T作用下被连接件有绕焊缝形心旋转的趋势；B、T作用下焊缝群上任意点的应力方向垂直于该点与焊缝形心的连线，且大小与r成正比；C、在V作用下，焊缝群上的应力均匀分布。Fe1e2x0l1l2xxyyAA0TVr故：该连接的设计控制点 为A点和A点第57页/共152页xxyyrrxryATAxTAyTA0Vyhe)253( yxPTAIIrTIrT T作用下A点应力:将其沿x轴和y轴分解:)273(cos)263(sin rrIrTrrIrTx

17、PTTAyyPTTAx e2x0l1l2xxyyAA0TVr第58页/共152页剪力V作用下,A点应力: weVVAylhV A点垂直于焊缝长度方向的应力为:TAyVAyf A点平行于焊缝长度方向的应力为:TAxf 强度验算公式：wfffff 22 wfTAxfVAyTAyf 22 即：即：VxxyyrrxryATAxTAyTA0Vyhe第59页/共152页12hf1hf1hf2hf2he2he1b1b2图A12hf1hf1hf2hf2he2he1b图B1、由于斜角角焊缝的研究不够充分，为简化计算， 规范规定：对于两焊脚边夹角60o135o的 斜T形连接，其斜角角焊缝采用与直角角焊缝相 同的计

18、算公式，且统一取f=1.0。第60页/共152页 2cossin21iifieibbbhh 、或或式中：b、b1和b25mm说明：A. b1和b21.5mm时, 可取b1、b2=0B. b1和b2 5mm时, 应如图“B”方式处 理，且使b5mm。12hf1hf1hf2hf2he2he1b1b2图A12hf1hf1hf2hf2he2he1b图B第61页/共152页第62页/共152页 焊接过程是一个不均匀的加热和冷却过程，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝处可达1600oC，而邻近区域温度骤降。高温钢材膨胀大，但受到两侧温度低、膨胀小的钢材限制，产生热态塑性压缩，焊缝冷却时被塑性压缩的焊缝区趋向收

19、缩，但受到两侧钢材的限制而产生拉应力。对于低碳钢和低合金钢，该拉应力可以使钢材达到屈服强度。焊接残余应力是无荷载的内应力，故在焊件内自相平衡，这必然在焊缝稍远区产生压应力。+-500oC800oC300oC300oC500oC800oC施焊方向8cm64202468cm-+第63页/共152页第64页/共152页(a)焊缝纵向收缩 时的变形趋势-+-(b)焊缝纵向收缩 时的横向应力xy+-+施焊方向(c)焊缝横向收缩 时的横向应力xy-+-+(d)焊缝横向残余应力yx不同施焊方向下,焊缝横向收缩时产生的横向残余应力:-+施焊方向(e)-+-施焊方向( f )xyyx第65页/共152页-+-3

20、21xyz第66页/共152页f+-bfy+-bfyNyNy因焊接残余应力自相平衡，故： yytyftBftbBNN 当板件全截面达到fy，即N=Ny时：结论：焊接残余应力对结构的静力强度没有影响。+-fyfbBtftbBNftbNcyt )(第67页/共152页A、当焊接残余应力存在时，因截面的bt部分拉应力已经达到fy ，故该部分刚度为零（屈服），这时在N作用下应变增量为： EtbBN 1 f+-bfyNN+-fyfNNbBt第68页/共152页结论： 焊接残余应力的存在增大了结构的变形，即降低了结构的刚度。EtBN 2 另外，对于轴心受压构件，焊接残余应力使其挠曲刚度减小，降低压杆的稳定

21、承载力（详见第五章）。 EtbBN 1 第69页/共152页4、对疲劳强度的影响 在焊缝及其附近主体金属焊接残余拉应力通常达到钢材的屈服强度，此部位是形成和发展疲劳裂纹的敏感区域。因此焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显的不利影响。第70页/共152页第71页/共152页第72页/共152页第73页/共152页第74页/共152页第75页/共152页3.5 螺栓连接的构造1.普通螺栓C级-粗制螺栓，性能等级为4.6或4.8级；4表示fu400N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8；类孔，孔径(do)-栓杆直径(d) 13mm。A、B级-精制螺栓，性能等级为5.6或8.8级;5

22、或8表示fu500或800N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8；类孔，孔径(do)-栓杆直径(d)0.30.5mm。按其加工的精细程度和强度分为:A、B、C三个级别。第76页/共152页由45号、40B和20MnTiB钢加工而成，并经过热处理45号8.8级； 40B和20MnTiB10.9级大六角高强螺栓扭剪型高强螺栓第77页/共152页二、螺栓的排列1.并列简单、整齐、紧凑所用连接板尺寸小，但构 件截面削弱大；B 错列A 并列中距中距边距边距端距2.错列排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截 面削弱小； 第78页/共152页第79页/共152页第80页/共152页第81

23、页/共152页一、螺栓连接的受力形式FNFA 只受剪力B 只受拉力C 剪力和拉力共同作用3.6 螺栓连接的计算第82页/共152页NO1234NNabNN/2N/2第83页/共152页NO1234abNN/2N/2 (3)栓杆传力的弹性阶段(23段) 该阶段主要靠栓杆与孔壁的接触传力。栓杆受剪力、拉力、弯矩作用，孔壁受挤压。由于材料的弹性以及栓杆拉力增大所导致的板件间摩擦力的增大，N-关系以曲线状态上升。 第84页/共152页NO1234abNN/2N/2Nu第85页/共152页N/2NN/2NNNN第86页/共152页NN（5）栓杆弯曲破坏 螺栓杆过长；栓杆长度不应大于5d这两种破坏构造解决

24、N/2NN/2第87页/共152页nv剪切面数目； d螺栓杆直径；fvb、fcb螺栓抗剪和承压强度设计值；t连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。 )343(minmin bcbvbNNN，单栓抗剪承载力：)323(42 bvvbvfdnN 抗剪承载力：)333(bcbc ftdN承压承载力：d第88页/共152页NN1 vn单单剪剪：NN/2N/22 vn双双剪剪：4 vn四四剪剪：N/2N/3N/3N/3N/2第89页/共152页N/2Nl1N/2平均值螺栓的内力分布 试验证明,栓群在轴力作用下各个螺栓的内力沿栓群长度方向不均匀，两端大,中间小。 当l115d0(d0为孔径)时，连接进入弹塑

25、性工作状态后，内力重新分布，各个螺栓内力趋于相同，故设计时假定N有各螺栓均担。bNNnmin 所以，连接所需螺栓数为：第90页/共152页)353(1501 . 1601501010 dldld 时：时：当当ECCS试验曲线8.8级 M22我国规范1.00.750.50.25010 20 30 40 50 60 70 80l1/d0平均值长连接螺栓的内力分布7.06001 时：时：当当dl)363(min bNNn 故，连接所需栓数：第91页/共152页NNbtt1b1A、螺栓采用并列排列时:主板的危险截面为1-1截面:1122 主板厚度。主板厚度。主板宽度；主板宽度；危险截面上的螺栓数；危险

26、截面上的螺栓数；螺栓孔直径；螺栓孔直径；钢材强度设计值钢材强度设计值 tbmdftdmbAfANnn001 ,1 ,; 拼接板厚度。危险截面上的螺栓数；拼接板宽度；螺栓孔直径；钢材强度设计值1101012,2,;2tmbdftdmbAfANnn第92页/共152页NNtt1bc2c3c4c1B、螺栓采用错列排列时:主板的危险截面为1-1和1-1截面: 主板厚度。主板厚度。主板宽度；主板宽度；危险截面上的螺栓数；危险截面上的螺栓数；螺栓孔直径；螺栓孔直径；钢材强度设计值；钢材强度设计值；式中：式中：截面：截面：对于对于截面：截面：对于对于 tbmdftdmccmcAtdmbAfANnnn0022

27、2140;1211;11 1111第93页/共152页NNbtt1b1c2c3c4c1拼接板的危险截面为2-2和2-2截面:拼接板厚度。拼接板宽度；危险截面上的螺栓数；螺栓孔直径；钢材强度设计值；式中：截面：对于截面：对于1101022214101;1222;22tbmdftdmccmcAtdmbAfANnnn2222第94页/共152页FeFTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F)373(1 nFNFT作用下连接按弹性设计，其假定为： （1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； （2） T作用下连接板件绕栓群形心转动，各螺栓剪力与其至形心距离呈线形关系，方向与ri垂直。第95页/共152页

28、TxyN1TN1TxN1Tyr11 显然，T作用下1号螺栓所受剪力最大（r1最大）。)383(2211 nnTTTrNrNrNT)393(332211 nnTTTTrNrNrNrN由假定(2)得由式3-39得:)403(1131132112 nTnTTTTTrrNNrrNNrrNN；由力的平衡条件得：第96页/共152页TxyN1TN1TxN1Tyr11将式3-40代入式3-38得: )413(12112222111 niiTnTrrNrrrrNT)423(112211211 niniiiniiTyxrTrrTN将N1T沿坐标轴分解得:)443()433(1122111112211112211

29、1112211 niniiininiiiTyniniiininiiiTxyxxTrxyxrTNyxyTryyxrTN)383(2211 nnTTTrNrNrNT)403(1131132112 nTnTTTTTrrNNrrNNrrNN；第97页/共152页 )453(min21121 bFTyTxNNNN 另外,当螺栓布置比较狭长(如y13x1)时,可进行如下简化计算：令:xi=0，则N1Ty=0)463(121111211niiniiTxyyTryyrTN)473(min2121 bFTxNNN第98页/共152页（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能 抗拉螺栓连接在外力作用下，连接板件接触面有脱开

30、趋势，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以栓杆被拉断为其破坏形式。（二）单个普通螺栓的抗拉承载力设计值 4834 btebtebtfdfAN 式中：Ae-螺栓的有效截面面积； de-螺栓的有效直径； ftb-螺栓的抗拉强度设计值。第99页/共152页dedndmd)493()(32413 螺距螺距ttdde第100页/共152页)503(22 QNNt第101页/共152页第102页/共152页 一般假定每个螺栓均匀受力，因此，连接所需的螺栓数为：)513( btNNnN第103页/共152页(四）普通螺栓群在弯炬作用下M刨平顶紧承托(板)M1 2 3 4受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴M作用

31、下螺栓连接按弹性设计，其假定为： （1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； （2）螺栓群的中和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距离呈正比。第104页/共152页显然1号螺栓在M作用下所受拉力最大)533(2211 nnyNyNyNM由力学及假定可得：)523(332211 nnyNyNyNyNM刨平顶紧承托(板)M1 2 3 4受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴第105页/共152页)543(1131132112 nnyyNNyyNNyyNN； )553(12112222111 niinyyNyyyyNM)563(1211 niiyyMN因此，设计时只要满足下式，即可

32、：)573(1 btNN)533(2211 nnyNyNyNM)523(332211 nnyNyNyNyN第106页/共152页(五）普通螺栓群在偏心拉力作用下 小偏心力作用下普通螺栓连接，0.121min412111max1niibtniiMFyyeNnFNNNyyeNnFNNNNNe1 2 3 4M=NeNy1y2N1N2N3N4中和轴M作用下N作用下第107页/共152页12min, 0nyyeNi由此得偏心距为小偏心受拉。则核心距，为螺栓有效截面组成的令enyyi12 第108页/共152页 大偏心力作用下普通螺栓连接，btniiNyyNeN12 11 近似并安全的取中和轴位于最近似并

33、安全的取中和轴位于最下排螺栓下排螺栓OO处，列弯矩平衡处，列弯矩平衡方程，可求得方程，可求得第109页/共152页bVVNNbttNN011VeM=VeV因此：nVNV 2、由试验可知，兼受剪力和拉力 的螺杆，其承载力无量纲关系 曲线近似为一“四分之一圆”。1、普通螺栓在拉力和剪力的共同 作用下，可能出现两种破坏形 式：螺杆受剪兼受拉破坏、孔 壁的承压破坏；3、计算时，假定剪力由螺栓群均 匀承担，拉力由受力情况确定。第110页/共152页)593(122 bttbvvNNNN)603( bcvNNbVVNNbttNN011ab第111页/共152页)613( wfewffhlN 式中： 考虑剪

34、力对角焊缝偏心影响的增大系数， 一般取=1.251.35； 其余符号同前。M刨平顶紧承托(板)V连接角焊缝第112页/共152页第113页/共152页第114页/共152页第115页/共152页第116页/共152页)623(2 . 19 . 09 . 09 . 0 uefAPAe螺纹处有效截面积；fu螺栓热处理后的最抵抗拉强度；8.8级，取fu =830N/mm2， 10.9级，取fu =1040N/mm2第117页/共152页规范给出了不同钢材在不同接触面的处理方法下的抗滑移系数,如下表第118页/共152页第119页/共152页高强度螺栓NO12341234普通螺栓abNN/2N/2第1

35、20页/共152页NO12341234高强度螺栓普通螺栓abNN/2N/2)633(9 . 0 PnNfbv 式中：0.9抗力分项系数R的倒 数(R=1.111); nf传力摩擦面数目; -摩擦面抗滑移系数; P预拉力设计值.（2）、抗剪连接单栓承载力第121页/共152页NO12341234高强度螺栓普通螺栓)643(42 bvevbvfdnN )653(bcbc ftdN )663(minmin bcbvbNNN，单栓抗剪承载力：抗剪承载力：承压承载力：第122页/共152页NPCP+P=PfC-C=CfNtAb栓杆截面面积；Ap板件挤压面面积；板叠厚度。pbEACEAP.第123页/共1

36、52页pfbfEACCEAPP1bptfAANPP1pbtfAANPC，则有大许多倍，假定比通常10AAAAbpbp11tfNPP1.1tfNPC第124页/共152页当Nt=0.8P时当Nt=1.1P时1.073P110.8P PPf0.273P1.10.8P PCf1.1PfP0fC显然栓杆的拉力增加不大。 另外，试验证明，当栓杆的外加拉力大于P时，卸载后螺栓杆的预拉力将减小，即发生松弛现象。但当Nt不大于0.8P时，则无松弛现象，这时Pf=1.07P，可认为螺杆的预拉力不变，且连接板件间有一定的挤压力保持紧密接触，所以现行规范规定：第125页/共152页)733(8 .0 PNbt300

37、 250 200 150 100 50 050 100 150 200 250 300Pf(KN)Nu NuNt(KN)2NNNQQ19518.8级 M22P=150KNQ有橇力时的螺栓破坏无橇力时的螺栓破坏第126页/共152页 74342 btebtebtfdfAN 式中：Ae-螺栓杆的有效截面面积； de-螺栓杆的有效直径； ftb高强度螺栓的抗拉强度设计值。上式的计算结果与0.8P相差不多。第127页/共152页)753(1 bvvbttNNNN和抗剪承载力设计值。和抗剪承载力设计值。单个高强度螺栓的抗拉单个高强度螺栓的抗拉、；担的拉力和剪力设计值担的拉力和剪力设计值外力作用下每个螺栓

38、承外力作用下每个螺栓承、 bvbtvtNNNN第128页/共152页)763(122 bttbvvNNNN)773(2 . 1 bcvNN为了防止孔壁的承压破坏，应满足：系数1.2是考虑由于外拉力的存在导致高强度螺栓的承压承载力降低的修正系数。第129页/共152页对于摩擦型连接：bvNNn 对于承压型连接：bNNnmin NN3.6.2 高强度螺栓群的计算第130页/共152页NNbtt1b1A、高强度螺栓摩擦型连接主板的危险截面为1-1截面。11 主板厚度。主板厚度。主板宽度；主板宽度；螺栓孔直径；螺栓孔直径；钢材强度设计值钢材强度设计值其中：其中： tbdftdnbAfANnn0011

39、,1 ,; 考虑孔前传力50%得： 连接一侧的螺栓总数。连接一侧的螺栓总数。计算截面上的螺栓数；计算截面上的螺栓数； nnnnNN115 . 011-1截面的内力为：第131页/共152页连接一侧的螺栓总数。连接一侧的螺栓总数。计算截面上的螺栓数；计算截面上的螺栓数； nnnnNN225 . 015 . 0NNbtt1b1拼接板的危险截面为2-2截面。22 拼接板厚度。拼接板厚度。拼接板宽度；拼接板宽度；螺栓孔直径；螺栓孔直径；钢材强度设计值钢材强度设计值其中：其中： 11010212,2,;tbdftdnbAfANnn 考虑孔前传力50%得： 2-2截面的内力为：B、高强度螺栓承压型连接的净

40、截面验算与普通螺栓的净截面验算完全相同。第132页/共152页FTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F剪力F作用下每个螺栓受力：nFNF 1第133页/共152页)793()783(11221111122111122111112211 niniiininiiiTyniniiininiiiTxyxxTrxyxrTNyxyTryyxrTN )803(21121 bvFTyTxNNNN摩擦型连接：摩擦型连接：由此可得螺栓1的强度验算公式为: )813(min21121 bFTyTxNNNN承压型连接：承压型连接：第134页/共152页btNNn N（2）、弯矩作用下 由于高强度螺栓的抗拉承载力一般总小于其预拉力P，故在弯矩作用下，连接板件接触面始终处于紧密接触状态，弹性性能较好，可认为是一个整体,所以假定连接的中和轴与螺栓群形心轴重合，最外侧螺栓受力最