结构设计原理钢结构复习

第3章钢结构连接—焊接钢结构连接的种类：1焊缝（weld）：对接焊缝、角焊缝

2

螺栓连接（bolt）：普通、高强轴心受力的对接焊缝计算公式：第3章钢结构连接—焊接式中：N——轴心拉力或压力的设计值

lw——焊缝计算长度。有引弧板，lw=l；无引弧板，lw=l-2tmmt——在对接连接中为连接件的较小厚度；在T形连接中为腹板厚度；

fcw、ftw——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。

第3章钢结构连接—焊接对接焊缝计算：第3章钢结构连接—焊接工字形截面对接焊缝计算：最大正应力处（翼缘外边缘）最大剪应力处（腹板中央）正应力和剪应力均较大处（翼缘和腹板相接处）第3章钢结构连接—焊接上式中正应力和剪应力的计算方法：第3章钢结构连接—焊接

角焊缝的构造和计算

侧面角焊缝（平行于作用力方向）正面角焊缝（垂直于作用力方向）斜向角焊缝（与作用力方向斜交）第3章钢结构连接—焊接1.最小焊脚尺寸自动焊，最小焊脚尺寸可减少1mmT形连接的单面角焊缝，应增加1mm焊脚厚度小于或等于4mm时，则取与焊件厚度相同2）角焊缝的构造要求3.3.1角焊缝的构造2.最大焊脚尺寸2）角焊缝的构造要求3.3.1角焊缝的构造计算角焊缝厚度第3章钢结构连接—焊接正面角焊缝侧面角焊缝复合情况第3章钢结构连接—焊接角钢与节点板的焊接：第3章钢结构连接—焊接角钢肢背焊缝内力：

角钢肢尖焊缝内力：

1,上下侧面焊：

第3章钢结构连接—焊接第3章钢结构连接—焊接

2，三面围焊：

角钢肢尖焊缝内力：角钢正面角焊缝内力：角钢肢背焊缝内力：

第3章钢结构连接—焊接

角钢肢背焊缝内力：N1=N-N3

3，L形焊缝：正面角焊缝内力：第3章钢结构连接—焊接在弯距M作用下的应力在轴力N作用下的应力在剪力V作用下的应力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假设腹板焊缝承受全部剪力，弯矩则由全部焊缝承受验算（1）翼缘处最大应力（2）腹板处的应力（2）三面围焊承受扭矩剪力联合作用时角焊缝的计算图示为三面围焊承受偏心力F。此偏心力产生轴心力F和扭矩T=F•e。最危险点为A或A’点。

计算时按弹性理论假定：①被连接件是绝对刚性的，它有绕焊缝形心O旋转的趋势，而角焊缝本身是弹性的；②角焊缝群上任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线，且应力大小与连线长度r成正比。

☆抗剪承载力普通螺栓连接－受力性能和计算☆抗拉承载力第3章钢结构连接—螺栓

一、抗剪螺栓的破坏形式：第3章钢结构连接—螺栓

一、抗剪螺栓的破坏形式：第3章钢结构连接—螺栓

③钢板被拉断：钢板螺孔削弱过多时发生；（净截面验算）

1、单个抗剪螺栓的破坏形式：①螺栓杆剪断：螺栓直径较小而钢板较厚时发生；（抗剪）②孔壁挤压：螺栓直径较大而钢板较薄时发生；（承压）第3章钢结构连接—螺栓

⑤螺栓弯曲：当螺栓过长时发生，通过限制板厚度t≤5d（d为螺栓直径）,可避免螺杆弯曲过大；④钢板剪断：当钢板沿受力方向的端距过小时发生，通过限制端距≥2d0,可避免；

1、抗剪螺栓的破坏形式：第3章钢结构连接—螺栓

1、一个抗剪螺栓的设计承载能力：

（取Nvb、

Ncb的最小值）（1）

抗剪承载力设计值：第3章钢结构连接—螺栓

nv—螺栓受剪面数，单剪面nv=1，双剪面nv=2，四剪面nv=4；

d­­——螺栓杆直径，对铆接取孔径；——螺栓抗剪强度设计值。式中：第3章钢结构连接—螺栓

式中：∑t——在同一方向承压的构件较小总厚度；

d­­——螺栓杆直径，对铆接取孔径；（2）

承压承载力设计值：

——螺栓构件承压强度设计值。第3章钢结构连接—螺栓

3、螺栓群在轴心力作用下的抗剪计算：①确定螺栓数目（接头一边）：（取Nvb、

Ncb的最小值Nminb

）假定：螺栓平均分担剪力。第3章钢结构连接—螺栓抗剪承载力的折剪（连接过长）当时，应将螺栓承载力设计值乘以折剪系数：第3章钢结构连接—螺栓（当时，折剪系数为0.7）

验算净截面的强度：第3章钢结构连接—螺栓

并列螺栓的排列：对构件(1-1截面)：An=t(b-n1d0)An(净截面面积)的计算方法：对拼接板(3-3截面)：An=2t1(b–n3d0)第3章钢结构连接—螺栓

对拼接板:

部位应为拼接板受力最大处（正交、折线）错列螺栓的排列：折线截面：对构件：正交截面：An=t(b-n1d0)第3章钢结构连接—螺栓An(净截面面积)的计算方法：

2、一个抗拉螺栓的设计承载能力：假定：拉应力在螺栓螺纹处截面上均匀分布。第3章钢结构连接—螺栓

3、一群抗拉螺栓的承载能力计算：确定螺栓数目（接头一边）：（1）

螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算

假定：当外力通过螺栓群形心时，每个螺栓受的拉力相等。第3章钢结构连接—螺栓

（2）

螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算

假定：在弯矩作用下牛腿绕最底排螺栓旋转，使螺栓受拉；各排螺栓受拉力的大小与该排螺栓转动轴的距离y成正比。第3章钢结构连接—螺栓

（2）

螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算

第3章钢结构连接—螺栓

（3）

螺栓群在偏心力作用下的抗拉计算第3章钢结构连接—螺栓

三，拉剪螺栓连接

的计算第3章钢结构连接—螺栓

剪力不由支托承受（螺栓承受剪力V、弯距M=Ve）

a)

在弯距M=Ve作用下：b)

在剪力V作用下：第3章钢结构连接—螺栓

三，拉剪螺栓连接

的计算

剪力不由支托承受（螺栓承受剪力V、弯距M=Ve）c)

螺栓在弯矩、剪力共同作用下，要满足：d)

当板较薄时，还要满足：第3章钢结构连接—螺栓

三，拉剪螺栓连接

的计算高强度螺栓连接的受力性能和计算第3章钢结构连接—焊接受剪螺栓、受拉螺栓、拉剪螺栓由摩擦阻力传递剪力，摩擦型

高强度螺栓：主要用于直接承受动力荷载的结构。当剪力=摩擦阻力时为承载能力的极限状态，高强度螺栓连接的受力性能和计算第3章钢结构连接—螺栓

主要用于承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构。摩擦力（滑移）受剪螺栓、受拉螺栓、拉剪螺栓承压型

高强度螺栓：正常使用的极限状态（不滑移）承载能力的极限状态（螺栓或钢板破坏）螺栓杆受剪、孔壁承压第3章钢结构连接—螺栓

P－高强度螺栓预拉力。摩擦型高强度螺栓一、抗剪摩擦型高强度螺栓：由摩擦阻力传递剪力，剪力摩擦阻力式中：nf—一个螺栓的传力摩擦面数目；

—摩擦面的抗滑移系数；1、一个抗剪摩擦型高强度螺栓承载力设计值第3章钢结构连接—螺栓轴心力作用时：（1）螺栓数：2、一群抗剪摩擦型高强度螺栓计算第3章钢结构连接—螺栓

式中：n1—计算截面上的螺栓数目；

n－连接一侧的螺栓总数；

(2)构件净截面强度验算：第3章钢结构连接—螺栓2、一群抗拉高强度螺栓的计算：二、抗拉摩擦型高强度螺栓：1、一个抗拉高强度螺栓的承载力设计值为：第3章钢结构连接—螺栓

3、同时承受剪力和拉力的摩擦型高强度螺栓：

式中：Nt——一个螺栓承受的最大外拉力，

（1）一个同时承受剪力和拉力的摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值为：一个螺栓承受的最大剪力Nv应满足：Nv

NvbNt0.8P。

（2）一群同时承受剪力和拉力的摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值为：0

Nti

0.8P四、承压型高强度螺栓连接的计算连接种类受剪螺栓受拉螺栓同时受拉和受剪的螺栓正常使用的极限状态（不滑移）承载能力的极限状态单个螺栓的承载力设计值第4章轴心受压构件

1、了解“轴心受力构件”的应用和截面形式；

2、了解“轴心受压构件”稳定理论的基本概念和分析方法；

3、掌握现行规范关于实腹式轴心受压构件设计方法，重点及难点是构件的整体稳定和局部稳定；

4、掌握格构式轴心受压构件设计方法。大纲要求§4-2轴心受压构件的强度和刚度一、强度计算（承载能力极限状态）

N—轴心拉力或压力设计值；

An—构件的净截面面积；

f—钢材的抗拉强度设计值。轴心受压构件，当截面无削弱时，强度不必计算。轴心受力构件轴心受拉构件轴心受压构件强度（承载能力极限状态）刚度（正常使用极限状态）强度刚度（正常使用极限状态）稳定（承载能力极限状态）二、刚度计算（正常使用极限状态）保证构件在运输、安装、使用时不会产生过大变形。轴心受压构件的整体稳定系数轴心受压构件稳定系数3、实际轴心受压构件的整体稳定计算

轴心受压构件不发生整体失稳的条件为，截面应力不大于临界应力，并考虑抗力分项系数γR后，即为：公式使用说明：（1）截面分类：见教材表5-3，第121页；单角钢的单面连接时强度设计值的折减系数：1、按轴心受力计算强度和连接乘以系数0.85；2、按轴心受压计算稳定性：等边角钢乘以系数0.6+0.0015λ，且不大于1.0；短边相连的不等边角钢乘以系数0.5+0.0025λ，且不大于1.0；长边相连的不等边角钢乘以系数0.70；3、对中间无联系的单角钢压杆，按最小回转半径计算λ，当

λ<20时，取λ=20。xxx0x0y0y0

由上式，即可确定局部失稳不早于整体失稳时，板件的宽厚比限值：

1、翼缘板：

A、工字形、T形、H形截面翼缘板btbttbtbB、箱形截面翼缘板bb0t

2、腹板：

A、工字形、H形截面腹板twh0h0tw

B、箱形截面腹板bb0th0tw

C、T形截面腹板自由边受拉时：twh0h0tw3、圆管截面Dt第一节概述第二节钢梁的强度和刚度第三节

钢梁的整体稳定第四节

钢梁的局部稳定

第五节

钢梁的设计第五章受弯构件5.2.1梁的强度截面形状系数限制利用塑性，塑性发展深度a≤0.125h截面塑性发展系数γ单向受弯（仅Mx作用下）双向受弯（Mx

My共同作用下）抗弯强度5.2.1梁的强度抗剪强度增大腹板厚度提高抗剪强度简化5.2.1梁的强度局部承压强度梁上翼缘受到沿腹板平面作用的集中荷载且该荷载处又未设置支承加劲肋时，计算腹板计算高度上翼缘的局部承压强度hR范围内45°角扩散hy范围内1:2.5扩散lz=a+2.5hy+bF-集中荷载，动力荷载考虑动力系数ψ-集中荷载增大系数（考虑轮压分配不均匀），重级工作制吊车轮压取1.35，其他荷载取1.0lz-集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度不满足时加支承加劲肋加强5.2.1梁的强度折算应力强度弯曲应力σ剪应力τ局部压应力σc弯曲应力σ、剪应力τ、局部压应力σc共同作用下，验算折算应力β1-折算应力强度设计值增大系数，考虑局部效应，σ与σc同号或σc=0时取1.1，异号时取1.2σ与σc均以拉应力为正，压应力为负5.3.1梁的整体稳定概念临界弯矩能保持整体稳定的最大荷载称临界荷载，最大弯矩称临界弯矩

临界弯矩影响因素弯矩图越饱满，临界弯矩越小;荷载作用于下翼缘比作用于上翼缘的临界弯矩Mcr大侧向抗弯刚度

EIy提高临界弯矩增大显著，抗扭刚度GIt和抗翘曲刚度EIw提高，临界弯矩增大，但效果不显著→增大梁翼缘宽度较增加翼缘和腹板厚度提高梁整体稳定更为有利；受压翼缘自由长度

l1（或侧向支承点的间距）愈小，则临界弯矩愈大5.3.2梁的整体稳定系数整体稳定系数稳定验算整体稳定系数fb材料抗力分项系数gR或纯弯曲双轴对称焊接工字形截面简支梁5.3.2梁的整体稳定系数整体稳定系数焊接工字形简支梁等效弯矩系数bbfb>0.6梁进入非弹性工作阶段fb修正截面不对称系数hb查表受压强-hb=0.8(2ab-1)受拉强-hb=2ab-1ab=I1/(I1+I2)轧制工字形简支梁查表取值轧制槽钢简支梁双轴对称工字形悬臂梁计算同简支梁，bb/ly计算不同承受均布弯矩，且fb简化计算5.3.2梁的整体稳定系数整体稳定系数工字形截面T形截面双轴对称单轴对称翼缘受压T形钢及组合截面双角钢截面翼缘受拉fb>0.6时无需修正，但需不大于15.3.3梁的整体稳定计算整体稳定保证保证梁整体稳定无需计算构造措施：阻止梁受压翼缘发生侧向变形梁整体稳定临界荷载高于或接近于梁的屈服弯矩刚性铺板在梁的受压翼缘并与其牢固连接H型钢或工字型等截面简支梁自由长度l1与其宽度b1之比不超过规定值箱形截面简支梁，其截面尺寸满足h/b0≤6且l1/b0≤95(235/fy)5.3.3梁的整体稳定计算整体稳定计算单向受弯整体稳定计算双向受弯整体稳定计算fb-为绕强轴确定的整体稳定系数5.4.2受压翼缘局部稳定限制宽厚比限值保证梁受压翼缘局部稳定宽厚比限值三边简支板当梁在绕强轴弯距Mx作用下的强度按弹性设计（即取gx＝1.0）时：工字型/T型截面翼缘箱型截面外伸翼缘5.4.2受压翼缘局部稳定四边简支板箱型截面腹板间翼缘5.4.4加劲肋构造和截面加劲肋布置要求当对有局部压应力的梁按构造配置横向加劲肋，对无局部压应力可不配置加劲肋当应配置横向加劲肋由计算，不考虑腹板屈曲后强度组合梁腹板加劲肋的配置要求当（受压翼缘受扭约束）或（受压翼缘受扭无约束）应按计算在弯曲应力较大区格增加配置纵向加劲肋局部压应力很大宜在受压区配置短加劲肋任何情况下h0/tw均不应大于250梁支座处和上翼缘受较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋双侧布置的横向加劲肋外伸宽度bs应满足单侧布置时增大20%加劲肋厚度

5.4.4加劲肋构造和截面加劲肋截面尺寸及构造加劲肋由钢板构成宜两侧布置，也可单侧布置，支承加劲肋不应单侧布置横向加劲肋间距a不得小0.5h0也不得大于2h0（对无局部压应力的梁当h0/tw≤100,可取2.5h0）

（一）按弹塑性工作状态计算：双轴及单轴对称截面双向受弯的强度计算公式为：

２、格构式拉弯、压弯构件当弯矩绕实轴作用时，１、

对承受静力荷载和间接承受动力荷载的实腹式拉弯构件和压弯构件；双轴及单轴对称截面单向受弯的强度计算公式为：第六章拉弯、压弯构件An──构件的净截面面积；Wnx

，Wny──构件的x,y轴方向净截面抵抗矩；Mx,M