钢结构施工 课件 项目4 钢结构连接设计

钢结构施工21世纪技能创新型人才培养系列教材·建筑系列PART01项目1钢结构基本知识与图纸识读PART02项目2钢结构构件加工制作PART03项目3钢结构工程安装PART04项目4钢结构连接设计目录CONTENTSPART04项目4钢结构连接设计任务1钢结构焊接连接设计任务2钢结构螺栓连接设计任务1钢结构焊接连接设计1.了解对接焊缝和角焊缝的焊接接头形式和质量要求。2.掌握对接焊缝轴心受力和在弯矩、剪力共同作用下的受力分析方法和计算方法。3.掌握角焊缝受力分析方法和计算方法。【任务目标】任务1钢结构焊接连接设计

4.1.1对接焊缝连接设计基本知识任务1钢结构焊接连接设计3．M、V共同作用下对接焊缝与角接组合焊缝设计（1）板件间对接连接计算。因焊缝截面为矩形，M、V共同作用下应力如图4.1.2所示。4.1.1对接焊缝连接设计基本知识任务1钢结构焊接连接设计

4.1.1对接焊缝连接设计基本知识任务1钢结构焊接连接设计

4.1.1对接焊缝连接设计基本知识任务1钢结构焊接连接设计4．对接、角接焊缝主要构造要求（1）不同厚度和宽度的材料对接时，应作平缓过渡，其连接处坡度值不宜大于1:2.5，如图4.1.4所示。（2）不得采用焊脚尺寸小于5mm的角焊缝。（3）严禁采用断续坡口焊缝和断续角焊缝。（4）对接与角接组合焊缝和T形连接的全焊透坡口焊缝应采用角焊缝加强，加强焊脚尺寸不应大于连接部位较薄件厚度的1/2，但最大值不得超过10mm；（5）承受动荷载需经疲劳验算的连接，当拉应力与焊缝轴线垂直时，严禁采用部分焊透对接焊缝。4.1.1对接焊缝连接设计基本知识任务1钢结构焊接连接设计5．对接焊缝连接设计例题将工字形截面的牛腿采用焊透的对接焊缝焊于柱上，焊缝截面尺寸如图4.1.5所示，N=450kN，作用点距焊缝处距离为300mm，钢材采用Q235、手工焊、E43型焊条，焊缝质量等级为三级，试验算该对接焊缝处强度是否满足设计要求。4.1.1对接焊缝连接设计基本知识任务1钢结构焊接连接设计

4.1.1对接焊缝连接设计基本知识任务1钢结构焊接连接设计

4.1.1对接焊缝连接设计基本知识任务1钢结构焊接连接设计1．角焊缝构造特点角焊缝按其与作用力方向不同可分为：侧面角焊缝：焊缝轴线平行于外力作用方向。正面角焊缝，焊缝轴线垂直于外力作用方向。斜焊缝：焊缝轴线与外力作用方向斜交。如图4.1.6所示。4.1.2角焊缝连接设计基本知识任务1钢结构焊接连接设计

4.1.2角焊缝连接设计基本知识任务1钢结构焊接连接设计

4.1.2角焊缝连接设计基本知识任务1钢结构焊接连接设计3．角焊缝主要构造要求（1）角焊缝的最小计算长度应为其焊脚尺寸hf的8倍，且不应小于40mm；焊缝计算长度应为扣除引弧、收弧长度后的焊缝长度。（2）断续角焊缝焊段的最小长度不应小于最小计算长度。（3）角焊缝最小焊脚尺寸宜按表4.1.1取值，承受动荷载时角焊缝焊脚尺寸不宜小于5mm。（4）被焊构件中较薄板厚度不小于25mm时，宜采用开局部坡口的角焊缝。（5）采用角焊缝焊接连接，不宜将厚板焊接到较薄板上。4.1.2角焊缝连接设计基本知识任务1钢结构焊接连接设计4．角焊缝连接设计例题连接形式如图4.1.8所示，给定的抗力荷载为400kN，焊脚尺寸hf=8mm，钢材为Q235-A·F(A3F)，焊条为E43型，手工焊，所需角焊缝总长度为多少?4.1.2角焊缝连接设计基本知识任务1钢结构焊接连接设计

4.1.2角焊缝连接设计基本知识任务2钢结构螺栓连接设计任务2钢结构螺栓连接设计1.了解对接焊缝和角焊缝的焊接接头形式和质量要求。2.掌握对接焊缝轴心受力和在弯矩、剪力共同作用下的受力分析方法和计算方法。3.掌握角焊缝受力分析方法和计算方法。【任务目标】任务2钢结构螺栓连接设计1．螺栓排列方式螺栓排列可采用并列或错列排列，如图4.2.1所示。并列排列简单、整齐、紧凑，所用连接板尺寸小，但构件截面削弱大；采用错列排列时，排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截面削弱小。4.2.1普通螺栓连接设计基本知识任务2钢结构螺栓连接设计2．受力性能分析根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及剪拉共同作用。如图4.2.2所示。4.2.1普通螺栓连接设计基本知识任务2钢结构螺栓连接设计3．普通螺栓受力计算（1）抗剪连接计算。1）单栓抗剪承载力计算。在普通螺栓或铆钉抗剪连接中，每个螺栓的承载力设计值取受剪和承压承载力设计值中的较小值。4.2.1普通螺栓连接设计基本知识任务2钢结构螺栓连接设计2）普通螺栓群抗剪计算。试验证明，螺栓群在轴力作用下，各个螺栓的内力沿螺栓群长度方向受力分配不均，两端大中间小，如图4.2.3所示。4.2.1普通螺栓连接设计基本知识任务2钢结构螺栓连接设计

4.2.1普通螺栓连接设计基本知识任务2钢结构螺栓连接设计

4.2.1普通螺栓连接设计基本知识任务2钢结构螺栓连接设计

4.2.1普通螺栓连接设计基本知识任务2钢结构螺栓连接设计

4.2.1普通螺栓连接设计基本知识任务2钢结构螺栓连接设计

4.2.1普通螺栓连接设计基本知识任务2钢结构螺栓连接设计4．普通螺栓连接设计现有框架结构主、次钢梁，如图4.2.6所示，钢材等级为Q235，承受的剪力设计值为V=120kN，工地现有螺栓为普通螺栓C级，次梁腹板和肋板厚度均为10mm。（梁腹板高度为400mm，连接板伸入长度为110mm）。试进行主次梁的螺栓连接设计。4.2.1普通螺栓连接设计基本知识任务2钢结构螺栓连接设计（1）选用螺栓。根据被连接板尺寸和剪力的大小确定螺栓直径，选用M20的螺栓。（2）单个螺栓承载力计算。考虑到实际的连接可能承受一定的弯矩，故将计算所得螺栓数目乘以1.2~1.3倍后取n=4个4.2.1普通螺栓连接设计基本知识任务2钢结构螺栓连接设计（4）布置螺栓。根据螺栓的构造要求，螺栓布置如图4.2.7所示。4.2.1普通螺栓连接设计基本知识任务2钢结构螺栓连接设计1．高强度螺栓受力计算高强度螺栓按受力方式可分为摩擦型高强度螺栓和承压型高强度螺栓。摩擦型连接件间的剪力完全靠摩擦力传递，以剪力等于摩擦力为设计极限状态，连接件间不允许相互滑动，变形小，承载力小；承压型高强度螺栓连接件间允许相互滑动，剪力由螺杆传递，其特点与普通螺栓相同。无论摩擦型高强度螺栓还是承压型高强度螺栓，都需要有预先施加的应力来实现其抗拉承载力，这种预先施加的力被称为预拉力。高强螺栓的预拉力，是通过拧紧螺帽实现的，一般采用扭矩法、转角法和扭断螺栓尾部法来控制预拉力。4.2.2高强度螺栓连接设计任务2钢结构螺栓连接设计

4.2.2高强度螺栓连接设计任务2钢结构螺栓连接设计

4.2.2高强度螺栓连接设计任务2钢结构螺栓连接设计

4.2.2高强度螺栓连接设计任务2钢结构螺栓连接设计

4.2.2高强度螺栓连接设计任务2钢结构螺栓连接设计

4.2.2高强度螺栓连接设计任务2钢结构螺栓连接设计3．紧固件连接构造要求（1）螺栓孔的孔径与孔型应符合下列规定：1）B级普通螺栓的孔径d0较螺栓公称直径d大0.2mm~0.5mm，C级普通螺栓的孔径d0较螺栓公称直径d大1.0mm~15mm。2）高强度螺栓承压型连接采用标准圆孔时，其孔径d0可按表4.2.4采用。3）高强度螺栓摩擦型连接可采用标准孔、大圆孔和槽孔，孔型尺寸可按表4.2.4采用。采用扩大孔连接时，同一连接面只能在盖板和芯板其中之一的板上采用大圆孔或槽孔，其余仍采要用标准孔；4.2.2高强度螺栓连接设计任务2钢结构螺栓连接设计4）高强度螺栓摩擦型连接盖板按大圆孔、槽孔制孔时，应增大垫圈厚度或采用连续型垫板，其孔径与标准垫圈相同，对M24及以下的螺栓，厚度不宜小于8mm；对M24以上的螺栓，厚度不宜小于10mm。（2）螺栓（铆钉）连接宜采用紧凑布置，其连接中心宜与被连接构件截面的重心相一致。（3）直接承受动力荷载构件的螺栓连接应符合下列规定：1）抗剪连接时应采用摩擦型高强度螺栓。2）普通螺栓受拉连接应用双螺帽或其他能防止螺帽松动的有效措施。（4）高强度螺栓连接设计应符合下列规定：1）高强度螺栓连接均应按表4.2.2施加预拉力。2）采用承压型连接时，连接处构件接触面应清除油污及浮锈，仅承受拉力的高强度螺栓连接，不要求对接触面进行抗滑移处理。3）高强度螺栓承压型连接不应用于直接承受动力荷载的结构，抗剪承压型连接在正常使用极限状态下应符合摩擦型连接的设计要求。4）当高强度螺栓连接的环境温度为100℃～150℃时，其承载力应降低10％。（5）当型钢构件拼接采用高强度螺栓连接时，其拼接件宜采用钢板。（6）螺栓连接设计应符合下列规定：1）连接处应有必要的螺栓施拧空间；2）螺栓连接或拼接节点中，每一杆件一端的水久性的螺栓数不宜少于2个；对组合构件的缀条，其端部连接可采用1个螺栓；3）沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板（法兰板），宜设置加劲肋。4.2.2高强度螺栓连接设计任务2钢结构螺栓连接设计4．高强度螺栓连接设计如图4.2.8所示为牛腿与柱的连接，承受竖向集中荷载设计值V=235kN，钢材为Q345钢，采用8.8级的M22高强度螺栓，接触面经喷砂处理，试分别采用高强度螺栓摩擦型和承压型设计此连接。4.2.2高强度螺栓连接设计任务2钢结构螺栓连接设计（1）设计为摩擦型高强螺栓。1应力分析与计算。螺栓群承受剪力值为：V=235kN；4.2.2