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1、鋼 結(jié) 構(gòu) 基 本 原 理,土木工程學(xué)院,2007年2008年第二學(xué)期,3 鋼結(jié)構(gòu)的連接,本章內(nèi)容：(1) 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法 (2) 焊接方法和焊接連接形式 (3) 角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算 (4) 對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算 (5) 螺栓連接的構(gòu)造 (6) 普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算 (7) 高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計(jì)算,本章重點(diǎn)：角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算，普通螺栓連接的計(jì) 算，高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算。,本章難點(diǎn)：如何運(yùn)用相關(guān)公式進(jìn)行各種連接計(jì)算。,2、鉚接,1、焊接,對(duì)接焊縫,角 焊 縫,焊縫連接、鉚釘連接、螺栓連接,3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法,3.1.1 鋼結(jié)構(gòu)連接種類(lèi),圖3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法,(a)

2、 、(b)焊縫連接；(c)鉚釘連接,(a) (b) (c),3、螺栓連接,普通螺栓：,高強(qiáng)螺栓,靠螺栓桿承壓和受剪傳遞荷載,圖3.2 螺栓連接,優(yōu)點(diǎn)：（1）構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造省工； （2）不削弱截面，經(jīng)濟(jì)； （3）連接剛度大，密閉性能好； （4）易采用自動(dòng)化作業(yè)，生產(chǎn)效率高。,缺點(diǎn)：（1）焊縫附近有熱影響區(qū)，該處材質(zhì)變脆； （2）產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變； （3）裂縫易擴(kuò)展，低溫下易脆斷。,1、焊縫連接,3.1.2 連接特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：安裝拆卸方便。 缺點(diǎn)：構(gòu)造復(fù)雜，削弱截面，不經(jīng)濟(jì)。,2、螺栓連接,1、普通螺栓連接 由235鋼制成，根據(jù)加工精度分A、B、C三級(jí)。 A、B級(jí)精制螺栓,類(lèi)孔，孔徑比桿徑

3、大0.3-0.5mm，抗剪性能好, 制造安裝費(fèi)工，少用。 C 級(jí)粗制螺栓,類(lèi)孔，孔徑比桿徑大1.5-2.0mm，抗剪性能差，但傳遞拉力性能好，性能等級(jí)為4.6級(jí)或4.8級(jí)。,（1）性能等級(jí) 高強(qiáng)鋼材制成：優(yōu)質(zhì)碳素鋼：35號(hào)、45號(hào) 合 金 鋼：20MnTiB、40B、35VB 性能等級(jí)：8.8級(jí)、10.9級(jí)。 小數(shù)點(diǎn)前8、10螺栓材料經(jīng)熱加工后的最低抗拉 強(qiáng)度為800、1000N/mm2； 小數(shù)點(diǎn)后0.8、0.9屈強(qiáng)比,2、高強(qiáng)螺栓連接,摩擦型：只靠摩擦阻力傳力，以剪力達(dá)到接觸面的摩擦力 作為承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。,（2）按抗剪性能分,承壓型：以作用剪力達(dá)到栓桿抗剪或孔壁承壓破壞作為承 載力

4、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。,摩擦型螺栓連接：變形小，彈性性能好，耐疲勞，施工較 簡(jiǎn)單，適用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。,承壓型螺栓連接：承載力高于摩擦型連接，連接緊湊，剪 切變形大，不能用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。,3.2 焊接方法和焊縫連接形式,3.2.1 鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法,1.手工電弧焊 打火引弧-電弧周?chē)慕饘僖夯?溶池)焊條熔化 滴入溶池與焊件的熔融金屬結(jié)和冷卻即形成焊縫。,電弧焊： 手工電弧焊、自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊、氣體保護(hù)焊。,優(yōu)點(diǎn)：方便，特別在高空和野外作業(yè)； 缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大， 效率低。,焊條：焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)（等強(qiáng)度要求）。 Q235E43焊條； Q345E5

5、0焊條； Q390（Q420）E55焊條。 E焊條；型號(hào)由四部分組成 E 前兩位數(shù) 焊縫金屬最小抗拉強(qiáng)度(43kg/mm2)； 后兩位數(shù) 焊接位置、電流及藥皮類(lèi)型。 不同鋼種的鋼材相焊接時(shí)，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。,手工電弧焊,2. 自動(dòng)（半自動(dòng)）埋弧焊 電弧在焊劑層下燃燒的一種方法。 優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量好，效率高； 缺點(diǎn)：需要專(zhuān)用設(shè)備。,3. 氣體保護(hù)焊 利用二氧化碳?xì)怏w或者其他惰性氣體作為保護(hù)介質(zhì)的一種方法。 優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量好； 缺點(diǎn)：對(duì)環(huán)境要求高。,（ 被連接鋼材的相互位置）,對(duì)接連接,搭接連接,T型連接,角部連接,焊縫連接形式,3.2.2 焊縫連接形式及焊縫形式,1.焊縫連接形式,圖3.3

6、 T形連接,圖3.4 搭接連接,焊縫連接形式,圖3.5 焊縫連接的形式,(a)對(duì)接連接；(b)用拼接蓋板的對(duì)接連接；(c)搭接連接；(d)、(e) T形連接；(f)、(g)角部連接,(1)按焊縫的截面形式分,對(duì)接焊縫,角 焊 縫,2.焊縫形式,圖3.6 焊縫形式,(a)正對(duì)接連接；(b)斜對(duì)接焊縫；(c)角焊縫,按受力方向劃分,(2)焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置,注意: L不宜過(guò)長(zhǎng) 在受壓構(gòu)件中 L15t 在受拉構(gòu)件中 L30t （t為較薄焊 件的厚度）,圖3.7 連接角焊縫和斷續(xù)角焊縫,（3）焊縫的施焊方位,平焊（俯焊） 橫焊 立焊 仰焊,圖3.8 焊縫施焊位置,(a)平焊；(b)橫焊；(c)立焊；

7、(d)仰焊,3.2.3 焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn),1、焊縫缺陷：焊接過(guò)程中產(chǎn)生于焊縫金屬或附近熱 影響區(qū)鋼材表面或內(nèi)部的缺陷,圖3.9 焊縫缺陷,(a)裂紋；(b)焊瘤；(c)燒穿；(d)弧坑；(e)氣孔；(f)夾渣；(g)咬邊；(h)未熔合；(i)未焊縫,2.焊縫質(zhì)量檢驗(yàn),三級(jí)：只進(jìn)行外觀檢查（即檢查外觀缺陷和幾何尺寸） 二級(jí)：除外觀檢查，超聲波抽檢 一級(jí)：同二級(jí),3.焊縫質(zhì)量等級(jí)的選用,（1）需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件，凡是對(duì)接焊縫均應(yīng)焊透。其中垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p或T形對(duì)接與角接組合焊縫受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)；作用力平行于焊縫長(zhǎng)度方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級(jí)。,（2）不需要進(jìn)行

8、疲勞計(jì)算的構(gòu)件，凡要求與母材等強(qiáng)的對(duì)接焊縫應(yīng)焊透。母材等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊縫應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。 （3）重級(jí)工作制和起重量Q500kN的中級(jí)工作制吊車(chē)梁的腹板與上翼緣板之間，以及吊車(chē)桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的T形接頭均要求焊透，質(zhì)量等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)。 （4）不要求焊透的T形接頭采用的角焊縫或部分焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，以及搭接連接采用的角焊縫，一般僅要求外觀質(zhì)量檢查，具體規(guī)定如下:三級(jí)檢驗(yàn);承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞和Q500kN的中級(jí)吊車(chē)梁，二級(jí)。,3.2.4 焊縫代號(hào)、螺栓及其孔眼圖例,焊縫符號(hào)表示法規(guī)定：焊縫符號(hào)一般由基本符號(hào)與指引線(xiàn)組成，必要時(shí)還可加上補(bǔ)充符號(hào)和焊縫尺寸。,基本符

9、號(hào)：表示焊縫的橫截面形狀，如用“ ”表示 角焊縫,用“V”表示V形坡口聽(tīng)對(duì)接焊縫； 補(bǔ)充符號(hào)：補(bǔ)充說(shuō)明焊縫的某些特征，如用“ ”表示現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫，用“ ”表示焊件三面帶有焊縫； 指引線(xiàn) ：一般由橫線(xiàn)和帶箭頭的斜線(xiàn)組成，箭頭指向圖形相應(yīng)焊縫處，橫線(xiàn)上方和下方用來(lái)標(biāo)注基本符號(hào)和焊縫尺寸等。,表3.1 焊縫符號(hào),表3.1 焊縫符號(hào),續(xù)表,當(dāng)焊縫分布比較復(fù)雜或用上述標(biāo)注方法不能表達(dá)清楚時(shí),在標(biāo)注焊縫符號(hào)的同時(shí),可在圖形上加?xùn)啪€(xiàn)表示。,圖3.10 用柵線(xiàn)表示焊縫,(a)正面焊縫；(b)背面焊縫；(c)安裝焊縫,表3.2 螺栓及其孔眼圖例,3. 3 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算,按截面形式劃分,3.3.1 角焊縫的

10、形式與強(qiáng)度,圖3.11 直角角焊縫截面,角焊縫,直角角焊縫,斜角角焊縫,角焊縫一般用直角角焊縫。 夾角 或 的斜角角焊縫，不宜用作 受力焊縫(鋼管結(jié)構(gòu)除外).,圖3.12 斜角角焊縫截面,側(cè)面角焊縫強(qiáng)度低、塑性好；應(yīng)力沿長(zhǎng)度方向分布不均勻，呈兩端大而中間小的狀態(tài)。,1、側(cè)面角焊縫平行于力的作用方向,N,按角焊縫與作用力的關(guān)系分:側(cè)面角焊縫、正面角焊縫、斜焊縫,圖3.13 側(cè)面角焊縫受力示意圖,圖3.14 側(cè)焊縫的應(yīng)力,正面角焊縫受力復(fù)雜，截面中的各面均存在正應(yīng)力和剪應(yīng)力；強(qiáng)度高，塑性差。,2、正面角焊縫垂直于力的作用方向,3、斜焊縫受力性能和強(qiáng)度值介于正面角焊縫 和側(cè)面角焊縫之間。,圖3.15

11、 正面角焊縫應(yīng)力狀態(tài),（1）最大焊腳尺寸,為避免焊縫區(qū)基本金屬“過(guò)熱”，減少焊件的殘余應(yīng)力和殘余變形。,3.3.2 角焊縫構(gòu)造要求,圖3.16 最大焊腳尺寸,焊腳尺寸過(guò)小，會(huì)在焊縫金屬中由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬組織。,對(duì)自動(dòng)焊:,對(duì)T型連接的單面角焊縫：,當(dāng)焊件厚度,設(shè)計(jì)：,（2）最小焊腳尺寸要求,（3）不等焊腳尺寸的構(gòu)造要求,當(dāng)焊件的厚度相差較大且 等焊腳尺寸不能符合要求時(shí)， 可采用不等焊腳尺寸。,（4）側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長(zhǎng)度,側(cè)面角焊縫沿長(zhǎng)度受力不均勻，兩端大中間小,所以一般均規(guī)定其最大計(jì)算長(zhǎng)度。,60hf 靜力荷載,40hf 動(dòng)力荷載,注：若內(nèi)力沿角焊縫全長(zhǎng)分布，則計(jì)算長(zhǎng)度不受此限,注

12、意：焊腳尺寸和焊縫計(jì)算長(zhǎng)度取mm的整數(shù)，小數(shù)點(diǎn) 以后都進(jìn)為1。,圖3.17 不等焊腳尺寸的構(gòu)造要求,設(shè)計(jì)：,防止局部加熱嚴(yán)重，焊縫起滅弧所引起的缺陷相距太近，及其他缺陷，使得焊縫不可靠。,在搭接連接中，搭接長(zhǎng)度L5t min ，且25mm。,為了減少收縮應(yīng)力以及因偏心在鋼板與連接件中產(chǎn)生的次應(yīng)力,（5）角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度,（6）搭接連接的構(gòu)造要求,圖3.18 搭接連接,圍焊的轉(zhuǎn)角處 必須連續(xù)施焊. 非圍焊，可在 構(gòu)件轉(zhuǎn)角處作 長(zhǎng)度2h f 的繞 角焊。,為了避免焊縫橫向收縮時(shí)引起板件的拱曲大。,當(dāng)板件端部?jī)H有兩側(cè)面角焊縫時(shí)，lwb (b為兩側(cè)焊縫距離),同時(shí),或,圖3.19 焊縫長(zhǎng)度及兩側(cè)焊

13、縫間距,焊縫實(shí)際長(zhǎng)度 取為5mm的倍數(shù)，如192mm取為195mm， 196mm取為200mm。,角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度 lw 和實(shí)際長(zhǎng)度 l 的關(guān)系：,4.繞角焊：側(cè)面角焊縫 lw=l,(繞角焊的2hf不在內(nèi)),圖3.20 角焊縫長(zhǎng)度的計(jì)算,（1）側(cè)面角焊縫的破壞大多在45o截面；,受力特點(diǎn)：,3.3.3 直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式,圖3.21 側(cè)焊縫破壞形式,(a)實(shí)際剪壞面；(b)計(jì)算剪壞面,圖3.22 角焊縫截面,h焊縫厚度； hf焊縫厚度；he焊縫有效厚度(焊喉部位)；h1熔深；h2凸度；d焊趾；e焊跟,（3）正面角焊縫破壞強(qiáng)度高，剛度大，塑性差。,（2）正面角焊縫應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，可能沿4

14、5o截面破壞，也可能沿溶合邊破壞；,圖3.23 焊腳尺寸及有效焊腳厚度,計(jì)算步驟：,（1）求出同一平面焊縫群的形心； （2）將荷載向形心簡(jiǎn)化，找出最不利位置； （3）分別求出各荷載分量在最不利位置產(chǎn)生 的應(yīng)力； （4）區(qū)分正面角焊縫受力和側(cè)面角焊縫受力， 視荷載種類(lèi)（靜荷或動(dòng)荷）代入角焊縫 的基本計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。 （5）驗(yàn)算是否滿(mǎn)足構(gòu)造要求。,（作用力平行于焊縫方向）,N,N,1、側(cè)面角焊縫,圖3.24 側(cè)面角焊縫的應(yīng)力分布示意圖,當(dāng)承受動(dòng)力荷載時(shí)：,N,N,-正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)，1.22 。,2、正面角焊縫,（作用力垂直于焊縫方向）,圖3.25 正面角焊縫的應(yīng)力分布示意圖,N,Ny=

15、Ncos ,Nx=Nsin,3、斜向角焊縫,圖3.26 斜向軸心力作用, 兩 面 側(cè) 焊,(由構(gòu)造確定hf ),(1) 用蓋板的對(duì)接連接承受軸心力時(shí),1.承受軸心力作用時(shí)角焊縫連接計(jì)算,蓋板長(zhǎng)度：,由,得,3.3.4 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接計(jì)算,圖3.27 受軸心力的蓋板連接 (只有側(cè)面角焊縫),(由構(gòu)造確定hf ),由,得, 三 面 圍 焊,(a)端面角焊縫承擔(dān) N,(b)側(cè)面角焊縫承擔(dān) N1,圖3.28 受軸心力的蓋板連接 (三面圍焊),蓋板長(zhǎng)度：,N,N,N,N,由,N1,得,(c)焊縫長(zhǎng)度計(jì)算,圖3.28 受軸心力的蓋板連接 (三面圍焊),解查附表1.2,例3.1試設(shè)計(jì)用拼接蓋板

16、的對(duì)接連接(圖3.29)。 已知鋼板寬B=270mm，厚度t1=28mm，拼接蓋板厚度t2=16mm。該連接承受靜態(tài)軸心力N=1400kN(設(shè)計(jì)值)，鋼材為Q235B， 手工焊，焊條為E43型。,圖3.29 例3.1圖 (a)兩面?zhèn)群笗r(shí),(1) 兩面?zhèn)群? 蓋板長(zhǎng)度, 一條焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度,取680mm, 焊縫總長(zhǎng)度,圖3.29 例3.1圖 (b)兩面?zhèn)群? 選定拼接蓋板寬度 b=240mm，則：,A=240216=7680mm2A=27028=7560mm2,滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。, 根據(jù)構(gòu)造要求可知：,b=240mmlw=313mm 且 b16t=1616=256mm,滿(mǎn)足要求，故選定拼接蓋板尺寸為

17、,680mm240mm16mm。,(2)三面圍焊, 端面角焊縫承擔(dān) N,側(cè)面角焊縫承擔(dān) N1,N1=NN, 焊縫長(zhǎng)度計(jì)算,圖3.29 例3.1圖 (c)三面圍焊時(shí), 一條焊縫長(zhǎng)度, 蓋板長(zhǎng)度,蓋板尺寸為：,取為180mm.,圖3.29 例3.1圖 (d)三面圍焊,（a） 三面圍焊,N1,N3,N2,N= N1+ N2+ N3,3.3.4 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接計(jì)算,1.承受軸心力作用時(shí)角焊縫連接計(jì)算,(2) 承受軸心力的角鋼角焊縫計(jì)算,肢背、肢尖焊縫承擔(dān)的力 N1、N2 ，,端面焊縫承擔(dān)的力 N3,N,lw1,lw2,圖3.30 三面圍焊,(a),(b),N1,N3,N2,由,得端面焊縫

18、承擔(dān)的力 N3,圖3.30 三面圍焊,圖3.30 三面圍焊,(a),(b),(c),lw1,lw2,N,令：,-肢背、肢尖內(nèi)力分配系數(shù)，近似取2/3，1/3。,N1,N3,N2,b,由,lw2,lw1,圖3.30 三面圍焊,(a),N,肢尖、肢背所需焊縫長(zhǎng)度 l1、l2,圖3.30 三面圍焊,(c),（b） 兩面?zhèn)群?圖3.31 兩面?zhèn)群?表3.3 角鋼角焊縫內(nèi)力分配系數(shù),例 3.2 試確定圖3.35所示承受靜態(tài)軸心力作用的三面圍焊連接的承載力及肢尖焊縫的長(zhǎng)度。已知角鋼為212510，與厚度為8mm的節(jié)點(diǎn)板連接，其肢背搭接長(zhǎng)度為300mm，焊腳尺寸均為hf=8mm，鋼材為Q235B，手工焊，焊

19、條為E43型。,圖3.32 例3.2圖,（2）肢背焊縫承擔(dān)的力N1,（1）端部焊縫承擔(dān)的力N3,解：,（3）焊縫連接承擔(dān)的力N,（5）肢尖焊縫長(zhǎng)度,（4）肢尖焊縫承擔(dān)的力N2,2.承受彎矩、軸心力或剪力聯(lián)合作用的,已知：M、 V 、 N 問(wèn)題：驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度或設(shè)計(jì),（1）應(yīng)力計(jì)算,3. 3 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算,3.3.4 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接計(jì)算,圖3.33 承受偏心斜拉力的角焊縫,角焊縫連接計(jì)算,Nx,N,Ny,M,+,+,圖3.34 承受偏心斜拉力時(shí)的等價(jià)形式,(c),(a),(b),(d),(e),b）M作用下,a）Nx作用下，焊縫是正面角焊縫,Nx,M,圖3.34 (c),圖3.

20、34 (d),（2）強(qiáng)度條件,c）Ny作用下，焊縫是側(cè)面角焊縫,Ny,圖3.34 (e),3.承受扭矩與剪力聯(lián)合作用時(shí)的角焊縫連接計(jì)算,假定：(1)構(gòu)件是完全剛性的，角焊縫處于彈性狀態(tài)； (2)角焊縫群上任意一點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與形心 的連線(xiàn)，且應(yīng)力大小與連線(xiàn)長(zhǎng)度r成正比。,圖3.35 受剪力和扭矩作用的角焊縫,圖3.35 受剪力和扭矩作用的角焊縫,圖3.35 受剪力和扭矩作用的角焊縫,圖3.35 受剪力和扭矩作用的角焊縫,典型問(wèn)題：工字型牛腿焊縫的計(jì)算,第一種方法假設(shè)：,剪力由腹板焊縫承擔(dān),彎矩由全部焊縫承擔(dān),a）翼緣焊縫最外纖維處的應(yīng)力滿(mǎn)足：,M焊縫承擔(dān)的彎矩,Iw全部焊縫有效截面對(duì)中

21、和軸的慣性矩,翼緣焊縫僅承受垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的彎曲應(yīng)力；,圖3.36 工字形梁(或牛腿)的角焊縫連接,腹板焊縫即承受垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力又承受平行腹板焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力,b）腹板焊縫：,腹板焊縫A點(diǎn)的強(qiáng)度：,h e2 腹板焊縫焊腳有效尺寸, h e2=0.7h f 2,h 2 腹板焊縫實(shí)際長(zhǎng)度,圖3.37 工字形梁的角焊縫連接,第二種方法假設(shè) 腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，此時(shí)彎矩M可以化為一對(duì)水平力H=M/h。則翼緣焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式為,腹板焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式為,截面特性計(jì)算,截面積：上、下翼緣及腹板截面積之和,中和軸（形心）位置：按全截面對(duì)某軸的面積 矩等于各塊板分別對(duì)

22、該軸的面積矩之和求得。,慣性矩：各板塊自身慣性矩再加上各板塊面積乘以板塊中心至 中和軸距離的平方。,圖3.38 截面特性計(jì)算,各點(diǎn)抵抗矩：慣性矩除以該點(diǎn)至中和軸的距離。,各點(diǎn)面積矩：該點(diǎn)以上（或以下）的截面積對(duì)中和軸的面積矩。,如按b點(diǎn)以下面積矩計(jì)算，中和軸以上部分取負(fù)值，以下部分取正值,圖3.38 截面特性計(jì)算,圖3.39 例3.3圖,例 3.3試驗(yàn)算圖3.42所示牛腿與鋼柱連接角焊縫的強(qiáng)度。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊。靜態(tài)荷載設(shè)計(jì)值N=365kN，偏心距e=350mm，焊腳尺寸hf1=8mm，hf2=6mm。圖3.42(b)為焊縫有效截面的示意圖。,a) 計(jì)算翼緣焊縫：,解：

23、,V=N=365kN， M= Ne =3650.35=127.8kNm,（1）考慮腹板焊縫參加傳遞彎矩的計(jì)算方法,全部焊縫有效截面對(duì)中和軸的慣性矩為：,翼緣焊縫的最大應(yīng)力：,b) 計(jì)算腹板焊縫：,彎矩M引起的最大應(yīng)力：,剪力V在腹板焊縫中產(chǎn)生的平均剪應(yīng)力：,則腹板焊縫的強(qiáng)度（A點(diǎn)為設(shè)計(jì)控制點(diǎn)）為：,（2）不考慮腹板焊縫傳遞彎矩的計(jì)算方法,翼緣焊縫所承受的水平力：,（h值近似取為翼緣中線(xiàn)間距離）,翼緣焊縫的強(qiáng)度：,腹板焊縫的強(qiáng)度：,坡口型式：厚度很小，手工焊6mm，埋弧焊10mm時(shí) 直邊縫；,一般厚度，單邊V形或V形坡口；,厚度較大，20mm，U形、K形或X 形坡口。,3.4 對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)

24、算,3.4.1 對(duì)接焊縫的構(gòu)造,1、坡口形式,圖3.40 對(duì)接焊縫的坡口形式,(a)直邊縫；(b)單邊V形坡口； (c) V形坡口； (d) U形坡口； (e) K形坡口； (f) X形坡口,拼接處，當(dāng)焊件的寬度或厚度相差4mm以上時(shí)，從一側(cè)或兩側(cè)做坡度不大于1：2.5 （承受動(dòng)力荷載且需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的結(jié)構(gòu)不大于1：4）的斜角，平緩過(guò)渡。,靜力荷載作用時(shí)允許不設(shè)。當(dāng)不設(shè)引弧板時(shí)，每條焊縫計(jì)算長(zhǎng)度等于實(shí)際長(zhǎng)度減2 t（t為較薄焊件厚度）。,起落弧處,宜加引弧板(引出板)。,2、截面的改變,3、引弧板,圖3.41 鋼板拼接,圖3.42 用引弧板和引出板焊接,(a)改變寬度；(b)改變厚度,焊縫強(qiáng)

25、度與鋼材強(qiáng)度比較： -質(zhì)量檢驗(yàn)為一、二級(jí)時(shí),焊縫強(qiáng)度與鋼材強(qiáng)度相等； -質(zhì)量檢驗(yàn)為三級(jí)時(shí), 抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度與鋼材強(qiáng)度相等， 抗拉強(qiáng)度等于0.85%的母材強(qiáng)度。 受拉連接,三級(jí)檢驗(yàn)時(shí),進(jìn)行焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算。,對(duì)接焊縫的計(jì)算公式與構(gòu)件強(qiáng)度公式相同。 焊縫可視為構(gòu)件的組成部分； 焊縫中應(yīng)力分布基本同構(gòu)件。,3.4.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算,1、焊透的對(duì)接焊縫的計(jì)算,(1)軸心受力對(duì)接焊縫,時(shí),強(qiáng)度可不進(jìn)行驗(yàn)算。,N 軸心拉力或壓力； lw 焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，未采用引弧板,實(shí)際長(zhǎng)度減2t 。 t 對(duì)接連接中,連接件較小厚度；T形連接中, 腹板厚度。,注：當(dāng),圖3.43 對(duì)接焊縫受軸心力,(2)承受彎矩和剪力共

26、同作用的對(duì)接焊縫,圖3.44 對(duì)接焊縫受彎矩和剪力聯(lián)合作用,(a) 鋼板對(duì)接接頭；(b)工字形截面梁的對(duì)接接頭,Ww-焊縫截面模量,Sw-焊縫截面面積矩,Iw-焊縫截面慣性矩,-焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,t,lw,M,V,a)矩形截面 截面正應(yīng)力,截面剪應(yīng)力,圖3.45 對(duì)接焊縫矩形截面,在腹板與翼緣交接處，驗(yàn)算折算應(yīng)力,t1,Sw1-翼緣對(duì)中和軸的面積矩,b,b)工字形截面 最大正應(yīng)力:,最大剪應(yīng)力:, h0為腹板高度,圖3.46 工字形截面,例 3.4計(jì)算工字形截面牛腿與鋼柱連接的對(duì)接焊縫強(qiáng)度(圖3.50)。 F=550kN(設(shè)計(jì)值)，偏心距e=300mm。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工

27、焊。焊縫為三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，上、下翼緣加引弧板和引出板施焊。,圖3.47 例3.4圖,a）最大正應(yīng)力,解：,截面幾何特征值和內(nèi)力:,c）“1”點(diǎn)的折算應(yīng)力,b）最大剪應(yīng)力,3.5 焊接應(yīng)力和焊接變形,3.5.1 焊接應(yīng)力的分類(lèi)和產(chǎn)生的原因,1、縱向焊接應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)度方向,圖3.48 施焊時(shí)焊縫及附近的溫度場(chǎng)和焊接殘余應(yīng)力,(a)、(b)施焊時(shí)焊縫及附近的溫度場(chǎng)(c)鋼板上縱向焊接應(yīng)力,2、橫向焊接應(yīng)力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向,3、厚度方向的焊接應(yīng)力,圖3.49 焊縫的橫向焊接應(yīng)力,圖3.50 厚板中的焊接殘余應(yīng)力,3.5.2 焊接應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響,1、對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響沒(méi)有影響 2、對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影

28、響會(huì)降低結(jié)構(gòu)的剛度 3、對(duì)低溫工作的影響 會(huì)增加鋼材在低溫下的脆斷傾向 4、對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響有明顯的不利影響,3.5.3 焊接變形,焊接變形是焊接構(gòu)件經(jīng)局部加熱冷卻后產(chǎn)生的不可回復(fù)變形，包括縱向收縮、 橫收縮、角變形、彎曲變形或扭曲變形等，通常是幾種變形的組合。,3.5.4 減小焊接應(yīng)力和焊接變形的措施,1、設(shè)計(jì)上的措施 （1）焊接位置的安排要合理； （2）焊縫尺寸要適當(dāng)； （3）焊縫的數(shù)量宜少，且不宜過(guò)分集中； （4）應(yīng)盡量避免兩條或三條焊縫垂直交叉； （5）盡量避免在母材厚度方向的收縮應(yīng)力。,圖3.51 減小焊接應(yīng)力和焊接變形影響的設(shè)計(jì)措施,(a)、(c)、(e)、(g) 、(i)推薦；(

29、b)、 (d)、(f)、(h)、(j)不推薦,2、工藝上的措施 （1）采用合理的施焊次序； （2）采用反變形； （3）對(duì)于小尺寸焊件，焊前預(yù)熱，或焊后回火 加熱600左右，然后緩慢冷卻，可以部 分消除焊接應(yīng)力和焊接變形。也可采用剛 性固定法將構(gòu)件加以固定來(lái)限制焊接變形， 但增加了焊接殘余應(yīng)力。,圖3.52 合理的施焊次序,(a)分段退焊；(b)沿厚度分層焊；(c)對(duì)角跳焊；(d)鋼板分塊拼接,圖3.53 焊接前反變形, 規(guī)格：形式為大六角頭型，其代號(hào)用字母M與公稱(chēng) 直徑表示。常用M16、M20、M24。 螺栓的排列：并列、錯(cuò)列。,螺栓的排列要滿(mǎn)足以下三個(gè)方面的要求：,（1）受力要求：端距過(guò)小，

30、端部撕裂；受壓，順內(nèi)力方向， 中距過(guò)大，鼓曲。 （2）構(gòu)造要求：螺栓間距不能太大，避免壓不緊潮氣進(jìn)入 導(dǎo)致腐蝕。 （3）施工要求：螺栓間距不能太近，滿(mǎn)足凈空要求，便于 安裝。,3.6 螺栓連接的構(gòu)造,3.6.1 螺栓的排列,規(guī)范制定出螺栓排列最大、最小容許距離（書(shū)中表3-4）,在型鋼上排列的螺栓還應(yīng)符合各自線(xiàn)距和最大孔徑的要求（書(shū)中表3-53-7）。,圖3.54 鋼板的螺栓(鉚釘)排列,(a) 并列；(b)錯(cuò)列,圖3.55 型鋼的螺栓(鉚釘)排列,1、每一桿件在節(jié)點(diǎn)上以及拼接接頭的一端，永久性螺栓數(shù) 不宜少于兩個(gè)； 2、直接承受動(dòng)力荷載的普通螺栓受拉連接應(yīng)采用雙螺帽或 其他防止螺帽松動(dòng)的有效措

31、施； 3、由于C級(jí)螺栓與孔壁有較大間隙，只宜用于沿其桿軸方向 受拉的連接。承受靜力荷載結(jié)構(gòu)的次要連接、可拆卸結(jié) 構(gòu)的連接和臨時(shí)固定構(gòu)件用的安裝連接中，也可用C級(jí) 螺栓受剪。 4、當(dāng)采用高強(qiáng)螺栓連接時(shí)，拼接件不能采用型鋼，只能采 用鋼板。(型鋼抗彎剛度大，不能保證摩擦面緊密結(jié)合) 5、沿桿軸方向受拉的螺栓連接中的端板，應(yīng)適當(dāng)增強(qiáng)其剛 度，以減少撬力對(duì)螺栓抗拉承載力的不利影響。,3.6.2 螺栓連接的構(gòu)造要求,3.7 普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算,圖3.56 普通螺栓連接,抗剪連接板件之間有相互錯(cuò)動(dòng)的趨勢(shì) 抗拉連接板件之間有相互脫開(kāi)的趨勢(shì),圖3.57 抗剪連接與抗拉連接, 普通螺栓按加工精度可分為

32、：,1. 粗制螺栓（C級(jí)）,優(yōu)點(diǎn)：安裝簡(jiǎn)單，便于拆裝； 缺點(diǎn)：螺桿與鋼板孔壁不夠緊密，傳遞剪力時(shí)，連接變形較大。 宜用于承受拉力的連接中，或用于次要結(jié)構(gòu)和可拆卸結(jié)構(gòu) 的受剪連接及安裝時(shí)的臨時(shí)固定。,2. 精制螺栓（ A、B級(jí)）,優(yōu)點(diǎn)：受力性能好； 缺點(diǎn)：安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)工，且費(fèi)用較高。 目前建筑結(jié)構(gòu)中已較少使用。,3.7.1 普通螺栓的抗剪連接（受剪螺栓連接）,1、抗剪連接的工作性能,N,圖3.58 單個(gè)螺栓抗剪試驗(yàn)結(jié)果,高強(qiáng)度螺栓,普通螺栓,從加載至破壞經(jīng)歷以下四個(gè)階段： （1）彈性階段（01段） 加載初，荷載小，連接中剪力小，荷載靠構(gòu)件間接觸面的摩擦力傳遞，栓桿與孔壁之間的間隙保持不變。 （2）

33、滑移階段（12段） 剪力達(dá)到摩擦力最大值，板件間產(chǎn)生相對(duì)滑移，直至栓桿與孔壁接觸。 （3）栓桿直接傳力的彈性階段 外力主要是靠螺栓受剪和孔壁受擠壓傳遞，曲線(xiàn)上升，3點(diǎn)，螺栓或連接板達(dá)到彈性極限。 （4）彈塑性階段 在此階段即使荷載增量很小，連接的剪切變形迅速加大，直至連接破壞。4點(diǎn)-極限荷載。,受剪螺栓的破壞形式,1）栓桿被剪斷 2）鋼板被擠壓破壞（螺栓承壓破壞） 3）鋼板被拉斷 4）鋼板被剪壞,圖3.59 抗剪螺栓連接的破壞形式,針對(duì)以上破壞形式，應(yīng)采取以下措施:,1）通過(guò)計(jì)算保證螺栓抗剪 2）通過(guò)計(jì)算保證螺栓抗擠壓 3）通過(guò)計(jì)算保證板件有足夠的拉壓強(qiáng)度 4）螺栓端距2d 0 避免鋼板被拉豁

34、,抗剪承載力設(shè)計(jì)值,nv -受剪面數(shù)目, 單剪nv =1.0 , 雙剪nv=2.0 , 四剪nv=4.0 。,d -螺栓桿直徑 。,N,N,2、單個(gè)普通螺栓抗剪連接的承載力,N/2,N,N/2,圖3.60 抗剪螺栓連接, 單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值,承壓承載力設(shè)計(jì)值,t -同一受力方向承壓板 較小總厚度。,N/2,N/2,N,圖3.61 螺栓承壓,單個(gè)螺栓所受的力N1,時(shí)，對(duì)承載力進(jìn)行修正：,所需螺栓數(shù)n:,3、普通螺栓群抗剪連接,普通螺栓群軸心受剪,圖3.62 長(zhǎng)接頭螺栓的內(nèi)力分布,普通螺栓群軸心受剪的計(jì)算流程,例 3.5設(shè)計(jì)兩塊鋼板用普通螺栓的蓋板拼接(圖3.60)。已知軸心拉力的設(shè)計(jì)值N=32

35、5kN，鋼材為Q235A，螺栓直徑d=20mm（粗制螺栓）。,圖3.63 例3.5圖,受剪承載力設(shè)計(jì)值,承壓承載力設(shè)計(jì)值,一側(cè)所需螺栓數(shù)n:,取8個(gè)。,解：,假定：板件絕對(duì)剛性；螺栓彈性； 扭矩作用下螺栓受力與螺栓到旋轉(zhuǎn)中心距離成正比。,V=F (剪力) T=Fe (扭矩),滿(mǎn)足:,普通螺栓群偏心受剪,圖3.64 螺栓群偏心受剪,a) 計(jì)算T作用下單個(gè)螺栓受力(N1=?),圖3.64 螺栓群偏心受剪(c),圖3.64 螺栓群偏心受剪(c),圖3.61(c)螺栓1 所承受的力為：,圖3.64 螺栓群偏心受剪(c),受力最大的螺栓1所承受的力為：,其分力為：,c) 螺栓群偏心受剪:,b) 剪力V作

36、用下：,圖3.64 螺栓群偏心受剪(b),圖3.64 螺栓群偏心受剪(d),螺栓群偏心受剪時(shí),受力最大的螺栓1所受的合力為:,圖3.64 螺栓群偏心受剪(e),圖3.64 螺栓群偏心受剪(b),(1)當(dāng)x 3y時(shí), yi=0,(2)當(dāng)y 3x時(shí), xi=0,普通螺栓群偏心受剪的計(jì)算流程,例 3.6 設(shè)計(jì)圖3.62 所示的普通螺栓拼接。柱翼緣厚度為10mm,連接板厚度為8mm,鋼材為Q235B,荷載設(shè)計(jì)值為F=150kN,偏心距為e=250mm, 粗制螺栓M22。,圖3.65 例3.6圖,解：,將力向形心簡(jiǎn)化,扭矩作用下1號(hào)螺栓受力,剪力作用下1號(hào)螺栓受力,1號(hào)螺栓受力,承載力驗(yàn)算,工作性能:,

37、 連接角鋼剛度大時(shí), 連接角鋼剛度小時(shí),設(shè)計(jì)時(shí)不計(jì)算撬力，降低螺栓的強(qiáng)度。,3.7.2 普通螺栓的抗拉連接,圖3.66 受拉螺栓的撬力,圖3.67 T形連接中螺栓受拉,取,(a),(b),de螺栓的有效直徑；,螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;,有效直徑,凈直徑,平均直徑,最大直徑,Ae螺栓的有效面積。,1、單個(gè)普通螺栓的抗拉連接,圖3.68 螺栓桿直徑,n 螺栓數(shù)目。,2、普通螺栓群軸心受拉,(a),(b),圖3.69 螺栓群承受軸心拉力,假設(shè)：螺栓受力與到旋轉(zhuǎn)中心距離成正比,3、普通螺栓群彎矩受拉,(a),(b),(c),(d),圖3.70 普通螺栓彎矩受拉,圖3.70 普通螺栓彎矩受拉(e),例 3.

38、7牛腿用C級(jí)普通螺栓以及承托與柱連接，如圖3.68 ，承受豎向荷載（設(shè)計(jì)值）F=200kN，偏心距為e=200mm。試設(shè)計(jì)其螺栓連接。已知構(gòu)件和螺栓均用Q235鋼材，螺栓為M20，孔徑21.5mm。,圖3.71 例3.7圖,承托傳遞全部剪力V,彎矩由螺栓連接傳遞,查表,M20（Ae=245mm2）,單個(gè)螺栓最大拉力,解：,單個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值,滿(mǎn)足要求.,大小偏心判別,4、普通螺栓群偏心受拉,根據(jù)偏心距的大小可能出現(xiàn)小偏心受拉和大偏心受拉.,圖3.72 螺栓群偏心受拉,、小偏心受拉,、大偏心受拉,例 3.8 設(shè)圖3.70為一剛接屋架支座節(jié)點(diǎn)，豎向力由承托承受。螺栓為C級(jí)，只承受偏心拉力。

39、設(shè)N=250kN，e=100mm。螺栓布置如圖3.70(a)所示。,圖3.73 例3.8、例3.9圖,螺栓有效截面的核心距：,即偏心力作用在核心距以?xún)?nèi)，屬小偏心受拉圖3.70(c).,解：,需要的有效面積：,采用M20螺栓:,例3.9 同例3.8題，但取e200mm。,由于e200mm117mm，應(yīng)按大偏心受拉計(jì)算螺栓的最大拉力。假設(shè)螺栓直徑為M22( Ae=303mm2),并假定中和軸在上面第一排螺栓處，則以下螺栓均為受拉螺栓圖3.70(d).,需要的螺栓有效面積：,解,承壓承載力,3.7.3 普通螺栓受剪力和拉力的聯(lián)合作用,圖3.74 螺栓群受剪力和拉力聯(lián)合作用,例3.10設(shè)圖3.72為短

40、橫梁與柱翼緣的連接，剪力V=250kN，e=120mm，螺栓為C級(jí)，梁端豎板下有承托。鋼材為Q235B，手工焊，焊條E43型，試按考慮承托傳遞全部剪力V以及不承受剪力V兩種情況設(shè)計(jì)此連接。,圖3.75 例3.109圖,1、承托傳遞全部剪力V, 螺栓群受彎矩作用,設(shè)螺栓為M20（Ae=245mm2），n=8,（1）單個(gè)螺栓抗拉承載力,（2）單個(gè)螺栓最大拉力,（3）承托焊縫驗(yàn)算 hf =10mm,解：,（2）一個(gè)螺栓受力,（1）一個(gè)螺栓承載力,2、不考慮承托傳遞剪力V,（3）剪力和拉力聯(lián)合作用下,摩擦型：只靠摩擦阻力傳力,以剪力達(dá)到接觸面的摩擦力作為 承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（01）,承壓型：以作用

41、剪力達(dá)到栓桿抗剪或孔壁承壓破壞為承載力 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（04）,3.8 高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計(jì)算,圖3.76 單個(gè)螺栓抗剪試驗(yàn)結(jié)果,高強(qiáng)度螺栓,普通螺栓,3.8.1 高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能,N,高強(qiáng)螺栓:分大六角頭型和扭剪型兩種。,P,1、高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力,圖3.77 高強(qiáng)度螺栓,(a)大六角頭型；(b)扭剪型,扭矩法 使用一種能直接顯示所施加扭矩大小的定扭扳手，上緊螺栓分初擰和終擰兩個(gè)階段，初擰扭矩不得小于終擰扭矩的30。終擰扭矩由試驗(yàn)測(cè)定。 轉(zhuǎn)角法 初擰后, 用電動(dòng)或風(fēng)動(dòng)扳手?jǐn)Q螺母1/32/3圈, 終擰角度與板疊厚度和螺栓直徑等有關(guān), 可測(cè)定。 扭斷螺栓尾部法 適用扭剪型高強(qiáng)度

42、螺栓。用特制電動(dòng)扳手的兩個(gè)套筒分別套住螺母和螺栓尾部（正、反轉(zhuǎn)），由于螺栓尾部槽口深度是按終擰扭矩和預(yù)拉力之間的關(guān)系確定，故所得預(yù)拉力值能得到保證。,（1）預(yù)拉力的控制方法,Ae 有效截面面積；fu-螺栓材料經(jīng)熱處理后的抗拉強(qiáng)度。,0.9、0.9、0.9材料不均勻性、彌補(bǔ)預(yù)拉力損失的超張拉、 采用fu作標(biāo)準(zhǔn)值等。 1.2擰緊螺栓時(shí)產(chǎn)生的扭矩將降低栓桿的承載力。,（2）預(yù)拉力的確定,表3.4 一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力值（kN）,摩擦面的粗糙程度有關(guān)，即與構(gòu)件接觸面的處理方法和鋼號(hào)有關(guān)。,抗滑移系數(shù)值有隨被連接構(gòu)件接觸面的壓緊力減小 而降低的現(xiàn)象。,表3.5 摩擦面的抗滑移系數(shù)值,2、高強(qiáng)度螺栓

43、摩擦面抗滑移系數(shù),（1）高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接,單個(gè)螺栓承載力,式中 0.9 抗力分項(xiàng)系數(shù) 的倒數(shù)，,nf 傳力摩擦面數(shù)目：?jiǎn)渭鬾f =1, 雙剪nf =2 .,P 一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力，按表3.4 采用；,P,3、高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的工作性能,圖3.78 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接, 摩擦面抗滑移系數(shù)，按表3.5 采用；,（2）高強(qiáng)度螺栓承壓型連接,同普通螺栓的計(jì)算, 受剪承載力設(shè)計(jì)值, 承壓承載力設(shè)計(jì)值,單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值,圖3.79 高強(qiáng)度螺栓承壓型連接,受拉前：預(yù)拉力與接觸面上的擠壓力相平衡,超張拉實(shí)驗(yàn)：當(dāng)外拉力超過(guò)P時(shí)，螺栓將發(fā)生松弛現(xiàn)象，即栓桿中的預(yù)拉力減小，這對(duì)抗剪不利。,外拉力

44、0.8P,無(wú)松弛現(xiàn)象,4、高強(qiáng)度螺栓抗拉連接的工作性能,圖3.80 高強(qiáng)度螺栓受拉,規(guī)范：施加于栓桿上的外拉力不得大于0.8P,即,抗拉承載力設(shè)計(jì)值,(b),(a),(c),圖3.81 高強(qiáng)度螺栓群受拉,（1）高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接,（2）高強(qiáng)度螺栓承壓型連接,5、高強(qiáng)度螺栓同時(shí)承受剪力和外拉力連接的工作性能,螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為,仍采用原抗滑移系數(shù)，,則適當(dāng)增加,來(lái)彌補(bǔ),單個(gè)摩擦型高強(qiáng)度螺栓抗剪承載力：,(1) 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接,受拉后，連接板間的擠壓力減小，,除此之外，拉力應(yīng)滿(mǎn)足,(2) 高強(qiáng)度螺栓承壓型連接,同普通螺栓的計(jì)算,圖3.82 高強(qiáng)度螺栓群受剪 力和拉力聯(lián)合作用,1.2折

45、減系數(shù)。由于外拉力將減 小被連接構(gòu)件間預(yù)壓力，因 而構(gòu)件材料的承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì) 值隨之降低。,同普通螺栓，只需用高強(qiáng)度螺栓承載力代替普通螺栓承載力。,3.8.2 高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計(jì)算,例3.11試設(shè)計(jì)一雙蓋板拼接的鋼板連接。鋼材Q235B，高強(qiáng)度螺栓為8.8級(jí)的M20，連接處構(gòu)件接觸面用噴砂處理，作用在螺栓群形心處的軸心拉力設(shè)計(jì)值N=180kN，試設(shè)計(jì)此連接。,解：,（1）采用摩擦型連接時(shí),查得8.8級(jí)，M20高強(qiáng)螺栓P=125kN，=0.45,單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值：,一側(cè)所需螺栓數(shù)n:,取9個(gè)，見(jiàn)圖3.78右邊所示。,圖3.83 例3.11圖,（2）采用承壓型連接時(shí),單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值：,一

46、側(cè)所需螺栓數(shù)n:,取6個(gè)，見(jiàn)圖3.78左邊所示。,計(jì)算方法同普通螺栓,3.8.3 高強(qiáng)度螺栓群的抗拉計(jì)算,（1）軸心力作用時(shí),(b),(a),(c),圖3.84 高強(qiáng)度螺栓群受拉,在M作用下，中和軸在螺栓群中心處。,（2）高強(qiáng)度螺栓群彎矩受拉,圖3.85 承受彎矩的高強(qiáng)度螺栓連接,N0.8P, 連接板件間接觸面始終壓的很緊,按小偏心受拉計(jì)算。,（3）高強(qiáng)度螺栓群偏心受拉,（4）高強(qiáng)度螺栓群承受拉力、彎矩和剪力的共同作用,a) 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接,分開(kāi)算，先受拉再受剪,單個(gè)螺栓拉力應(yīng)滿(mǎn)足：,單個(gè)螺栓抗剪承載力：,螺栓群抗剪承載力：,圖3.86 摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓的應(yīng)力,b) 高強(qiáng)度螺栓承壓型連接,例3.12 圖3.81所示高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，被連接構(gòu)件的鋼材為Q235B。螺栓為10.9級(jí)，直徑20mm，接觸面采用噴砂處理；圖中內(nèi)力均為設(shè)計(jì)值，試驗(yàn)算此連接的承載力。,圖3.87 例3.12圖,解：,由表3.9和表3.8查得抗滑移系數(shù)=0.45，預(yù)拉力P=155kN 。,單個(gè)螺栓的最大拉力為：,連接的受剪承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式計(jì)算：,按比例關(guān)系可求得 ：,故有：,驗(yàn)算受剪承載力設(shè)計(jì)值 ：,3.9 混合連接,在一個(gè)連接接頭中，同時(shí)采用兩種連接方式時(shí)，這種連接就稱(chēng)為混合連接。,圖3.88 混合連接,(a)高強(qiáng)度螺栓與角焊縫；(b)高強(qiáng)度螺栓與對(duì)接焊縫,