石油化工結構設計基礎知識

1、石油化工石油化工結構設計基礎知識結構設計基礎知識培訓教程n一、結構的基本知識n二、混凝土結構n三、鋼結構n四、砌體結構一、結構的基本知識（一、結構的基本知識（1/4）1、結構的組成 ：由若干個單元所組成的結構骨架。2、基本(單元)構件 板：提供活動面，直接承受并傳遞荷載； 梁：板的支撐構件，承受板傳來的荷載并傳遞； 柱：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載并傳遞； 墻：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載并傳遞； 基礎：將柱及墻等傳來的上部結構荷載傳給地基； 索：懸掛構件或結構體系的主要傳力單元； 桿：組成空間構件，如屋架等。 第一講：緒論（第一講：緒論（3/12） 一、結構的基本知識（一、結構的基本

2、知識（2/4）3、結構的分類按材料分類 混凝土結構、鋼結構、砌體結構、木結構和混合結構 混凝土結構:素混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土 纖維筋混凝土和其它形式的加筋混凝土。 砌體結構：包括磚石砌體結構、砌塊砌體結構 混合結構：磚混結構、鋼與混凝土組合結構第一講：緒論（第一講：緒論（4/12） 一、結構的基本知識（一、結構的基本知識（3/4）按受力體系分類 框架結構：主要(豎向)受力體系由梁和柱組成； 剪力墻結構：主要(豎向)受力體系由墻組成； 筒體結構：四周封閉的墻形成筒； 塔式結構：下端固定、上端自由的高聳構筑物； 桅式結構：豎立的細長桅桿和纖繩所組成的構筑物； 懸索、懸吊結構：由拉索及邊緣

3、構件組成的承重結構； 殼體結構:由曲面形板與邊緣構件組成的空間結構； 網(wǎng)架結構：由多根桿件通過節(jié)點連結形成的空間結構；第一講：緒論（第一講：緒論（5/12） 一、結構的基本知識（一、結構的基本知識（4/4） 板柱結構：由樓板和柱組成承重體系的結構； 墻板結構：由樓板和墻組成承重體系的結構； 折板結構：由多塊條形平板組合而成的空間結構； 充氣結構：用薄膜制成的，沖入氣體后而形成的結構； 膜結構：用柔性受拉索和薄膜及邊緣構件組成的結構； 按使用功能分類： 建筑結構、特種結構、橋梁結構、地下結構等 按照建筑物外形分類： 單層、多層、高層、大跨和高聳結構等 按照施工方法分類： 現(xiàn)澆結構、裝配結構和裝配

4、整體式結構 二、二、 混凝土結構（混凝土結構（1/4）1、結構形成的原理 組 成: 由鋼筋和混凝土結合成一體，共同發(fā)揮作用。 混凝土：抗壓強度很高，但抗拉強度很低。 鋼 筋：抗拉和抗壓強度均很高。 共同工作的目的 充分發(fā)揮兩種材料的強度優(yōu)勢，取長補短。 素混凝土梁的工作特點 開裂前：按照整截面分析，上部受拉下部受壓， 受拉區(qū)的拉力由混凝土承擔。 開裂后：梁斷裂。二、二、 混凝土結構（混凝土結構（2/4）鋼筋混凝土梁如何共同工作 開裂前：受拉區(qū)的拉力由鋼筋和混凝土共同承擔。 開裂后：受拉鋼筋承擔大了部分拉力，繼續(xù)承擔荷載， 直至屈服強度，受壓混凝土壓碎，梁破壞。 二、二、 混凝土結構（混凝土結構

5、（3/4）素混凝土梁與鋼筋混凝土梁的對比 極限狀態(tài)：素砼梁：無明顯變形，開裂即破壞 鋼筋砼梁：有明顯變形，鋼筋屈服，砼壓碎 承載能力：素砼梁：取決于混凝土的抗拉，低 鋼筋砼梁：取決于鋼筋抗拉和砼抗壓強度，高 抗裂能力：配筋后略有增加，但不顯著 共同工作的基礎 兩者之間存在較好的傳遞應力的能力，粘結力； 兩種材料的溫度線膨脹系數(shù)相近； 混凝土對鋼筋的保護，抗火和耐久性提高。 二、二、 混凝土結構（混凝土結構（4/4）2、優(yōu)缺點 優(yōu) 點： 耐久性好；耐火性好； 可模性好、整體性好。 可就地取材。 缺 點： 自重大； 抗裂差； 施工環(huán)節(jié)多周期長； 拆除、改造難度大。3、現(xiàn)狀與發(fā)展 三、三、 鋼結構（

6、鋼結構（1/1）1、鋼結構的構成 是用鋼板、角鋼、工字鋼、槽鋼、鋼管和圓鋼等鋼材 通過焊接等有效的連接方式，所形成的結構。2、優(yōu)缺點 優(yōu) 點： 強度和強度質量比高； 材質均勻、性能好，結構可靠性高。 施工簡便、工期短。 延性好、抗震能力強。 易于改造和加固。 缺 點：耐腐蝕性差；耐火性差；鋼材價格相對較高。3、現(xiàn)狀與發(fā)展 四、砌體結構四、砌體結構 （1/1）1、砌體結構的組成 砌體結構是用磚、石或砌塊， 用砂漿等膠結材料砌筑的結構。2、優(yōu)缺點 優(yōu) 點：耐久性好； 耐火性好； 就地取材； 施工技術要求低； 造價低廉。 缺 點： 強度低，砂漿與磚石之間的粘接力較弱； 自重大；砌筑工作量大，勞動強度

7、高。 粘土用量大，不利于持續(xù)發(fā)展。 3、現(xiàn)狀與發(fā)展 三、結構功能和極限狀態(tài)（三、結構功能和極限狀態(tài)（1/2）1、結構的功能（1）安全性：要求結構承擔正常施工和正常使用條件下，可能出現(xiàn)的各種作用，而不產(chǎn)生破壞。并且在偶然事件發(fā)生時以及發(fā)生后，能保持必需的整體穩(wěn)定性，不至于因局部損壞而產(chǎn)生連續(xù)破壞。（2）適用性：要求結構在正常使用時滿足正常的要求，具 有良好的工作性能。（3）耐久性 要求結構在正常使用和維護下，在規(guī)定的使 用期內，能夠滿足安全和使用功能要求。如 材料的老化、腐蝕等不能超過規(guī)定的限制等。 三、結構功能和極限狀態(tài)（三、結構功能和極限狀態(tài)（2/2）2、極限狀態(tài) (1)定義：極限狀態(tài)是判別

8、結構是否能夠滿足其功能要求的 標準，指結構或結構一部分處于失效邊緣的狀態(tài)。(2)分類： 承載能力極限狀態(tài) 是判別結構是否滿足安全性要求的標準，指結構或結構 構件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)加載的變形。 正常使用極限狀態(tài)： 是判別結構是否滿足正常使用和耐久性要求的標準， 指結構或構件達到正常使用或耐久性的某些規(guī)定限值。 第三講：第三講：材料的性能材料的性能(1/34) 內容提要內容提要n一、鋼材的物理力學性能n二、混凝土的物理力學性能n三、砌體的材料及力學性能第第11講：講：材料的性能材料的性能(2/34) 一、鋼材的物理力學性能（一、鋼材的物理力學性能（1/13） 1、簡單應力下鋼材的性能 (

9、1)鋼材的應力-應變關系 曲線形式： 有明顯流幅的： 彈性、屈服、強化和頸縮階段 沒有明顯流幅的： 沒有明顯的屈服階段 曲線簡化：屈服前：完全彈性的；屈服后：完全塑性的。 第第11講：講：材料的性能材料的性能(3/34) 一、鋼材的物理力學性能（一、鋼材的物理力學性能（2/13）(2)鋼材的強度指標屈服強度：設計時鋼材允許達到的最大應力 有明顯流幅的鋼材：取屈服點的應力； 無有明顯流幅的鋼材：取條件屈服強度。 條件屈服強度：殘余應變?yōu)?.2%對應的應力。極限強度：材料能承受的最大應力反映安全儲備屈強比：屈服強度/極限強度 (3)鋼材的塑性指標伸長率：拉斷后構件伸長率截面收縮率：拉斷后面積縮小率

10、 冷彎性能：以冷彎的角度來衡量 第第12講：講：材料的性能材料的性能(8/34) 一、鋼材的物理力學性能（一、鋼材的物理力學性能（7/13）3 影響鋼材性能的一般因素(1)化學成分 碳：提高強度；但塑性，可焊性、耐銹蝕性等劣化。 錳：提高強度，改善脆性；但對可焊性和耐銹力不利。 硅：提高強度，但含量過高，對塑性可焊性耐銹力不利。 硫：高溫時變脆，降低塑性韌性抗疲勞能力和耐銹能力。 磷：提高強度和耐銹力，低溫變脆，降低塑性可焊性等。 (2)鋼材缺陷 偏析:鋼中化學成分的不一致性和不均勻性 裂紋：先天的裂紋，或是微觀的或是宏觀的 分層：在厚度方向分成多層，各層相互連接，并不脫離 夾雜物：尤其是硫化

11、物和氧化物等第第13講：講：材料的性能材料的性能(9/34) 一、鋼材的物理力學性能（一、鋼材的物理力學性能（8/13）(3)鋼材的硬化時效硬化：現(xiàn)象：時間增加，強度提高，塑性下降。 特點：過程很長，反復荷載和高溫下易產(chǎn)生。冷作硬化：常溫下產(chǎn)生塑性變形后屈服點提高，塑性降低。應變時效：產(chǎn)生塑性變形后，特別是在高溫下，使已經(jīng)產(chǎn) 生冷作硬化的鋼材又發(fā)生時效硬化。第第13講：講：材料的性能材料的性能(10/34) 一、鋼材的物理力學性能（一、鋼材的物理力學性能（9/13）(4)溫度 在正常溫度下：基本不隨溫度變化 在高溫度下：溫度升高，強度、彈性模量均有下降趨勢 藍脆現(xiàn)象：250左右，抗拉強度反而提

12、高， 塑性和韌性下降。 在低溫時：溫度降低，強度略提高， 塑性等下降，有脆性傾向。 冷脆現(xiàn)象：當溫度降低至某一溫度以下時， 材料變脆。 第第13講：講：材料的性能材料的性能(11/34) 一、鋼材的物理力學性能（一、鋼材的物理力學性能（10/13）(5)應力集中 現(xiàn)象：當構件內部缺陷或截面形狀等改變時，應力分布 不均勻，出現(xiàn)局部高峰應力，促使鋼材變脆。 影響因素：截面變化愈劇烈，應力集中現(xiàn)象愈明顯。 第第13講：講：材料的性能材料的性能(12/34) 一、鋼材的物理力學性能（一、鋼材的物理力學性能（11/13）4、結構對鋼材的要求及鋼材的分類(1)結構對鋼材的要求 具有較高的屈服強度和極限強度

13、； 具有良好的塑性和韌性 具有良好的工藝加工性能； 良好的耐銹蝕能力 與混凝土良好的粘結力(2)鋼材的選擇： 結構或構件的類型及重要性； 作用的性質（靜力和動力作用）； 連接方式（焊接、鉚接或螺栓連接）； 工作環(huán)境（溫度和腐蝕等）。第第13講：講：材料的性能材料的性能(13/34) 一、鋼材的物理力學性能（一、鋼材的物理力學性能（12/13）(3)結構用鋼材的分類 碳素鋼： 強度等級：按屈服強度分五個品種，Q195Q275。 質量等級：A、B、C、D四級，對沖擊韌性要求不同 脫氧方式：鎮(zhèn)靜、半鎮(zhèn)靜、沸騰和特殊鎮(zhèn)靜，用ZbF和TZ示例：Q235Bb表示屈服強度為235，B級半鎮(zhèn)靜鋼 低合金鋼：

14、強度等級：按屈服強度分五個品種，Q295Q460。 質量等級：A、B、C、D、E五級，對沖擊韌性要求不同 脫氧方式：鎮(zhèn)靜和特殊鎮(zhèn)靜鋼 熱處理鋼第第13講：講：材料的性能材料的性能(14/34) 一、鋼材的物理力學性能（一、鋼材的物理力學性能（13/13）(4)(4)鋼材的規(guī)格鋼材的規(guī)格鋼板鋼板：以“寬度厚度長度”或“寬度厚度”表示型鋼型鋼：角鋼角鋼：等邊“L肢寬厚度”；不等邊“L長肢寬短肢寬厚度” 工字鋼工字鋼：普通工字鋼以I+截面的高度；輕型工字鋼前面加Q 槽鋼槽鋼：有普通槽鋼和輕型槽鋼兩種，用截面的高度編號 H H型鋼型鋼：熱扎和焊接兩種，“高度*寬度*腹板厚度*翼緣厚度” 鋼管鋼管：有熱

15、軋無縫鋼管和焊接鋼管。以“外徑壁厚”表示薄壁型鋼薄壁型鋼：用薄鋼板冷軋而成，形式及尺寸可以變化。鋼筋鋼筋 按照表面形狀按照表面形狀：有光面鋼筋和變形鋼筋 鋼筋種類鋼筋種類： 熱軋鋼筋：分HRB235、HRB335和HRB400或RRB400三級，符號+直徑 預應力鋼絲：有光面碳素、螺旋肋和三面刻痕鋼絲三種，符號+直徑 預應力鋼絞線：多根鋼絲絞合制成?！?股數(shù)公稱直徑”表示 熱處理鋼筋：HT+鋼筋表示 第第14講：講：材料的性能材料的性能(15/34) 二、混凝土的物理力學性能（二、混凝土的物理力學性能（1/11）1、簡單受力下混凝土的性能 (1)受壓的應力應變關系曲線特征應力?。航凭€性關系應

16、力大：非線性關系近峰值:不穩(wěn)定非線性下降段：反彎點后平緩 主要影響因素混凝土強度：強度提高,峰值點應變高；下降段陡延性差加載速度：愈大，強度高，峰值應變低；下降段陡延性差第第14講：講：材料的性能材料的性能(17/34) 二、混凝土的物理力學性能（二、混凝土的物理力學性能（3/11）(2)簡單受力下混凝土的強度立方體抗壓強度立方體抗壓強度標準方法制作,邊長150mm立方體,28天齡期，進行抗壓實驗得到的破壞時試件的平均壓應力。立方體抗壓強度標準值：95%保證率的立方體抗壓強度值。用途：力學性能的基本代表值，混凝土強度等級劃分依據(jù)。強度等級：按立方體抗壓強度標準值分為14級，“C+標準值” 軸心

17、抗壓強度 立方體受壓不是處于單軸受力狀態(tài)！采用棱柱體，中間基本上是處于軸心受壓。,*cuf,*cf第第14講：講：材料的性能材料的性能(18/34) 二、混凝土的物理力學性能（二、混凝土的物理力學性能（4/11）影響因素：材料成分、養(yǎng)護、齡期、實驗方法和試件尺寸 與立方體強度的關系 關系系數(shù)(比值)：小于等于C50時，取0.76； 大于C50時： 考慮混凝土脆性的折減系數(shù)，小于C40時，不折減取1.0； 大于C40時： 軸心抗拉強度試驗方法：直接拉伸、彎折和劈裂與立方體強度的關系mcumcff,21,88. 01)50(002. 076. 0,1kcuf2)40(00325. 01,2kcuf

18、55. 0,2,395. 088. 0mcumtff第第15講：講：材料的性能材料的性能(20/34) 二、混凝土的物理力學性能（二、混凝土的物理力學性能（6/11）2、復雜應力下混凝土的性能 (1)復合應力下混凝土強度和變形 多向受壓雙向壓：強度提高；三向壓(約束受壓)：強度和延性明顯提高，雙向受拉:影響不大 一拉一壓：強度降低 剪壓或剪拉：剪拉：強度降低剪壓： 壓應力較?。嚎辜魪姸入S壓應力增加而增大； 壓應力較大：抗剪強度隨壓應力的增加而降低。 rccckff第第15講：講：材料的性能材料的性能(21/34) 二、混凝土的物理力學性能（二、混凝土的物理力學性能（7/11）(2)長期荷載下混

19、凝土的變形混凝土的徐變現(xiàn)象：在荷載長期作用下，變形將隨時間而增加；原因：凝膠體的粘性流動，內部微裂縫不斷產(chǎn)生和發(fā)展等影響：導致變形增大，應力重分布和內力分布等。 混凝土徐變曲線特點：開始增長較快， 以后逐漸減慢， 逐漸趨于穩(wěn)定(收斂)卸載時變形恢復: 瞬時彈性恢復、彈性后效，永久應變第第15講：講：材料的性能材料的性能(22/34) 二、混凝土的物理力學性能（二、混凝土的物理力學性能（8/11）影響徐變的主要因素應力水平：應力越大，徐變也越大 應力小于0.5fc，線性徐變；大于0.5fc，非線性徐變。齡期：加載時齡期越短，徐變越大 組成：水泥用量越多，水灰比越大，徐變也越大； 骨料強度和彈性模

20、量越高，徐變越小。養(yǎng)護和使用環(huán)境：養(yǎng)護溫度高，濕度大，徐變越??； 受力后環(huán)境溫度越高，濕度低，徐變就越大。 第第16講：講：材料的性能材料的性能(23/34) 二、混凝土的物理力學性能（二、混凝土的物理力學性能（9/11）(3)重復荷載下混凝土性能一次重復加載下加載：隨應力增加應變增加卸載：不重復加載軌跡，有彈性后效和殘余變形 多次重復加載下峰值小于疲勞強度：每循環(huán)成環(huán)，面積逐漸減少，至直線；峰值大于疲勞強度：開始與小應力的相似； 成直線后，凸凹方向改變，斜率降低，裂縫和變形嚴重混凝土疲勞破壞：因荷載重復作用而引起的破壞混凝土疲勞強度：疲勞破壞需要重復荷載的最小應力峰值 (4)混凝土的收縮、膨

21、脹和溫度變形 第第16講：講：材料的性能材料的性能(24/34) 二、混凝土的物理力學性能（二、混凝土的物理力學性能（10/11）3、鋼筋與混凝土的粘結(1)鋼筋與混凝土粘結的作用作用：保證力的相互傳遞，是共同工作的基本條件 單元分析：假設：一端力T，另端為T+dT根據(jù)平衡條件：分析結果 應力變化大，粘結力大，變化小，粘結小當鋼筋應力沒有變化時，粘結應力等于零 dxdAdxdTss第第16講：講：材料的性能材料的性能(25/34 ) 二、混凝土的物理力學性能（二、混凝土的物理力學性能（11/11）有關的設計問題鋼筋端部的錨固裂縫間應力的傳遞裂縫截面：拉力為零離開一段距離：混凝土有拉力 兩條裂縫

22、中間：混凝土拉力最大 (2)粘結力的組成 化學吸附 摩擦 機械咬合 附加咬合等作用第第17講：講：材料的性能材料的性能(26/34) 三、砌體的物理力學性能（三、砌體的物理力學性能（1/8）1、砌體的材料及種類 (1)塊體材料磚 普通磚：240mm115mm53mm實心 空心磚：全國無統(tǒng)一規(guī)格 分級：按極限抗壓強度為6級，以“MU+極限強度”表示砌塊 按材料分：粉煤灰、煤渣混凝土和混凝土等 按內部結構分：有實心的，也有空心的 按尺寸分：小型900mm 分級：按照極限抗壓強度分5級，以“MU+極限強度”石材 按照加工的程度：分細料石、粗料石和毛料石。 分級：按極限抗壓強度，分9級，以“MU+極限

23、強度” 第第17講：講：材料的性能材料的性能(27/34) 三、砌體的物理力學性能（三、砌體的物理力學性能（2/8）(2)砂漿作用：使塊體連成整體；抹平塊體表面；填補塊體間縫隙；分類：按照組成成分：無塑性摻合料的水泥砂漿、有塑性摻合 料的混合砂漿、不含水泥的砂漿 按照重力密度：大于1.5t/m3重砂漿，小于1.5t/m3輕砂漿分級：按抗壓極限強度分7級，以“M+極限強度”表示砌體對砂漿的基本要求符合強度和耐久性要求；應具有一定的可塑性，在砌筑時容易且較均勻地鋪開；應具有足夠的保水性，即在運輸和砌筑時保持質量的能力。第第17講：講：材料的性能材料的性能(28/34) 三、砌體的物理力學性能（三、

24、砌體的物理力學性能（3/8）(3)砌體的種類 砌體是由塊體用砂漿砌筑成的整體。磚砌體：實心砌體，或空心砌體， 有一順一頂或三順一頂砌筑法。 石砌體：料石、毛石和毛石混凝土砌體。砌塊砌體砌塊排列是要有規(guī)律性，減少通縫。配筋砌體:在砌體內配置適量的鋼筋，形成配筋砌體，如 在水平灰縫中配置網(wǎng)狀鋼筋，形成網(wǎng)狀配筋砌體； 在砌體外或預留槽內配置縱向筋形成組合砌體。第第17講：講：材料的性能材料的性能(29/34) 三、砌體的物理力學性能（三、砌體的物理力學性能（4/8）2、砌體的力學性能(1)砌體的抗壓強度破壞過程及應力特點受力全過程： 第一階段：自受力到單塊磚內出現(xiàn)豎向裂縫； 第二階段：單塊磚內裂縫發(fā)

25、展，連接并穿過若干皮磚 第三階段：裂縫貫通，把砌體分成若干1/2磚立柱，失穩(wěn)應力特點： 不僅存在壓應力， 而且有彎曲應力和剪切應力，以及橫向拉壓應力 第第17講：講：材料的性能材料的性能(30/34) 三、砌體的物理力學性能（三、砌體的物理力學性能（5/8）原因分析：水平灰縫厚度和密實度不均勻 磚表面力分布不均勻且上下不對應橫向變形時相互約束 受壓時橫向膨脹，磚和砂漿 橫向變形系數(shù)不同，相互約束。彈性地基梁作用 砂漿層受壓將產(chǎn)生壓縮變形， 磚就象在彈性地基上的梁， 其內部將產(chǎn)生彎曲應力和剪應力豎向灰縫處的應力集中第第18講：講：材料的性能材料的性能(31/34) 三、砌體的物理力學性能（三、砌

26、體的物理力學性能（6/8）影響砌體強度的主要因素塊體和砂漿的強度砂漿的彈塑性性能:變形越大，彎曲剪切等越大，強度越低；砂漿的流動性:砂漿的流動性大，對提高砌體強度有利；灰縫厚度：過薄或過厚將引起彎曲剪切應力，強度降低砌筑質量 砌體抗壓強度計算及取值考慮因素：塊體強度和砂漿強度及種類等取值： 2211)07. 01 (kffkfm第第18講：講：材料的性能材料的性能(32/34) 三、砌體的物理力學性能（三、砌體的物理力學性能（7/8）(2)砌體的抗拉、抗彎和抗剪強度粘結分類 法向粘結力 切向粘結力軸心抗拉強度通縫截面：強度低且離散性大，不能設計為軸心受拉構件沿齒縫截面：與砂漿的強度等級有關：沿

27、塊體截面：不考慮豎向灰縫，與塊體的強度等級有關 23,fkfmt31,212. 0ffmt第第18講：講：材料的性能材料的性能(33/34) 三、砌體的物理力學性能（三、砌體的物理力學性能（8/8）彎曲抗拉強度 通縫截面破壞和沿齒縫截面破壞: 塊體截面破壞： 抗剪強度應力應變關系曲線 彈性模量取值： 與抗壓強度成正比，比例系數(shù)與砂漿等級等有關。剪切模量： 24,fkfmtm31,318. 0ffmtm25,fkfmvm)1ln(mmffnEGm4 . 0第第19講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 41 1n工程結構是由各種基本構件通過連接組成的整體結構物，使其實現(xiàn)共同工作。n鋼結構：鋼板

28、、型鋼等組成的基本構件（工廠制作） 現(xiàn)場安裝（吊裝、連接） 結構整體。n鋼筋混凝土結構：有現(xiàn)澆、裝配式和裝配整體式三種施工方法。鋼筋的接長、預制構件（預制樓板、疊合梁、疊合板等）的拼裝也存在大量的連接。 4.1 鋼結構鋼結構連接連接n1.焊接；2.螺栓連接（普通螺栓、高強度螺栓）；3.鉚釘連接。第第19講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 42 2n特點： 1.焊接：不削弱構件斷面，節(jié)省材料，經(jīng)濟；構造簡單，加工簡便且易實現(xiàn)自動化操作，提高焊接質量；連接剛度大，密閉性好，整體性好。 焊縫附近的材質變脆；焊件中存在焊接殘余應力和殘余變形，對結構的承載能力有不利影響；焊接結構對裂紋很敏感，尤其

29、是在低溫下更易發(fā)生脆性斷裂。 2.螺栓：普通螺栓分為A、B、C三級；高強度螺栓由中碳鋼或低合金鋼等經(jīng)熱處理后制成，強度較高。我國高強度螺栓的強度級別可分為8.8級（8.8S）和10.9級（10.9S）。高強度螺栓的連接分為摩擦型和承壓型連接。 螺栓連接簡便、快速，可拆卸，常用于現(xiàn)場的安裝連接中。 但對構件斷面有所削弱。第第19講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 43 3焊接焊接n焊接（電弧焊）分為手工電弧焊、自動或半自動埋弧焊和氣體保護焊等。n原理：n焊接連接和焊縫形式： 平接、搭接和頂接（T形）三種 1.對接焊縫； 2.角焊縫。n焊縫的符號（形式、尺寸和要求b

30、）c ）d）第第19講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 44 4n焊縫的強度和質量等級（附表I32） 1. 焊縫質量直接影響連接的強度。如果焊縫質量優(yōu)良，焊縫中不存在任何缺陷，焊縫金屬的強度高于焊件母材，破壞部位多位于焊縫附近熱影響區(qū)的母材上。焊縫中可能有氣孔、夾渣、咬邊、未焊透等缺陷。焊縫缺陷將削弱焊縫的受力面積，并在缺陷處產(chǎn)生應力集中，對結構受力很不利。因此，對焊縫進行質量檢查很重要。 2. 焊縫質量等級分為三級，其中一、二級焊縫除外觀缺陷檢查外，還需要進行內部無損探傷。 3. 三級受拉對接焊縫強度應折減。 4. 合理選用焊縫種類等級。 5. 焊條選用：Q235E43xx； Q345

31、E50 xx；Q390E55xx( a )( b )( c )( d )( e )( f )( g )第第20講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 47 7對接焊縫的計算和構造對接焊縫的計算和構造n對接焊縫充滿整個被連接件的截面，可視為焊件截面的延續(xù)，焊縫中的應力分布情況基本與焊件原有情況相似，對接焊縫的有效截面與焊件的截面相同。焊縫應力可以由材料力學的有關計算公式進行計算。n對接焊縫兩端的起弧、滅弧處，常因不能焊透而出現(xiàn)凹形焊口或存在缺陷，以致該處由于應力集中易出現(xiàn)裂紋。因此，施焊時應在焊縫兩端設置引弧板，對于一般受靜力荷載的結構，也可不設引弧板，但令焊縫的計算長度比實際長度減小10mm

32、。n軸心受力的對接焊縫計算：引弧板 )(wcwtwfftlN第第20講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 48 8n當采用引弧板時，對接焊縫抗壓、抗剪和一、二級焊縫抗拉強度與母材相等，在焊件強度保證的條件下可不必計算焊縫強度；只在三級焊縫受拉力作用時才需按上式進行驗算。n如果采用直縫不能滿足強度要求時，可采用斜對接焊縫以增加焊縫長度。根據(jù)試驗結果，當焊縫與作用力間的夾角滿足： 時，斜焊縫強度不低于母材強度，可不再驗算。(a)NwlNt(b)NlwtsincosN5 . 1tg第第20講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 49 9n承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫計算 1矩形截面：焊縫中

33、的焊縫中的最大正應力和最大剪應力不在同一點，應分別進行計算： 2.工字形截面：在同時 受有較大正應力和較大 剪應力的梁腹板與翼緣 相交處，還應計算其折 算應力wtwfWMwvwwwftIVS矩形截面工字形截面1wtf1 . 132121第第20講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 41010n對接焊縫構造 1.根據(jù)焊件板厚、焊接工藝要求和施工條件對焊件邊緣加工合適的坡口； 2.對受力較大的重要對接焊縫應盡可能采用引弧板； 3.不同寬度和厚度的鋼板拼接。 a直邊縫；b單邊V形縫； c雙邊V形縫；dU形縫； eK形縫；fX形縫 1 : 4(c) 1 : 4(a)(d ) 1 : 4(b )20

34、0200t20mm0.52mm34mmt20mm34mmt20mm34mm)第第21講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 41313角焊縫的構造與計算角焊縫的構造與計算n1.當焊縫軸線與外力作用方向平行時， 稱為側面角焊縫，又稱側縫； 2. 垂直時，稱為正面角焊縫，又稱端縫； 3. 呈夾角時，稱為斜焊縫。 角焊縫的受力性能和強度與受力方向有直接關系。n直角角焊縫截面形式： 角焊縫較小的焊腳尺寸為hf 有效高度為he=0.7 hf， 忽略了焊縫余高和熔深b45N45。lw。N0.720.45502.39301.621.230.8910lw/he第第21講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4

35、 41414角焊縫的受力性能角焊縫的受力性能n側面角焊縫主要承受剪力作用，塑性較好，強度較低。在彈性階段，側縫剪應力沿焊縫程度方向分布不均勻，兩端大而中間小。n破壞面通常在焊縫的最小截面（45o斜截面）。破壞起點在側縫兩端，該處出現(xiàn)裂縫后，迅速蔓延擴展，使焊縫斷裂。45。lwN45BD。CANBByyxDDxACxyC第第21講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 41515角焊縫的受力性能角焊縫的受力性能n端縫的應力狀態(tài)比側縫復雜的多，應力集中較明顯。焊縫的根部出現(xiàn)應力高峰，易于開裂。n破壞時首先在焊縫根部開裂，然后擴展至整個焊縫截面。n根據(jù)試驗結果，端縫的強度比側縫高，但塑性較差，根部又

36、存在很大的收縮應力，性質較脆。第第21講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 41616角焊縫的強度角焊縫的強度n無論是側縫與端縫，焊縫計算時一律取與焊腳邊呈45o的斜面為計算截面，即焊縫有效厚度0.7hf。計算截面上平均破壞應力為焊縫強度（力除以焊縫破壞面積）。n焊腳尺寸（mm）正面角焊縫（N/mm2）側面角焊縫（N/mm2） 4 432.5 326.0 8 362.2 270.0 12 332.0 250.0n規(guī)范規(guī)定的角焊縫設計強度是側面角焊縫的強度，不分抗拉、抗壓和抗剪，不分焊縫級別均采用相同的值， 例如Q235鋼材，ffw=160N/mm2。wyNyNxxfhhe。45f45 破壞

37、面。45。f45。45。第第21講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 41717直角角焊縫的計算直角角焊縫的計算n計算簡化假定： 1.沿角焊縫45o方向的焊縫 有效截面為計算時的破壞面； 2.在通過焊縫形心的拉力、 壓力和剪力作用下，假定沿 焊縫長度的應力是均勻分布的。wexflhNweyflhNwff3)(32/22wfffff2222. 1f0 . 1f2sin3111f第第21講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 41818直角角焊縫的計算直角角焊縫的計算n基本計算公式：n端縫應力： 側縫應力： 稱為正面角焊縫的強度設計值增大系數(shù) 對于直接承受動力荷載的結構，第第22講：講：構件

38、連接（構件連接（4 4） 4 42121軸心力作用下的角焊縫計算軸心力作用下的角焊縫計算n當軸心力（拉力、壓力、剪力）通過焊縫計算截面形心時，角焊縫有效截面上的應力為均勻分布。n當外力平行于焊縫長度方向時，屬側面角焊縫受力，n當外力垂直于焊縫長度方向時，屬正面角焊縫受力，n當外力方向與焊縫長度方向呈夾角時，斜焊縫受力，wfwefflhNwffwefflhN第第22講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 42222軸心力作用下的角焊縫計算軸心力作用下的角焊縫計算n當角鋼桿件與板件采用角焊縫連接時，由于角鋼是不對稱截面，必須使焊縫傳遞的合力作用線與角鋼桿件的軸線重合，才能避免偏心受力。bw2N2

39、N1NNbN23z0w1N1Nw2b3Nz0w1N1N0zw1NKNeeeN12121NKNeeeN22112wffwfhNl1117 . 02wffwfhNl2227 . 02第第22講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 42323彎矩和剪力作用下的角焊縫計算彎矩和剪力作用下的角焊縫計算n以焊縫有效截面為依據(jù)，根據(jù)基本假定3，首先應計算角焊縫有效截面的幾何特性，然后按材料力學公式求出控制點應力值，最后根據(jù)該點的應力狀態(tài)進行強度驗算。nA點： C點：xhttDByCAze1eVNf 3hf 2f1f 2 20hh1hxb2twf1h1b0.7hb-102bByAyDyCy0.7h5f 35

40、0.7h0.7h50.7hf 2f 3f 20.7hf15-101f1f AzMf Dzf BzM-+M+Mf CzNf z+Vf ywffNfzMfzAfwfVfyfMfzCNfzf222第第22講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 42424扭矩和剪力作用下的角焊縫計算扭矩和剪力作用下的角焊縫計算n一般假定被連接件是絕對剛性體，而焊縫則是彈性的；n焊縫上任一點的應力方向將垂直與該點與形心O的連線，而其大小則與該點至形心O的距離成正比。n焊縫1點處的強度 應滿足：ohtt( a )3y4( b )y34Tayxx21byxxo2fyT12 PxfxTTITrTwfTfxfVfyTfyf2

41、2第第22講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 42525角焊縫的構造角焊縫的構造n焊腳尺寸和焊縫計算長度 1.最小焊腳尺寸：焊縫冷卻過快而變脆，容易產(chǎn)生裂紋； 2.最大焊腳尺寸：防止“過燒”現(xiàn)象，焊接殘余變形和殘余應力； 3.最小焊縫長度： 和 mm； 4.最大計算長度：不宜大于60（承受靜力荷載或間接承受動力荷載時）或40（承受動力荷載時）；max5 . 1thfmin2 .1thffwhl840wl第第22講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 42626角焊縫的構造角焊縫的構造n構造措施：三 面 圍 焊b) 兩 側 圍 焊a) fh22hfc) 形 圍 焊LN易彎曲Nwbb5 t

42、m in2 5 m mbhfnneee第第23講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 42727角焊縫的構造角焊縫的構造n焊腳尺寸和焊縫計算長度 1.最小焊腳尺寸：焊縫冷卻過快而變脆，容易產(chǎn)生裂紋； 2.最大焊腳尺寸：防止“過燒”現(xiàn)象，焊接殘余變形和殘余應力； 3.最小焊縫長度： 和 mm； 4.最大計算長度：不宜大于60（承受靜力荷載或間接承受動力荷載時）或40（承受動力荷載時）；max5 . 1thfmin2 .1thffwhl840wl第第23講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 42828角焊縫的構造角焊縫的構造n構造措施：三 面 圍 焊b) 兩 側 圍 焊a) fh22hfc)

43、 形 圍 焊LN易彎曲Nwbb5 tm in2 5 m mbhfnneee第第24講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 43636普通螺栓的構造與計算普通螺栓的構造與計算n普通螺栓的形式和規(guī)格 1.粗牙普通螺紋，其代號用字母M與公稱直徑表示，工程中常用M16、M20、(M22)和M24。 2. C級螺栓的螺孔采用類孔，M16M24螺栓的孔徑比螺栓公稱直徑大1.5mm。ab名稱圖例永久螺栓安裝螺栓高強度螺栓圓形螺栓孔長圓形螺栓孔第第24講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 43737普通螺栓的構造與計算普通螺栓的構造與計算n螺栓的排列 采用并列和錯列兩種形式 1.受力要求； 2.構造要求

44、； 3.施工要求。 規(guī)定螺栓的最大、最小 容許距離。邊距中距中距邊距端距中距中距端距邊距邊距中距accaee21e1e2e(a)(b)第第24講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 43838普通螺栓連接的受力性能普通螺栓連接的受力性能n螺栓傳力方式分為 1.受剪螺栓連接剪力螺栓； 2.受拉螺栓連接拉力螺栓； 3.同時承受剪拉的螺栓連接n受剪螺栓連接t2t1NNNN/2N/2tt21t1N推移線推移線(a)(b)(c)第第24講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 43939普通螺栓連接的受力性能普通螺栓連接的受力性能n栓桿剪斷當螺栓直徑較小而鋼板相對較厚時可能發(fā)生n孔壁擠壓破壞當螺栓直徑

45、較大而鋼板相對較薄時可能發(fā)生n鋼板拉斷當鋼板順螺孔削弱過多可能發(fā)生n端部鋼板剪斷當順受力方向的端距過小時可能發(fā)生n栓桿受彎破壞當螺栓過長時可能發(fā)生千 分 表12NN / 2N / 2N第第24講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 44040普通螺栓連接的受力性能普通螺栓連接的受力性能n后兩種在選用最小容許端距2d0和使螺栓的夾緊長度不超過46倍螺栓直徑的條件下，均不會產(chǎn)生。但對其他三種形式的破壞，則須通過計算來防止(a)(b)(c)(d)(e)第第25講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 44747高強度螺栓連接的材料和施工方法高強度螺栓連接的材料和施工方法n螺栓的性能等級：10.9級

46、和8.8級。 10.9S級螺栓材料為20MnTiB (適用規(guī)格M24)或35VB（M30）鋼；8.8S級的為40B（M24）、45號（M22）或35號（M20）鋼。螺栓孔:鉆孔。n受力都是依靠螺栓對板疊強大的的法向壓力，即緊固預拉力。控制螺栓的堅固程度，是保證連接質量的一個關鍵性因素。n緊固方法：1.扭矩法扭力扳手；2.擰掉梅花頭扭剪型高強螺栓。 分初擰、終擰兩個階段。第第25講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 44848高強度螺栓連接的材料和施工方法高強度螺栓連接的材料和施工方法n例如M20，8.8級，緊固力（預拉力）P=110kN； 10.9級，P=155kN。2356471第第26

47、講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 45454承壓型高強度螺栓連接承壓型高強度螺栓連接n與普通螺栓連接的異同？ 1.產(chǎn)生滑移后由栓桿受剪和孔壁承壓直至破壞達到承載能力極限狀態(tài)，和普通螺栓連接的相同；受力狀態(tài)相同；材料強度不同； 2.承壓型螺栓的受剪承載力設計值NbV，不得大于按摩型連接計算值的1.3倍，即在正常使用狀態(tài)連接不致產(chǎn)生滑移。第第27講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 45959鋼筋混凝土構件連接n鋼筋的連接 1.鋼筋的接頭可選用焊接接頭、機械接頭或搭接接頭，重要受力鋼筋的接頭宜優(yōu)先采用焊接接頭或機械接頭。 2.鋼筋焊接接頭類型有閃光對接焊、電弧焊、電渣壓力焊、氣壓焊等。

48、 3.機械接頭有套管式軸向擠壓接頭、錐螺紋套管接頭等。 4.當受力鋼筋直徑22mm時，不宜采用非焊接的搭接接頭 5.鋼筋也可以采用搭接連接（搭接長度、位置）。第第27講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 460600000()454 5。0 . 1 d006 0。3 50 . 10（1 0 ）0800004（5 ）04005()1 0008()2 5022 5(2 . 50)0054()000焊接接頭的類型項次焊接接頭類型接頭結構適用范圍鋼筋類別鋼筋直徑（ ）mm123476598接觸對焊（閃光焊）鋼筋接頭的用綁條雙面焊接的鋼筋接頭鋼筋接頭面焊接的用綁條單雙面焊接的鋼筋接頭鋼筋接頭單面焊接

49、的剖口平焊剖口立焊鋼筋與鋼板用兩條焊縫的電弧焊板接觸對鋼筋與鋼焊接頭 級鋼筋 級鋼筋級鋼筋級鋼筋級鋼筋 級鋼筋級鋼筋級鋼筋級鋼筋 第第27講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 46161鋼筋混凝土構件連接壓模導向板墊塊鋼筋套管套管長度連接套鋼筋錐螺紋鋼筋錐螺紋第第27講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 46262預制板的連接（裝配式鋼筋混凝土樓蓋）n常用的方法是將預制的樓板密鋪在樓面梁或磚墻上。常用的預制鋪板有預應力空心板、帶肋槽形板和實心板。n確保樓蓋在荷載尤其是水平荷載作用下共同工作，將外力直接可靠地傳遞至基礎，需要簡單而妥善地處理好各部分的連接。(a)(b)(c)(d)第第27

50、講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 46363預制板的連接（裝配式鋼筋混凝土樓蓋）n板與板的連接一般情況下可采用灌縫的辦法。n板縫內加短鋼筋網(wǎng)，必要時可在板上澆注一層4050厚的細石混凝土整澆層，內配4150或6250雙向鋼筋網(wǎng)。a )10201020b )板縫鋼筋鋼筋第第27講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 46464預制板的連接（裝配式鋼筋混凝土樓蓋）n板與墻或梁的連接 依靠支座處坐漿和一定的支承長度來保證。坐漿厚1020mm，板在混凝土梁上的支承長度應不少于6080mm，在支承墻上應不少于100mm。坐 漿堵 頭 20 802020 60 60 20第第27講：講：構件連接

51、（構件連接（4 4） 4 46565預制構件的連接n框架（全現(xiàn)澆、半現(xiàn)澆和裝配式）。n半現(xiàn)澆式框架是指梁、柱為現(xiàn)澆，樓板為預制，或者柱現(xiàn)澆，而梁板預制的結構。n裝配式框架是指梁、柱、樓板均為預制，然后通過焊接拼裝連接成整體的框架結構。n節(jié)點是梁、柱連接的區(qū)域，節(jié)點設計是框架結構設計中極重要的一環(huán)。原則： 安全可靠、受力明確、構造簡單、安裝方便、經(jīng)濟合理。n現(xiàn)澆框架和半現(xiàn)澆框架一般做成剛接節(jié)點。應保證框架節(jié)點區(qū)的混凝土強度等級不低于柱的混凝土等級；同時伸入節(jié)點區(qū)的梁、柱鋼筋必須有足夠的錨固長度。第第27講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 46666柱與柱的連接 1.榫式連接：上柱不少于四片

52、捻入的細實混凝土3550100h22hh 20d250500剖口焊11坐漿10二片不少于下柱100 300箍筋 100上柱11上柱附加鋼筋2233下柱焊網(wǎng)不少于二件 4 650 502233箍筋加密區(qū)m箍筋加密區(qū)m10 50 50 100第第27講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 46767柱與柱的連接 2.鋼板套連接：2443連 接 板連 接 板4拼 接 鋼 板縱 向 鋼 筋隔 離 鋼 板 , 與 上 段 柱 或下 段 柱 的 鋼 板 套 點(d-縱向受力鋼筋最大直徑）43212525 5d50503 -331h(hff 0 .2 5 d )35011350h2 5302 51201

53、2 0 2 0 01140120h -5 0403第第27講：講：構件連接（構件連接（4 4） 4 46868梁與柱的連接n剛性節(jié)點和鉸接節(jié)點 1.鋼筋混凝土明牛腿 剛性連接剖 口 焊現(xiàn) 澆 混 凝 土現(xiàn) 澆 細 實 混 凝 土200200ab細 實 混 凝 土cd剖 口 焊200剖 口 焊5 0 0 9 0 050200505 01 51 55 01 0 0( 1 5 0 )ef200剖 口 焊1 0 01 0 05 01 5( 1 5 0 )( 1 5 0 )2001 0 01 0 0剖 口 焊現(xiàn) 澆 混 凝 土( 1 5 0 )1 0 01 55 05 05 0( 1 5 0 )( 1 5 0 )1 0 01 0 01 51 5( 1 5 0 )1 0 01 55 05 05 0( 1 5 0 )( 1 5 0 )