鋼結(jié)構(gòu)基本原理戴國欣版

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計原理理TheoryofSteelStructure1參考資料料1：《鋼結(jié)構(gòu)》，陳紹蕃蕃主編，，中國建建筑工業(yè)業(yè)出版社社，2003。2：《鋼結(jié)構(gòu)》，劉聲揚揚主編，，武漢工工業(yè)大學(xué)學(xué)出版社社，1992。3：《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計原理理》，王肇民民主編，，同濟大大學(xué)出版版社，1991。4：《鋼結(jié)構(gòu)》，周綏平平主編，，武漢工工業(yè)大學(xué)學(xué)出版社社，1997。5：《鋼結(jié)構(gòu)疑疑難釋義義》，劉聲揚揚主編，，武漢工工業(yè)大學(xué)學(xué)出版社社，1993。6：《鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)穩(wěn)定》，孫紹文文主編，，冶金工工業(yè)出版版社，1993。7：《建筑鋼結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計》，王肇民民主編，，同濟大大學(xué)出版版社，2001。8：《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計規(guī)范范理解與與應(yīng)用》，崔佳等等編著，，中國建建筑工業(yè)業(yè)出版社社，2003。9：《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計規(guī)范范》GB50017—2003。10：《冷彎薄壁壁型鋼結(jié)結(jié)構(gòu)技術(shù)術(shù)規(guī)程》GB50018—2002?！摻Y(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計原理理2主要內(nèi)容容1：緒論2：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的材料料3：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的連接接4：軸心受受力構(gòu)件件5：受彎構(gòu)構(gòu)件6：拉彎和和壓彎構(gòu)構(gòu)件——————————鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計原理理3第一章緒緒論論1.1鋼結(jié)構(gòu)的的特點1.2鋼結(jié)構(gòu)的的設(shè)計方方法1.3鋼結(jié)構(gòu)的的應(yīng)用和和發(fā)展—————————————鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計原理理4第一章緒緒論論1.1鋼結(jié)構(gòu)的的特點1.1鋼結(jié)構(gòu)的的特點1.輕質(zhì)高強強★2.塑性、韌性好★3.材質(zhì)均勻勻、性能穩(wěn)穩(wěn)定4.制作簡便便，施工工工期短短★5.密閉性好好6.耐腐蝕性性差7.耐熱不耐火★5第一章緒緒論論1.2鋼結(jié)構(gòu)的的設(shè)計方方法1.2鋼結(jié)構(gòu)的的設(shè)計方方法設(shè)計方法法：以概率理理論為基基礎(chǔ)的極限狀態(tài)態(tài)設(shè)計方方法計算疲勞勞仍采用容許應(yīng)力力幅法計算強度、穩(wěn)穩(wěn)定、連連接用荷載設(shè)計值計算疲勞、變變形用荷載標(biāo)準(zhǔn)值對于直接承受動力荷載載的結(jié)構(gòu)：：在計算強度和穩(wěn)穩(wěn)定時，動力力荷載設(shè)設(shè)計值應(yīng)乘動力系數(shù)數(shù)在計算疲勞和變變形時，動力力荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值不應(yīng)乘動力系數(shù)數(shù)6第一章緒緒論論1.3鋼結(jié)構(gòu)的的應(yīng)用與與發(fā)展1.3鋼結(jié)構(gòu)的的應(yīng)用與與發(fā)展1.鋼結(jié)構(gòu)的的應(yīng)用（1）重：重工業(yè)廠廠房★（2）大：大跨度結(jié)結(jié)構(gòu)★（3）高：高層建筑筑、高聳聳結(jié)構(gòu)★（4）動：受動荷載載作用的的廠房（5）輕：荷載較小小的輕鋼鋼結(jié)構(gòu)★（6）?。盒⌒?、可可拆裝的的結(jié)構(gòu)7第一章緒緒論論1.3鋼結(jié)構(gòu)的的應(yīng)用與與發(fā)展2.鋼結(jié)構(gòu)的的發(fā)展（1）高性能鋼鋼材的研究與與應(yīng)用（2）設(shè)計方法法的改進（3）穩(wěn)定理論論的進一步步發(fā)展（4）預(yù)應(yīng)力鋼鋼結(jié)構(gòu)的研究與與應(yīng)用（5）空間鋼結(jié)結(jié)構(gòu)與高層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的研究與與應(yīng)用（6）組合結(jié)構(gòu)構(gòu)的研究與與應(yīng)用8輕質(zhì)——材料的質(zhì)量密度與強度的比值小Q235鋼C30混凝土附1：輕質(zhì)高高強Q235鋼密度：7850kg/m3強度：235N/mm2C30混凝土密度：2450kg/m3強度：20N/mm29鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計原理理第二章.鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.1鋼結(jié)構(gòu)對對材料的要求2.2鋼材的破壞形式式2.3鋼材的主要性能能2.4各種因素對鋼材主主要性能能的影響響2.5復(fù)雜應(yīng)力力作用下鋼鋼材的屈服條件件2.6鋼材的疲勞2.7鋼的種類和鋼材規(guī)格10第二章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的材材料2.1鋼結(jié)構(gòu)對對材料的的要求較高的強強度2.1鋼結(jié)構(gòu)對對材料的的要求足夠的變變形能力力。即塑塑性、韌韌性好。。良好的加加工性能能（包括括冷加工工、熱加加工和可可焊性））《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計規(guī)范范》GB50017-2003規(guī)定：承重結(jié)構(gòu)構(gòu)的鋼材應(yīng)應(yīng)具有抗拉強度度、伸長率、屈服強度度和硫、磷含含量的合格保保證，對對焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)尚應(yīng)具有有碳含量量的合格格保證。。焊接承重重結(jié)構(gòu)以以及重要要的非焊焊接承重重結(jié)構(gòu)采采用的鋼鋼材還應(yīng)具有有冷彎試驗驗的合格保保證。需需要驗算算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)的鋼材，，應(yīng)具有有常溫或負(fù)負(fù)溫沖擊韌性性的合格保保證。對對需要驗驗算疲勞的非焊接結(jié)結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)應(yīng)具有常溫沖擊韌性性的合格保保證。11第二章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的材材料2.2鋼材的破破壞形式式塑性破壞壞：破壞前前有明顯的變形形，破壞歷時時時間長，可以以采取補救救措施。2.2鋼材的破壞壞形式脆性破壞：破壞前沒有明顯的變形形，破壞發(fā)生生突然，沒有有機會補救救。脆性破壞的的原因：鋼材內(nèi)部部缺陷，焊焊接缺陷、、構(gòu)造不合理、使使用不當(dāng)?shù)鹊?。?yīng)盡量發(fā)揮揮材料的塑塑性避免一切脆脆性破壞的的可能性12第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.3鋼材的主要要性能一、強度2.3鋼材的主要要性能強度指標(biāo)是是由鋼材的的單向均勻受受拉試驗測得的的強度指標(biāo)：比例極限；屈服強度；極限強度試驗條件：標(biāo)準(zhǔn)試件在常溫（20℃）下緩慢加加載，一次完成13第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.3鋼材的主要要性能鋼材在單向向均勻受拉拉時工作性性能表現(xiàn)為為四個階段段

彈性階段:應(yīng)力最高點對應(yīng)比例極限彈性模量應(yīng)力2.彈塑性階段:應(yīng)力介于和之間彈塑性模量是變數(shù)3.塑性階段:應(yīng)力達到屈服強度4.強化頸縮階段:應(yīng)力最高點對應(yīng)抗拉極限14第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.3鋼材的主要要性能鋼材的工作作性能可以以看作理想想彈性塑性性體1.計算簡便2.與相差不大3.雖然＞，但對應(yīng)的應(yīng)變非常大（不滿足正常使用極限狀態(tài)）4.以作為設(shè)計強度的依據(jù)，具有較大的強度儲備，若出現(xiàn)偶然因素，使人們有機會補救

屈強比：Q235鋼為0.57，Q345鋼為0.6715第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.3鋼材的主要要性能簡化計算,采用理想彈彈塑性模型型作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的最大應(yīng)力作為鋼材實際破壞強度16第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.3鋼材的主要要性能二、塑性性性能塑性：在靜力荷載作用下，鋼鋼材吸收變形能的能力衡量塑性性能的指標(biāo)：伸長率17第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.3鋼材的主要要性能三、沖擊韌韌性沖擊韌性：在動力荷載作用下，材材料吸收能量的能力衡量沖擊韌韌性的指標(biāo)標(biāo)：沖擊功韌性是鋼材材強度和塑塑性的綜合合指標(biāo)梅氏U型缺口試件:沖擊試驗的標(biāo)準(zhǔn)試件型式：夏比V型缺口試件:我國采用夏比V型缺口試件沖擊韌性受受溫度的影影響沖擊韌性由沖擊韌性性試驗獲得得18第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.3鋼材的主要要性能四、冷彎性性能冷彎性能是檢驗鋼材材適應(yīng)冷加工（常溫下加加工）的能力和顯顯示鋼材內(nèi)部缺缺陷狀況的一項項指標(biāo)冷彎性能是考察鋼材材在復(fù)雜應(yīng)力狀狀態(tài)下發(fā)展塑性變形能力的指標(biāo)標(biāo)冷彎性能由冷彎試驗確定19第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.3鋼材的主要要性能鋼材物理性性能指標(biāo)彈性模量泊松比剪變模量線膨脹系數(shù)質(zhì)量密度20附2：拉伸試件件21附3：沖擊韌性性試驗22附4：冷彎試驗驗23第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.4各種因素對對鋼材主要要性能的影影響一、化學(xué)成成分2.4各種因素對對鋼材主要要性能的影影響普通碳素鋼鋼中Fe占99%，其他雜質(zhì)元素占占1%普通低合金金鋼中有＜5%的合金元素素碳（C）：鋼材強度的的主要來源源，但是隨隨其含量增加，強度增加，塑性降降低，可焊焊性降低，，抗腐蝕性性降低。一般控制在0.12％～0.2%，在0.2％以下時，，可焊性良良好硫（S）：熱脆性，不得超過過0.05%磷（P）：冷脆性。抗腐蝕能能力略有提提高，可焊焊性降低。。不得超過0.045%24第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.4各種因素對對鋼材主要要性能的影影響錳（Mn）：合金元素。。弱脫氧劑。與S形成MnS，熔點為1600℃℃，可以消除除一部分S的有害作用用。硅（Si）：合金元素。。強脫氧劑。氧（O）：有害雜質(zhì)，，效果同S。氮（N）：有害雜質(zhì)，，效果同P。25第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.4各種因素對對鋼材主要要性能的影影響二、冶金缺缺陷常見的冶金缺陷有偏析、非金屬夾雜雜、氣孔、裂紋等。偏析——化學(xué)成分分分布的不均均勻程度。。三、加荷速速度1．材性試驗驗要求緩慢加載2．要考慮動荷載對結(jié)構(gòu)的不利影響加荷速度高高，鋼材屈服服點提高，，呈脆性。因此，26第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.4各種因素對對鋼材主要要性能的影影響四、鋼材硬硬化冷作硬化—當(dāng)加載超過過材料比例極限卸載后，出出現(xiàn)殘余變形，再次加載載則屈服點提高高，塑性和和韌性降低低的現(xiàn)象，也也稱“應(yīng)變變硬化”應(yīng)變時效——鋼材產(chǎn)生塑塑性變形時時，碳、氮氮化合物更更易析出。。即冷作硬化的的同時可以以加速時效效硬化，因此也稱稱“人工時時效”。時效硬化——隨時間的增增長，碳和氮的化化合物從晶體中析析出，使材材料硬化的的現(xiàn)象。27第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.4各種因素對對鋼材主要要性能的影影響五、溫度的的影響1.正溫范圍100℃以內(nèi)對鋼材性能能無影響；100℃以上隨溫度升高高，總的趨趨勢是強度、彈性性模量降低低，塑性增大250℃左右抗拉強度略略有提高，，塑性和韌韌性降低，，脆性增加——藍脆現(xiàn)象。該溫度區(qū)區(qū)段稱為““藍脆區(qū)””。260～320℃在應(yīng)力不變變的情況下下，鋼材以以很緩慢的的速度繼續(xù)續(xù)變形——徐變現(xiàn)象。600℃左右彈性模量趨趨于零，承載能力力幾乎完全全喪失。28第二章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的材料2.4各種因素對對鋼材主要要性能的影影響2.負(fù)溫范圍當(dāng)溫度低于常溫時，鋼材的的脆性傾向隨溫溫度降低而而增加。T1～T2之間溫度轉(zhuǎn)變脆脆性區(qū)，沖擊功急急劇下降。。而且不同同的鋼材其其脆性轉(zhuǎn)變變區(qū)溫度不不同，必須須通過試驗驗確定。使使用溫度必必須高高于T1，但不一一定高高于T229第二章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的材料料2.4各種因因素對對鋼材材主要要性能能的影影響六、應(yīng)應(yīng)力集集中的的影響響構(gòu)造缺缺陷：構(gòu)件件表面面不平平整，，有刻刻槽、、缺口口，厚厚度突突變等等應(yīng)力集集中：由于于構(gòu)造造缺陷陷，應(yīng)應(yīng)力不不均勻勻，力力線變變曲折折，缺陷處處有高峰峰應(yīng)力力。應(yīng)力集集中的的危害害：塑塑性降降低，，脆性性增加加構(gòu)造設(shè)設(shè)計時時應(yīng)避免截截面突突變和和尖銳銳角的情況況七、厚厚度的的影響響隨著厚厚度的的增加加，鋼鋼材的的抗拉、、抗壓壓、抗抗彎、、抗剪剪強度度均下降降30第二章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的材料料2.5復(fù)雜應(yīng)應(yīng)力作作用下下鋼材材的屈屈服條條件2.5復(fù)雜應(yīng)應(yīng)力作作用下下鋼材材的屈屈服條條件假定：：1.材料由由彈性性轉(zhuǎn)入入塑性性的強強度指指標(biāo)用用變形形時單單位體體積中積聚聚的能能量來來表達達；2.當(dāng)復(fù)雜雜應(yīng)力力狀態(tài)態(tài)下變變形能能等于于單軸軸受力力時的的變形形能時，鋼鋼材即即由彈彈性轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入塑塑性。。彈性狀狀態(tài)塑性狀狀態(tài)平面應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)梁的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)純剪應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)31第二章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的材料料2.6鋼材的的疲勞勞2.6鋼材的的疲勞勞一、鋼鋼材疲疲勞破破壞的的特征征1.概念鋼材的的疲勞勞——鋼材在在連續(xù)循循環(huán)荷荷載作用下下，當(dāng)當(dāng)循環(huán)次次數(shù)達到某一值值n時鋼材材的破破壞循環(huán)荷荷載——結(jié)構(gòu)或或構(gòu)件件承受受的隨時間間變化化的荷載載應(yīng)力循循環(huán)次次數(shù)n———結(jié)構(gòu)或或構(gòu)件件破壞壞時所所經(jīng)歷歷的應(yīng)應(yīng)力變變化次次數(shù)應(yīng)力幅——在循環(huán)荷載作用下，應(yīng)力從最大到最小重復(fù)一次為一次循環(huán)，最大應(yīng)力與最小應(yīng)力之差為應(yīng)力幅。直接承受動力荷荷載重復(fù)作作用的鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件及及其連接，，當(dāng)應(yīng)應(yīng)力變變化的的循環(huán)次次數(shù)n≥5×104時，應(yīng)進行行疲勞勞計算算。32第二章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的材料料2.6鋼材的的疲勞勞同號應(yīng)力循環(huán):應(yīng)力比應(yīng)力循環(huán)的形式異號應(yīng)力循環(huán):應(yīng)力比

（拉應(yīng)力取正號，壓應(yīng)力取負(fù)號）常幅疲疲勞荷荷載——所有應(yīng)應(yīng)力循循環(huán)中中，應(yīng)應(yīng)力幅幅保持持常量量。變幅疲疲勞荷荷載——在應(yīng)力力循環(huán)環(huán)過程程中，，應(yīng)力力幅是是變量量。33第二章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的材料料2.6鋼材的的疲勞勞2.疲勞破破壞的的特點點（1）疲勞勞破壞壞時，，應(yīng)力力小于材料靜力強強度；（2）疲勞勞破壞壞屬于于突然的脆性破破壞。3.疲勞破破壞的的過程程缺陷微觀裂紋宏觀裂紋斷裂4.影響疲疲勞強強度的的主要要因素素（1）應(yīng)力幅（2）應(yīng)力循循環(huán)次次數(shù)n材料內(nèi)部缺陷（3）缺陷

構(gòu)造缺陷（應(yīng)力集中）

殘余應(yīng)力34第二章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的材料料2.6鋼材的的疲勞勞二、常常幅疲疲勞計計算35第二章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的材料料2.6鋼材的的疲勞勞三、變變幅疲疲勞計計算重級工工作制制吊車車梁和和重級級、中中級工工作制制吊車車桁架架的疲勞勞可作作為常幅疲疲勞，按下下式計計算：：吊車類別重級工作制硬鉤吊車（如均熱爐車間夾鉗吊車）1.0重級工作制軟鉤吊車0.8中級工作制吊車0.5吊車梁梁和吊吊車桁桁架欠欠載效效應(yīng)的的等效效系數(shù)數(shù)36第二章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的材料料2.6鋼材的的疲勞勞疲勞計計算時時應(yīng)注注意的的問題題1.直接承受動力荷荷載重復(fù)作作用的鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件及及其連連接，，當(dāng)應(yīng)應(yīng)力變化化的循環(huán)次次數(shù)n≥5×104時，應(yīng)應(yīng)進行行疲勞勞計算算。2.疲勞計計算采采用容許應(yīng)應(yīng)力幅幅法，，荷載采采用標(biāo)準(zhǔn)值值。3.由于來源于試驗，已考慮動力效應(yīng)，計算時不再考慮動力系數(shù)。4.在應(yīng)力力循環(huán)環(huán)中不出現(xiàn)現(xiàn)拉應(yīng)應(yīng)力的部位位可不不計算算疲勞勞。37第二章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的材料料2.7鋼的種種類和和鋼材材規(guī)格格2.7鋼的種種類和和鋼材材規(guī)格格一、鋼的種種類1.化學(xué)成成分普通碳碳素鋼鋼Q235普通低低合金金鋼Q345、Q390、Q420平爐成成本本高，，質(zhì)量量好（（6小時100t左右））氧氣頂頂吹轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐成成本低低，質(zhì)質(zhì)量也也可（（15分鐘150t）2.爐種3.脫氧程程度沸騰鋼鋼（F）脫氧較較差鎮(zhèn)靜鋼鋼（Z）脫氧充充分半鎮(zhèn)靜靜鋼（（b）脫氧程程度介介于沸沸騰鋼鋼和鎮(zhèn)鎮(zhèn)靜鋼鋼之間間特殊鎮(zhèn)鎮(zhèn)靜鋼鋼（TZ）38第二章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的材料料2.7鋼的種種類和和鋼材材規(guī)格格4.質(zhì)量等等級A級：保保證抗抗拉強強度、、屈服服點和和伸長長率及及硫、、磷含含量B、C、D級：保保證抗抗拉強強度、、屈服服點、、伸長長率、、冷彎彎和沖沖擊韌性（（分別別為20℃℃、0℃℃、-20℃）及碳碳、硅硅、錳、硫硫、磷磷含量量E級：除除滿滿足D級的要要求外外，還還要求求-40℃時的沖沖擊韌韌性5.鋼材編編號碳素鋼鋼：Q××××質(zhì)量等等級（（A～D）脫氧程程度（（F，b）低合金金鋼：：Q××××質(zhì)量等等級（（A～E）如Q235-A··F、Q345-C39第二章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的材料料2.7鋼的種種類和和鋼材材規(guī)格格6.鋼材的的選擇擇（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)或構(gòu)構(gòu)件的的重要要性；；（2）荷載載的種種類（（靜荷荷載或或動荷荷載））；（3）連接接方法法（焊焊接或或非焊焊接））；（4）工作作條件件（溫溫度，，腐蝕蝕等））《鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計規(guī)范范》（GB50017-2003）規(guī)定：：承重結(jié)結(jié)構(gòu)的鋼材材應(yīng)具具有抗拉強強度、伸長率率、屈服強強度和硫、磷磷含量量的合格格保證證，對對焊接結(jié)結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具具有碳碳含量量的合合格保保證。。焊接承承重結(jié)結(jié)構(gòu)以以及重重要的的非焊焊接承承重結(jié)結(jié)構(gòu)采采用的的鋼材材還應(yīng)具具有冷彎試試驗的合格格保證證。需需要驗驗算疲勞的焊接結(jié)結(jié)構(gòu)的鋼材材，應(yīng)應(yīng)具有有常溫或或負(fù)溫溫沖擊韌韌性的合格格保證證。對對需要要驗算算疲勞的非焊接接結(jié)構(gòu)構(gòu)的鋼材材應(yīng)具具有常溫沖擊韌韌性的合格格保證證。40第二章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的材料料2.7鋼的種種類和和鋼材材規(guī)格格二、鋼鋼材的的規(guī)格格1.熱軋鋼鋼板（1）工字字鋼普通工工字鋼鋼Ⅰ20aH型鋼HW300×300×10××15T型鋼TW150×300×10××15（2）槽鋼[32b（3）角鋼L125××10L125××80×10（4）鋼管φ400××62.熱軋型型鋼（P321，附錄錄7型鋼表表）413.冷彎薄薄壁型型鋼壁厚1.5～5mm第二章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的材料料2.7鋼的種類和鋼鋼材規(guī)格42鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原原理第三章.鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接接方法3.2焊接方法和焊焊縫連接形式式3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算3.4對接焊縫的構(gòu)構(gòu)造與計算3.5焊接應(yīng)力和焊焊接變形3.6螺栓連接的構(gòu)構(gòu)造3.7普通螺栓連接接的工作性能能和計算3.8高強度螺栓連連接的工作性性能和計算43第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接接方法3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接接方法焊縫連接鉚釘連接螺栓連接焊接連接應(yīng)用最廣泛優(yōu)點：不削弱截面，，方便施工，，連接剛度大大，密閉性好好；缺點：材質(zhì)易脆，存存在殘余應(yīng)力力，對裂紋敏敏感，疲勞性性能差。螺栓連接應(yīng)用較廣泛優(yōu)點：裝拆方便，高高強螺栓摩擦擦型連接的動動力、疲勞性性能較好。缺點：削弱了截面。。鉚釘連接已基本淘汰優(yōu)點：傳力可靠，塑塑性、韌性好好，動力性能能好。缺點：施工不便，費費工費料。44第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.2焊接方法和焊焊縫連接形式式3.2焊接方法和焊焊縫連接形式式電弧焊一、焊接方法電弧焊、電阻阻焊、氣焊手工電弧焊優(yōu)點：方便，特別在高空和野外作業(yè)；缺點：質(zhì)量波動大，要求焊工等級高，勞動強度大，效率低。焊條：E43型——適用于Q235鋼E50型——適用于Q345鋼(P307，附表1.2）E55型——適用于Q390鋼，Q420鋼其中43，50，55——熔敷金屬的最小抗拉強度，單位不同鋼種的鋼材相焊接時，宜采用與低強度鋼材相適應(yīng)的焊條45

焊機導(dǎo)線熔池焊條焊鉗保護氣體焊件電弧46第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.2焊接方法和焊焊縫連接形式式2.自動（半自動動）埋弧電弧弧焊優(yōu)點：質(zhì)量好好，效率高；；缺點：需要專專用設(shè)備。3.氣體保護焊優(yōu)點：質(zhì)量好好；缺點：對環(huán)境境要求高。47第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.2焊接方法和焊焊縫連接形式式二、焊縫連接形式式及焊縫形式式1.焊縫連接形式式對接連接（用用蓋板的對接接）、搭接連連接、T形連接、角部部連接48附5：對接49附6：搭接50附7：T型連接51第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.2焊接方法和焊焊縫連接形式式2.焊縫形式焊縫：對接焊焊縫、角焊縫縫

正對接焊縫：焊縫垂直于力線對接焊縫

斜對接焊縫：焊縫傾斜于力線

正面角焊縫：焊縫垂直于力線

角焊縫側(cè)面角焊縫：焊縫平行于力線

斜角焊縫:焊縫傾斜于力線按受力方向劃分分52第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.2焊接方法和焊焊縫連接形式式按沿長度方向的布布置劃分角焊縫：連續(xù)續(xù)角焊縫、間間斷角焊縫按施焊位置劃劃分平焊、橫焊、、立焊、仰焊焊平焊立焊橫焊仰焊53第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.2焊接方法和焊焊縫連接形式式三、焊縫缺陷和焊焊縫質(zhì)量檢驗驗1.焊縫缺陷裂紋、焊瘤、、燒穿、弧坑坑、氣孔等2.焊縫質(zhì)量檢驗驗一級：外觀檢檢查、超聲波波檢驗、X射線檢查二級：外觀檢查、超超聲波檢驗三級：外觀檢檢查5455第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.2焊接方法和焊焊縫連接形式式四、焊縫的標(biāo)注方法56第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算一、角焊縫的形式式和強度3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算按截面形式劃劃分直角角焊縫角焊縫

斜角角焊縫——角焊縫的焊腳尺寸——角焊縫的計算厚度（有效厚度），角焊縫一般用直角角焊縫。夾角的斜角角焊縫，不宜用作受力焊縫（鋼管結(jié)構(gòu)除外）57第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算按受力方向劃劃分正面角焊縫：焊縫軸線垂直于力線1）應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，存在正應(yīng)力和剪應(yīng)力，應(yīng)力分布很不均勻2）三種破壞情況，ab面剪斷、ac面拉斷、ao面開裂3）破壞強度高，塑性差58B.正面角焊縫的的破壞形式59第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算2.側(cè)面角焊縫：焊縫軸線平行于力線1）主要受剪，，剪應(yīng)力分布布不均勻，兩兩端大，中間間小，焊縫越越長剪應(yīng)力分布越越不均勻2）剪斷面常在在45o斜截面上3）強度低，但但塑性好正面角焊縫的的強度是側(cè)面面角焊縫強度度的1.35～1.55倍3.斜角角焊縫：焊縫軸線傾斜于力線60第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算二、角焊縫的構(gòu)造造要求1.最小焊腳尺寸寸注：對埋弧自動焊，最小焊腳尺尺寸可減小1mm；對T形連接的單面角焊縫，應(yīng)增加1mm。當(dāng)焊件厚度≤4mm時，最小焊腳腳尺寸應(yīng)與焊件厚度相相同。焊腳尺寸過小小，會在焊縫縫金屬中由于于冷卻速度快快而產(chǎn)生淬硬組織。2.最大焊腳尺寸寸焊腳尺寸過大大，易使母材材形成“過燒燒”現(xiàn)象，使使構(gòu)件產(chǎn)生翹翹曲、變形和和較大的焊接接應(yīng)力。61第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算對于貼邊焊3.角焊縫的最小小計算長度焊縫焊腳尺寸寸大而長度較較小時，焊件件局部加熱嚴(yán)嚴(yán)重且起落弧弧的弧坑相距太近近，以及可能能產(chǎn)生的缺陷陷，使焊縫不不夠可靠。此此外，焊縫集集中在一很短短距離，焊件件的應(yīng)力集中中也較大。62第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算4.側(cè)面角焊縫的的最大計算長長度側(cè)面角焊縫沿沿長度方向受受力不均勻，，兩端大中間間小，所以一一般均規(guī)定其最大大計算長度。。注：若內(nèi)力沿沿角焊縫全長分布，則計算長度度不受此限注意：焊腳尺寸和和焊縫計算長長度取mm的整數(shù)，小數(shù)數(shù)點以后都進為1。63第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算5.搭接連接的構(gòu)構(gòu)造要求為了避免應(yīng)力力傳遞的過分分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)應(yīng)力不均勻僅有兩條側(cè)面面角焊縫時為了避免焊縫縫橫向收縮時時引起板件的的拱曲太大64第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算2）僅有正面角角焊縫時為了減少收縮縮應(yīng)力以及因因偏心在鋼板板與連接件中中產(chǎn)生的次應(yīng)應(yīng)力3）圍焊的轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。

非圍焊時，可在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處作長度為的繞角焊65第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算焊縫實際長度取為5mm的倍數(shù)，如192mm取為195mm，196mm取為200mm。66第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算三、直角角焊焊縫強度計算算的基本公式式有效截面：作用在焊縫有有效截面上的的應(yīng)力：角焊縫的通用計算公式式67第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算角焊縫的基本計算公式式——角焊縫的基本本計算公式68第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算計算步驟（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(靜荷或動荷））代入角焊縫縫的基本計算算公式進行計算。。（1）求出同一平面焊縫群的形心（2）將荷載向形心簡化，找出最不利位置（3）分別求出各荷載分量在最不利位置置產(chǎn)生的應(yīng)力69第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算四、各種受力力狀態(tài)下直角角角焊縫連接接的計算1.承受軸心力作作用(1)用蓋板的對接接連接70第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算例3-1雙蓋板對接連連接的角焊縫縫計算條件：已知鋼鋼板截面為－－250×14，蓋板截面為2—190××10，承受軸心靜力荷載載設(shè)計值700kN，鋼材為Q235，焊條為E43型，手工焊。要求：設(shè)計此此蓋板。解：確定角焊焊縫的焊腳尺尺寸19025251071第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算1）采用側(cè)面角角焊縫190252510用雙蓋板，接接頭一側(cè)共有有四條角焊縫縫，每條焊縫所需需的計算長度度為：72第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算2）采用三面圍圍焊正面角焊縫所所能承受的內(nèi)內(nèi)力為：19025251073第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算(2)承受斜向軸心力74第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算(3)承受軸心力的的角鋼角焊縫計算1）三面圍焊焊75第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算2）兩面?zhèn)群?76第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算3）L形圍焊:77附8：角鋼與節(jié)點點板的連接78140第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算例3.2如圖所示，雙角鋼2L140×90×10和節(jié)點板用直角角焊縫連接，鋼材為Q345鋼，焊條E50型，手工焊，采用兩面?zhèn)群缚p連接，肢背、肢尖的焊縫長度均為300mm，焊腳尺寸為8mm，試問在軸心力設(shè)計值N=1200KN作用下，此連接焊縫是否能滿足強度要求？若不能則應(yīng)采用什么措施，且如何驗算？7980第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算81第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算82第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算83第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算2.承受彎矩、軸軸心力和剪力力聯(lián)合作用的的角焊縫連接接計算AB84第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算AB85第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算88第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算3.圍焊縫承受剪剪力和扭矩作作用時的計算算假定：（1）構(gòu)件是完全全剛性的，角角焊縫處于彈彈性狀態(tài)；（2）角焊縫群上上任意一點的的應(yīng)力方向垂垂直于該點與與形心的連線，且應(yīng)應(yīng)力大小與連連線長度r成正比。89第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算90第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算91第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算92第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算40080－200×20－100×2010截面特性計算算截面積：上、下翼緣及及腹板截面積積之和中和軸（形心心）位置：按全截面對某某軸的面積矩等于各塊板板分別對該軸軸的面積矩之之和求得。慣性矩：各板塊自身慣慣性矩再加上上各板塊面積積乘以板塊中中心至中和軸距離的的平方。93第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算40080－200×20－100×2010各點抵抗矩：慣性矩除以該該點至中和軸軸的距離。各點面積矩：該點以上（或或以下）的截截面積對中和和軸的面積矩矩。如按b點以下面積矩矩計算，中和軸以上部部分取負(fù)值，，以下部分取取正值94第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算3002002005.63005.65.620095第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算3002002005.63005.65.620096第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算3002002005.63005.65.620097第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.3角焊縫的構(gòu)造造與計算問題：圖1中應(yīng)驗算點的角焊縫強強度？圖2中應(yīng)驗算點的角焊縫強強度？98第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.4對接焊縫的構(gòu)構(gòu)造與計算3.4對接焊縫的構(gòu)構(gòu)造與計算一、對接焊縫縫的構(gòu)造用引弧板焊接對接焊縫的坡口形式鋼板的拼接>4mm99附10：帶引弧板的的對接焊縫連連接100第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.4對接焊縫的構(gòu)構(gòu)造與計算二、焊透的對對接焊縫的計計算對接焊縫是焊焊件截面的組組成部分，焊焊縫中的應(yīng)力力分布情況與與焊件的情況況相同，其計計算方法與構(gòu)構(gòu)件的強度計計算一樣。1、軸心受力的的對接焊縫計計算（1）正對接焊縫縫通過一、二級級檢驗的對接接焊縫的強度度可以認(rèn)為與與母材等強度度，連接不必必驗算101第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.4對接焊縫的構(gòu)構(gòu)造與計算（2）斜對接焊縫縫如果用正對接接焊縫不能滿滿足強度要求求，可采用斜對接接焊縫。102第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.4對接焊縫的構(gòu)構(gòu)造與計算2.承受彎矩和剪剪力共同作用用的對接焊縫縫分別驗算最大正應(yīng)力和最大剪應(yīng)力，對于同時受受有較大正應(yīng)應(yīng)力和較大剪應(yīng)力處處，還應(yīng)驗算算折算應(yīng)力。103第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.4對接焊焊縫的的構(gòu)造造與計計算104第三章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的連接接3.4對接焊焊縫的的構(gòu)造造與計計算105第三章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的連接接3.4對接焊焊縫的的構(gòu)造造與計計算106第三章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的連接接3.4對接焊焊縫的的構(gòu)造造與計計算107第三章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的連接接3.4對接焊焊縫的的構(gòu)造造與計計算問題：：圖1圖2圖1、圖2所示的的對接接焊縫縫截面面，強強度驗驗算應(yīng)應(yīng)分別別驗算算哪些些點？？最大正正應(yīng)力力驗算算：圖圖1點，圖圖2點。最大剪剪應(yīng)力力驗算算：圖圖1點，圖圖2點。折算應(yīng)應(yīng)力驗驗算：：圖圖1點，圖圖2點。108第三章章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的連接接3.5焊接應(yīng)應(yīng)力和和焊接接變形形3.5焊接應(yīng)應(yīng)力和和焊接接變形形2.特點：：焊接應(yīng)應(yīng)力是是自相平平衡的。一、焊焊接應(yīng)應(yīng)力產(chǎn)產(chǎn)生的的原因因和特特點原因：焊接過程中中存在不均勻的溫度場和和局部高溫溫，焊縫和和焊縫附近的的鋼材不能自由地地膨脹和收收縮，受到約束束而產(chǎn)生焊接應(yīng)應(yīng)力。109第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.5焊接應(yīng)力和和焊接變形形2.降低構(gòu)件的的剛度二、焊接應(yīng)應(yīng)力對結(jié)構(gòu)構(gòu)性能的影影響對強度無影影響：+--110第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.5焊接應(yīng)力和和焊接變形形4.降低構(gòu)件的的疲勞強度度3.降低構(gòu)件的的穩(wěn)定承載載力5.加劇低溫冷冷脆1．構(gòu)件不平平整，安裝裝困難2．變軸心受受力構(gòu)件為為偏心受力力構(gòu)件三、焊接變變形對構(gòu)件件工作性能能的影響111第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.5焊接應(yīng)力和和焊接變形形1．設(shè)計方面面四、減少焊焊接應(yīng)力和和焊接變形形的措施（1）對稱布置置焊縫，減減小變形（2）焊縫不宜宜過于集中中，不要出現(xiàn)三三向交叉焊焊縫（3）注意施焊焊方便，以以保證焊接接質(zhì)量2．制造方面面（1）焊前預(yù)熱熱（2）焊后熱處處理（3）焊后機械械校正（4）合理施焊焊順序（5）焊前反變變形112第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.6螺栓連接的的構(gòu)造3.6螺栓連接的的構(gòu)造3.施工要求：螺栓間距距不能太近近，滿足凈凈空要求，，便于安裝裝2.構(gòu)造要求：螺栓間距距不能太大大，避免壓壓不緊潮氣氣進入導(dǎo)致致腐蝕1.受力要求螺栓或鉚釘釘?shù)淖畲蟆⒆钚⌒∪菰S距離離見P52，表3.4~3.7螺栓及其孔孔眼圖例見見P29，表3.3113第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算普通螺栓按按加工精度度可分為：：1.粗制螺栓（（C級）優(yōu)點：安裝簡單單，便于拆拆裝缺點：螺桿與鋼鋼板孔壁不不夠緊密，，傳遞剪力力時，連接接變形較大大。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)構(gòu)的受剪連接及安裝裝時的臨時固定。2.精制螺栓（（A、B級）優(yōu)點：受力性能能好缺點：安裝費時時費工，且且費用較高高。目前建筑結(jié)結(jié)構(gòu)中已較較少使用。。114第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算剪力螺栓（抗剪螺栓）：螺栓桿垂直于力線按受力情況分為拉力螺栓（抗拉螺栓）：螺栓桿平行于力線既受剪又受拉的螺栓抗剪連接——板件之間有有相互錯動的趨勢抗拉連接——板件之間有有相互脫開的趨勢115第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算一、普通螺栓的的抗剪連接接（1）單個螺栓栓的受剪工工作性能4）彈塑性階段段（3～4）：連接的剪切切變形迅速速增大，直直至破壞。。1.抗剪連接的的工作性能能1）彈性階段（0～1）：板件間相互互擠壓，靠靠摩擦阻力力傳力；2）滑移階段（1～2）：摩擦阻力被被克服后，，板件間產(chǎn)產(chǎn)生滑移，，栓桿與孔孔壁相接觸觸，滑移量取決決于栓桿與與孔的間距距；3）栓桿直接傳傳力的彈性性階段（2～3）：螺栓桿既受受剪又受彎彎，孔壁受受到擠壓；；116第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算（2）受剪螺栓栓的破壞形形式1）栓桿被剪剪斷2）鋼板被擠擠壓破壞（（螺栓承壓壓破壞）3）鋼板被拉拉斷4）鋼板被剪剪壞5）桿身彎曲曲破壞117第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算（3）針對以上上破壞形式式，應(yīng)采取取以下措施施1）通過計算保證螺栓抗剪2）通過計算保證螺栓抗擠壓

3）通過計算保證板件有足夠的拉壓強度

4）螺栓端距≥——避免鋼板被拉豁118第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算2.抗剪連接的的計算（1）單個普通通螺栓的抗抗剪承載力力在普通螺栓栓受剪的連連接中，單單個普通螺螺栓的承載載力設(shè)計值值應(yīng)取抗剪剪承載力和和承壓承載載力設(shè)計值值中的較小值。單個普通螺螺栓的抗剪承載力設(shè)計計值單個普通螺螺栓的承壓承載力設(shè)計計值119第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算（2）普通螺栓栓群的抗剪剪連接計算算1）普通螺栓栓群軸心受剪120第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算普通螺栓群群軸心受剪的計算流程程121第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算340122第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算1201205050340123第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算2）普通螺栓栓群偏心受剪124第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算125第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算126第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算127第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算普通螺栓群群偏心受剪的計算流程程128第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算5050100100129第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算5050100100130第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算131第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算二、普通螺螺栓的抗拉拉連接抗拉連接的的工作性能能抗拉螺栓的的工作特點點杠桿效應(yīng)——由于被連接接件的剛度度不夠，在在螺栓中產(chǎn)產(chǎn)生附加應(yīng)應(yīng)力。規(guī)范中考考慮杠桿桿效應(yīng)，，降低了了螺栓的的抗拉強強度，同同時要求求設(shè)計中中應(yīng)采取取構(gòu)造措措施以減減少不利利影響。?？估菟ㄋㄟB接中中，外力力使被連連接件的的接觸面互互相脫離離而使螺螺栓受拉拉，最后后螺栓桿被被拉斷而而破壞。。132第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.7普通螺栓栓連接的的工作性性能和計計算2.抗拉連接接的計算算（1）單個普普通螺栓栓的抗拉拉承載力力133第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.7普通螺栓栓連接的的工作性性能和計計算（2）普通螺螺栓群的的抗拉連連接計算算1）普通螺螺栓群軸心受拉拉134第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.7普通螺栓栓連接的的工作性性能和計計算假定：①在彎矩作作用下，，板件繞繞最邊緣的螺栓旋旋轉(zhuǎn)；；②每個螺栓栓受力大大小與其其到旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中心的的距離成成正比。。2）普通螺螺栓群彎矩受拉拉135第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.7普通螺栓栓連接的的工作性性能和計計算3）普通螺螺栓群偏心受拉拉136第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.7普通螺栓栓連接的的工作性性能和計計算137第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.7普通螺栓栓連接的的工作性性能和計計算三、既受受剪又受受拉的普普通螺栓栓連接138第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.7普通螺栓栓連接的的工作性性能和計計算2001001001001005050139第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.7普通螺栓栓連接的的工作性性能和計計算2001001001001005050140第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.7普通螺栓栓連接的的工作性性能和計計算2001001001001005050141第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.7普通螺栓栓連接的的工作性性能和計計算2001001001001005050142第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.7普通螺栓栓連接的的工作性性能和計計算5×80=400143第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.7普通螺栓栓連接的的工作性性能和計計算5×80=400144第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算一、高強強螺栓的的構(gòu)造優(yōu)質(zhì)碳素鋼：8.8級8.8S材料合金結(jié)構(gòu)鋼：10.9級（韌性差，只用一次）10.9S在摩擦阻阻力被克克服后繼繼續(xù)靠栓栓桿承受受荷載，，承載力力高，連連接變形形比摩擦型型的大。。僅用于承承受靜力力荷載和和間接承承受動力力荷載結(jié)結(jié)構(gòu)中的連接。。采用高強強度鋼材材制作的的螺栓稱稱為高強強螺栓。。高強度螺螺栓的連接形式式分為兩種種：只靠擠壓壓力產(chǎn)生生的摩擦擦阻力傳傳遞剪力力，摩摩擦阻力力被克服服即為破破壞。1.摩擦型連連接2.承壓型連連接145第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算高強螺栓栓的設(shè)計計準(zhǔn)則：：以荷載設(shè)設(shè)計值引引起的剪剪力不超超過摩擦阻阻力為設(shè)設(shè)計準(zhǔn)則則1.高強度螺螺栓摩擦型連連接（0~1）以連接達達到破壞壞的極限限狀態(tài)為為設(shè)計準(zhǔn)則則2.高強度螺螺栓承壓型連連接（0~4）高強度螺螺栓承壓型連連接的的預(yù)拉拉力P和連接處處構(gòu)件接接觸面的的處理方方法應(yīng)與與高強度度螺栓摩擦型連連接相同。146第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算二、預(yù)拉拉力的建建立轉(zhuǎn)角法：通過工工藝試驗驗，確定定滿足預(yù)預(yù)拉力要要求所需需角度，，在實際工程程中采用用固定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角，不不精確2.扭矩法：通過工工藝試驗驗，確定定滿足預(yù)預(yù)拉力要要求所需需扭矩，，制做特殊扳扳手，如如機械扳扳手，光光電扳手手等3.扭剪型高高強螺栓栓：一種特特制螺栓栓，用特特殊扳手手，擰斷斷為止——預(yù)拉力建建立完成成147附11：扭剪型型高強度度螺栓148第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算三、高強強度螺栓栓的計算算高強度螺螺栓的抗抗剪計算算（1）高強度度螺栓摩擦型連連接149第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算（2）高強度度螺栓承壓型連連接150第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算2.高強度螺螺栓的抗抗拉計算算（1）高強度度螺栓摩擦型連連接（2）高強度度螺栓承壓型連連接151第三章鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算3.同時承受受剪力和和拉力的的高強度度螺栓計計算（1）高強度螺栓栓摩擦型連接（2）高強度螺栓栓承壓型連接152第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.8高強度螺栓連連接的工作性性能和計算1.高強螺栓群在在彎矩作用下下的計算2.高強螺栓群偏偏心受拉的計計算四、高強螺栓栓群的計算153第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.8高強度螺栓連連接的工作性性能和計算3.高強螺栓群在在拉力、彎矩矩和剪力共同同作用下的計計算（1）高強度螺栓栓摩擦型連接（2）高強度螺栓栓承壓型連接154第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.8高強度螺栓連連接的工作性性能和計算5050100100155第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.8高強度螺栓連連接的工作性性能和計算5050100100156第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.8高強度螺栓連連接的工作性性能和計算157第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.8高強度螺栓連連接的工作性性能和計算80808080158第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.8高強度螺栓連連接的工作性性能和計算80808080159第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.8高強度螺栓連連接的工作性性能和計算80808080160第三章鋼鋼結(jié)構(gòu)的連接接3.8高強度螺栓連連接的工作性性能和計算80808080作業(yè)：P69~70，習(xí)題3.1、3.2、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9161第4章軸心受受力構(gòu)件4.軸心受力構(gòu)件件4.1概述4.2軸心受力構(gòu)件件的強度和剛剛度4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定4.4軸心受壓柱的的設(shè)計4.5柱頭和柱腳162第4章軸心受受力構(gòu)件4.1概述4.1概述軸心受拉構(gòu)件件：桁架拉桿、、網(wǎng)架、塔架架軸心受壓構(gòu)件件：桁架壓桿、、工作平臺柱柱、各種結(jié)構(gòu)構(gòu)柱承載能力極限限狀態(tài)：強強度、穩(wěn)定定正常使用極限限狀態(tài)：剛度度一、軸心受力力構(gòu)件的特點點軸心受拉構(gòu)件件：強度、剛度控制軸心受壓構(gòu)件件：強度、剛度、穩(wěn)定必須同同時滿足軸心受力構(gòu)件件應(yīng)滿足兩個個極限狀態(tài)：：163第4章軸心受受力構(gòu)件4.1概述實腹式構(gòu)件：單個型鋼截截面焊接組合截面面冷彎薄壁型鋼鋼二、軸心受力力構(gòu)件的截面面形式格構(gòu)式構(gòu)件三、柱的組成成164165166167第4章軸心受受力構(gòu)件4.2軸心受力構(gòu)件件的強度和剛剛度4.2軸心受力構(gòu)件件的強度和剛剛度一、強度計算算168第4章軸心受受力構(gòu)件4.2軸心受力構(gòu)件件的強度和剛剛度關(guān)于凈截面面積169第4章軸心受受力構(gòu)件4.2軸心受力構(gòu)件件的強度和剛剛度用摩擦型連接接高強度螺栓栓連接的構(gòu)件件的強度計算算構(gòu)件凈截面上上所受的力應(yīng)應(yīng)扣去已傳走走的力同時還應(yīng)驗算算構(gòu)件截面無無削弱處的強強度：孔前傳力——由于摩擦型連連接高強度螺螺栓是靠摩擦擦力傳力的，，每個螺栓所傳傳的力已由摩摩擦力在螺栓栓孔前傳走。。用摩擦型連接接高強度螺栓栓連接的構(gòu)件件，存在孔前傳力170第4章軸心受受力構(gòu)件4.2軸心受力構(gòu)件件的強度和剛剛度ⅠⅠⅡⅡ171第4章軸心受受力構(gòu)件4.2軸心受力構(gòu)件件的強度和剛剛度ⅠⅠⅡⅡ172第4章軸心受受力構(gòu)件4.2軸心受力構(gòu)件件的強度和剛剛度二、剛度計算算受拉和受壓構(gòu)件的剛度是以保證其長細比限值來實現(xiàn)的173第4章軸心受受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定第二類穩(wěn)定——由于初始缺陷陷，壓桿一開開始就是偏心心受力，沒有平衡分枝現(xiàn)現(xiàn)象，變形從從小到大，直直到失穩(wěn)破壞為止。計算方法：極極限平衡法穩(wěn)定問題分為為兩類：第一類穩(wěn)定——由直桿平衡轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為微微彎曲曲的平衡，即即發(fā)生平衡形式的轉(zhuǎn)移，，變形從無到到有，稱為平平衡分枝現(xiàn)象，這種失穩(wěn)穩(wěn)通常稱為屈屈曲。計算方法：歐歐拉臨界力174第4章軸心受受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定兩端鉸接的等截面軸心心壓桿的屈曲曲臨界力為：：對于其它支承承情況：歐拉臨界應(yīng)力力歐拉（Euler）臨界力——理想軸心壓桿桿彎曲屈曲臨臨界力理想軸心壓桿桿的穩(wěn)定曲線線175第4章軸心受受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定一、軸心受壓壓構(gòu)件的整體體穩(wěn)定1.理想軸心受壓壓構(gòu)件理想的軸心壓壓桿——等截面、無初初始變形、無無初偏心、無無殘余應(yīng)力、材質(zhì)均均勻的軸心壓壓桿。由于截面形式式不同，軸心心受壓構(gòu)件喪喪失整體穩(wěn)定定的形式有三三種:彎曲屈曲：雙軸對稱截面（工字鋼）彎扭屈曲：單軸對稱截面（槽鋼，等邊角鋼）扭轉(zhuǎn)屈曲：十字形理想軸心壓桿桿的穩(wěn)定屬于于第一類穩(wěn)定定問題176第4章軸心受受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定2.實際軸心受壓壓構(gòu)件實際軸心受壓壓構(gòu)件存在初初始缺陷，這這些初始缺陷陷包括：初彎曲、初偏偏心、殘余應(yīng)應(yīng)力由于存在初始始缺陷，實際際軸心壓桿的的失穩(wěn)屬于第第二類穩(wěn)定問問題177第4章軸心受受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定初始缺陷對軸軸心壓桿穩(wěn)定定極限承載力力的影響：1）初彎曲和初偏心的影響初彎曲（初偏偏心）越大，，則變形越大大，承載力越越小。無論初彎曲（初偏心）多么小，壓力一開始就就產(chǎn)生撓曲，，并隨荷載增增大而增大。。178第4章軸心受受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定2）殘余應(yīng)力的影響按有效截面的慣性矩近似計算兩端鉸接的等截面軸壓構(gòu)件的臨界力和臨界應(yīng)力：由于k<1，所以殘余應(yīng)力力對構(gòu)件穩(wěn)定定的不利影響響對弱軸比對對強軸嚴(yán)重得多。179第4章軸心受受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定3.軸心受壓構(gòu)件件整體穩(wěn)定的的計算對于具有截面削弱的構(gòu)件，在滿足之后，還需驗算軸心受壓構(gòu)件件的應(yīng)力應(yīng)不不大于構(gòu)件整整體穩(wěn)定的臨臨界應(yīng)力：180第4章軸心受受力構(gòu)件5.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定構(gòu)件長細比的的確定：（1）截面為雙軸軸對稱或極對對稱的構(gòu)件：：（2）截面為單軸軸對稱的構(gòu)件件：截面剪心和形形心不重合的的構(gòu)件，沿形形心縱軸受壓時必須考考慮繞對稱軸（y軸）發(fā)生彎扭屈曲的可能性。構(gòu)件繞非對稱軸（x軸）仍然發(fā)生彎曲屈曲。181第4章軸心受受力構(gòu)件5.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定把按彈性穩(wěn)定定理論算得的的彎扭屈曲臨臨界力換算成成為長細比較較大的彎曲屈曲桿件件，再按換算長細比從規(guī)范中查得得相應(yīng)的穩(wěn)定定系數(shù)。軸壓彎扭屈曲曲的實用計算算方法是：182第4章軸心受受力構(gòu)件5.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定183第4章軸心受受力構(gòu)件5.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定184第4章軸心受受力構(gòu)件5.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定b1>b2b2185第4章軸心受受力構(gòu)件5.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定2b2btt186第4章軸心受受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定200020002000187第4章軸心受受力構(gòu)件5.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定188第4章軸心受受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定189第4章軸心受受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定二、軸心受壓壓構(gòu)件的局部部穩(wěn)定1.局部穩(wěn)定性軸心受壓構(gòu)件件的截面大多多由若干矩形形平面薄板所所組成，這些些組成板件分別受受到沿縱向作作用于板件中中面的均勻壓壓力。當(dāng)壓力力大到一定程度時時，在構(gòu)件尚尚未喪失整體體穩(wěn)定性之前前，個別板件件可能先不能保持持其平面平衡衡狀態(tài)而發(fā)生生波形凸曲，，喪失了穩(wěn)定定性這種現(xiàn)象稱作作構(gòu)件失去局部穩(wěn)定性。190第4章軸心受受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定二、軸心受壓壓構(gòu)件的局部部穩(wěn)定2.均勻受壓板件件的臨界應(yīng)力力在單向壓應(yīng)力力作用下，板板件的臨界應(yīng)應(yīng)力為：191第4章軸心受受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件件的穩(wěn)定3.軸心壓桿的局局部穩(wěn)定軸心壓桿局部部穩(wěn)定計算采采用等穩(wěn)定準(zhǔn)準(zhǔn)則，即保證證板件的局部部失穩(wěn)臨界應(yīng)力力不小于構(gòu)件件整體穩(wěn)定的的臨界應(yīng)力。。以工字形截面面的軸壓構(gòu)件件為例：（P125，表5.5）（1）翼緣板——三邊簡支，一一邊自由的均均勻受壓板192第4章軸心心受力構(gòu)件件4.3軸心受壓構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定定（2）腹板——兩邊簡支，，兩邊彈性性嵌固的均均勻受壓板板193第4章軸心心受力構(gòu)件件4.3軸心受壓構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定定6000—460×16—500×22194第4章軸心心受力構(gòu)件件4.3軸心受壓構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定定6000—460×16—500×22195第4章軸心心受力構(gòu)件件4.4軸心受壓柱柱的設(shè)計4.4軸心受壓柱柱的設(shè)計對于一個軸軸心受壓構(gòu)構(gòu)件，有三三種可能出出現(xiàn)的問題題:①已知荷載、、截面，驗驗算截面。。②已知截面求求承載力。。③已知荷載設(shè)設(shè)計截面。。一、實腹柱柱設(shè)計截面形式實腹式軸心心受壓柱一一般采用雙雙軸對稱截截面，應(yīng)考考慮以下幾幾個原則：：①面積的分布布應(yīng)盡量開開展②使兩個主軸軸方向等穩(wěn)穩(wěn)定性③便于與其他他構(gòu)件進行行連接④盡可能構(gòu)造造簡單，制制造省工，，取材方便便2.截面設(shè)計196第五章軸軸心受力力構(gòu)件5.4軸心受壓柱柱的設(shè)計對于第①②種情況的計計算框圖197第4章軸心心受力構(gòu)件件4.4軸心受壓柱柱的設(shè)計對于第③種情況的計算框圖調(diào)整截面198第4章軸心心受力構(gòu)件件4.4軸心受壓柱柱的設(shè)計構(gòu)造要求：：199第4章軸心心受力構(gòu)件件4.4軸心受壓柱柱的設(shè)計400020002000111-1200第4章軸心心受力構(gòu)件件4.4軸心受壓柱柱的設(shè)計201第4章軸心心受力構(gòu)件件4.4軸心受壓柱柱的設(shè)計202第五章軸軸心受力力構(gòu)件5.4軸心受壓柱柱的設(shè)計屋架上弦桿桿AB（l=5m）軸心受壓，，在屋架平面面內(nèi)的計算算長度？在屋架平面面外的計算算長度？203第4章軸心心受力構(gòu)件件4.4軸心受壓柱柱的設(shè)計1.格構(gòu)柱的截截面形式格構(gòu)柱由綴綴材和柱肢肢組成，穿穿過柱肢板板的軸為實軸，穿過綴材材平面的軸軸為虛軸。

綴條式格構(gòu)柱根據(jù)綴材的不同，格構(gòu)柱分為

綴板式格構(gòu)柱二、格構(gòu)柱柱設(shè)計204第4章軸心心受力構(gòu)件件4.4軸心受壓柱柱的設(shè)計2.格構(gòu)柱繞虛虛軸的換算算長細比格構(gòu)柱繞實實軸的整體體穩(wěn)定計算算與實腹柱柱相同，繞虛軸的整