鋼規(guī)初中級(jí)鋼結(jié)構(gòu)-集合ch07連接

7章鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)7.1所示。最早7.1螺栓連接分普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種。其中普通螺栓分C級(jí)螺栓和A、B級(jí)螺栓兩種：C1.0mm～1.5mm都有嚴(yán)格要求，受力性能較C級(jí)螺栓為好，但費(fèi)用較高。焊接鋼結(jié)構(gòu)焊接7.2覆蓋在焊縫上，同時(shí)產(chǎn)生一種氣體，空氣與熔化的液體金屬，使它不與外界空氣接觸，Q235E43型焊條(E4300~E4328)Q345的鋼焊件E50型焊條(E5000～E5518)Q390Q420鋼宜用E55型焊條(E5500～E5518)。焊條型號(hào)中，字母E表示焊條，前兩位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強(qiáng)度(kgfmm2)，第三和第四數(shù)字表示適用焊接位置、電流以及藥皮類7.3Q235的焊件，H08、H08A、H08MnA等焊絲配合高錳、高硅型焊劑；對(duì)Q345Q390焊件，可H08A、H08E焊絲配合高錳型焊劑，也可采用H08Mn、H08MnA焊絲配合中錳型焊薄壁型鋼的焊接常采用電阻焊(圖7.4)。電阻焊適用于板疊厚度不超過12mm的焊接。7.47.5焊縫連接形式及焊縫焊縫連接形式按被連接鋼材的相互位置可以分為對(duì)接、塔接、T形連接和角部連接四種(7.6)。

7.67.77.8(a)7.8(b)。角焊縫圖7.8(c)可分為正面角焊縫、側(cè)面角焊縫和斜焊縫。7.8采用，但可用于一些次要的構(gòu)件或次要的焊接連接中。一般在受壓構(gòu)件中應(yīng)滿足l≤15t；在受拉構(gòu)件中應(yīng)滿足l30t，t為較薄焊件的厚度。圖7.97.10構(gòu)造。要避免焊縫交叉和在一處集中大量焊縫，同時(shí)焊縫的布置應(yīng)盡量地對(duì)稱于構(gòu)件對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)件厚度很小(6mm10mm)時(shí)，可用直邊縫。對(duì)于一般厚度的焊件可采則采用U形、K形和X形坡口(7.11)。7.11在根部加墊板(7.12)。當(dāng)焊件可隨意翻轉(zhuǎn)施焊時(shí)，使用K形縫和X形縫較好。7.12用引弧板(7.13)。但采用引弧板很麻煩，一般在工廠焊接時(shí)可

7.13

7.14度為母材強(qiáng)度的85%，而一二級(jí)檢驗(yàn)的焊縫的抗拉強(qiáng)度可認(rèn)為與母材強(qiáng)度相等。垂直焊縫長(zhǎng)度方向(7.15)，其計(jì)算公式為N/(l )≤fw或f w 式中tmin——Tftw——cfw——c焊縫長(zhǎng)度方向呈夾角，其計(jì)算公式為Nsin/(lwNcos/(lw式中——lwlwbsin2t(無(wú)引弧板lwbsin(有引弧板b——

(7-(7-算證明：焊縫與作用力間的夾角tan≤1.5時(shí)，斜焊縫的強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度，可7.17.15(a)7.16(b)所示鋼板的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。圖中b=540mm，圖7.15受力的對(duì)接焊縫連解直接連接其計(jì)算長(zhǎng)度lw540mm

2150103181Nmm2fw175Nlw

1.5:1，即56l

650cmw 2 w w

l Ncos2150103cos

2 w 84N/mm

vlw vmaxM/Ww≤ (7-式中Ww——vmaxVSmax/(Iwtw)≤f (7-v式中Smax——Iw——7.16 式中1——1——

≤1.1f (7-——力、彎矩和剪力共同作用下的對(duì)接焊縫計(jì)算( 7.17)7.17t NM≤f (7-t

vmaxVSmax/(Iwtw)≤f (7-v式中AW——() () 1【例7.2】計(jì)算工字形截面牛腿連接焊縫的對(duì)接焊縫強(qiáng)度(圖7.18)。F=365kN，偏心距解VF365kN，M3650.35kN

2 I 20360222020 mm3954410

Sx122020190mm3836103M

400

2 w maxI2

39544104

2N/

64.6N/ 185N/ 7.187.2

365103(83600018020)x N/mm253.5N/mm2fw125N/)x I 39544104 x0 18064.6180N/mm20

3651034

2 N/ 38.6N 39544

tf 58.12338.62N/mm288.6N/mm2≤1.1fw1.1 t角焊縫的構(gòu)造角焊縫的形式和構(gòu)造做成凹面式，如圖7.19(c)所示。兩焊角邊的夾角90或90的焊角稱為斜角角焊縫(圖7.20)。斜角角焊縫常用于鋼漏斗和結(jié)構(gòu)中。對(duì)于夾角135或60的斜角角焊縫，除結(jié)構(gòu)外，不7.197.20hf 式中t2——較厚焊件厚度(mm)焊角尺寸取毫米的整數(shù)，小數(shù)點(diǎn)以后都進(jìn)為1。自動(dòng)焊熔深較大，故所取最小焊腳尺影響區(qū)擴(kuò)大，容易產(chǎn)生熱脆，較薄焊件容易燒穿，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，除結(jié)構(gòu)外，角焊縫的焊角尺寸如圖7.21(a)所示，應(yīng)滿足：hf 式中t1——較薄焊件厚度(mm)hft1~2)mm；當(dāng)t6mm時(shí)，通常采用小焊條施焊，易焊滿全厚度，故取hf≤t。如果另一板件厚度t' ≤t'的要求ff(a)T型連 (b)搭 (c)十型連7.21驗(yàn)，側(cè)面角焊縫或正面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不得小于8hf和40mm。兩端破壞，故一般規(guī)定側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度lw60hfBlw的增大而明顯下降。這主要是由于應(yīng)力傳遞的過分彎折使構(gòu)件度不小于兩側(cè)焊縫之間的距離，即Blw1。兩側(cè)面角焊縫之間的距離b也不宜大于16t(t12mm)或190mm(t12mm，t為較薄焊件的厚度，以免因焊縫橫向收縮，而引起板7.22在搭接連接中，當(dāng)僅采用正面角焊縫(7.24)時(shí)，其搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚25mm。7.23件轉(zhuǎn)角處時(shí)，可連續(xù)地實(shí)施長(zhǎng)度為2hf的繞角焊(圖7.22)。角焊縫的受力特點(diǎn)及但端縫的破壞強(qiáng)度比側(cè)縫的破壞強(qiáng)度要高—些，兩者之比為1.35～1.55。不論端縫或側(cè)縫，角焊縫假定沿焊腳/2面破壞。為焊腳邊的夾角。破壞面上焊縫厚度稱為有效厚度he(7.19和圖7.20)。其值為： hhcos(＞ 圖7.24端焊縫應(yīng)力分 圖7.25側(cè)焊縫應(yīng)力分22222 f式中——————ffw——f以圖7.26(c)所示受斜向力N(互相垂直的分力Ny和Nx)作用的直角角焊縫為例，來說明角焊縫基本公式的推導(dǎo)。Ny在焊縫有效截面引起垂直于焊縫一個(gè)直角邊的應(yīng)力f，該應(yīng)力對(duì)有效截面來說既不是正應(yīng)力，也不是切應(yīng)力，而是和的合應(yīng)力。(a)直角角焊縫有效截面應(yīng) (b)焊縫應(yīng)力沿有效截面分 (c)焊穎受斜向力作7.26fNyf

(7-式中Ny——垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的力lw——2 2//f

=

(7-4(f2)4(f2) ff

≤

(7-32 )f ff式中——32 )f ff32 32f對(duì)正面角焊縫，此時(shí)f0對(duì)側(cè)面角焊縫，此時(shí)f0

ffff

(7-fNf

≤ (7-方向的應(yīng)力f和平行于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力f對(duì)焊縫強(qiáng)度的影響，可帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。例如、前等均與考慮。我國(guó)規(guī)范不分手工焊和埋弧焊，均統(tǒng)一取有效厚度he0.7hf，對(duì)自動(dòng)焊來說，是偏于保守的。2)力作用的角焊縫連接計(jì)(1)采用蓋板的角焊縫連接計(jì)算。當(dāng)力通過連接焊縫中心時(shí)，可認(rèn)為焊縫應(yīng)力是7.27的連接中，當(dāng)只有側(cè)面角焊縫時(shí)，按式(7-20)計(jì)算，當(dāng)只有正面角焊縫時(shí)，圖7.27受力的蓋板連Nfwh (7- f e式中helw1——連接一側(cè)正面角焊縫有效面積的總和。NN1≤f (7-ffff式中helw——用一軸向力N，軸向力與焊縫長(zhǎng)度方向夾角為，有兩種計(jì)算方法。圖7.28斜向力作則F (7-ffF (7-ff ) )f ffFsinFsinFcos22h ewhewf21.2221.5f

≤FhFhelsin2cos2 1sin23 ≤

11sin23f11sin23f

(7-式中——f1——3)力作用下，角鋼與其他構(gòu)件連接的角焊縫計(jì)算。角鋼用側(cè)縫連接時(shí)(圖 N1和N2分別為角鋼肢背與肢尖焊縫承擔(dān)的內(nèi)力，由平衡條件可知：7.29N1N2e1e2b

Ne2Nk Ne1Nk 式中N——角鋼承受的力

(7-7-1N1N2作用下，側(cè)縫的直角角焊縫計(jì)算公式 ≤ ≤ f1≤ ≤

(7-20.7h2 f2w式中hf1hf2——lw1、lw2——分別為肢背、肢尖的焊縫計(jì)算長(zhǎng)度長(zhǎng)度2hf不進(jìn)入計(jì)算)角鋼用三面圍焊時(shí)(7.30(a))，既要考慮到焊縫形心線基本上與角鋼形心線一致，又式中hf3——

N0.7h f (7- f3w3lw3——NkN1 (7- 2NkN1 (7- 2在N1和N2作用下，側(cè)焊縫的計(jì)算公式與式(7-27)相同7.30 (7-NkNkN(kk ≤f ≤f f3wNf ≤ff

(7-0.7h f1F280kN，60h

解承受斜向力的角焊縫有兩種計(jì)算方法分力法NFsinFsin60

3VFcosFcos602801kN32fNf

242.5 Nmm2155.8Nf f

140 2N2

1.22() ff

156.2N

fff

160N直接法采用式(7-25)計(jì)算，已知601111

則 2helwf

Nmm20.78(15516)1.15

156.4Nmmff160N7.42140×1016mmQ235—B鋼，手工焊，焊條為E43型。桿件承受靜力荷載，由恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的NG300kN(G1.2)NQ580kN(Q1.4)7.31所示，試分別設(shè)計(jì)下列情況時(shí)此節(jié)點(diǎn)的連接：(1)采用三面圍焊；(2)采用兩面圍焊；(3)L形解(1)hf1.51.516mmhft11~2)101~2)9~NGNGQNQ(1.23001.4580)kNN1172103Nmm2214.1Nmm2f215Nn nN3fffwhelw(1.2216020.78140103)kNNkNN30.71172306.1kN 2 2 N2NN1N3(1172667.4306.1)kN l 2he

mm372.4mm60hf實(shí)際焊縫長(zhǎng)度l1lw1hf372.48)mm380.4mm385mm。

≥ 2he

mm110.8mm

實(shí)際焊縫長(zhǎng)度l2lw2hf110.88)118.8mm120mm。l3lw3采用兩面?zhèn)群缚p用焊心直徑不同的焊條，為避免這種情況，一般情況下宜采用相同的hf。本題中取hf8mm。N1k1N(0.71172)kNN2NN1(1172820.4)kN

≥ 2he

mm457.8mm

l1lw12hf457.816)mm473.8mm

≥ 2he

mm196.2mm

l2lw22hf196.216)mm212.2mm215mmN32k2N(20.31172)kNN1(k1k2)N[(0.70.3)1172]kN角鋼端部傳遞N3所需的正面角焊縫h mm19.5mmh 20.7lf w3f①首先求單獨(dú)外力作用下角焊縫的應(yīng)力，并判斷該應(yīng)力對(duì)焊縫產(chǎn)生端縫受力(垂直于根據(jù)單獨(dú)外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)力分布情況判斷最點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。N (7-N式中N——NAeV作用下，根據(jù)與焊縫連接件的剛度來判斷哪一部分焊縫截面承受剪力作V (7-V式中V——V7.31M (7-M式中M——We焊縫計(jì)算截面對(duì)形心的截面模量。將彎矩和軸力產(chǎn)生的應(yīng)力在A點(diǎn)疊加fNVA點(diǎn)的應(yīng)力

f

)f )f ff7.32HM和剪力V的共同作用。計(jì)算時(shí)通常假設(shè)腹板焊縫承受全部剪力，彎矩則由全部焊縫承受。 MhfIfIw

2≤f式中M——Iw7.32工字形或H焊縫與腹板焊縫的交點(diǎn)A。此處的彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力分別按下式計(jì)算 MI2I2w 式中he2lw2——腹板焊縫有效面積之和。腹板焊縫在點(diǎn)A處的強(qiáng)度驗(yàn)算式為

e2lw()() ff7.33(b)為有效截面。(a)牛腿與鋼柱連接角焊 (b)有效截7.337.5解N力在角焊縫形心處引起剪力VNNMNe3650.35)kNm127.8kN 0.42343 2 I2 220.40.5620.2849.20.5617.28cm Mh

27.8106 2 2

fw Iw

.6N 143.6N

1.22160N195.2N(滿足要求

143.6

Nmm2118.7N e2we2w

365

Nmm2127.8N )127.8118.7 )127.8118.72() ff

160.6N

fff

160N

(滿足要求HM127.8106kN336.3kN ff

Nmm2154.8Nmm20.78(2042

ffw195.2Nmm2(滿足要求fff f

365

Nmm2127.8Nmm2fw160Nmm2(滿足要求he2lw

扭矩、剪力和軸力共同作用的角焊縫連NNN( fa點(diǎn)是端縫受力，b點(diǎn)是側(cè)縫受力，VVV( f7.34M

Mry

Ix

(IMMrxaMrxa(I

p

IxM

Mry

Ix

(MMrxbMrxb(IIp

Ix( fa( fa )N f

( ( ) N f7.67.35Q235E43型，hf10mm。在a點(diǎn)作用一水P150kNP2200kN，e120cm，e250cm。解7.357.6首先求焊縫形心至豎向焊縫的距離 0.710(2400 x mm 0.710(2400求焊縫受力。將P1、P2移至形心，得焊縫受力VP2200kN，NP1MP1e1P2(e2x1)[500.2200(0.50.40.133)]Nm163.4N求焊縫得幾何特Af[0.710(2400400)]mm2x1(400133)mmI 400200214003)0.710mm426133104 I214003400(267400)240013320.710mm4 2 IpIxIy )mm441066104求焊縫應(yīng)力。從焊縫應(yīng)力分布來看，最點(diǎn)為a、b兩點(diǎn)2NN50 2 2

N 6.0Nmm V 200 Nmm2 2

23.8Nmm(MMry163.4106 2 2IIp

N 79.6Nmm MMrxa163.4106267Nmm2106.2Nmm2(II((MV ) N fa

41066

(106.3(106.3)2(79.6f136.7Nmm2fw160NfN50 2 2 8400N 6.0Nmm V200 2 2 N 23.8Nmm(MM

163.4106200Nmm279.6Nmm2()41066104163.4106 Nmm252.9Nmm2((679.6)2(23.8 Nmm276.1Nmm2(679.6)2(23.8 不焊透對(duì)接焊縫的計(jì)觀齊平美觀時(shí)，可采用不焊透的對(duì)接焊縫(7.36f1.0有效厚度應(yīng)①對(duì)V形坡 當(dāng)≥60時(shí)，esh當(dāng)60

0.75sU、Jhest③he不得小于 t焊接應(yīng)力和焊焊接應(yīng)力的分類和產(chǎn)生縱向焊接應(yīng)力。焊接結(jié)構(gòu)中焊縫沿焊縫長(zhǎng)度方向收縮時(shí)產(chǎn)生縱向焊材的收縮受到兩側(cè)鋼材的限制。相互約束作用的結(jié)果是焊縫部分產(chǎn)生縱向拉力，兩側(cè)則產(chǎn)生縱向壓力，這就是縱向收縮引起的縱向應(yīng)力，如圖7.37(a)所示。7.37又如三塊鋼板拼成的工字鋼(7.37(b))，腹板與冀緣用焊縫頂接，翼緣與腹板連接處體，從而在兩塊板的中間產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力，兩端則產(chǎn)生壓應(yīng)力(7.38b))縫在施焊過程中冷卻時(shí)間的不同，先焊的焊縫凝固后具有一定強(qiáng)度，后焊的焊縫進(jìn)行拉應(yīng)力(7.38(c)7.38(d))。7.38四周受壓的狀態(tài)。因而焊縫在厚度方向出現(xiàn)應(yīng)力z(7.39)。當(dāng)鋼板厚度＜25mm時(shí)，厚度方向的應(yīng)力不大；但板厚≥50mm時(shí)，厚度方向應(yīng)力較大，可達(dá)50Nmm2左右。7.39焊接應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)性能的點(diǎn)為止。這可用圖7.40作簡(jiǎn)要說明。7.40當(dāng)構(gòu)件無(wú)焊接應(yīng)力時(shí)，由圖7.40(a)可得其承載力值為N (7-N2kbt(rfy (7-

2kbtr(12k)btf (7-將r代入式(7-40)

12k N2kbt(1

(7-fyfy) (7-于焊縫中存在三向應(yīng)力(圖7.39(b))，阻礙了塑形，使裂縫易發(fā)生和發(fā)展，因此焊接變變形、波浪變形和變形等(圖7.41)等，通常是幾種變形的組合。任一焊接變形超過規(guī)7.41減少焊接應(yīng)力和焊接變形用分層焊(圖7.42(b))，鋼板分塊采用拼焊(圖7.42(c))，工字形頂接時(shí)采用對(duì)角跳焊等(7.42(d))。7.42避免焊縫過分集中或多方向焊縫相交于施焊前使構(gòu)件有一個(gè)和焊接變形相反的預(yù)變形。例如在頂接中將翼緣預(yù)彎，焊接后產(chǎn)生焊接變形與預(yù)變形抵消(圖7.43(a))。在平接中使接縫處預(yù)變形(圖7.43(b))，焊接后產(chǎn)對(duì)于小尺寸的桿件可在焊前預(yù)后回火加熱到600℃左然后緩慢冷卻7.43普通螺栓連接的構(gòu)造和普通螺栓分為A、B級(jí)和C級(jí)。A、B級(jí)普通螺栓習(xí)稱精制螺栓，其材料性能屬于8.84535號(hào)鋼制成，其孔徑和桿徑相等。C級(jí)普通螺栓習(xí)稱粗制螺栓，性能等級(jí)屬于4.6級(jí)和4.8級(jí)，一般由普通碳素鋼Q235—BF鋼制成，其制作A、B級(jí)普通螺栓為低。C級(jí)普通螺1.0mm～1.5mm，受剪時(shí)工作性能較差，在螺栓群中各螺栓所螺栓的排列和構(gòu)造要螺栓在構(gòu)件上的排列應(yīng)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一、整齊而緊湊，通常分為并列和錯(cuò)列兩種形式。(圖7.45)并列比較簡(jiǎn)單整齊，所用連接板尺寸小，但由于螺栓孔的存在，對(duì)構(gòu)件截面的削7.44c滿足表7-2的最大和最小距離外，還應(yīng)充分考慮擰緊螺栓時(shí)的要求。在角鋼、普通工字鋼和槽鋼截面上排列螺栓的線距應(yīng)滿足圖7.45及表7-3～表7-5的要求。在H型鋼截面上排列螺栓的線距，如圖7.45(d)所示，腹板上的c值可參照普通工字鋼；翼緣上的e值或e1、e2值可根據(jù)其外伸寬度參照角鋼。7-2 取兩者的較小中心至構(gòu)力方向軋制邊自動(dòng)注：(1)d0為螺栓孔或鉚釘孔直徑，taaecc 鋼板邊緣與剛性構(gòu)件(如角鋼、槽鋼等)相連的螺栓或鉚釘?shù)淖畲箝g距，aaecc7.45型鋼的螺栓(鉚釘)表7-3角鋼上螺栓或鉚釘線距 單位角鋼肢角鋼肢e釘孔最大直表7-4工字鋼和槽鋼腹板上的螺栓線距 單位————————表7-5工字鋼和槽鋼翼緣上的螺栓線距 單位工字鋼型————————普通螺栓的工作性能和開始接觸構(gòu)件的孔壁而受剪，孔壁則受壓(7.46)。 (b)孔壁受7.46剪力螺栓的破壞可能出現(xiàn)五種破壞形式：一種是螺桿剪切破壞(7.47(a))；一種是鋼板孔壁擠壓破壞(圖7.47(b))；一種是構(gòu)件本身還有可能由于截面開孔削弱過多而破壞7.47Nbnπd2f

(7-

v Nbdtf

NbN V式中[N]b——V——(d——t在同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度，單剪時(shí)(7.49(a))，t厚度，雙剪時(shí)(7.48(b))t＝min|b，a+c| fb、fb 7.48在軸向力作用下的計(jì)算7.49兩端螺栓受力大，而中間受力小(7.49)；當(dāng)外力再繼續(xù)增大，使受力大的螺栓超過彈性到破壞。計(jì)算時(shí)可假定力由每個(gè)螺栓平均分擔(dān)，即螺栓數(shù)目n為n V[NV

(7-式中N——連接件中的受力V[N]b——V長(zhǎng)度l1和其孔徑d0之比有關(guān)(由式(7-49確定)。l1≤15；15l1≤60；1.1

(7-(7-l1≥60；

(7-度(7.50)，其表達(dá)式為dN≤fd

(7-式中——7.50在扭矩、剪力和軸力共同作用下的計(jì)算。螺栓群在通過其形心的剪力V和軸力nNVVnNNNn

(7-(7-正比，方向與螺栓到形心的連線垂直(7.51)。7.512為N、…、NT。根據(jù)平衡條件得2 TNTrNTr

(7-1 22 n 1 2

(7-

122212TNT(rr r)NTn122212 或1NT1

i

(7-NTNTy1Ty1 () (7-x r (x2y2xNTNTx11

(7-y (x2y2y(NTN)2(N(NTN)2(NTNV y N2 N2 Vn1nVV 2V 2 1nNnv受的荷載設(shè)計(jì)值為：扭矩T48kNm，剪V=250kN，采用C級(jí)螺栓，螺栓直徑d=20mm。孔徑d0=21.5mm。(1)確定拼接板尺寸。采用2-10600的拼接板，其截面面積為600×102=7.52所示。布置時(shí)在滿足容許的螺栓距離范圍內(nèi)，螺栓nbnπd

b2 3kN v4 cNbdtfcb(2018305103)kNcV[N]bV

7.527.7NT 48102 kN x2 103.524(122242 i 48102iN1y

x2

103.524(122242)kNNTV250kN NTN320kN (NTNN)2(NTNV VN1 (NTNN)2(NTNV VAt(bnd)1.8(6052.15)cm2 1 I

cm In[324001.82.15(122242)2]cm4WIn26827cm3 1.8 S

cmNA

22

48106 894.5103N/

89.8Nmm2f215Nmm2(滿足要求 VS250103810 2 2 32400104 N/ 32.7N/ 125N/mm（滿足要求2 887270.1Nmm21.1f1.1215236Nmm2滿足要求T/2作用下角鋼與拉力螺栓垂直的肢將發(fā)生較大的變形，起到杠桿作用，并在角鋼外側(cè)產(chǎn)生時(shí)不采用反力V，即螺栓拉力只采用Pf＝T/2，而將拉力螺栓的抗拉強(qiáng)度降低處理。

7.53

Nb ef (7- 式中de——7-6ded0.9382tt——7-6ftb——7-6螺栓直螺距螺栓直2563636664646665螺栓群的受拉。如圖7.53所示為螺栓群在力作用下的抗拉連接，通常假NnNbtt式中Nb——單個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值，按式(7-57)t

(7-圖7.54螺栓群承受拉c總是很小，中和軸通常在彎矩指向一側(cè)最外排螺栓附近的某個(gè)位置。故實(shí)際計(jì)算時(shí)，常近似地取中和軸位于最下排螺栓O處，在如圖7.55(a)所示彎矩作用下，認(rèn)為連接O處水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，螺栓拉力O點(diǎn)算起的縱y成正比，于是對(duì)O點(diǎn)列彎N1N2 Ni Nn yi MN1y1N2y2 Niyi Nn(N1)y2(N2)y2 (Ni)y2 (Nn)y2 (Ni) iiiNiMyi/ (7-i 7.55螺栓群的偏心受拉7.56后全部螺栓均受拉，如圖7.56(c)所示。這樣螺栓群的最大和最小螺栓受力為 N 1 i

(7-i NNey1≥ (7-i 式(7-61b)表示全部螺栓受拉，不存在受壓區(qū)。由此可知Nmin0 ey2ny ey2ny7.57(c)。近似并偏安全地取中和軸位于最下排螺栓O1處，可列出對(duì)O1處水平軸的彎矩平衡方程 N1N2 Ni Nn yi NeN1y1N2y2 Niyi Nni(Ni/yi)iN y2≤ (7-ii【例7.8】牛腿與柱采用C級(jí)普通螺栓和承托連接，如圖7.57所示，承受豎向荷載設(shè)計(jì)值栓為M20，孔徑d0=21.5mm。OO7.577.8解牛腿的剪力V=F=220kN由端板刨平于承托傳遞；彎矩M=Fe=220×200=排螺栓O軸取矩，最大受力螺栓(最上排1)的拉力為NMy1

441032 24023202

kNNtbAeftb(245.0170103)kN41.7kN受偏心拉力。設(shè)N=250kN，e=100mm。螺栓布置如圖7.58(a)所示。(a)節(jié)點(diǎn)側(cè)矩圖(b)節(jié)點(diǎn)螺栓布置圖(c)作用下截面應(yīng)力分布(d)彎線作用下截面應(yīng)力分解ii

7.587.9、7.104(52152252 1225NN1 N

y1124(51525

fb 1fbt

mm解e=200mm>117mm，所以應(yīng)按大偏心受拉來計(jì)算螺栓的最大拉力。假設(shè)螺栓的直如圖7.58(d)所示。1NNey1 250(2025) kN51.1kN1

2(502402302202102 fb 1fbt

mm300.6mmi則NNey1Nb滿足要求i則 (a)剪一柱螺栓群干設(shè)支 (b)剪一柱螺栓群干不設(shè)支 (c)螺栓布置正面7.59 v vN v tNbNt NV≤N (7- vc式中Nb——一個(gè)剪力螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值。Nb一個(gè)剪力螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值。Ntb——一個(gè)拉力螺栓的承載力設(shè)計(jì)值。vcNt——7.11】7.60為牛腿與柱翼緣的連接，剪力V=250kN，e=140mm，螺C級(jí)，端板下設(shè)有承托。鋼材為Q235—B，手工焊，焊E43型，試按考慮承托傳遞全部剪力V和不傳遞V兩種情況設(shè)計(jì)此連接。7.607.11解(1)承托傳遞全部剪力V。承托傳遞全部剪力V=250kN，螺栓群只承受由偏心力引起M=Ve=(250×0.14kNm=35kNm。按彈性設(shè)計(jì)法，可假定螺栓群旋轉(zhuǎn)中心在彎矩指向的最下排螺栓的軸線上。設(shè)螺栓為M20(Ae=245.0mm2)，則受拉螺栓數(shù)為n=8。NtbAeftb(245.0170103)kN 35102 Nt kN23.3kNNt41.7kN(滿足要求y2my2

2(102202302402f

ewhew

1.25250

N/mm2139.5N/mm2

ffw160N/mm2(滿足要求M=35kNm的共同作用Nbnπd

b

3015202140103 v4

1

kN NbNbtfb(2020305103)kNtNbtNtNV250kN25kNNb 25 23.325 23.3 44.0 41.7 vN v tNbNt高強(qiáng)度螺栓連接的工作性高強(qiáng)度螺栓連接的工作性程中已逐漸采用20錳鈦硼鋼作為高強(qiáng)度螺栓的鋼。高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接。高強(qiáng)度螺栓安裝時(shí)將螺栓擰緊，使螺桿產(chǎn)生很大的預(yù)拉力，而被連接板件間則產(chǎn)生很大的預(yù)壓力。連接受力后，接觸面產(chǎn)生的摩擦力板件的相互滑移，以達(dá)到傳遞外力的目的。高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接與普通螺栓連接的重要區(qū)別，就是完全不靠螺桿的抗剪和孔壁的承壓來傳力，而是靠鋼板間接觸面的摩擦力傳力。 Nb0.9n 式中0.9——抗力分項(xiàng)系數(shù)R的倒數(shù)，即取R1/0.91.111————

(7-7-7摩擦面的抗滑移系數(shù)μ表7-8每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P 單位螺栓的公稱直徑8.810.9P0.90.9fyAe/1.20.675fy

(7-式中fy——Ae——7-67.61表示單個(gè)螺栓受剪時(shí)的工作曲線，由于承壓乎全部，故高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的計(jì)算方法與普

7.61生擠壓力C，而擠壓力C與預(yù)拉力P相平衡。拉力增量為ΔPC減少C7.62(b)所示，由平衡PP(CC)7.62厚度為。鋼板擠壓面積為Ac，由變形關(guān)系可得aP，b式中Δa——螺栓在長(zhǎng)度內(nèi)的伸長(zhǎng)量。Δb——鋼板在長(zhǎng)度內(nèi)的恢復(fù)量。

ab，P 1Ac/ Ad，故可以認(rèn)為ΔP≈0tNbtNt≤PP基本的增大而減小。現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》用Nt乘1.125的系數(shù)來考慮μ值降低的不利影響， Nb0.9n(P1.1251.111N)0.9n( 式中1.111R

(7-與普通螺栓相同，即式7-63力。當(dāng)板間的摩擦力被克服，螺桿與孔壁接觸時(shí)，板件孔前區(qū)將形成三向應(yīng)力場(chǎng)，所以承壓型連接高強(qiáng)度螺栓的承壓強(qiáng)度比普通螺栓高很多，兩者相差約50%。當(dāng)承壓型連接高強(qiáng)度螺栓受有桿軸拉力時(shí)，板間的壓緊力隨外拉力的增加而減小，因而其承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值也1.2化這一因素。因?yàn)樗懈邚?qiáng)度螺栓的外拉力一般均不大于0.8P1.2因此，對(duì)于同時(shí)受剪力和拉力的承壓型連接高強(qiáng)度螺栓，還要按式(7-68)計(jì)算孔壁承壓：NNcb

1dtf

(7- c式中Nb——c——設(shè)計(jì)值的計(jì)算式列于表7-9中，方便讀者對(duì)照與應(yīng)用。7-9 Nb πd2f nv Nbdtf 1Nbπd2fe 計(jì)算式備注1 N N NV≤N 2Nb0.9n NbtNb0.9n(P1.25N Nt≤3承壓型連接高強(qiáng)度πd2Nvnv4fvNbdtfbc2Nbnπdef v bNtπd2e4 N N NvNt≤1Nvn≤N 高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計(jì)算力作用時(shí)。此時(shí)，高強(qiáng)度螺栓連接所需螺栓數(shù)目