鋼結(jié)構(gòu)連接課件

2023/3/141第3章鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接方法焊接方法和焊縫連接型式角焊接的構(gòu)造和計算對接焊縫的構(gòu)造和計算焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形普通螺栓連接的構(gòu)造和計算高強度螺栓連接的性能和計算主要內(nèi)容：2023/3/142第3章鋼結(jié)構(gòu)的連接掌握焊接連接的特性和計算普通螺栓連接、高強度螺栓連接的性能和計算重點：2023/3/1433.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法連接的要求：足夠的強度、剛度和延性連接方法：焊接、鉚接和螺栓連接鋼結(jié)構(gòu)的連接方法a)NNNNc)NNb)2023/3/1453.2焊接方法和焊縫連接型式電弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊和電阻焊等3.2.1常用焊接方法手工電弧焊手工電弧焊－最常用，焊條應(yīng)與主體金屬相適應(yīng)，如Q235鋼要用E43型焊條埋弧焊－自動與半自動，生產(chǎn)效益高氣體保護(hù)焊

焊機導(dǎo)線熔池焊條焊鉗保護(hù)氣體焊件電弧2023/3/146優(yōu)點：省工省材，任何形狀的構(gòu)件均可直接連接，密封性好，剛度大缺點：材質(zhì)劣化，殘余應(yīng)力、殘余變形，一裂即壞、低溫冷脆3.2.2焊縫連接的優(yōu)缺點2023/3/147焊縫缺陷：裂紋、氣孔、燒穿、夾渣、未焊透、咬邊、焊瘤等3.2.3焊縫缺陷2023/3/149焊縫連接型式：對接、搭接、T形連接和角接3.2.4焊縫連接型式及焊縫型式焊縫連接型式2023/3/1410焊縫型式：對接焊縫和角焊縫焊縫型式對接焊縫按受力與焊縫方向分：

1）正對接焊縫(a)：作用力方向與焊縫方向正交。

2）斜對接焊縫(b)：作用力方向與焊縫方向斜交。角焊縫按受力與焊縫方向分：

1）正面角焊縫(c)：作用力方向與焊縫長度方向垂直。

2）側(cè)面角焊縫(c)：作用力方向與焊縫長度方向平行。

3）斜焊縫（c）：作用力方向與焊縫方向斜交。2023/3/1411鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure第三章連接

Chapter3Connections1）對接焊縫正對接焊縫T型對接焊縫斜對接焊縫2）角焊縫2023/3/1413作用：表明焊縫型式、尺寸和輔助要求表示方法：由圖形符號、輔助符號和引出線等部分組成3.2.5焊縫代號2023/3/14143.3角焊縫的構(gòu)造和計算截面形狀3.3.1角焊縫的構(gòu)造和強度

角焊縫截面圖2023/3/1415應(yīng)力分布側(cè)面角焊縫應(yīng)力分布

角焊縫應(yīng)力-位移曲線2023/3/1417角焊縫構(gòu)造要求tt1t22023/3/1418歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會推薦公式有效截面焊縫金屬的抗拉強度規(guī)范規(guī)定的角焊縫強度設(shè)計值，由于是由角焊縫的抗剪條件確定，加一系數(shù)后相當(dāng)于角焊縫的抗拉強度設(shè)計值垂直于焊縫有效截面的正應(yīng)力垂直于焊縫長度方向的剪應(yīng)力平行于焊縫長度方向的剪應(yīng)力3.3.2角焊縫計算的基本公式我國規(guī)范公式2023/3/1419Ny:垂直于焊縫長度方向的軸心力Nx:平行于焊縫長度方向的軸心力lw:焊縫計算長度，實際長度減去2hfhe:焊縫有效厚度，等于0.7hfNy在焊縫有效截面上引起的垂直于焊縫一個直角邊的應(yīng)力，它既不是正應(yīng)力，也不是剪應(yīng)力，而是以下兩個應(yīng)力的合應(yīng)力；Nx在焊縫有效截面上引起的平行于焊縫長度的應(yīng)力；實用計算方法2023/3/14211.受軸心力焊件的拼接板連接僅側(cè)面角焊縫：僅正面角焊縫：3.3.3常用連接方式的角焊縫計算

軸心力作用下角焊縫連接2023/3/1422三面圍焊時：先計算正面角焊縫N1，剩余的N-N1由側(cè)面角焊縫承擔(dān)。菱形拼接板：簡化計算不計正面及斜焊縫的f2023/3/14232.受軸心力角鋼的連接當(dāng)采用側(cè)面角焊縫連接時肢背：肢尖：

角鋼角焊縫上受力分配——兩面?zhèn)群?023/3/1425當(dāng)采用三面圍焊連接時正面角焊縫承擔(dān)的力：側(cè)面角焊縫承擔(dān)的力：

肢背

肢尖

角鋼角焊縫上受力分配——三面圍焊2023/3/1426當(dāng)采用L形焊連接時正面角焊縫承擔(dān)的力：側(cè)面角焊縫承擔(dān)的力：

角鋼角焊縫上受力分配——L形焊2023/3/1429步驟2：計算焊縫長度（lw）假設(shè)采用兩面?zhèn)群缚p，拼接蓋板采用上下兩塊。根據(jù)公式（3.8）式算得連接一側(cè)所需焊縫的的總長度Slw=1250mm拼接蓋板的長度L=676mm,取680mm由于該連接采用了上下兩塊拼接蓋板，在連接一側(cè)有4條側(cè)焊縫，一條側(cè)焊縫的實際長度lw′=333mm驗算lwmin≦lw′≦lwmax2023/3/1430步驟3：確定拼接蓋板的寬度（b）雖然沿拼接蓋板的寬度方向沒有施焊，但也應(yīng)該根據(jù)強度條件和構(gòu)造要求確定其寬度。強度條件：假設(shè)b=240mm,則拼接蓋板的橫截面積A=3840mm2,根據(jù)靜態(tài)軸力計算的強度值s=182.3N/mm2<f=215N/mm2選用拼接蓋板的尺寸為680mm×240mm×16mm構(gòu)造要求：當(dāng)板件端部只有兩條側(cè)面角焊縫連接時，要求b/lw<1。

當(dāng)t>12mm時，b≦16t,t為較薄焊件的厚度2023/3/1431方法二：假定焊腳尺寸和拼接蓋板尺寸----驗算焊縫承載力（如果假定的焊縫尺寸不能滿足承載力要求時，則應(yīng)調(diào)整焊腳尺寸，再進(jìn)行驗算）步驟1：假定焊腳尺寸（hf=10mm)步驟2：假定拼接蓋板尺寸

采用菱形拼接蓋板，拼接蓋板上下兩塊2023/3/1432步驟3：計算各部分焊縫的承載力a)正面角焊縫N1=109.3kNb)側(cè)面角焊縫N2=448.0kNc)斜焊縫N3=854.8kN步驟4：作用力設(shè)計值與承載力比較N=1400kN<N′=N1+N2+N3=1412kN滿足要求2023/3/1433例3.3

設(shè)計如圖所示雙面不等邊角鋼和節(jié)點板間的連接角焊縫。受動力荷載N=575kN。鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。N=575kN2160×100×10[分析]目標(biāo)：設(shè)計焊縫（包括焊腳尺寸、焊縫長度）方法：假定焊腳尺寸----焊縫長度2023/3/1434

步驟1：確定焊縫強度設(shè)計值（ffw）

ffw=160N/mm2

步驟2：假定焊腳尺寸（hf）角焊縫的尺寸是根據(jù)板件的厚度確定的。最大焊腳尺寸：規(guī)范規(guī)定，當(dāng)t>6mm時，hf≦t-(1～2)mm，t為較薄焊件的厚度hfmax=8～9mm取hf=6mm最小焊腳尺寸：規(guī)范規(guī)定，hf≧1.5(t)1/2，t為較厚焊件的厚度hfmin=5.6mm2023/3/1435步驟3：計算角鋼肢背和肢尖上側(cè)縫分擔(dān)的軸力（N1,N2）查得焊縫內(nèi)力分配系數(shù)K1=0.65,K2=0.35肢背角焊縫所承受的內(nèi)力N1=373.75kN肢尖角焊縫所承受的內(nèi)力N2=201.25kNNk1Nk2Nlw2lw12023/3/1436步驟4：計算角鋼肢背和肢尖上側(cè)縫長度（lw1,lw2）肢背角焊縫側(cè)縫長度lw1′=278mm考慮到起滅弧的影響，肢背和肢尖角焊縫實際長度肢尖角焊縫側(cè)縫長度lw2′=150mmlw2=lw2′+2hf=162mmlw1=lw1′+2hf=290mm2023/3/1437NθeNxNyMAσNxσMτNyhehet（1）受彎矩M

、剪力V

、軸力N聯(lián)合作用時角焊縫的計算由軸心拉力Nx產(chǎn)生的應(yīng)力：由彎矩M產(chǎn)生的最大應(yīng)力：3.受偏心力時角焊縫連接計算2023/3/1438A點產(chǎn)生的剪應(yīng)力：A點控制應(yīng)力最大為控制設(shè)計點A點產(chǎn)生的正應(yīng)力由兩部分組成：軸心拉力Nx和彎矩M產(chǎn)生的正應(yīng)力。直接疊加得：代入角焊縫實用計算公式（3.6）：2023/3/1439（2）V、M共同作用下焊縫強度計算h1σf1σf2τfxxhh222’1h1MeFVM對于1點：式中：Iw—全部焊縫有效截面對中性軸的慣性矩；

h1—兩翼緣焊縫有效截面最外纖維間的距離假設(shè)：腹板焊縫承受全部剪力，全部焊縫承受彎矩2023/3/1440h1σf1σf2τfxxhh222’1h1MeFVM對于2點：強度驗算公式：h2—腹板焊縫的實際長度；lw2—腹板焊縫的計算長度；he2—腹板焊縫截面有效高度。2023/3/1441工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣角焊縫的連接另一種計算方法是使焊縫傳遞應(yīng)力近似與材料所承受應(yīng)力相協(xié)調(diào)，即假設(shè)腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，并將彎矩M化為一對水平力H=M/h。腹板焊縫的強度計算式：HH翼緣焊縫的強度計算式：V2023/3/1442（3）三面圍焊受扭矩、剪力聯(lián)合作用時角焊縫的計算承受偏心力的三面圍焊Fe1rxahl2xxyyAA’0TVre將F向焊縫群形心簡化得:

軸心力V＝F扭矩

T=Fe故：該連接的設(shè)計控制點為A點和A’點計算時按彈性理論假定:①被連接件絕對剛性，它有繞焊縫形心O旋轉(zhuǎn)的趨勢，而焊縫本身為彈性。②扭距在角焊縫群上產(chǎn)生的任一點的應(yīng)力方向垂直于該點與形心的連線，且應(yīng)力大小與連線長度r成正比。③在軸心力V作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。2023/3/1443e2x0l1l2xxyyAA’0TFrxxyyrrxryA0θheTTfFA’T作用下A點應(yīng)力:sTIp——為焊縫計算截面對形心的極慣性矩，Ip=Ix+Iy

Ix，Iy——焊縫計算截面對x、y軸的慣性矩；

rx、ry——為焊縫形心到焊縫驗算點在x、y方向的距離。2023/3/1444軸力F產(chǎn)生的應(yīng)力按均勻分布計算，A點應(yīng)力:A點垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力為:f，F(xiàn)，平行于焊縫長度方向的應(yīng)力為:T強度驗算公式：FxxyyrrxryA0θheTTfFA’2023/3/14453.4對接焊縫的構(gòu)造和計算坡口形式：I形縫、V形縫、帶鈍邊單邊V形縫、帶鈍邊V形縫（Y形縫）、帶鈍邊U形縫、帶鈍邊雙單邊V形縫和雙Y形縫等3.4.1對接焊縫的構(gòu)造要求

對接焊縫坡口形式2023/3/1446不同寬度或厚度的鋼板拼接

不同寬度或厚度的鋼板拼接2023/3/1447其他構(gòu)造要求

對接焊縫的引弧板引弧板墊板墊板墊板

根部加墊板1）為防止熔化金屬流淌必要時可在坡口下加墊板。2）在焊縫的起滅弧處，常會出現(xiàn)弧坑等缺陷，故焊接時可設(shè)置引弧板和引出板，焊后將它們割除。2023/3/1448（1）軸心受力的對接焊縫3.4.2對接焊縫的計算軸心力作用下對接焊縫連接三級焊縫受拉時如直焊縫強度不足，可改用斜焊縫，使得2023/3/1449對接焊縫計算只需計算三級焊縫的抗拉強度，其他均與母材等強（加引弧板）對軸心受力的對接焊縫，驗算公式為焊縫計算長度當(dāng)未用引弧板時取實際長度減去2t，t為對接接頭連接件的較小厚度，T形連接為腹板厚度2023/3/1450（2）受彎受剪的對接焊縫

受彎受剪的對接連接按材料力學(xué)方法用疊加原理求正應(yīng)力、剪應(yīng)力驗算最大正應(yīng)力、剪應(yīng)力、折算應(yīng)力（工字形翼緣與腹板交接點處正應(yīng)力與剪應(yīng)力都較大）2023/3/1451（2）受彎受剪的對接焊縫

受彎、剪的工形截面對接焊縫1.1為考慮最大折算應(yīng)力只在局部將強度設(shè)計值提高的系數(shù)2023/3/1452§3.5焊接殘余應(yīng)力和焊接變形3.5.1焊接殘余應(yīng)力和變形的原因1.焊接殘余應(yīng)力的分類

▲縱向焊接應(yīng)力：長度方向的應(yīng)力▲橫向焊接應(yīng)力：垂直于焊縫長度方向且平行于構(gòu)件表面的應(yīng)力；▲厚度方向焊接應(yīng)力：垂直于焊縫長度方向且垂直于構(gòu)件表面的應(yīng)力。

2.焊接殘余應(yīng)力的成因a)焊接過程是一個不均勻的加熱和冷卻過程，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場，焊縫處可達(dá)1600oC，而鄰近區(qū)域溫度驟降。（1）縱向焊接殘余應(yīng)力2023/3/1453b)高溫鋼材膨脹大，但受到兩側(cè)溫度低、膨脹小的鋼材限制，產(chǎn)生熱態(tài)塑性壓縮，焊縫冷卻時被塑性壓縮的焊縫區(qū)趨向收縮，但受到兩側(cè)鋼材的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力。對于低碳鋼和低合金鋼，該拉應(yīng)力可以使鋼材達(dá)到屈服強度。c)焊接殘余應(yīng)力是無荷載的內(nèi)應(yīng)力，故在焊件內(nèi)自相平衡，這必然在焊縫稍遠(yuǎn)區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力。+--500oC800oC300oC300oC500oC800oC施焊方向8cm64202468cm2023/3/1454（2）橫向焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因:a)

焊縫的縱向收縮，使焊件有反向彎曲變形的趨勢，導(dǎo)致兩焊件在焊縫處中部受拉，兩端受壓；b)焊接時已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的橫向膨脹，產(chǎn)生橫向塑性壓縮變形。焊縫冷卻時，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，而先焊焊縫產(chǎn)生壓應(yīng)力，因應(yīng)力自相平衡，更遠(yuǎn)處焊縫則產(chǎn)生拉應(yīng)力；應(yīng)力分布與施焊方向有關(guān)。以上兩種應(yīng)力的組合即為橫向焊接殘余應(yīng)力2023/3/1455(a)焊縫縱向收縮時的變形趨勢-+-(b)焊縫縱向收縮時的橫向應(yīng)力xy+-+施焊方向(c)焊縫橫向收縮時的橫向應(yīng)力xy-+-+(d)焊縫橫向殘余應(yīng)力yx-++施焊方向(e)-+-施焊方向(f)xyyx不同施焊方向下,焊縫橫向收縮時產(chǎn)生的橫向殘余應(yīng)力2023/3/1456（3）沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力a)在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊。-+-321σxσyσzb)焊接時沿厚度方向已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的膨脹，產(chǎn)生塑性壓縮變形。焊縫冷卻時，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，而先焊焊縫產(chǎn)生壓應(yīng)力，因應(yīng)力自相平衡，更遠(yuǎn)處焊縫則產(chǎn)生拉應(yīng)力。c)因此，除了橫向和縱向焊接殘余應(yīng)力x

，y外，還存在沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力z

，這三種應(yīng)力形成同號(受拉)三向應(yīng)力，大大降低連接的塑性。2023/3/14572023/3/14583.焊接殘余變形的產(chǎn)生

在施焊時，由于不均勻的加熱和冷卻，焊區(qū)的縱向和橫向受到熱態(tài)塑性壓縮，使構(gòu)件產(chǎn)生變形。表現(xiàn)主要有：縱向收縮、橫向收縮、彎曲變形、角變形、波浪變形、扭曲變形等。2023/3/1459鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure（1）對結(jié)構(gòu)靜力強度的影響σ+--bfy+--bfyNyNy因焊接殘余應(yīng)力自相平衡，故：當(dāng)板件全截面達(dá)到fy，即N=Ny時：結(jié)論：焊接殘余應(yīng)力不會影響結(jié)構(gòu)的靜力強度+--fyσbBt3.4.2焊接應(yīng)力和變形對結(jié)構(gòu)工作性能的影響1.焊接應(yīng)力的影響2023/3/1460鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure（2）對結(jié)構(gòu)剛度的影響當(dāng)焊接殘余應(yīng)力存在時，因截面的bt部分拉應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到fy

，故該部分剛度為零（屈服），這時在N作用下應(yīng)變增量為：σ+--bfyNN+--fyσNNbBt△ε1>△ε2當(dāng)截面上沒有焊接殘余應(yīng)力時，在N作用下應(yīng)變增量為：結(jié)論：焊接殘余應(yīng)力使結(jié)構(gòu)變形增大，即降低了結(jié)構(gòu)的剛度。2023/3/1461（3）對低溫冷脆的影響（4）對疲勞強度的影響

對于厚板或交叉焊縫，將產(chǎn)生三向焊接殘余拉應(yīng)力，阻礙塑性的發(fā)展，使裂縫容易發(fā)生和發(fā)展，增加了鋼材低溫脆斷傾向。所以，降低或消除焊接殘余應(yīng)力是改善結(jié)構(gòu)低溫冷脆性能的重要措施。

在焊縫及其附近主體金屬焊接殘余拉應(yīng)力通常達(dá)到鋼材的屈服強度，此部位是形成和發(fā)展疲勞裂紋的敏感區(qū)域。因此焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的疲勞強度有明顯的不利影響。

對于軸心受壓構(gòu)件，焊接殘余應(yīng)力使其撓曲剛度減小，降低壓桿的穩(wěn)定承載力。（5）對壓桿穩(wěn)定的影響2023/3/1462焊接應(yīng)力的影響

▲常溫下不影響結(jié)構(gòu)的靜力強度；

▲增大結(jié)構(gòu)的變形，降低結(jié)構(gòu)的剛度；

▲降低疲勞強度；

▲在厚板或交叉焊縫處產(chǎn)生三向應(yīng)力狀態(tài)，阻礙了塑性變形，在低溫下使裂紋易發(fā)生和發(fā)展；

▲降低壓桿的穩(wěn)定性。焊接變形的影響▲焊接變形若超出驗收規(guī)范規(guī)定，需花許多工時去矯正；▲影響構(gòu)件的尺寸和外形美觀，還可能降低結(jié)構(gòu)的承載力，引起事故。2023/3/14633.4.3減少焊接應(yīng)力和變形的措施（1）采用合理的施焊順序和方向（2）采用反變形法減小焊接變形或焊接應(yīng)力（3）錘擊或碾壓焊縫使焊縫得到延伸（4）小尺寸焊件，應(yīng)焊前預(yù)熱或焊后回火處理1.合理的焊縫設(shè)計（1）合理的選擇焊縫的尺寸和形式（2）盡可能減少不必要的焊縫（3）合理的安排焊縫的位置（4）盡量避免焊縫的過分集中和交叉（5）盡量避免母材在厚度方向的收縮應(yīng)力2.合理的工藝措施2023/3/1464例3.4

驗算圖中梁與鋼柱間的連接角焊縫的強度。鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。荷載設(shè)計值N=400kN（靜力荷載），e=250mm，焊腳尺寸hf=8mm。NVMa)b)c)例題3.4(角焊縫受偏心剪力)2023/3/1465[分析]對于工字梁與鋼柱的角焊縫連接，通常只承受彎矩M和剪力V的作用，荷載情況簡單，但是焊縫采用了周邊圍焊，焊縫截面情況比較復(fù)雜。目的：驗算角焊縫的強度（焊腳尺寸hf已知，焊縫長度lw可以根據(jù)構(gòu)造要求確定）計算時可以采用兩種假設(shè)：A：腹板焊縫承受全部剪力，彎矩由全部焊縫承擔(dān)；B：腹板焊縫承受全部剪力，翼緣焊縫承受全部彎矩。2023/3/1466[計算]步驟2：作用在焊縫形心上力素的計算V=N=400kNM=Ne=10000kN·cm

步驟1：確定焊縫強度設(shè)計值（ffw）

ffw=160N/mm2

采用假設(shè)A：腹板焊縫承受全部剪力，彎矩由全部焊縫承擔(dān)步驟3：計算焊縫有效截面對中和軸的慣性矩

Iw=2*0.7*8*200*(205.6-5.6/2)2+4*0.7*8*95*(170+5.6/2)2+2*0.7*8*3403/12=19235*104mm22023/3/1467翼緣焊縫的最大正應(yīng)力

sf1=106.9N/mm2<bf*160=195N/mm2

步驟4：計算控制點應(yīng)力控制點有兩點：

a)翼緣焊縫的最外纖維處

b)翼緣焊縫與腹板焊縫的交點處

b)腹板焊縫中由彎矩引起的最大正應(yīng)力sf2=88.4N/mm2剪力V在腹板焊縫中產(chǎn)生的平均剪應(yīng)力tf=105.0N/mm2（3.6）腹板焊縫的強度為127.6N/mm2<160N/mm2

滿足強度要求2023/3/1468采用假設(shè)B：腹板焊縫承受全部剪力，翼緣焊縫承受全部彎矩HH

步驟3：翼緣焊縫所承受的水平力（翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，可以將彎矩轉(zhuǎn)化為一對水平力）

H=M/h=263kN(h值近似取為翼緣中線的距離)翼緣焊縫的強度sf＝120.4N/mm2<195N/mm2腹板焊縫的強度tf＝105.0N/mm2<160N/mm2均滿足要求2023/3/1469例3.5

設(shè)計牛腿板與鋼柱間的連接角焊縫（三面圍焊），并驗算焊縫強度。板邊長度l1=300mm，l2=400mm，偏心力F=196kN，e1=300mm，承受靜力荷載，鋼材Q235，手工焊，焊條為E43型，鋼板厚t=10mm。ye1MFVAoa)e2l1l2xryrxrb)yoxy0.7hf2023/3/1470ye1MFVAoa)e2l1l2[分析]該三面圍焊共同承受剪力V和扭距T的作用，將偏心力F移至焊縫計算截面的重心就可以求出相應(yīng)的V和T。目的：設(shè)計牛腿板和鋼柱板之間的角焊縫（焊縫長度可以根據(jù)構(gòu)造要求確定）設(shè)計中，l1,l2都緊貼牛腿板一側(cè)（并不在焊縫的中線），這樣焊縫的實際長度要比l1,l2稍大，因此計算長度采用l1,l2,不再扣除水平焊縫的端部缺陷。假設(shè)焊腳尺寸－－驗算角焊縫的強度hf=8mm2023/3/1471[計算]步驟2：焊縫計算截面的重心位置

x0=90mm

步驟1：確定焊縫強度設(shè)計值（ffw）

ffw=160N/mm2

xyx300400步驟3：焊縫截面的慣性矩

Ix=16.4*107mm4Iy＝5.5*107mm4Ip＝21.9*107mm42023/3/1472步驟4：作用在焊縫上的力素計算

V=F=196kNe=e1+e2=e1+(l1-x0)=510mmT=Fe=109N-mmrMVxyx300400e2e1NA步驟5：控制點A強度計算

sf=96N/mm2

tT=91N/mm2

sF=35N/mm2

（3.6）控制點強度為140.8N/mm2<160N/mm2

滿足強度要求2023/3/14731、排列方式：并列或錯列3.6.1螺栓的排列和構(gòu)造要求

鋼板和角鋼上的螺栓排列3.6普通螺栓連接的構(gòu)造和計算2023/3/1474排列要求受力要求：鋼板端部剪斷，端距不應(yīng)小于2d0；受拉時，栓距和線距不應(yīng)過??；受壓時，沿作用力方向的栓距不宜過大。構(gòu)造要求：栓距和線距不宜過大

施工要求：有一定的施工空間2023/3/1475排列要求：(1)受力要求

因此規(guī)范從受力的角度規(guī)定了最大和最小容許間距下限：防止孔間板破裂≥3d0上限：防止板間張口和鼓曲。b）螺孔中心距限制a）端距限制——防止孔端鋼板剪斷，≥2d0

；中心距太大<2d端距過小2023/3/1476端距端距中距邊距線距3d02d03d01.5d01.5d03d03d02d0端距邊距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d03d0端距（2）構(gòu)造要求

若栓距及線距過大，則構(gòu)件接觸面不夠緊密，潮氣易侵入縫隙而發(fā)生銹蝕。規(guī)范規(guī)定了螺栓的最大容許間距。（3）施工要求

要保證有一定的空間，以便轉(zhuǎn)動扳手，擰緊螺母。因此規(guī)范規(guī)定了螺栓的最小容許間距。2023/3/1477

根據(jù)規(guī)范規(guī)定（P86表3.5.1）的螺栓最大、最小容許間距，排列螺栓時宜按最小容許間距取用，且宜取5mm的倍數(shù)，并按等距離布置，以縮小連接的尺寸。最大容許間距一般只在起連系作用的構(gòu)造連接中采用。2023/3/1478螺栓連接受力形式3.6.2普通螺栓連接受剪、受拉時的工作性能NFF2023/3/14791.

抗剪螺栓連接破壞形式：螺栓桿剪斷；孔壁壓壞；板被拉斷；板端被剪斷；螺栓桿彎曲。

3.6.2普通螺栓連接受剪、受拉時的工作性能NNabNN/2N/2NδO2023/3/14802023/3/14811.

抗剪螺栓連接受力狀態(tài)：彈性時兩端大而中間小，進(jìn)入塑性階段后，因內(nèi)力重分布使各螺栓受力趨于均勻。為防止“解鈕扣”破壞，當(dāng)連接長度l1較大時，應(yīng)將螺栓的承載力乘以折減系數(shù)。3.6.2普通螺栓連接受剪、受拉時的工作性能螺栓受剪力狀態(tài)2023/3/1482一個螺栓的抗剪設(shè)計承載力與螺栓材料有關(guān)與被連接的鋼板強度有關(guān)

剪力螺栓的剪面數(shù)和承壓厚度2023/3/1483軸心受剪所需螺栓數(shù)目承載力折減系數(shù)凈截面強度計算2023/3/14842.

抗拉螺栓連接破壞形式：螺栓桿拉斷

為考慮撬力的影響，規(guī)范規(guī)定普通螺栓抗拉強度設(shè)計值ftb取同樣鋼號鋼材抗拉強度設(shè)計值f的0.8倍3.6.2普通螺栓連接受剪、受拉時的工作性能

抗拉螺栓連接2023/3/1485

Chapter3Connectionsdedndmd螺栓的有效截面面積因栓桿上的螺紋為斜方向的，所以公式取的是有效直徑de而不是凈直徑dn，現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)?。?023/3/14861.

螺栓群在軸心力作用下的抗剪計算螺栓數(shù)目：3.6.3螺栓群的計算2023/3/14872.

螺栓群在扭矩作用下的抗剪計算基本假定：①被連接構(gòu)件是絕對剛性的，而螺栓則是彈性的；②各螺栓繞螺栓群形心o旋轉(zhuǎn)，其受力大小與其至螺栓群形心o的距離r成正比，力的方向與其至螺栓群形心的連線相垂直。

螺栓群受扭矩計算2023/3/14882.

螺栓群在扭矩作用下的抗剪計算平衡條件：

根據(jù)螺栓受力大小與其至形心o的距離r成正比條件：得：2023/3/14893.

螺栓群在扭矩、剪力、軸心力作用下的抗剪計算

螺栓群受扭、受剪、受軸心力的計算2023/3/14903.

螺栓群在扭矩、剪力、軸心力作用下的抗剪計算在扭矩作用下，螺栓1受力：在剪力V和軸心力N作用下，螺栓均勻受力：則螺栓1承受的最大剪力N1應(yīng)滿足：2023/3/14914.

螺栓群在軸心力作用下的抗拉計算5.

螺栓群在彎矩作用下的抗拉計算假定：中和軸在最下排螺栓處彎矩作用下抗拉螺栓計算2023/3/1492小偏心受拉－中性軸位置在螺栓群形心(Fig.(b))偏心受拉大偏心受拉－中性軸位置在最下一排螺栓(Fig.(c))如何判別大小偏心2023/3/14936.

螺栓群同時承受剪力和拉力的計算

螺栓群同時承受剪力和拉力2023/3/14946.

螺栓群同時承受剪力和拉力的計算支托僅起安裝作用：螺栓群承受彎矩M和剪力V螺栓不發(fā)生拉剪破壞板不發(fā)生承壓破壞2023/3/14956.

螺栓群同時承受剪力和拉力的計算支托承受剪力：螺栓群只承受彎矩M支托和柱翼緣的角焊縫驗算為考慮剪力V偏心對角焊縫的影響，取1.25~1.352023/3/1496級別：10.9級和8.8級栓孔：鉆成孔按受力特征分類：摩擦型連接、承壓型連接和承受拉力的連接影響承載力的因素：栓桿預(yù)拉力、連接表面抗滑移系數(shù)和鋼材種類3.7.1高強度螺栓連接的性能3.7高強度螺栓連接的性能和計算2023/3/1497高強度螺栓的預(yù)拉力施加方法：扭矩法、轉(zhuǎn)角法和扭剪法預(yù)拉力設(shè)計值：高強度螺栓預(yù)拉力設(shè)計值按材料強度和螺栓有效截面積確定，取值時考慮：①螺栓材料抗力的變異性，引入折減系數(shù)0.9；②施加預(yù)應(yīng)力時為補償預(yù)拉力損失超張拉5%~10%，引入折減系數(shù)0.9；③在扭緊螺栓時，扭矩使螺栓產(chǎn)生的剪力將降低螺栓的抗拉承載力，引入折減系數(shù)1/1.2；④鋼材由于以抗拉強度為準(zhǔn)，引入附加安全系數(shù)0.9。2023/3/14982.

高強度螺栓連接的摩擦面抗滑移系數(shù)對于承壓型連接，只要求清除油污及浮銹對于摩擦型連接，對摩擦面抗滑移系數(shù)有要求3.

高強度螺栓的排列要求同普通螺栓，同樣要考慮連接長度對承載力的不利影響。2023/3/14991.

高強度螺栓摩擦型連接2.

高強度螺栓承壓型連接破壞狀態(tài)同普通螺栓，極限承載力由桿身抗剪和孔壁承壓決定，摩擦力只起延緩滑動作用，計算方法和普通螺栓相同。3.7.2高強度螺栓的抗剪承載力設(shè)計值2023/3/141001.

軸心力作用時螺栓數(shù)：構(gòu)件凈截面強度：對于承壓型連接，驗算與普通螺栓相同；對于摩擦型連接，要考慮孔前傳力的影響（占螺栓傳力的50%）3.7.3高強度螺栓群的抗剪計算

摩擦型高強度螺栓孔前傳力2023/3/141012.

扭矩作用時，及扭矩、剪力、軸心力共同作用時螺栓群受扭矩T、剪力V和軸心力N共同作用的高強度螺栓連接的抗剪計算與普通螺栓相同，只是用高強度螺栓的承載力設(shè)計值。2023/3/141021.

高強度螺栓的抗拉連接性能規(guī)范規(guī)定每個摩擦型高強度螺栓的抗拉設(shè)計承載力不得大于0.8P，螺栓桿內(nèi)原預(yù)拉力基本不變。3.7.4高強度螺栓的抗拉連接高強度螺栓受拉2023/3/14103撬力的影響：限制抗拉承載力在0.8P以內(nèi)高強度螺栓拉力變化2023/3/14104承壓型高強度螺栓抗拉設(shè)計承載力此式與0.8P差別不大。2023/3/141052.

高強度螺栓抗拉連接計算軸心拉力的螺栓數(shù)：彎矩作用時

高強度螺栓受彎連接2023/3/14106中和軸在螺栓群形心處上式為摩擦型，對承壓型，右邊改為2023/3/141071.

高強度螺栓摩擦型連接由于外拉力的作用，板件間的擠壓力降低每個螺栓的抗剪承載力也隨之減少抗滑移系數(shù)隨板件間的擠壓力的減小而降低

2.

高強度螺栓承壓型連接3.7.5同時受剪力和拉力的高強度螺栓連接計算2023/3/14108小結(jié)：一個高強度螺栓的承載力一個摩擦型高強度螺栓的抗剪設(shè)計承載力一個摩擦型高強度螺栓的抗拉設(shè)計承載力一個承壓型高強度螺栓的抗剪和抗拉設(shè)計承載力---公式同普通螺栓2023/3/14109一個高強度螺栓受拉剪作用的承載力摩擦型承壓型2023/3/14110高強度螺栓群受剪力作用軸心力作用下所需螺栓數(shù)目－－凈截面驗算與普通螺栓不同偏心力作用下的驗算－－同普通螺栓2023/3/14111高強度螺栓群受拉力作用軸心力作用彎矩受拉—中性軸位置在形心軸偏心受拉—同普通螺栓小偏心受拉2023/3/14112高強度螺栓群受拉剪作用摩擦型—驗算整個連接的抗剪承載力承壓型—驗算受力最大螺栓2023/3/14113例3.6

驗算如圖所示端板和柱翼緣間普通螺栓的連接強度。普通螺栓4.6級，M22，孔徑23.5m