鋼結(jié)構(gòu)的連接

鋼結(jié)構(gòu)的連接第一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二鋼結(jié)構(gòu)的連接方法對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算焊接應(yīng)力和焊接變形螺栓連接的構(gòu)造高強(qiáng)螺栓連接的工作性能和計(jì)算普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算焊接方法和焊縫連接形式角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算第二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二第3.1節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的連接方法1.概述

2.焊縫連接3.螺栓連接4.鉚釘連接本節(jié)目錄第三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.概述連接的作用是通過(guò)一定方式將板材或型鋼組合成構(gòu)件,或?qū)⑷舾蓸?gòu)件組合成整體結(jié)構(gòu),以保證其共同工作。鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊接連接、螺栓連接和鉚釘連接三種。焊接連接螺栓連接鉚釘連接

第四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.焊縫連接對(duì)接焊縫連接角焊縫連接焊縫連接優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，任何形式的構(gòu)件都可直接相連；用料經(jīng)濟(jì)，不削弱截面；制作加工方便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大。第五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二缺點(diǎn)：在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材局部材質(zhì)變脆；焊接殘余應(yīng)力和殘余變形降低受壓構(gòu)件承載力；對(duì)裂紋敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，就容易擴(kuò)展到整體，低溫冷脆問(wèn)題較為突出。3.螺栓連接普通螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接螺栓連接粗制螺栓C級(jí)精制螺栓A、B級(jí)摩擦型高強(qiáng)度螺栓承壓型高強(qiáng)度螺栓第六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二鉚釘連接是將鉚釘插入鉚孔后施壓使鉚釘端部鉚合,常用加熱鉚合，也可在常溫下鉚合。鉚釘連接的塑性、韌性較好，連接變形小，承受動(dòng)力荷載時(shí)抗疲勞性能好，適合于重型和直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。但由于鉚釘連接費(fèi)材費(fèi)工，噪音大，一般情況下很少采用。4鉚釘連接第七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二鉚釘連接第八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二第3.2節(jié)焊接方法和焊縫連接形式1.鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法2.焊縫連接形式及焊縫形式3.焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)本節(jié)目錄第九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二1、手工電弧焊一、鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法（1）原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化焊條和母材形成焊縫。

焊機(jī)導(dǎo)線(xiàn)熔池焊條焊鉗保護(hù)氣體焊件電弧第十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（4）焊條的表示方法：E后面加4個(gè)數(shù)字E—表示焊條(Electrode)前兩位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強(qiáng)度（N/mm2)后兩位數(shù)字表示適用焊接位置、電流種類(lèi)及藥皮類(lèi)型等。（2）優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便，適于任意空間位置的焊接，持別適于焊接短焊縫。（3）缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊接質(zhì)量取決于焊工的精神狀態(tài)與技術(shù)水平，質(zhì)量波動(dòng)大。第十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（5）焊條的選擇焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)；不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。如：Q390、Q420鋼——E55型焊條(E5500--5518)Q345鋼——E50型焊條(E5000--5048)Q235鋼——E43型焊條（E4300--E4328)2、埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)）（1）原理：埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法。第十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二焊絲轉(zhuǎn)盤(pán)送絲器悍劑漏斗悍劑悍件熔渣悍縫金屬（2）優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低；電弧熱量集中，熔深大，熱影響區(qū)?。还に嚄l件穩(wěn)定，焊縫的化學(xué)成分均勻，焊縫質(zhì)量好，焊件變形小。第十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（3）缺點(diǎn)：裝配精度要求高，設(shè)備投資大，施工位置受限等。（4）焊絲的選擇：埋弧焊的焊條應(yīng)與焊件鋼材相匹配，如：Q235-H08、H08A、H08MnA;Q345、Q390-H08A、H08E、H08Mn等。3、氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊是利用惰性氣體或二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)介質(zhì)，在電弧周?chē)斐删植康谋Ｗo(hù)層，使被熔化的鋼材不與空氣接觸。其優(yōu)點(diǎn)：電弧加熱集中，焊接速度快，熔化深度大，焊縫強(qiáng)度高，塑性好。第十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二1、焊縫連接形式二、焊縫連接形式及焊縫形式按被連接鋼材的相互位置，可分為：（1）對(duì)接連接有拼接蓋板的對(duì)接連接第十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（2）搭接連接（3）T形連接（4）角部連接第十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（5）焊釘連接N（6）槽焊連接N第十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、焊縫形式（1）——正交——平行——斜交對(duì)接焊縫角焊縫正對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫按受力方向正面角焊縫側(cè)面角焊縫斜焊縫正交斜交第十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（2）角焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置分為：

①連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式。

②斷續(xù)角焊縫：在起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中，用于次要構(gòu)件或受力小的連接。長(zhǎng)度b≥10hf或50mm

受壓時(shí)間斷距離l≤15t;受拉時(shí)l≤30t，其中t為較薄焊件的厚度。bl間隔角焊縫連續(xù)角焊縫第十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（3）角焊縫按施焊位置分為：船形位置焊（平焊）立焊立焊仰焊仰焊仰焊橫焊橫焊橫焊平焊第二十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二1、焊縫缺陷三、焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)焊縫缺陷是指焊接過(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。常見(jiàn)的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透等；以及焊縫尺寸不符合要求、焊縫成形不良等。第二十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二裂紋焊瘤燒穿弧坑氣孔夾渣咬邊未熔合未焊透第二十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)外觀(guān)檢查：檢查外觀(guān)缺陷和幾何尺寸；內(nèi)部無(wú)損檢驗(yàn)：檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷。（超聲波檢驗(yàn)、X射線(xiàn)或γ射線(xiàn)透照或拍片）3、焊縫質(zhì)量等級(jí)及選用

《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-2001規(guī)定焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀(guān)檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；（1）焊縫質(zhì)量等級(jí)第二十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二一級(jí)、二級(jí)焊縫則除外觀(guān)檢查外，還要求一定數(shù)量的超聲波探傷檢驗(yàn)，超聲波探傷不能對(duì)缺陷作出判斷時(shí)，應(yīng)采用射線(xiàn)探傷檢驗(yàn)，并應(yīng)符合國(guó)家相應(yīng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017—2003)中，對(duì)焊縫質(zhì)量等級(jí)的選用有如下規(guī)定：①需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。平行于作用力方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級(jí)。（2）焊縫等級(jí)選用第二十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二②在不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(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Ｑ＞500kN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形接頭焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，質(zhì)量不應(yīng)低于二級(jí)。④角焊縫質(zhì)量等級(jí)一般為三級(jí)，直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞和起重量Ｑ＞500kN的中級(jí)工作制吊車(chē)梁的角焊縫的外觀(guān)質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。第二十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（3）焊縫符號(hào)標(biāo)注方法相同焊縫安裝焊縫雙面焊縫單面焊縫三角圍焊塞焊縫對(duì)接焊縫角焊縫形式hfOhfhfacv<acphf[hfpccaahf第二十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二第3.3節(jié)角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算1.角焊縫的形式和強(qiáng)度

2.角焊縫的構(gòu)造要求3.直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式4.直角角焊縫計(jì)算本節(jié)目錄第二十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、

角焊縫的形式和強(qiáng)度1、角焊縫的形式角焊縫按截面形式（根據(jù)兩焊腳邊的夾角）可分為直角角焊縫和斜角角焊縫。應(yīng)用情況如下：直角斜角第二十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（1）直角角焊縫hehfhf等腰式hehf1.5hf平坡式凹面式hehfhf圖中：hf稱(chēng)為焊腳尺寸；he稱(chēng)為焊縫的有效厚度直角角焊縫通常焊成表面微凸的等腰直角三角形截面。對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，正面角焊縫截面通常焊成平坡形式，側(cè)面角焊縫截面則焊成凹面形式。第二十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（2）斜角角焊縫兩焊邊夾角α>90°或α<90°的焊縫稱(chēng)為斜角角焊縫。斜角角焊縫常用于鋼漏斗和鋼管結(jié)構(gòu)中。hfhfα銳角hfαhf鈍角凸面hfhfα鈍角凹面對(duì)于α>135°或α<60°斜角角焊縫，除鋼管結(jié)構(gòu)外,不宜用作受力焊縫。第三十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、直角角焊縫的布置按角焊縫與外力的關(guān)系可分為：（1）正面角焊縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向垂直。（2）側(cè)面角焊縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向平行。（3）斜焊縫：作用力方向與焊縫方向斜交。N側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫正面角焊縫斜焊縫統(tǒng)稱(chēng)為圍焊縫第三十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二3、直角角焊縫的受力分析（1）側(cè)面角焊縫（側(cè)焊縫）試驗(yàn)表明側(cè)面角焊縫主要承受剪力，強(qiáng)度相對(duì)較低，但塑性性能較好。因外力通過(guò)焊縫時(shí)發(fā)生彎折，故彈性階段剪應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)度分布不均勻，呈兩端大中間小，lw/hf越大剪應(yīng)力分布越不均勻。但在接近塑性工作階段時(shí)，應(yīng)力趨于均布。側(cè)焊縫的應(yīng)力和破壞截面N剪切破壞面Nτf第三十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（2）正面角焊縫（端焊縫）

正面角焊縫受力后應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜，應(yīng)力集中嚴(yán)重，焊縫根部形成高峰應(yīng)力，易于開(kāi)裂。破壞強(qiáng)度要高一些，與側(cè)面角焊縫相比可高出35%-55%以上，但塑性較差。caτxy端焊縫的應(yīng)力狀態(tài)NNcb2NacaobτxyσxτyxabτyxcaσxabσyN2N第三十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（3）斜焊縫斜焊縫的受力性能介于側(cè)面角焊縫和正面角焊縫之間。

θ為試驗(yàn)焊縫與試件水平方向的夾角。角焊縫應(yīng)力與變形關(guān)系正面角焊縫側(cè)面角焊縫斜角角焊縫側(cè)縫端縫50040030020010021焊縫變形（mm）焊縫平均應(yīng)力N/alw（N/mm2）θ=0o30o60oθ=90oθ試驗(yàn)焊縫NN第三十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二4、破壞截面的提出直角角焊縫破壞試驗(yàn)結(jié)果表明：側(cè)焊縫破壞沿45°喉截面居多端焊縫破壞則多不在45°喉截面而直角角焊縫中：側(cè)焊縫破壞強(qiáng)度最低端焊縫破壞強(qiáng)度最高，是側(cè)焊縫的1.35～1.55倍斜焊縫居中故為簡(jiǎn)化計(jì)算，偏于安全地假定破壞發(fā)生于45°喉截面上。第三十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二5、有效截面hehfhf等腰式hehf1.5hf平坡式凹面式hehfhf圖中：

hf稱(chēng)為焊腳尺寸；

he稱(chēng)為焊縫的有效厚度，he=0.7hf，略去余高。有效截面（計(jì)算截面）面積——45°方向截面上有效厚度與焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的乘積。第三十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、

角焊縫的構(gòu)造要求1、焊角尺寸hf的構(gòu)造要求為了避免因焊腳尺寸過(guò)大或過(guò)小而引起“燒穿”、“變脆”等缺陷，以及焊縫長(zhǎng)度太長(zhǎng)或太短而出現(xiàn)焊縫受力不均勻等現(xiàn)象，對(duì)角焊縫的焊腳尺寸、焊縫長(zhǎng)度還有限制。在計(jì)算角焊縫連接時(shí)，除滿(mǎn)足焊縫的強(qiáng)度條件外，還必須滿(mǎn)足以下構(gòu)造要求。（1）最大焊腳尺寸

為了避免焊縫處局部過(guò)熱，減小焊件的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，除鋼管結(jié)構(gòu)除外，hf,max應(yīng)滿(mǎn)足以下要求:第三十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

若另一焊件厚度t1＜t時(shí)，還應(yīng)滿(mǎn)足hf,max≤1.2t1

hf,max≤1.2t1式中:t1—較薄焊件厚度。對(duì)于板件邊緣的角焊縫,尚應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：當(dāng)

t>6mm時(shí)，hf,max≤t-(1～2)mm當(dāng)

t≤6mm時(shí)，hf,max≤t

hftt1t1＜ttt1hf貼邊焊縫第三十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（2）最小焊腳尺寸

為了避免在焊縫金屬中由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬組織，導(dǎo)致母材開(kāi)裂，hf,min

還應(yīng)滿(mǎn)足以下要求:式中:

t——較厚焊件厚度另外：對(duì)埋弧自動(dòng)焊hf,min可減小1mm;

對(duì)T形連接單面角焊縫hf,min應(yīng)增加1mm;

當(dāng)t≤4mm時(shí),hf,min=t

取整mm數(shù)，小數(shù)點(diǎn)以后只進(jìn)不舍。hftt1t1＜t第三十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（3）設(shè)計(jì)焊角尺寸hf

應(yīng)滿(mǎn)足

（1）側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長(zhǎng)度2、焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的構(gòu)造要求側(cè)面角焊縫在彈性工作階段沿長(zhǎng)度方向受力不均兩端大而中間小。焊縫越長(zhǎng)，應(yīng)力集中越顯著。如果焊縫長(zhǎng)度不是太大，焊縫兩端達(dá)到屈服強(qiáng)度后，繼續(xù)加載，應(yīng)力會(huì)漸趨均勻；但是當(dāng)焊縫長(zhǎng)度超過(guò)某一限值后，可能首先在焊縫兩端發(fā)生破壞而逐漸向中間發(fā)展，最終導(dǎo)致焊縫破壞。第四十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二當(dāng)實(shí)際長(zhǎng)度大于以上限值時(shí)，計(jì)算時(shí)超出部分不予考慮；但當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)，lw不受此限制.故側(cè)面焊縫計(jì)算長(zhǎng)度：

（2）側(cè)面角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度

對(duì)于焊腳尺寸大而長(zhǎng)度小的焊縫，焊件局部加熱嚴(yán)重且起滅弧坑相距太近，使焊縫不可靠。焊縫越短應(yīng)力集中也越嚴(yán)重，故根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定：此規(guī)定適合正面角焊縫和側(cè)面角焊縫。第四十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（3）側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度當(dāng)板件端部?jī)H采用兩條側(cè)面角焊縫連接時(shí)：3、搭接連接的構(gòu)造要求NNlw2hf2hfNNl2l1b鋼板拱曲第四十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二試驗(yàn)結(jié)果表明，連接的承載力與b/lw有關(guān)。當(dāng)b/lw＞1時(shí)，連接承載力隨比值增大明顯下降，這是由于應(yīng)力傳遞的過(guò)分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均所致，為防止連接強(qiáng)度過(guò)分降低，規(guī)范規(guī)定：

b/

lw≤1為避免因焊縫橫向收縮引起板件的拱曲太大，要求：b≤16t（t>12mm）或190mm（t≤12mm）式中：b為兩側(cè)焊縫的距離；

lw為側(cè)焊縫計(jì)算長(zhǎng)度；t為較薄焊件的厚度。第四十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二在搭接連接中，搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚度的5倍，且不得小于25mm。當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)將焊縫延續(xù)繞過(guò)轉(zhuǎn)角加焊2hf。避開(kāi)起落弧發(fā)生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。t1t2

（t1＜t2）2hf2hf2hf焊縫繞角2hf第四十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二三

直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式分析計(jì)算直角角焊縫時(shí)，作如下假定和簡(jiǎn)化處理:①假定角焊縫破壞面與直角邊的夾角為45°；②不計(jì)焊縫熔入焊件的深度和焊縫表面的弧線(xiàn)高度，偏安全地取破壞面上等腰三角形的高為直角角焊縫的有效厚度he，he＝0.7hf。

1、基本假定hc焊腳尺寸焊根熔深焊縫厚度有效厚度凸度焊趾第四十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二③有效厚度he與焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw的乘積稱(chēng)為破壞面的有效截面面積。計(jì)算時(shí)假定有效截面上應(yīng)力均勻分布。

2、有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)在外力作用下，直角角焊縫有效截面上有三個(gè)應(yīng)力：

—正應(yīng)力垂直于焊縫有效截面（面外垂直）∥—剪應(yīng)力平行于焊縫長(zhǎng)度方向（面內(nèi)平行）

—剪應(yīng)力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向（面內(nèi)垂直）圖3.3.10

第四十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

3、破壞時(shí)的極限條件國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)推薦用式(3-1)確定角焊縫的極限強(qiáng)度:式中：

fuw

--焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度出于偏于安全考慮,且與母材的能量強(qiáng)度理論的折算應(yīng)力公式一致，歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)(ECCS)，將(3-1)的1.8改為3即：第四十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二我國(guó)《規(guī)范》采用了以上折算應(yīng)力公式，但由于我國(guó)規(guī)范給定的角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，是根據(jù)抗剪條件確定的，故引入抗力分項(xiàng)系數(shù)后上式又可表達(dá)為

以下圖為例，推導(dǎo)直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的實(shí)用公式。

4、直角角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式ffw——角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值第四十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

f

對(duì)于有效截面既不是正應(yīng)力也不是剪應(yīng)力，但可分解為和。Nσfτ┸σ┸+Vτ∥VN

破壞截面第四十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

在V作用下，在有效截面內(nèi)產(chǎn)生與焊縫長(zhǎng)度方向平行的剪應(yīng)力為：（3-4）

在N作用下,產(chǎn)生與有效截面成45°交角的平均應(yīng)力為（3-5）可將f

分解為

和，如下（3-6）第五十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

將式（3-4）和式（3-6）代入式（3-3），得上式即為規(guī)范給定的直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算通用公式。f

——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。靜載時(shí)f

＝1.22，對(duì)直接承受動(dòng)載的結(jié)構(gòu)，f

＝1.0

。

第五十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二對(duì)正面角焊縫，f＝0，力N與焊縫長(zhǎng)度方向垂直，則對(duì)側(cè)面角焊縫，f＝0，力V與焊縫長(zhǎng)度方向平行，則（3-8）（3-9）式中：he=0.7hf；

lw—角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，考慮起滅弧缺陷時(shí)，每條焊縫取其實(shí)際長(zhǎng)度減去2hf。第五十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二四

直角角焊縫連接的計(jì)算

1、軸心力作用時(shí)角焊縫的計(jì)算

（1）承受斜向軸心力的T形角焊縫連接

①方法一：分力法求解

將力N分解為垂直于焊縫和平行于焊縫的分力：Nx=Nsin，Ny=Ncos

計(jì)算應(yīng)力：NxNyNθf(wàn)fN第五十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二代入式3-7驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度，即:②方法二：直接法求解將式3-10和式3-11代入式3-12，可得:第五十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二將代入上式，得（3-13）則受斜向軸心力角焊縫的計(jì)算公式為：令：為斜焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)。第五十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.221.201.141.121.081.041.021.00f90°70°60°50°40°30°20°0°查f表當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過(guò)連接焊縫群的中心，焊縫的應(yīng)力可認(rèn)為是均勻分布的。

蓋板對(duì)接連接可采用兩側(cè)側(cè)面角焊縫連接，正面角焊縫連接和三面圍焊連接。

（2）軸心力作用下的蓋板對(duì)接連接第五十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二①僅采用側(cè)面角焊縫連接∑lw－連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總和。圖中NNlw第五十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二②采用三面圍焊連接（矩形蓋板）先計(jì)算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力∑lw′－連接一側(cè)的正面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總和。再計(jì)算側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度∑lw－連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總和NNlwlw′第五十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二或直接由下式計(jì)算：圖中：或NNlwlw′第五十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二③采用三面圍焊連接（菱形蓋板）NNlw1lw3lw2第六十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫常用兩面?zhèn)群?，或三面圍焊，特殊情況也允許采用L形圍焊。腹桿受軸心力作用，為了避免焊縫偏心受力，焊縫所傳遞的合力的作用線(xiàn)應(yīng)與角鋼桿件的軸線(xiàn)重合。

（3）承受軸心力的角鋼角焊縫連接如左圖鋼桁架節(jié)點(diǎn)，弦桿和腹桿采用雙角鋼組成的T形截面，腹桿通過(guò)節(jié)點(diǎn)板與弦桿連接。6-11010-1506-11010-150817019013012028525第六十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二①僅用側(cè)面焊縫連接解上式，得由力及力矩平衡得：（3-14）肢背焊縫xxlw1lw2NN1N2cb第六十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二肢尖焊縫（3-15）k1—角鋼肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)；k2—角鋼肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)。式中：

在N1、N2作用下，肢背、肢尖焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為：（3-16）（3-17）hf1—肢背焊縫的焊角尺寸；hf2—肢尖焊縫的焊角尺寸。式中：第六十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)

0.350.65不等邊角鋼（長(zhǎng)邊相連）0.250.75不等邊角鋼（短邊相連）0.30.7等邊角鋼肢尖k2肢背k1內(nèi)力分配系數(shù)截面及連接情況第六十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二②采用三面圍焊設(shè)計(jì)時(shí)先假定正面角焊縫的焊腳尺寸hf3

，并求出它所分擔(dān)的內(nèi)力N3

：（3-18）通過(guò)平衡關(guān)系，可得肢背和肢尖焊縫分擔(dān)的內(nèi)力為:xxlw1lw2NN1N2cbN3第六十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

利用式3-16和3-17可得肢背、肢尖焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度。肢背焊縫（3-19）肢尖焊縫（3-20）③采用L形圍焊xxlw1NN1cbN3第六十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二令N2＝0，由式3-20，得：L形圍焊角焊縫計(jì)算公式為：（3-22）若求出得hf3大于hfmax,則不能采用L形圍焊（3-21）由水平平衡關(guān)系，得：（3-23）（3-24）未采用繞角焊時(shí)采用繞角焊時(shí)第六十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

2、受彎矩M、軸力N

、剪力V聯(lián)合作用的角焊縫計(jì)算

（1）偏心斜拉力作用在偏心斜拉力作用下，角焊縫可看作同時(shí)承受軸心力Nx、剪力Ny和彎矩M=Nxe的共同作用。

有效截面helwAM=NxeNxANNyeA由Nx由NyA由M第六十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二由軸心拉力Nx產(chǎn)生的應(yīng)力：由彎矩M產(chǎn)生的最大應(yīng)力：因A點(diǎn)應(yīng)力為最大，所以是設(shè)計(jì)控制點(diǎn)。對(duì)A點(diǎn)：

A點(diǎn)由軸心拉力Nx和彎矩M產(chǎn)生的應(yīng)力方向相同，直接疊加得：第六十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二A點(diǎn)由剪力Ny產(chǎn)生的應(yīng)力：則角焊縫強(qiáng)度計(jì)算公式為：第七十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

（2）V、M共同作用下角焊縫強(qiáng)度計(jì)算假設(shè)：腹板焊縫承受全部剪力，而彎矩由全部焊縫承受①對(duì)于翼緣最外纖維1點(diǎn)處：σf2σf1MV1腹板焊縫τf12翼緣焊縫xxh1h2第七十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二式中:Iw—全部焊縫有效截面對(duì)中性軸的慣性矩；

h1—上、下翼緣焊縫有效截面最外纖維間的距離。②對(duì)翼緣與腹板焊縫交點(diǎn)2處：h2—腹板焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度；lw2—腹板焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度；he2—腹板焊縫有效截面高度；式中：——腹板焊縫有效截面面積之和。第七十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二則腹板焊縫在2點(diǎn)的強(qiáng)度驗(yàn)算式為：工字梁與鋼柱翼緣角焊縫的連接另一種計(jì)算方法是假設(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化為一對(duì)水平力H=M/h。則：腹板焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式：翼緣焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式：第七十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

（3）承受扭矩與剪力聯(lián)合作用的角焊縫計(jì)算搭接——扭矩頂接——彎矩注意區(qū)分偏心受力時(shí)：θσVy

OrrτTxxτTxτTyA’yyAr1ry0.7hf0.7hfθxxltx0yyl2e1e2AVTA’rrτT第七十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二將F向焊縫群形心簡(jiǎn)化得:

剪力：V=F

扭矩：T=F(e1+e2)計(jì)算時(shí)按彈性理論假定:①被連接件絕對(duì)剛性，它有繞焊縫形心O旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，而焊縫本身為彈性。②扭距在角焊縫群上產(chǎn)生的任一點(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。③在軸心力V作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。經(jīng)過(guò)分析，可知：A點(diǎn)和A’點(diǎn)為該連接的設(shè)計(jì)控制點(diǎn)T作用下A點(diǎn)應(yīng)力:第七十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二將其沿x軸和y軸分解:

Ip——為焊縫計(jì)算截面對(duì)形心的極慣性矩，Ip=Ix+Iy

Ix，Iy——焊縫計(jì)算截面對(duì)x、y軸的慣性矩；

rx，ry——為焊縫形心到焊縫驗(yàn)算點(diǎn)A的距離在x、y方向的投影長(zhǎng)度。剪力V作用下，A點(diǎn)應(yīng)力:第七十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

A點(diǎn)垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為:f=Ty+Vy

，平行于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為:f=Tx則A點(diǎn)強(qiáng)度驗(yàn)算公式：即：第七十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二【例3.1】試驗(yàn)算圖3.22所示直角角焊縫的強(qiáng)度。已知焊縫承受的靜態(tài)斜向力N=280kN(設(shè)計(jì)值)，,角焊縫的焊角尺寸,實(shí)際長(zhǎng)度鋼材為Q235B，手工焊，焊條為E43型。

第七十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖3.22例3.1圖第七十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二【例3.2】

試設(shè)計(jì)用拼接蓋板的對(duì)接連接（圖3.24）。已知鋼板寬B=270mm,厚度t1=28mm,拼接蓋板度,t2=16mm,該連接承受的靜態(tài)軸心力N=1400kN（設(shè)計(jì)值）,鋼材為Q235B，手工焊，焊條為E43型。第八十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二第八十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二【例3.3】

試確定圖3.25所示承受靜態(tài)軸心力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2∠125×10,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,焊條為E43型。第八十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二第3.4節(jié)對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算1.對(duì)接焊縫的構(gòu)造

2.對(duì)接焊縫的計(jì)算本節(jié)目錄第八十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二一

對(duì)接焊縫的構(gòu)造(1)對(duì)手工焊，焊件厚度t≤6mm；對(duì)埋弧焊t≤10mm時(shí)可不做坡口，采用直邊縫。1、對(duì)接焊縫的坡口形式對(duì)接焊縫的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊縫。坡口形式與焊件厚度有關(guān)。C=0.5～2mm直邊縫第八十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二(2)當(dāng)焊件厚度t=7～20mm時(shí)，宜采用單邊V形或雙邊V形坡口。(3)當(dāng)t>20mm時(shí)，宜采用U形、K形、X形坡口。U形坡口C=3～4mmpC=3～4mmpK形坡口C=2～3mm單邊V形坡口αC=2～3mm雙邊V形坡口αp第八十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：用料經(jīng)濟(jì)、力線(xiàn)不彎折、傳力均勻、無(wú)明顯的應(yīng)力集中，利于承受動(dòng)力荷載。缺點(diǎn)：經(jīng)常需開(kāi)坡剖口，焊件下料精度要求高。3、對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理

（1）在焊縫的起滅弧處，常會(huì)出現(xiàn)弧坑等缺陷，故焊接時(shí)可設(shè)置引弧板和引出板，焊后將它們割除。引弧板和引出板引弧板引出板C=3～4mmpX形坡口第八十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（2）當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于4mm時(shí)，應(yīng)做坡度不大于1:2.5的斜角，以平緩過(guò)度，減小應(yīng)力集中。對(duì)于直接受動(dòng)力荷載且需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的結(jié)構(gòu)，斜角坡度應(yīng)不大于1:4。改變寬度≤1:2.5≤1:2.5改變厚度≤1:2.5二

對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫分為：焊透和部分焊透兩種，后面不做特殊說(shuō)明，均指焊透的對(duì)接焊縫。第八十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二對(duì)接焊縫可視作焊件的一部分，故其計(jì)算方法與構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算相同。1、軸心受力的對(duì)接焊縫lw——焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，無(wú)引弧板和引出板時(shí)，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度取實(shí)際長(zhǎng)度減去2t；有引弧板時(shí)，取實(shí)際長(zhǎng)度。t——連接件的較小厚度，對(duì)T形接頭為腹板的厚度

。ftw、fcw——對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。taNNNN第八十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（2）直對(duì)接焊縫需要計(jì)算焊縫強(qiáng)度的只有兩種情況：①?zèng)]有引弧板時(shí)需要計(jì)算；②受拉情況下的三級(jí)焊縫。其余：（1）在一般加引弧板施焊的情況下，所有受壓、受剪的對(duì)接焊縫以及受拉的一、二級(jí)焊縫，均與母材等強(qiáng)，不用計(jì)算。受拉三級(jí)對(duì)接焊縫以5N/mm2倍數(shù)取整說(shuō)明：（3）當(dāng)不滿(mǎn)足上式時(shí)，可采用斜對(duì)接焊縫連接，如下：第八十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

l’w——斜焊縫計(jì)算長(zhǎng)度。設(shè)引弧板時(shí)，l’w＝b/sinθ；不設(shè)引弧板時(shí)，l’w＝b/sinθ－2t。

fvw——對(duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。經(jīng)計(jì)算，當(dāng)tgθ≤1.5時(shí)，對(duì)接斜焊縫強(qiáng)度不低于母材，可不用檢算。taNNNNθ第九十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、承受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫焊縫內(nèi)應(yīng)力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應(yīng)力與剪應(yīng)力圖形分布分別為三角形與拋物線(xiàn)形，其最大值應(yīng)分別滿(mǎn)足下列強(qiáng)度條件：（1）板件間對(duì)接連接lwtMVVMστlwt第九十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二M——焊縫承受的設(shè)計(jì)彎矩；Ww——焊縫計(jì)算截面模量。V——焊縫承受的設(shè)計(jì)剪力；

Iw

——焊縫計(jì)算截面慣性矩；Sw——計(jì)算剪應(yīng)力處以上（或以下）焊縫計(jì)算截面對(duì)中和軸的面積矩。（2）工字形截面梁對(duì)接連接計(jì)算對(duì)于工字形截面梁的對(duì)接接頭，除應(yīng)分別驗(yàn)算最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)力外，還應(yīng)驗(yàn)算腹板與翼緣交接處的折算應(yīng)力：第九十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（2）工字形截面梁對(duì)接連接計(jì)算式中：

1、1——為腹板與翼緣交接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。

1.1——考慮到最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)，故將強(qiáng)度設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高。計(jì)算截面翼緣與腹板交接處σ1σmaxτ1τmaxMMVV第九十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二3、承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫軸力和彎矩作用下對(duì)接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其計(jì)算公式為：τ1τmaxσ1σmax柱牛腿NV1焊縫計(jì)算截面σmax由M=Vee由N由Vh0ht第九十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二腹板與翼緣交界處的折算應(yīng)力:式中焊透的對(duì)接焊縫的計(jì)算除考慮焊縫長(zhǎng)度是否減少，焊縫強(qiáng)度要否折減外，其計(jì)算方法與母材的強(qiáng)度計(jì)算完全相同。

第九十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二【例3.8】試驗(yàn)算下圖所示鋼板的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。圖中a=540mm,t=22mm,軸心力的設(shè)計(jì)值為N=2150kN。鋼材為Q235B，手工焊，焊條為E43型，焊縫為三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),施焊時(shí)加引弧板和引出板。例3.8圖第九十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二【解】由附表1.2可知，直縫連接其計(jì)算長(zhǎng)度，焊縫正應(yīng)力為：

不滿(mǎn)足要求,改用斜對(duì)接焊縫,取截割斜度為1.5:1，即故此時(shí)焊縫的正應(yīng)力為：，焊縫長(zhǎng)度:第九十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二剪應(yīng)力為：焊縫強(qiáng)度能夠保證，可不必計(jì)算。這就說(shuō)明當(dāng)時(shí)第九十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二【例3.9】鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊,連接受斜向靜拉力設(shè)計(jì)值566kN，其中節(jié)點(diǎn)板為t=14mm，與構(gòu)件的連接采用開(kāi)坡口的對(duì)接焊縫，質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為三級(jí)。無(wú)引弧板和引出板，則對(duì)接焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度與下列何項(xiàng)系數(shù)值最為接近。（A）375（B)260（C）235（D）215l1/2l1/2節(jié)點(diǎn)板t=14mm566kNHV例3.9圖第九十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二【解】此T形連接的坡口對(duì)接焊縫同時(shí)承受拉力H和剪力V作用，應(yīng)分別按拉應(yīng)力和剪應(yīng)力計(jì)算焊縫長(zhǎng)度,并取其較大值，不計(jì)算折算應(yīng)力。查附表1.2得，按受拉計(jì)算：按受剪計(jì)算：焊縫長(zhǎng)度由受剪控制，取整后,故選（B）第一百頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二【例3.10】

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3.38）。F＝500kN（設(shè)計(jì)值）,偏心距e＝300mm。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊。焊縫為三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。上、下翼緣加引弧板施焊。例3.10圖第一百零一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二【解】對(duì)接焊縫的計(jì)算截面與牛腿的截面相同，因此：最大正應(yīng)力：最大剪應(yīng)力：第一百零二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二上翼緣和腹板交接處“1”點(diǎn)的正應(yīng)力：“1”點(diǎn)的剪應(yīng)力：

由于“1”點(diǎn)同時(shí)受有較大的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，故應(yīng)按式（3.31）驗(yàn)算折算應(yīng)力：第一百零三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二第3.5節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形1.焊接應(yīng)力的分類(lèi)和產(chǎn)生的原因

2.焊接應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的影響3.焊接變形4.減小焊接應(yīng)力和焊接變形的措施本節(jié)目錄第一百零四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二一

焊接應(yīng)力的分類(lèi)和產(chǎn)生的原因1.焊接殘余應(yīng)力的分類(lèi)

縱向焊接殘余應(yīng)力——沿焊縫長(zhǎng)度方向橫向焊接殘余應(yīng)力——垂直于焊縫長(zhǎng)度方向且平行于構(gòu)件表面的應(yīng)力。

厚度方向焊接殘余應(yīng)力——垂直于焊縫長(zhǎng)度方向且垂直于構(gòu)件表面的應(yīng)力。鋼結(jié)構(gòu)中的焊接過(guò)程是一個(gè)不均勻加熱和冷卻過(guò)程，由于不均勻的溫度場(chǎng)，使主體金屬的膨脹和收縮不均勻。導(dǎo)致在主體金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，通常稱(chēng)這種內(nèi)應(yīng)力為焊接應(yīng)力。第一百零五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因（1）縱向焊接殘余應(yīng)力施焊時(shí)焊縫及附近的溫度場(chǎng)800oC500oC300oC縱向焊接殘余應(yīng)力300oC500oC800oC64208cm6248cm第一百零六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二焊接過(guò)程是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過(guò)程。在施焊時(shí)，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，焊縫及附近溫度可高達(dá)1600°C，而鄰近區(qū)域溫度驟降。溫度高的鋼材膨脹大，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(shí)被塑性壓縮的焊縫區(qū)趨向收縮，但受到周?chē)摬牡南拗贫a(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力是無(wú)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)生殘余壓應(yīng)力。對(duì)于低碳鋼和低合金鋼，這種拉應(yīng)力可以達(dá)到鋼材的屈服強(qiáng)度。第一百零七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二①焊縫的縱向收縮：使焊件有反向彎曲變形的趨勢(shì)，而實(shí)際又不能分開(kāi)，于是導(dǎo)致兩焊件在焊縫處中間產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力，兩端則產(chǎn)生壓應(yīng)力；

由以下兩部分收縮力所引起（2）橫向焊接殘余應(yīng)力②施焊先后約束影響：焊接時(shí)先焊焊縫已凝固，會(huì)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(shí)，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)生橫向壓應(yīng)力，因應(yīng)力自相平衡，更遠(yuǎn)處焊縫則產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力。第一百零八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（3）沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力σxσyσz圖3.5.3焊縫的縱向收縮施焊先后約束影響橫向焊接殘余應(yīng)力圖3.5.2第一百零九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二①在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊。焊接時(shí)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。②焊縫冷卻成形時(shí)，與空氣接觸的焊縫表面先冷卻結(jié)硬，中間部分后冷卻，沿厚度方向的收縮受到外面已冷卻焊縫的約束，因而在焊縫內(nèi)部形成沿厚度方向的拉應(yīng)力，外部為壓應(yīng)力。當(dāng)鋼材厚度t≤20mm時(shí),厚度方向焊接應(yīng)力較小,可忽略;但t≥50mm時(shí),厚度方向焊接應(yīng)力可達(dá)50N／mm2如果縱、橫、厚三個(gè)方向的焊接應(yīng)力在焊縫某區(qū)域形成三向拉應(yīng)力場(chǎng)，將大大降低焊縫的塑性。第一百一十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二二

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)度的影響焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度無(wú)影響。2、對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響存在焊接殘余應(yīng)力將使結(jié)構(gòu)變形增大，即降低了結(jié)構(gòu)的剛度。3、對(duì)壓桿穩(wěn)定承載力的影響

對(duì)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。第一百一十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二5、對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響4、對(duì)低溫冷脆的影響對(duì)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(qiáng)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(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度有明顯的不利影響。三向焊接殘余應(yīng)力σxσzσy第一百一十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二三焊接變形1、焊接殘余變形的種類(lèi)在焊接過(guò)程中，由于不均勻加熱和冷卻收縮，勢(shì)必使構(gòu)件產(chǎn)生局部鼓曲、歪曲、彎曲或扭轉(zhuǎn)等。焊接變形的基本形式有：縱向收縮、橫向收縮、彎曲變形、角變形、波浪變形、扭曲變形等。實(shí)際的焊接變形常常是幾種變形的組合。縱向及橫向收縮角變形彎曲變形扭曲變形波浪變形第一百一十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、焊接變形對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響①焊接變形若超出驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定，需花許多工時(shí)去矯正；②影響構(gòu)件的尺寸和外形美觀(guān)，還可能降低結(jié)構(gòu)的承載力，引起事故。四

減小焊接應(yīng)力和焊接變形的措施1.設(shè)計(jì)方面的措施推薦不推薦推薦不推薦（1）合理安排焊縫的位置（對(duì)稱(chēng)布置焊縫可減小焊接變形）第一百一十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（4）盡量避免母材在厚度方向的收縮應(yīng)力（2）合理的選擇焊縫的尺寸和形式（3）盡量避免焊縫的過(guò)分集中和交叉推薦不推薦推薦不推薦切角推薦不推薦易引起層狀撕裂第一百一十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、工藝上的措施（1）采用合理的施焊順序分塊拼接12345分段退焊5432112345877866IIIIII對(duì)角跳焊1234沿厚度分層焊IIIIII第一百一十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（2）采用反變形處理（3）小尺寸焊件，應(yīng)焊前預(yù)熱或焊后回火處理焊前反變形第一百一十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二第3.6節(jié)螺栓連接的構(gòu)造1.螺栓的種類(lèi)2.螺栓的排列

3.螺栓連接的構(gòu)造要求本節(jié)目錄第一百一十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二一

螺栓的種類(lèi)普通螺栓類(lèi)型精制螺栓粗制螺栓性能等級(jí)A級(jí)和B級(jí)C級(jí)5.6級(jí)和8.8級(jí)4.6級(jí)和4.8級(jí)加工方式車(chē)床上經(jīng)過(guò)切削而成單個(gè)零件上一次沖成加工精度Ⅰ類(lèi)孔：栓孔直徑與栓桿直徑之差為0.25～0.5mmⅡ類(lèi)孔：栓孔直徑與栓桿直徑之差為1.5～3mm抗剪性能好較差用途構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機(jī)械結(jié)構(gòu)）；在鋼結(jié)構(gòu)中很少采用沿螺栓桿軸受拉的連接；次要的抗剪連接；安裝的臨時(shí)固定1、普通螺栓第一百一十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二性能等級(jí)的含義：5表示fu≥500N/mm2,0.6表示fy/fu=0.6如5.6級(jí)由45號(hào)、40B和20MnTiB鋼加工而成，并經(jīng)過(guò)熱處理45號(hào)－8.8級(jí)；40B和20MnTiB－10.9級(jí)2、高強(qiáng)度螺栓連接

大六角頭螺栓

扭剪型螺栓1

2341-螺栓；2-墊圈；3-螺母；4-螺絲;5-槽口1

435第一百二十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二高強(qiáng)度螺栓分類(lèi)：

根據(jù)確定承載力極限的原則不同，分為高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接和高強(qiáng)度螺栓承壓型連接。傳力途徑：

摩擦型——依靠被連板件間摩擦力傳力，以摩擦阻力被克服作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。承壓型——依靠螺栓桿與孔壁承壓傳力，以螺栓桿被剪壞或孔壁被壓壞作為承載能力極限狀態(tài)（破壞時(shí)的極限承載力）?？讖剑耗Σ列瓦B接的高強(qiáng)度螺栓的孔徑比螺栓公稱(chēng)直徑大1.5-2.0mm；承壓型連接的高強(qiáng)度螺栓的孔徑比螺栓公稱(chēng)直徑大1.0-1.5mm。第一百二十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二二

螺栓的排列1、排列形式分類(lèi)

螺栓的排列應(yīng)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一而緊湊，滿(mǎn)足受力要求，構(gòu)造合理又便于安裝。

排列的方式通常分為并列和錯(cuò)列兩種形式。并列端距中距邊距中距邊距錯(cuò)列端距邊距邊距中距≥3d0圖3.6.2第一百二十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二并列——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)件截面的削弱較大。錯(cuò)列——可以減小螺栓孔對(duì)截面的削弱，但螺栓孔排列不如并列緊湊，連接板尺寸較大。2、螺栓排列的要求（1）受力要求在垂直于受力方向：對(duì)于受拉構(gòu)件，各排螺栓的中距及邊距不能過(guò)小，以免使螺栓周?chē)鷳?yīng)力集中相互影響，且使鋼板的截面削弱過(guò)多，降低其承載能力。第一百二十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二平行于受力方向：端距應(yīng)按被連接鋼板抗擠壓及抗剪切等強(qiáng)度條件確定，以便鋼板在端部不致被螺栓沖剪撕裂，規(guī)范規(guī)定端距不應(yīng)小于2d0；受壓構(gòu)件上的中距不宜過(guò)大，否則在被連接板件間容易發(fā)生鼓曲現(xiàn)象。因此規(guī)范從受力的角度規(guī)定了最大和最小容許間距（2）構(gòu)造要求邊距和中距不宜過(guò)大，中距過(guò)大，連接板件間不密實(shí)，潮氣容易侵入，造成板件銹蝕.規(guī)范規(guī)定了螺栓的最大容許間距第一百二十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（3）施工要求要保證有一定的空間，以便轉(zhuǎn)動(dòng)扳手，擰緊螺母。因此規(guī)范規(guī)定了螺栓的最小容許間距。端距端距中距邊距線(xiàn)距3d02d03d01.5d01.5d03d03d02d0端距邊距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d03d0端距并列錯(cuò)列第一百二十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二螺栓或鉚釘?shù)淖畲?、最小容許距離1.2d0其他螺栓或鉚釘高強(qiáng)度螺栓軋制邊自動(dòng)精密氣割或鋸割邊1.5d0剪切邊或手工氣割邊垂直內(nèi)力方向2d04d0或8t順內(nèi)力方向中心至構(gòu)件邊緣距離沿對(duì)角線(xiàn)方向16d0或24t拉力12d0或18t壓力順內(nèi)力方向16d0或24t垂直內(nèi)力方向中間排3d08d0或12t外排（垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向）中心間距最小容許距離最大容許距離（取兩者中的小值）位置和方向名稱(chēng)注：(1)d0為螺栓孔或鉚釘孔直徑，t為外層較薄板件的厚度；

(2)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，可按中間排的數(shù)值采用。第一百二十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二三

螺栓連接的構(gòu)造要求

螺栓連接除了滿(mǎn)足上述螺栓排列的容許距離外，根據(jù)不同情況尚應(yīng)滿(mǎn)足下列構(gòu)造要求：（1）為了證連接的可靠性，每個(gè)桿件的節(jié)點(diǎn)或拼接接頭一端，永久螺栓不宜少于兩個(gè)，但組合構(gòu)件的綴條除外。（2）直接承受動(dòng)荷載的普通螺栓連接應(yīng)采用雙螺帽，或其他措施以防螺帽松動(dòng)。（3）C級(jí)螺栓宜用于沿桿軸方向的受拉連接，可用于抗剪連接情況有：承受靜載或間接動(dòng)載的次要連接；承受靜載的可拆卸結(jié)構(gòu)連接；臨時(shí)固定構(gòu)件的安裝連接。（4）型鋼構(gòu)件拼接采用高強(qiáng)螺栓連接時(shí)，為保證接觸面緊密，應(yīng)采用鋼板而不能采用型鋼作為拼接件。第一百二十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二第3.7節(jié)普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算1.普通螺栓的抗剪連接2.普通螺栓的抗拉連接3.普通螺栓受剪力和拉力的聯(lián)合作用本節(jié)目錄第一百二十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二一

普通螺栓的抗剪連接

1、抗剪連接工作性能和破壞形式（1）工作性能對(duì)圖示螺栓連接做抗剪試驗(yàn),即可得到板件上a、b兩點(diǎn)相對(duì)位移δ和作用力N的關(guān)系曲線(xiàn)，由此曲線(xiàn)可看出，抗剪螺栓受力經(jīng)歷了四個(gè)階段。NN/2N/2ba012341234Nδ普通螺栓高強(qiáng)度螺栓第一百二十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二①摩擦傳力的彈性階段(0-1段)

直線(xiàn)段—連接處于彈性工作階段；由于對(duì)普通螺栓板件間摩擦力較小，故此該階段很短，可略去不計(jì)。②滑移階段(1-2段)

水平段—摩擦力被克服后，板件間突然產(chǎn)生相對(duì)滑移，最大滑移量為栓桿和孔壁之間的間隙。③栓桿直接傳力的彈性階段(2-3段)

曲線(xiàn)上升段——該階段主要靠栓桿與孔壁接觸傳力。栓桿受剪力、拉力、彎矩作用，孔壁則受到擠壓。由于連接材料的彈性以及栓桿拉力增加所導(dǎo)致的板件間摩擦力的增大，N-δ關(guān)系以曲線(xiàn)狀態(tài)上升。第一百三十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二④彈塑性階段(3-4段)荷載繼續(xù)增加，剪切變形迅速加大，直到連接最后破壞。曲線(xiàn)的最高點(diǎn)“4”所對(duì)應(yīng)的荷載即為普通螺栓抗剪連接的極限荷載。（2）抗剪連接的破壞形式①栓桿被剪壞破壞條件：栓桿直徑較小而板件較厚時(shí)NN第一百三十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二②孔壁被擠壓破壞破壞條件：栓桿直徑較大而板件較薄時(shí)NN③板件被拉斷破壞條件：截面削弱過(guò)多時(shí)NN由于拴桿和扳件的擠壓是相對(duì)的，故也常把這種破壞叫做螺栓承壓破壞。④板件端部被剪壞破壞條件：端矩a過(guò)小時(shí)構(gòu)造保證措施：端矩不應(yīng)小于2d0aNN第一百三十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二⑤栓桿彎曲破壞破壞條件：螺栓桿過(guò)長(zhǎng)時(shí)構(gòu)造保證措施：栓桿長(zhǎng)度不應(yīng)大于5d前三種破壞形式通過(guò)計(jì)算解決，后兩種則通過(guò)構(gòu)造要求保證。第③種破壞屬于構(gòu)件強(qiáng)度破壞，因此，抗剪螺栓連接的計(jì)算只考慮①和②兩種形式破壞。N/2NN/22、單個(gè)普通螺栓抗剪連接的承載力計(jì)算

由破壞形式知抗剪螺栓的承載力取決于螺栓桿受剪和孔壁承壓（即螺栓承壓）兩種情況。（1）假定螺栓受剪面上的剪應(yīng)力均勻分布，一個(gè)剪力螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為：第一百三十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二式中：nv

——受剪面數(shù)目，單剪=1；雙剪=2。

d——螺栓桿公稱(chēng)直徑；

fvb

——螺栓的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。NN/2N/2t2t1t3NNt2t1d第一百三十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二（2）螺桿受剪的同時(shí)，孔壁與螺桿柱面發(fā)生擠壓，擠壓應(yīng)力分布在半圓柱面上。當(dāng)螺桿較粗，板件相對(duì)較薄，薄板的孔壁可能發(fā)生擠壓破壞。承壓計(jì)算時(shí)，假定擠壓力沿栓桿直徑平面（實(shí)際上是相應(yīng)于栓桿直徑平面的孔壁部分）均勻分布，則單栓承壓設(shè)計(jì)承載力：dfcb

—螺栓承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；∑t—連接接頭一側(cè)承壓構(gòu)件總厚度的較小值。式中：對(duì)雙剪：取t1與t2+t3中較小者對(duì)單剪：取t1與t2中較小者第一百三十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二一個(gè)抗剪普通螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：3、普通螺栓群抗剪連接計(jì)算（1）普通螺栓群軸心受剪試驗(yàn)證明,栓群在軸心受剪時(shí)，長(zhǎng)度方向上各螺栓的受力并不均勻，而是兩端大,中間小。l1NN/2N/2平均值第一百三十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二當(dāng)l1≤15d0(d0為孔徑)時(shí)，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后，內(nèi)力發(fā)生重分布，各螺栓受力趨于相同，故設(shè)計(jì)時(shí)假定N由各螺栓平均分擔(dān)。即連接所需螺栓數(shù)為：當(dāng)l1>15d0(d0為孔徑)時(shí)，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后，即使內(nèi)力發(fā)生重分布,各螺栓受力也難以均勻，而是端部螺栓首先達(dá)到極限強(qiáng)度而破壞，然后依次向里破壞。由試驗(yàn)可得連接的抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)η與l1/d0的關(guān)系曲線(xiàn)，我國(guó)規(guī)范規(guī)定：第一百三十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二因此，對(duì)普通螺栓的長(zhǎng)列連接，所需抗剪栓數(shù)為：當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，以上折減系數(shù)同樣適用于高強(qiáng)度螺栓或鉚釘?shù)拈L(zhǎng)列連接。ECCS試驗(yàn)曲線(xiàn)（8.8級(jí)

M22）我國(guó)規(guī)范1.00.750.50.25020406080l1/d0η第一百三十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二F作用下每個(gè)螺栓平均受力，則（2）普通螺栓群偏心受剪eF=F+TOr1x1y1y2N1TxN1TyN1TNt21F作用扭矩T作用第一百三十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二栓群在扭矩T=Fe作用下，每個(gè)螺栓均受剪，按彈性設(shè)計(jì)法計(jì)算的基本假設(shè)如下：①連接件絕對(duì)剛性,螺栓彈性；②連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動(dòng)，各螺栓所受剪力大小與該螺栓至形心距離ri成正比，方向則與它和形心的連線(xiàn)垂直?！?”號(hào)螺栓距形心最遠(yuǎn)，因此，其所受剪力最大。計(jì)算公式推導(dǎo)如下：設(shè)各螺栓至螺栓群形心O的距離為r1

、r2

、r3…，rn，各螺栓承受的分力分別為N1T、N2T、N3T

…，

NnT，根據(jù)平衡條件得：第一百四十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二將上式代回(a)，得用k表達(dá)的T式：由假設(shè)②得到，（k為常數(shù)）（a）（b）（c）第一百四十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二螺栓“1”離形心最遠(yuǎn)是危險(xiǎn)螺栓,聯(lián)合（c）和（b）得最大剪力N1T將N1T分解為水平和豎直分力：xi—第i個(gè)螺栓中心的x坐標(biāo)yi—第i個(gè)螺栓中心的y坐標(biāo)第一百四十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二受力最大螺栓“1”所受的合力為:如果y1≥3x1，則可假定xi=0

，由此得N1Ty=0，則計(jì)算式為：第一百四十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二二

普通螺栓的抗拉連接

1、單個(gè)普通螺栓的抗拉承載力螺栓桿受到沿桿軸方向的拉力作用，抗拉螺栓的破壞形式表現(xiàn)為栓桿被拉斷。假定拉應(yīng)力在螺栓螺紋處截面上均勻分布，因此，一個(gè)普通螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為：

Ae——螺栓在螺紋處的有效截面積；

de——螺栓有效直徑；

ftb——螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，ftb

＝0.8f

。式中：第一百四十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二當(dāng)傳遞拉力桿件剛度不大時(shí)，如圖T形連接在受拉后將發(fā)生較大的變形，并起杠桿作用，在外側(cè)端部產(chǎn)生撬力Q，因此，螺桿中的拉力增加（撬力Q）并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。試驗(yàn)證明影響撬力的因素較多，由于確定Q值比較復(fù)雜，在計(jì)算中不計(jì)Q力，而是采用降低螺栓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的方法解決，即取ftb=0.8f（f—螺栓鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值);并采取構(gòu)造措施加強(qiáng)連接的剛度，如設(shè)加勁肋?？紤]撬力：

Nt＝N+QNtNtQQb2N加勁肋設(shè)加勁肋加強(qiáng)翼緣2N第一百四十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、普通螺栓群軸心受拉當(dāng)外力通過(guò)螺栓群形心時(shí),一般假定每個(gè)螺栓均勻受力，因此，連接所需的螺栓數(shù)為：式中：

3、普通螺栓群在彎矩作用下

Ntb為單個(gè)普通螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值在彎矩M作用下，被連接件有順彎矩M作用方向旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，因此螺栓受拉。N第一百四十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二按彈性設(shè)計(jì)，其假定為：①連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性；②螺栓群的中和軸位于最下排螺栓的形心處，各螺栓所受拉力與其至中和軸的距離成正比。VM刨平頂緊承托（板）y1y2y3N2N3OcN1中和軸受壓區(qū)b×cbc第一百四十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二顯然，受拉力最大螺栓為距中和軸最遠(yuǎn)的‘1’號(hào)螺栓。由力矩平衡可得：由假定②可得：由式(b)得:第一百四十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二將式(b)代入式(a)得:設(shè)計(jì)時(shí)只要滿(mǎn)足下式即可：因此，螺栓“1”分擔(dān)的拉力：第一百四十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

4、普通螺栓群偏心受拉螺栓群偏心受拉相當(dāng)于連接承受軸心拉力N和彎矩M＝Ne的聯(lián)合作用。技彈性設(shè)計(jì)法，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兩種情況。V由承托承擔(dān)大偏心受拉y1’y2’y3’NN1N2N3O’中和軸受壓區(qū)e’小偏心受拉VMN刨平頂緊承托（板）e旋轉(zhuǎn)中心NmaxN2N3Nmin>0Ny2y2y1y1cOe第一百五十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二①先按小偏心受拉計(jì)算當(dāng)M較小，N較大時(shí)，所有螺栓均承受拉力作用，此時(shí)被連板件繞螺栓群形心O轉(zhuǎn)動(dòng)。螺栓群受力最小的螺栓拉力為：若成立,則小偏心成立,此時(shí)要求受力最大的螺栓拉力滿(mǎn)足條件：第一百五十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

若，則小偏心假設(shè)不成立,應(yīng)按大偏心計(jì)算。這時(shí)，偏于安全取中和軸位于最下排螺栓形心O’處，根據(jù)平衡可得受拉力最大螺栓分擔(dān)的拉力,即要求其滿(mǎn)足：式中：e′——偏心拉力N到最下排螺栓形心O’間的距離；yi——第i排螺栓形心到最下排螺栓形心O’間的距離；（M較大，N較小）注意與小偏心時(shí)e和yi的區(qū)別。第一百五十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二三

普通螺栓受剪力和拉力的聯(lián)合作用

同時(shí)承受剪力和拉力作用的普通螺栓有兩種可能破壞形式：一是螺栓桿受剪受拉破壞；二是孔壁承壓破壞。試驗(yàn)研究結(jié)果表明，兼受剪力和拉力的螺桿分別除以各自單獨(dú)作用的承載力，所得的相關(guān)關(guān)系近似為圓曲線(xiàn)，如圖所示。剪拉同時(shí)作用的相關(guān)曲線(xiàn)00.51.01.00.5NvNvbNtNtbNVe第一百五十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二規(guī)范規(guī)定：同時(shí)承受剪力和桿軸方向拉力的普通螺栓，應(yīng)分別符合下列公式的要求：

驗(yàn)算螺栓剪-拉聯(lián)合作用：驗(yàn)算孔壁承壓：NVb——單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值；Ncb——單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值Ntb——單個(gè)螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值；Nv

、Nt——單個(gè)螺栓承受的最大剪力和拉力設(shè)計(jì)值。第一百五十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二第3.8節(jié)高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計(jì)算1.高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能

2.高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計(jì)算3.高強(qiáng)度螺栓群的抗拉計(jì)算本節(jié)目錄第一百五十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二一

高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能

1、高強(qiáng)度螺栓的類(lèi)型按設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的不同，高強(qiáng)度螺栓分為兩類(lèi)：摩擦型高強(qiáng)度螺栓—通過(guò)板件間摩擦力傳遞內(nèi)力，破壞準(zhǔn)則為摩擦力被克服；承壓型高強(qiáng)度螺栓—受力特征與普通螺栓類(lèi)似。在外力的作用下螺栓承受剪力和拉力。

螺栓的預(yù)拉力P(即板件間的法向壓緊力)、摩擦面間的抗滑移系數(shù)和鋼材種類(lèi)等都直接影響到高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的承載力。第一百五十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力

預(yù)拉力是通過(guò)擰緊螺帽，使螺桿受到拉伸