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1、第三章 钢结构连接土木工程专业本科 【例例3.113.11】设计两块钢板用普通螺栓的盖板拼接。已知轴心设计两块钢板用普通螺栓的盖板拼接。已知轴心拉力的设计值拉力的设计值N=325kNN=325kN，钢材为，钢材为Q235AQ235A，螺栓直径，螺栓直径d=20mmd=20mm（粗（粗制螺栓）。制螺栓）。例例3.113.11图图名称位置和方向最大允许距离(取较小者)dmax最小允许距离 dmin中 心 间 距外排垂直内力方向或顺内力方向(p=1)8d 0或12 t3d 0中 间 排垂直内力方向(p=2)16d 0或24 t顺内力方向构件受压(p=3)12d 0或18 t构件受拉(p=4)16d
2、0或24 t沿对角线方向(p=5)-中心至构件边缘距离顺内力方向(p=6)4d 0或8 t2d 0垂直内力方向剪切边或手工气割边(p=7)1.5d 0扎制边、自动气割或钜割边高强螺栓(p=8)其他螺栓 或铆钉(p=9)1.2d 0螺栓最大最小允许距离螺栓最大最小允许距离【解解】单个螺栓的承载力设计值单个螺栓的承载力设计值 ：由附表由附表1.31.3可知，可知，抗剪承载力设计值：抗剪承载力设计值：承压承载力设计值：承压承载力设计值：连接一侧所需螺栓数：连接一侧所需螺栓数：【例例3.123.12】设计图（设计图（a a）所示的普通螺栓连接。柱翼缘厚度为）所示的普通螺栓连接。柱翼缘厚度为10mm10
3、mm，连接板厚度为，连接板厚度为8mm8mm，钢材为，钢材为Q235B,Q235B,荷载设计值荷载设计值F=150kN,F=150kN,偏偏心矩心矩e=250mm,e=250mm,粗制螺栓粗制螺栓M22M22。例例3.123.12图图【解解】螺栓直径螺栓直径d=22mm,d=22mm,单个螺栓的设计承载力为：单个螺栓的设计承载力为：螺栓抗剪：螺栓抗剪：构件承压：构件承压：【例例3.133.13】牛腿用牛腿用C C级普通螺栓以及承托与柱连接，如下图级普通螺栓以及承托与柱连接，如下图,承受承受竖向荷载（设计值）竖向荷载（设计值）F=220kNF=220kN，偏心距，偏心距e e200mm200mm
4、。试设计其螺栓。试设计其螺栓连接。已知构件和螺栓均用连接。已知构件和螺栓均用Q235Q235钢材，螺栓为钢材，螺栓为M20M20，孔径，孔径21.5mm21.5mm。例例3.133.13图图【解解】牛腿的剪力牛腿的剪力V=F=220kNV=F=220kN由端板刨平顶紧于承托传递；由端板刨平顶紧于承托传递；弯矩弯矩 由螺栓连接传递，使螺由螺栓连接传递，使螺栓受拉栓受拉,初步假定螺栓布置如图初步假定螺栓布置如图3.633.63。对最下排螺栓。对最下排螺栓O O轴轴取矩，最大受力螺栓（最上排螺栓取矩，最大受力螺栓（最上排螺栓1 1）的拉力为：）的拉力为：单个螺栓的抗拉承载力设计值为：单个螺栓的抗拉承
5、载力设计值为：所假定螺栓连接满足设计要求，确定采用。所假定螺栓连接满足设计要求，确定采用。【例例3.143.14】下图为一刚接屋架支座节点，竖向力由承下图为一刚接屋架支座节点，竖向力由承托承受。螺栓为托承受。螺栓为C C级，只承受偏心拉力。设级，只承受偏心拉力。设N N250kN250kN，e=100mme=100mm，螺栓布置如图（，螺栓布置如图（a a）所示。）所示。例例3.143.14图图【解解】螺栓有效截面的核心距螺栓有效截面的核心距 即偏心力作用在核心距以内即偏心力作用在核心距以内,属小偏心受拉属小偏心受拉 图图(c)(c)应由应由下式计算：下式计算：需要的有效面积：需要的有效面积：
6、采用采用M20M20螺栓，螺栓，【解解】由于由于e=200mm117mme=200mm117mm，应按大偏心受拉计算螺栓的最大拉应，应按大偏心受拉计算螺栓的最大拉应力。假设螺栓直径为力。假设螺栓直径为M22M22（查附表（查附表8.18.1知，知，）并假定中和轴在上面第一排螺栓处，则以下螺栓均为受拉螺栓并假定中和轴在上面第一排螺栓处，则以下螺栓均为受拉螺栓 图（图（d d）。由下式计算：。由下式计算：需要的螺栓有效面积：需要的螺栓有效面积：【例例3.153.15】同例同例3.143.14，但取，但取e=200mme=200mm。【例例3.163.16】设下图为短横梁与柱翼缘的连接，剪力设下图为
7、短横梁与柱翼缘的连接，剪力V V250kN250kN，e=120mme=120mm，螺栓为，螺栓为C C级，梁端竖板下有承托。钢材为级，梁端竖板下有承托。钢材为Q235BQ235B，手工焊，手工焊，焊条焊条E43E43型型,试按考虑承托传递全部剪力试按考虑承托传递全部剪力V V和不承受和不承受V V两种情况设计此两种情况设计此连接。连接。例例3.163.16图图【解解】（1 1）由附表）由附表1.21.2和附表和附表1.31.3可知，可知，承托传递全部剪力承托传递全部剪力V V250kN250kN，螺栓群只承受由偏，螺栓群只承受由偏心力引起的弯矩心力引起的弯矩 。按弹性设计法，可。按弹性设计法
8、，可假定螺栓群旋转中心在弯矩指向的最下排螺栓的轴线上。设螺栓假定螺栓群旋转中心在弯矩指向的最下排螺栓的轴线上。设螺栓为为M20M20（），则受拉螺栓数），则受拉螺栓数 连接中为双列螺栓，用连接中为双列螺栓，用m m表示，一个螺栓的抗拉承载力设计表示，一个螺栓的抗拉承载力设计 值为：值为：螺栓的最大拉力：螺栓的最大拉力：设承托与柱翼缘连接角焊缝为两面侧焊，并取焊脚尺设承托与柱翼缘连接角焊缝为两面侧焊，并取焊脚尺寸寸 ,焊缝应力为：焊缝应力为：式中的常数式中的常数1.351.35是考虑剪力是考虑剪力V V对承托与柱翼缘连接角对承托与柱翼缘连接角焊缝的偏心影响。焊缝的偏心影响。（2 2）不考虑承托承
9、受剪力）不考虑承托承受剪力V V，螺栓群同时承受剪力，螺栓群同时承受剪力V=250kN V=250kN 和弯矩和弯矩 M M30kN30kNm m 作用。单个螺栓承载力设计作用。单个螺栓承载力设计值为：值为：单个螺栓的最大拉力单个螺栓的最大拉力单个螺栓的剪力单个螺栓的剪力剪力和拉力联合作用下：剪力和拉力联合作用下：【例例3.173.17】试设计一双盖板拼接的钢板连接。钢材试设计一双盖板拼接的钢板连接。钢材Q235BQ235B，高强度，高强度螺栓为螺栓为8.88.8级的级的M20,M20,连接处构件接触面用喷砂处理，作用在螺栓群连接处构件接触面用喷砂处理，作用在螺栓群形心处的轴心拉力设计值形心处
10、的轴心拉力设计值N=800kN,N=800kN,试设计此连接。试设计此连接。例例3.173.17图图【解解】（1 1）采用摩擦型连接时由表）采用摩擦型连接时由表3.83.8查得每个查得每个8.88.8级的级的M20M20高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力P=125kN,P=125kN,由表由表3.93.9查得对于查得对于Q235Q235钢材接触面作喷砂处理时钢材接触面作喷砂处理时 单个螺栓的承载力设计值为：单个螺栓的承载力设计值为：所需螺栓数：所需螺栓数：螺栓排列如图右边所示螺栓排列如图右边所示（2 2）采用承压型连接时）采用承压型连接时由附表由附表1.31.3可知，可知，单个螺栓的承载力设
11、计值：单个螺栓的承载力设计值：则所需螺栓数：则所需螺栓数：螺栓排列如图左边所示螺栓排列如图左边所示【例例3.183.18】下图所示高强度螺栓摩擦型连接下图所示高强度螺栓摩擦型连接,被连接构件的钢材为被连接构件的钢材为Q235BQ235B。螺栓为。螺栓为10.910.9级，直径级，直径20mm20mm，接触面采用喷砂处理；图中内，接触面采用喷砂处理；图中内力均为设计值力均为设计值,试验算此连接的承载力。试验算此连接的承载力。例例3.183.18图图【解解】由表由表3.93.9和表和表3.83.8查得抗滑移系数查得抗滑移系数 ，预拉力，预拉力P=155kNP=155kN。单个螺栓的最大拉力单个螺栓
12、的最大拉力连接的受剪承载力设计值应按式连接的受剪承载力设计值应按式(3.64)(3.64)计算：计算：按比例关系可求得：按比例关系可求得：故有故有验算受剪承载力设计值：验算受剪承载力设计值：【例例3.193.19】如图如图3.763.76所示，某节点端板（所示，某节点端板（t=16mmt=16mm）连接）连接与共型柱翼缘（与共型柱翼缘（t=16mmt=16mm），钢材为），钢材为Q235B,Q235B,连接用高强度连接用高强度螺栓为螺栓为10.910.9级摩擦型，级摩擦型，4M224M22（单个（单个 ），摩擦），摩擦面喷砂丸处理，抗滑移系数面喷砂丸处理，抗滑移系数0.450.45，节点中心受
13、水平设计，节点中心受水平设计拉力拉力 ，斜向设计拉力，斜向设计拉力 ，此节点按，此节点按GB50017-2003GB50017-2003中规范公式计算的抗拉、抗剪实际受力与中规范公式计算的抗拉、抗剪实际受力与承载力比值之和最接近下列何项数值。承载力比值之和最接近下列何项数值。（A A）1.0 1.0 （B B）1.021 1.021 （C C）0.828 0.828 （D D）0.743 0.743 例例3.193.19图图【解解】由表由表3.83.8可查得每个可查得每个10.910.9级的级的M22M22高强度螺栓的预高强度螺栓的预拉力拉力P=190kNP=190kN。按式（按式（3.573
14、.57）故选故选（B B）。由计算结果知道，该连接在剪力和拉由计算结果知道，该连接在剪力和拉力共同作用下的承载能力略显不足力共同作用下的承载能力略显不足,应考虑加大螺栓直应考虑加大螺栓直径或增加螺栓数量。径或增加螺栓数量。【例例3.203.20】同上题条件，但改为高强度螺栓承压型连接，同上题条件，但改为高强度螺栓承压型连接，接触面仅要求清污除锈接触面仅要求清污除锈,考虑在螺纹处有受剪可能。按式考虑在螺纹处有受剪可能。按式(3.58)(3.58)同时受剪受拉计算同时受剪受拉计算,其值为其值为 ：再按式：再按式(3.59)(3.59)计算，结果计算，结果 。（A A）1 1；不合格；不合格 （B B）0.6770.677；不合格；不合格 （C C）1 1；合格；合格 （D D）0.6770.677；合格；合格【解解】查附表查附表1.31.3得得按式（按式（3.583.58）按式按式（3.593.59），对于单个螺栓有：），对于单个螺栓有：故选故选（D D）