工程结构设计原理讲稿.pptx

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1、第二讲：绪论第二讲：绪论(xln)（9/12）二、二、混凝土结构（混凝土结构（4/4）2、钢筋和混凝土结合成一体，共同发挥(fhu)作用。发挥(fhu)材料优势（混凝土的压、钢筋的拉），取长补短。是一种复合材料构件，工作过程相对复杂。优点：耐久性好；耐火性好；可模性好、整体性好。可就地取材。缺点：自重大；抗裂差；施工环节多周期长；拆除、改造难度大。第一页，共165页。第二第二(d r)讲：绪论（讲：绪论（10/12）三、三、钢结构（钢结构（1/1）1、钢结构的构成是用钢板、角钢、工字钢、槽钢、钢管和圆钢等钢材通过(tnggu)焊接等有效的连接方式，所形成的结构。单一材料构件，材料理想，工作原理

2、简单。2、优点：强度和强度质量比高；材质均匀、性能好，结构可靠性高。施工简便、工期短。延性好、抗震能力强。易于改造和加固。缺点：耐腐蚀性差；耐火性差；钢材价格相对较高。第二页，共165页。第二第二(d r)讲：绪论（讲：绪论（11/12）四、砌体结构四、砌体结构（1/1）1、砌体结构的组成砌体结构是用砖、石或砌块，用砂浆等胶结材料砌筑的结构。是一种复合材料构件，工作过程相对复杂(fz)。2、优点：耐久性好；耐火性好；就地取材；施工技术要求低；造价低廉。缺点：强度低，砂浆与砖石之间的粘接力较弱；自重大；砌筑工作量大，劳动强度高。粘土用量大，不利于持续发展。第三页，共165页。第三讲：计算第三讲：

3、计算(j sun)原则（原则（5/28）一、结构上的作用（一、结构上的作用（4/5）4荷载的代表值(1)实质：以确定值（代表值）表达不确定的随机变量，便于设计时，定量描述和运算。(2)取值原则：根据荷载概率分布特征(tzhng),控制保证率。第四页，共165页。第三讲：计算第三讲：计算(j sun)原则（原则（6/28）一、结构上的作用（一、结构上的作用（5/5）(2)代表值取值永久荷载的代表值标准值：取分布的平均值，保证率50%；可变荷载的代表值标准值：基本代表值，保证率尚未统一；准永久值：对可变荷载稳定性的描述，等于标准值乘准永久值系数；组合值：两种或（以上(yshng)）可变荷载作用时，

4、都以标准值出现的概率小，因此对标准值乘以组合系数进行折减。第五页，共165页。第三第三(d sn)讲：计算原则（讲：计算原则（1）下一讲的主要内容下一讲的主要内容1、抗力的不定因素及取值2、结构的功能(gngnng)3、极限状态第六页，共165页。第四讲：计算原则第四讲：计算原则(yunz)（2）上一讲的主要内容上一讲的主要内容1、作用及作用效应作用：引起结构内力和变形的一切原因。作用效应：作用在结构上产生的内力和变形等。2、作用的分类按时间(shjin)分：永久作用；可变作用；偶然作用。按位置分：固定作用、可动作用。按反应分：静态作用、动态作用：3、荷载的随机性及代表值目的：以确定值（代表值

5、）表达不确定的随机变量；种类：标准值、准永久值、组合值。第七页，共165页。第四讲：计算原则第四讲：计算原则(yunz)（7/28）二、结构的抗力二、结构的抗力（1/2）1、抗力及其不定因素抗力：抵抗(dkng)作用效应的能力性质：与时间有关的随机过程材料的性能，结构尺寸等都是随机变量；有些材料的力学性能是随时间变化的。简化：忽略随时间的变化，用随机变量模型描述。抗力不定性主要因素：材料性能的不定性几参数的不定性计算模式的不定性第八页，共165页。第四讲：计算第四讲：计算(j sun)原则（原则（8/28）二、结构的抗力二、结构的抗力（2/2）2、材料强度(qingd)的标准值(1)实质：以确

6、定值（标准值）表达不确定值，便于应用。(2)标准值取值：根据材料强度(qingd)概率分布的0.05分位值，即95%保证率的要求确定。3、抗力的概率分布模式(假设)对数正态分布第九页，共165页。第四讲：计算原则（第四讲：计算原则（9/28）三、结构功能三、结构功能(gngnng)和极限状态（和极限状态（1/2）1、结构的功能（1）安全性：要求结构承担正常施工和正常使用条件下，可能出现的各种作用，而不产生破坏。并且在偶然事件发生时以及发生后，能保持必需的整体稳定性，不至于因局部损坏而产生连续破坏。（2）适用性：要求结构在正常使用时满足正常的要求，具有良好的工作性能。（3）耐久性要求结构在正常使

7、用和维护下，在规定的使用期内，能够(nnggu)满足安全和使用功能要求。如材料的老化、腐蚀等不能超过规定的限制等。第十页，共165页。第四讲：计算原则（第四讲：计算原则（10/28）三、结构功能和极限三、结构功能和极限(jxin)状态（状态（2/2）2、极限状态(1)定义：极限状态是判别结构是否能够满足其功能要求的标准，指结构或结构一部分处于失效边缘的状态。(2)分类：承载能力极限状态是判别结构是否满足安全性要求的标准，指结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续(jx)加载的变形。正常使用极限状态：是判别结构是否满足正常使用和耐久性要求的标准，指结构或构件达到正常使用或耐久性的某些规定限值。

8、第十一页，共165页。第五讲：计算第五讲：计算(j sun)原则（原则（3）上一讲的主要内容上一讲的主要内容1、抗力及其不定因素及材料强度的标准值标准值的实质：以确定值表达不确定值，便于应用。标准值取值：具有95%保证率的强度值。2、结构的功能安全性、适用性和耐久性3、极限状态目的：判别结构是否能够满足(mnz)功能要求；分类：承载能力极限状态和正常使用极限状态。第十二页，共165页。第五第五(d w)讲：计算原则（讲：计算原则（11/28）四、设计计算原则（四、设计计算原则（1/11）1、功能函数与极限状态方程(1)功能函数Z=R-S=g(X1,X2,X3.Xn)(2)结果分析Z=R-S0：

9、处于可靠状态；Z=R-S0问题：R和S为随机变量，功能函数值Z是随机变量绝对保证R大于S不可能！第十三页，共165页。第五第五(d w)讲：计算原则（讲：计算原则（12/28）四、设计计算原则（四、设计计算原则（2/11）解决方法：控制可靠(kko)度，绝大多数情况下：RS 允许极少数情况下：R0）脉冲循环(=0)异号循环(0)完全对称循环（-1）循环次数:应力比一定时，疲劳强度与荷载的循环次数有关。第二十八页，共165页。第第12讲：材料的性能讲：材料的性能(7/34)一、钢材一、钢材(gngci)的物理力学性能（的物理力学性能（6/13）疲劳极限：当最大应力小于某一数值，反复荷载循环(xn

10、hun)无穷次，材料也不会破坏。疲劳曲线(试验结果)循环(xnhun)N次 包络线ABCD简化疲劳曲线 ABCD的方程 BCD(拉为主)AB(压为主)第二十九页，共165页。第第12讲：材料讲：材料(cilio)的性能的性能(8/34)一、钢材的物理力学性能（一、钢材的物理力学性能（7/13）3影响钢材性能的一般因素(1)化学成分碳：提高强度；但塑性，可焊性、耐锈蚀性等劣化。锰：提高强度，改善脆性；但对可焊性和耐锈力不利。硅：提高强度，但含量过高，对塑性可焊性耐锈力不利。硫：高温时变(shbin)脆，降低塑性韧性抗疲劳能力和耐锈能力。磷：提高强度和耐锈力，低温变脆，降低塑性可焊性等。(2)钢材

11、缺陷偏析:钢中化学成分的不一致性和不均匀性裂纹：先天的裂纹，或是微观的或是宏观的分层：在厚度方向分成多层，各层相互连接，并不脱离夹杂物：尤其是硫化物和氧化物等第三十页，共165页。第第13讲：材料讲：材料(cilio)的性能（的性能（3）上一讲的主要内容上一讲的主要内容1、反复荷载(hzi)下钢材的疲劳影响因素：应力循环特征、循环次数疲劳破坏、疲劳极限、疲劳强度和疲劳曲线2、化学成分对钢材性能的影响3、钢材缺陷对钢材性能的影响第三十一页，共165页。第第13讲：材料的性能讲：材料的性能(xngnng)(10/34)一、钢材的物理力学性能一、钢材的物理力学性能(xngnng)（9/13）(4)温

12、度 在正常温度下：基本不随温度变化 在高温度下：温度升高，强度(qingd)、弹性模量均有下降趋势 蓝脆现象：250左右，抗拉强度(qingd)反而提高，塑性和韧性下降。在低温时：温度降低，强度(qingd)略提高，塑性等下降，有脆性倾向。冷脆现象：当温度降低至某一温度以下时，材料变脆。第三十二页，共165页。第第13讲：材料的性能讲：材料的性能(xngnng)(11/34)一、钢材的物理力学性能一、钢材的物理力学性能(xngnng)（10/13）(5)应力集中 现象(xinxing)：当构件内部缺陷或截面形状等改变时，应力分布 不均匀，出现局部高峰应力，促使钢材变脆。影响因素：截面变化愈剧烈

13、，应力集中现象(xinxing)愈明显。第三十三页，共165页。第第13讲：材料讲：材料(cilio)的性能的性能(12/34)一、钢材的物理力学性能（一、钢材的物理力学性能（11/13）4、结构对钢材的要求及钢材的分类(1)结构对钢材的要求 具有较高的屈服强度和极限强度；具有良好的塑性和韧性(rn xn)具有良好的工艺加工性能；良好的耐锈蚀能力 与混凝土良好的粘结力(2)钢材的选择：结构或构件的类型及重要性；作用的性质（静力和动力作用）；连接方式（焊接、铆接或螺栓连接）；工作环境（温度和腐蚀等）。第三十四页，共165页。第第13讲：材料讲：材料(cilio)的性能的性能(13/34)一、钢材

14、的物理力学性能（一、钢材的物理力学性能（12/13）(3)结构(jigu)用钢材的分类 碳素钢：强度等级：按屈服强度分五个品种，Q195Q275。质量等级：A、B、C、D四级，对冲击韧性要求不同 脱氧方式：镇静、半镇静、沸腾和特殊镇静，用ZbF和TZ示例：Q235Bb表示屈服强度为235，B级半镇静钢 低合金钢：强度等级：按屈服强度分五个品种，Q295Q460。质量等级：A、B、C、D、E五级，对冲击韧性要求不同 脱氧方式：镇静和特殊镇静钢 热处理钢第三十五页，共165页。第第13讲：材料的性能讲：材料的性能(14/34)一、钢材一、钢材(gngci)的物理力学性能（的物理力学性能（13/13

15、）(4)(4)钢材的规格钢材的规格 钢板：以钢板：以“宽度厚度长度宽度厚度长度”或或“宽度厚度宽度厚度”表示表示 型钢：型钢：角钢：等边角钢：等边“L“L肢宽厚度肢宽厚度”；不等边；不等边“L“L长肢宽短肢宽厚度长肢宽短肢宽厚度”工字钢：普通工字钢以工字钢：普通工字钢以I+I+截面的高度；轻型工字钢前面加截面的高度；轻型工字钢前面加Q Q 槽钢：有普通槽钢和轻型槽钢两种，用截面的高度编号槽钢：有普通槽钢和轻型槽钢两种，用截面的高度编号 H H型钢：热扎和焊接两种，型钢：热扎和焊接两种，“高度高度*宽度宽度*腹板厚度腹板厚度*翼缘厚度翼缘厚度”钢管：有热轧无缝钢管和焊接钢管。以钢管：有热轧无缝钢

16、管和焊接钢管。以“外径壁厚外径壁厚”表示表示 薄壁型钢：用薄钢板冷轧而成，形式及尺寸可以变化。薄壁型钢：用薄钢板冷轧而成，形式及尺寸可以变化。钢筋钢筋 按照表面形状：有光面钢筋和变形钢筋按照表面形状：有光面钢筋和变形钢筋 钢筋种类：钢筋种类：热轧钢筋：分热轧钢筋：分HRB235HRB235、HRB335HRB335和和HRB400HRB400或或RRB400RRB400三级，符号三级，符号+直径直径 预预应应力力钢钢丝丝：有有光光面面碳碳素素、螺螺旋旋肋肋和和三三面面(sn(sn min)min)刻刻痕痕钢钢丝丝三三种种，符号符号+直径直径 预应力钢绞线：多根钢丝绞合制成。预应力钢绞线：多根钢

17、丝绞合制成。“1“1股数公称直径股数公称直径”表示表示 热处理钢筋：热处理钢筋：HT+HT+钢筋表示钢筋表示 第三十六页，共165页。第第15讲：材料讲：材料(cilio)的性能的性能(21/34)二、混凝土的物理力学性能（二、混凝土的物理力学性能（7/11）(2)长期荷载下混凝土的变形混凝土的徐变现象：在荷载长期作用下，变形将随时间(shjin)而增加；原因：凝胶体的粘性流动，内部微裂缝不断产生和发展等影响：导致变形增大，应力重分布和内力分布等。混凝土徐变曲线特点：开始增长较快，以后逐渐减慢，逐渐趋于稳定(收敛)卸载时变形恢复:瞬时弹性恢复、弹性后效，永久应变第三十七页，共165页。第第15

18、讲：材料的性能讲：材料的性能(xngnng)(22/34)二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能(xngnng)（8/11）影响徐变的主要因素应力水平：应力越大，徐变也越大cc，非线性徐变。龄期：加载时龄期越短，徐变越大 组成：水泥用量越多，水灰比越大，徐变也越大；骨料强度和弹性模量越高，徐变越小。养护和使用环境(hunjng)：养护温度高，湿度大，徐变越小；受力后环境(hunjng)温度越高，湿度低，徐变就越大。第三十八页，共165页。第第16讲：材料的性能讲：材料的性能(xngnng)(23/34)二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能(xngnng)（9/11）(3)

19、重复荷载下混凝土性能一次重复加载下加载：随应力增加应变增加卸载：不重复加载轨迹，有弹性后效和残余变形 多次重复加载下峰值小于疲劳强度：每循环成环，面积逐渐(zhjin)减少，至直线；峰值大于疲劳强度：开始与小应力的相似；成直线后，凸凹方向改变，斜率降低，裂缝和变形严重混凝土疲劳破坏：因荷载重复作用而引起的破坏混凝土疲劳强度：疲劳破坏需要重复荷载的最小应力峰值(4)混凝土的收缩、膨胀和温度变形 第三十九页，共165页。第第16讲：材料的性能讲：材料的性能(xngnng)(25/34)二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能(xngnng)（11/11）有关的设计问题钢筋端部的锚固裂缝间应

20、力的传递裂缝截面(jimin)：拉力为零离开一段距离：混凝土有拉力 两条裂缝中间：混凝土拉力最大(2)粘结力的组成 化学吸附 摩擦 机械咬合 附加咬合等作用第四十页，共165页。第第17讲：材料的性能讲：材料的性能(xngnng)（7）上一讲的主要内容上一讲的主要内容1、重复荷载下混凝土性能一次和多次重复加载下的变形曲线混凝土疲劳破坏和混凝土疲劳强度2、钢筋与混凝土粘结力粘结力作用粘结力组成3、与粘结有关的设计问题(wnt)钢筋端部的锚固裂缝间应力的传递第四十一页，共165页。第第17讲：材料的性能讲：材料的性能(xngnng)(26/34)三、砌体的物理力学性能三、砌体的物理力学性能(xng

21、nng)（1/8）1、砌体的材料及种类(1)块体材料砖 普通砖：240mm115mm53mm实心 空心砖：全国无统一规格(gug)分级：按极限抗压强度为6级，以“MU+极限强度”表示砌块 按材料分：粉煤灰、煤渣混凝土和混凝土等 按内部结构分：有实心的，也有空心的 按尺寸分：小型900mm 分级：按照极限抗压强度分5级，以“MU+极限强度”石材 按照加工的程度：分细料石、粗料石和毛料石。分级：按极限抗压强度，分9级，以“MU+极限强度”第四十二页，共165页。第第17讲：材料讲：材料(cilio)的性能的性能(27/34)三、砌体的物理力学性能（三、砌体的物理力学性能（2/8）(2)砂浆作用(z

22、uyng)：使块体连成整体；抹平块体表面；填补块体间缝隙；分类：按照组成成分：无塑性掺合料的水泥砂浆、有塑性掺合 料的混合砂浆、不含水泥的砂浆 33轻砂浆分级：按抗压极限强度分7级，以“M+极限强度”表示砌体对砂浆的基本要求符合强度和耐久性要求；应具有一定的可塑性，在砌筑时容易且较均匀地铺开；应具有足够的保水性，即在运输和砌筑时保持质量的能力。第四十三页，共165页。第第17讲：材料的性能讲：材料的性能(28/34)三、砌体三、砌体(q t)的物理力学性能（的物理力学性能（3/8）(3)砌体的种类 砌体是由块体用砂浆砌筑成的整体(zhngt)。砖砌体：实心砌体，或空心砌体，有一顺一顶或三顺一顶

23、砌筑法。石砌体：料石、毛石和毛石混凝土砌体。砌块砌体砌块排列是要有规律性，减少通缝。配筋砌体:在砌体内配置适量的钢筋，形成配筋砌体，如 在水平灰缝中配置网状钢筋，形成网状配筋砌体；在砌体外或预留槽内配置纵向筋形成组合砌体。第四十四页，共165页。第第17讲：材料的性能讲：材料的性能(xngnng)(29/34)三、砌体的物理力学性能三、砌体的物理力学性能(xngnng)（4/8）2、砌体的力学性能(1)砌体的抗压强度(kn y qin d)破坏过程及应力特点受力全过程：第一阶段：自受力到单块砖内出现竖向裂缝；第二阶段：单块砖内裂缝发展，连接并穿过若干皮砖 第三阶段：裂缝贯通，把砌体分成若干1/

24、2砖立柱，失稳应力特点：不仅存在压应力，而且有弯曲应力和剪切应力，以及横向拉压应力 第四十五页，共165页。第第17讲：材料的性能讲：材料的性能(30/34)三、砌体三、砌体(q t)的物理力学性能（的物理力学性能（5/8）原因分析：水平灰缝厚度和密实度不均匀 砖表面力分布不均匀且上下不对应横向变形时相互约束 受压时横向膨胀，砖和砂浆 横向变形系数不同，相互约束。弹性(tnxng)地基梁作用 砂浆层受压将产生压缩变形，砖就象在弹性(tnxng)地基上的梁，其内部将产生弯曲应力和剪应力竖向灰缝处的应力集中第四十六页，共165页。第第19讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）41n工程结构

25、是由各种基本构件通过连接组成的整体结构物，使其实现共同工作。n钢结构：钢板、型钢等组成的基本构件（工厂制作）n 现场安装(nzhung)（吊装、连接）结构整体。n钢筋混凝土结构：有现浇、装配式和装配整体式三种施工方法。钢筋的接长、预制构件（预制楼板、叠合梁、叠合板等）的拼装也存在大量的连接。n 钢结构连接n1.焊接；2.螺栓连接（普通螺栓、高强度螺栓）；3.铆钉连接。第四十七页，共165页。第第19讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）42n特点：n1.焊接：不削弱构件断面，节省材料，经济；构造简单，加工简便且易实现自动化操作，提高焊接质量；连接刚度大，密闭性好，整体性好。焊缝附近的材

26、质变脆；焊件中存在焊接残余应力和残余变形，对结构的承载能力有不利影响；焊接结构对裂纹很敏感，尤其(yuq)是在低温下更易发生脆性断裂。n2.螺栓：普通螺栓分为A、B、C三级；高强度螺栓由中碳钢或低合金钢等经热处理后制成，强度较高。我国高强度螺栓的强度级别可分为8.8级（8.8S）和10.9级（10.9S）。高强度螺栓的连接分为摩擦型和承压型连接。n螺栓连接简便、快速，可拆卸，常用于现场的安装连接中。n但对构件断面有所削弱。第四十八页，共165页。第第19讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）43焊接焊接焊接（电弧焊）分为手工电弧焊、自动或半自动埋弧焊和气焊接（电弧焊）分为手工电弧焊、自

27、动或半自动埋弧焊和气体保护焊等。体保护焊等。原理：原理：焊接连接和焊缝焊接连接和焊缝(hn fn)形式：形式：平接、搭接和顶接（平接、搭接和顶接（T形）三种形）三种1.对接焊缝对接焊缝(hn fn)；2.角焊缝角焊缝(hn fn)。焊缝焊缝(hn fn)的符号（形式、尺寸和要求）的符号（形式、尺寸和要求）第四十九页，共165页。第第19讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）44n焊缝的强度和质量等级（附表I32）n1.焊缝质量直接影响连接的强度。如果(rgu)焊缝质量优良，焊缝中不存在任何缺陷，焊缝金属的强度高于焊件母材，破坏部位多位于焊缝附近热影响区的母材上。焊缝中可能有气孔、夹渣、

28、咬边、未焊透等缺陷。焊缝缺陷将削弱焊缝的受力面积，并在缺陷处产生应力集中，对结构受力很不利。因此，对焊缝进行质量检查很重要。n2.焊缝质量等级分为三级，其中一、二级焊缝除外观缺陷检查外，还需要进行内部无损探伤。n3.三级受拉对接焊缝强度应折减。n4.合理选用焊缝种类等级。n5.焊条选用：Q235E43xx；n Q345E50 xx；Q390E55xx第五十页，共165页。第第20讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）47对接焊缝的计算和构造对接焊缝的计算和构造对接焊缝充满整个被连接件的截面，可视为焊件截面的延对接焊缝充满整个被连接件的截面，可视为焊件截面的延续，焊缝中的应力分布情况基本

29、与焊件原有情况相似，对续，焊缝中的应力分布情况基本与焊件原有情况相似，对接焊缝的有效截面与焊件的截面相同。焊缝应力可以由材接焊缝的有效截面与焊件的截面相同。焊缝应力可以由材料力学的有关计算公式进行计算。料力学的有关计算公式进行计算。对接焊缝两端的起弧、灭弧处，常因不能焊透而出现凹形对接焊缝两端的起弧、灭弧处，常因不能焊透而出现凹形焊口或存在缺陷，以致该处由于应力集中易出现裂纹。因焊口或存在缺陷，以致该处由于应力集中易出现裂纹。因此此(ync)，施焊时应在焊缝两端设置引弧板，对于一般，施焊时应在焊缝两端设置引弧板，对于一般受静力荷载的结构，也可不设引弧板，但令焊缝的计算长受静力荷载的结构，也可不

30、设引弧板，但令焊缝的计算长度比实际长度减小度比实际长度减小10mm。轴心受力的对接焊缝计算：轴心受力的对接焊缝计算：第五十一页，共165页。第第20讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）48n当采用引弧板时，对接焊缝抗压、抗剪和一、二级焊缝抗拉强度与母材相等，在焊件强度保证的条件下可不必计算焊缝强度；只在三级焊缝受拉力作用时才需按上式进行验算。n如果采用直缝不能满足强度要求时，可采用斜对接焊缝以增加焊缝长度。根据试验(shyn)结果，当焊缝与作用力间的夹角满足：时，斜焊缝强度不低于母材强度，可不再验算。第五十二页，共165页。第第20讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）410

31、n对接焊缝构造n1.根据焊件板厚、焊接工艺要求和施工条件对焊件边缘加工合适的坡口；n2.对受力较大的重要对接焊缝应尽可能采用引弧板；n3.不同宽度和厚度(hud)的钢板拼接。n a直边缝；b单边V形缝；n c双边V形缝；dU形缝；n eK形缝；fX形缝第五十三页，共165页。第第21讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）413角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算(j sun)(j sun)1.1.当焊缝轴线与外力作用方向平行时，当焊缝轴线与外力作用方向平行时，称为侧面角焊缝，又称侧缝；称为侧面角焊缝，又称侧缝；2.2.垂直时，称为正面角焊缝，又称端缝；垂直时，称为正面角焊缝，又称端缝；

32、3.3.呈夹角时，称为斜焊缝。呈夹角时，称为斜焊缝。角焊缝的受力性能和强度与受力方向有直接关系。角焊缝的受力性能和强度与受力方向有直接关系。直角角焊缝截面形式：直角角焊缝截面形式：角焊缝较小的焊脚尺寸为角焊缝较小的焊脚尺寸为hfhf有效高度为有效高度为he hfhe hf，忽略了焊缝余高和熔深忽略了焊缝余高和熔深第五十四页，共165页。第第21讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）414角焊缝的受力性能角焊缝的受力性能侧面角焊缝主要承受剪力作用，塑性较好，强度较低。在弹侧面角焊缝主要承受剪力作用，塑性较好，强度较低。在弹性阶段，侧缝剪应力沿焊缝程度方向分布不均匀，两端大而性阶段，侧缝剪

33、应力沿焊缝程度方向分布不均匀，两端大而中间小。中间小。破坏面通常破坏面通常(tngchng)(tngchng)在焊缝的最小截面（在焊缝的最小截面（45o45o斜截面）。斜截面）。破坏起点在侧缝两端，该处出现裂缝后，迅速蔓延扩展，使破坏起点在侧缝两端，该处出现裂缝后，迅速蔓延扩展，使焊缝断裂。焊缝断裂。第五十五页，共165页。第第21讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）415角焊缝的受力性能角焊缝的受力性能端缝的应力状态比侧缝复杂的多，应力集中较明显。焊缝的端缝的应力状态比侧缝复杂的多，应力集中较明显。焊缝的根部出现应力高峰根部出现应力高峰(gofng)(gofng)，易于开裂。，易于

34、开裂。破坏时首先在焊缝根部开裂，然后扩展至整个焊缝截面。破坏时首先在焊缝根部开裂，然后扩展至整个焊缝截面。根据试验结果，端缝的强度比侧缝高，但塑性较差，根部又根据试验结果，端缝的强度比侧缝高，但塑性较差，根部又存在很大的收缩应力，性质较脆。存在很大的收缩应力，性质较脆。第五十六页，共165页。第第21讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）416角焊缝的强度角焊缝的强度无论是侧缝与端缝，焊缝计算时一律取与焊脚边呈无论是侧缝与端缝，焊缝计算时一律取与焊脚边呈45ohf45ohf。计。计算截面上平均破坏应力为焊缝强度（力除以焊缝破坏面积）。算截面上平均破坏应力为焊缝强度（力除以焊缝破坏面积）

35、。焊脚尺寸（焊脚尺寸（mmmm）正面角焊缝（）正面角焊缝（N/mm2N/mm2）侧面角焊缝（）侧面角焊缝（N/mm2N/mm2）4 4 432.5 432.5 326.0 326.0 8 8 362.2 362.2 270.0 270.0 12 12 332.0 332.0 250.0 250.0规范规定的角焊缝设计强度是侧面角焊缝的强度，不分抗拉、规范规定的角焊缝设计强度是侧面角焊缝的强度，不分抗拉、抗压和抗剪，不分焊缝级别抗压和抗剪，不分焊缝级别(jbi)(jbi)均采用相同的值，均采用相同的值，例如例如Q235Q235钢材，钢材，ffw=160N/mm2ffw=160N/mm2。第五十七

36、页，共165页。第第22讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）425角焊缝的构造角焊缝的构造焊脚尺寸和焊缝计算长度焊脚尺寸和焊缝计算长度1.1.最小焊脚尺寸：焊缝冷却过快而变脆，容易产生裂纹最小焊脚尺寸：焊缝冷却过快而变脆，容易产生裂纹(li(li wn)wn)；2.2.最大焊脚尺寸：防止最大焊脚尺寸：防止“过烧过烧”现象，焊接残余变形和残余现象，焊接残余变形和残余应力；应力；3.3.最小焊缝长度：最小焊缝长度：和和 mm mm；4.4.最大计算长度：不宜大于最大计算长度：不宜大于6060（承受静力荷载或间接承受动（承受静力荷载或间接承受动力荷载时）或力荷载时）或4040（承受动力荷载

37、时）；（承受动力荷载时）；第五十八页，共165页。第第22讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）426角焊缝角焊缝(hn fn)(hn fn)的构造的构造构造措施：构造措施：第五十九页，共165页。第第23讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）上一讲内容上一讲内容 4261 1、角焊缝的分类与受力特征、角焊缝的分类与受力特征2 2、角焊缝的强度、角焊缝的强度(qingd)(qingd)与计算假定与计算假定3 3、角焊缝的计算公式、角焊缝的计算公式第六十页，共165页。第第23讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）427角焊缝的构造角焊缝的构造焊脚尺寸和焊缝计算长度焊脚尺

38、寸和焊缝计算长度1.1.最小焊脚尺寸：焊缝冷却过快而变脆，容易产生裂纹；最小焊脚尺寸：焊缝冷却过快而变脆，容易产生裂纹；2.2.最大焊脚尺寸：防止最大焊脚尺寸：防止“过烧过烧”现象，焊接残余变形和残现象，焊接残余变形和残余应力；余应力；3.3.最小焊缝长度：最小焊缝长度：和和 mm mm；4.4.最大计算长度：不宜大于最大计算长度：不宜大于6060（承受（承受(chngshu)(chngshu)静力荷静力荷载或间接承受载或间接承受(chngshu)(chngshu)动力荷载时）或动力荷载时）或4040（承受（承受(chngshu)(chngshu)动力荷载时）；动力荷载时）；第六十一页，共16

39、5页。第第23讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）428角焊缝角焊缝(hn fn)(hn fn)的构造的构造构造措施：构造措施：第六十二页，共165页。第第23讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）433焊接残余焊接残余(cny)(cny)应力和残余应力和残余(cny)(cny)变形变形减小焊接残余减小焊接残余(cny)(cny)应力和焊接残余应力和焊接残余(cny)(cny)变形的方法：变形的方法：第六十三页，共165页。第第24讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）436普通螺栓的构造与计算普通螺栓的构造与计算普通螺栓的形式和规格普通螺栓的形式和规格1.1.粗牙普

40、通螺纹，其代号用字母粗牙普通螺纹，其代号用字母(zm)M(zm)M与公称直径表示，工程中与公称直径表示，工程中常用常用M16M16、M20M20、(M22)(M22)和和M24M24。2.C2.C级螺栓的螺孔采用级螺栓的螺孔采用类孔，类孔，M16M16M24M24螺栓的孔径比螺栓公称螺栓的孔径比螺栓公称直径大直径大1.5mm1.5mm。第六十四页，共165页。第第24讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）437普通螺栓的构造与计算普通螺栓的构造与计算(j sun)(j sun)螺栓的排列螺栓的排列采用并列和错列两种形式采用并列和错列两种形式1.1.受力要求；受力要求；2.2.构造要求；

41、构造要求；3.3.施工要求。施工要求。规定螺栓的最大、最小规定螺栓的最大、最小容许距离。容许距离。第六十五页，共165页。第第24讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）438普通螺栓连接普通螺栓连接(linji)(linji)的受力性能的受力性能螺栓传力方式分为螺栓传力方式分为1.1.受剪螺栓连接受剪螺栓连接(linji)(linji)剪力螺栓；剪力螺栓；2.2.受拉螺栓连接受拉螺栓连接(linji)(linji)拉力螺栓；拉力螺栓；受剪螺栓连接受剪螺栓连接(linji)(linji)第六十六页，共165页。第第24讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）439普通螺栓连接的受力

42、性能普通螺栓连接的受力性能栓杆剪断栓杆剪断当螺栓直径当螺栓直径(zhjng)(zhjng)较小而钢板相对较厚时较小而钢板相对较厚时可能发生可能发生孔壁挤压破坏当螺栓直径孔壁挤压破坏当螺栓直径(zhjng)(zhjng)较大而钢板相对较较大而钢板相对较薄时可能发生薄时可能发生钢板拉断钢板拉断当钢板顺螺孔削弱过多可能发生当钢板顺螺孔削弱过多可能发生端部钢板剪断端部钢板剪断当顺受力方向的端距过小时可能发生当顺受力方向的端距过小时可能发生栓杆受弯破坏栓杆受弯破坏当螺栓过长时可能发生当螺栓过长时可能发生第六十七页，共165页。第第24讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）440普通螺栓连接的受力

43、性能普通螺栓连接的受力性能后两种在选用最小容许端距后两种在选用最小容许端距2d02d0和使螺栓的夹紧长度不和使螺栓的夹紧长度不超过超过4 46 6倍螺栓直径的条件下，均不会产生。但对其他倍螺栓直径的条件下，均不会产生。但对其他三种三种(sn zhn)(sn zhn)形式的破坏，则须通过计算来防止形式的破坏，则须通过计算来防止第六十八页，共165页。第第25讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）447高强度螺栓连接的材料和施工方法高强度螺栓连接的材料和施工方法螺栓的性能等级：螺栓的性能等级：10.910.9级和级和8.88.8级。级。10.9S10.9S级螺栓材料为级螺栓材料为20MnT

44、iB(20MnTiB(适用规格适用规格M24)M24)或或35VB35VB（M30M30）钢；）钢；8.8S8.8S级的为级的为40B40B（M24M24）、）、4545号（号（M22M22）或）或3535号（号（M20M20）钢。螺栓孔）钢。螺栓孔:钻孔。钻孔。受力都是依靠螺栓对板叠强大的的法向压力受力都是依靠螺栓对板叠强大的的法向压力(yl)(yl)，即紧固预拉力。控制螺栓的坚固程度，是保证连，即紧固预拉力。控制螺栓的坚固程度，是保证连接质量的一个关键性因素。接质量的一个关键性因素。紧固方法：紧固方法：1.1.扭矩法扭力扳手；扭矩法扭力扳手；2.2.拧掉梅花头拧掉梅花头扭剪型高强螺栓。扭剪

45、型高强螺栓。分初拧、终拧两个阶段。分初拧、终拧两个阶段。第六十九页，共165页。第第25讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）448高强度螺栓连接高强度螺栓连接(linji)(linji)的材料和施工方法的材料和施工方法例如例如M20M20，8.88.8级，紧固力（预拉力）级，紧固力（预拉力）P=110kNP=110kN；10.9 10.9级，级，P=155kNP=155kN。第七十页，共165页。第第26讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）451高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接受剪高强度螺栓连接的受力性能受剪高强度螺栓连接的受力性能1.1.单个高强度螺栓的抗剪承载力

46、设计值：单个高强度螺栓的抗剪承载力设计值：摩擦面的抗滑移系数摩擦面的抗滑移系数主要与摩擦面的粗糙程度主要与摩擦面的粗糙程度(chngd)(chngd)即构件接触面的处理方法有关。即构件接触面的处理方法有关。第七十一页，共165页。第第26讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）452高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接受剪高强度螺栓群的连接计算受剪高强度螺栓群的连接计算1.1.受剪高强度螺栓连接受力的分析方法和普通螺栓的受剪高强度螺栓连接受力的分析方法和普通螺栓的一样，只须一样，只须Nbmin Nbmin 单个高强度螺栓摩擦型连接的单个高强度螺栓摩擦型连接的抗剪承载力设计值抗剪承载力

47、设计值NbvNbv。2.2.几种几种(j zhn)(j zhn)受力状态一样；受力状态一样；传力效应，有利。传力效应，有利。第七十二页，共165页。第第26讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）453高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接(linji)(linji)拉剪高强度螺栓连接拉剪高强度螺栓连接(linji)(linji)的受力性能和计算的受力性能和计算NtNt应满足应满足NtPNtP2.2.拉剪高强度螺栓群连接拉剪高强度螺栓群连接(linji)(linji)计算计算绕螺栓群形心转动绕螺栓群形心转动第七十三页，共165页。第第26讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）4

48、54承压型高强度螺栓连接承压型高强度螺栓连接与普通螺栓连接的异同？与普通螺栓连接的异同？1.1.产生滑移后由栓杆受剪和孔壁承压直至产生滑移后由栓杆受剪和孔壁承压直至(zhzh)(zhzh)破坏达破坏达到承载能力极限状态，和普通螺栓连接的相同；受力状态到承载能力极限状态，和普通螺栓连接的相同；受力状态相同；材料强度不同；相同；材料强度不同；bVbV，不得大于按摩型连接计算值的，不得大于按摩型连接计算值的1.31.3倍，即在正常使用倍，即在正常使用状态连接不致产生滑移。状态连接不致产生滑移。第七十四页，共165页。第第26讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）455钢结构连接小结钢结构连接

49、小结钢结构常用的连接方法钢结构常用的连接方法(fngf)(fngf)为焊接和栓接。焊接是主为焊接和栓接。焊接是主要连接方法要连接方法(fngf)(fngf)。栓接（普通螺栓和高强度螺栓连接）。栓接（普通螺栓和高强度螺栓连接）只在安装连接中应用较多。普通螺栓宜用于次要的受剪连只在安装连接中应用较多。普通螺栓宜用于次要的受剪连接。摩擦型高强度螺栓则宜于主要部位和直接承受动力荷接。摩擦型高强度螺栓则宜于主要部位和直接承受动力荷载的连接。载的连接。角焊缝便于加工但受力性能较差，对接焊缝则反之。除制角焊缝便于加工但受力性能较差，对接焊缝则反之。除制造时接料和重要部位的连接常采用对接焊缝外，一般多采造时接

50、料和重要部位的连接常采用对接焊缝外，一般多采用角焊缝。用角焊缝。焊接应满足构造要求，还应作必要的强度计算。均可按危焊接应满足构造要求，还应作必要的强度计算。均可按危险点计算其所受的险点计算其所受的ff（按焊缝有效截面计算的应力）和（按焊缝有效截面计算的应力）和ff代入公式计算。代入公式计算。第七十五页，共165页。第第26讲：构件讲：构件(gujin)连接（连接（4）456钢结构连接小结钢结构连接小结焊接残余应力和残余变形是焊接过程中局部加热和冷却，焊接残余应力和残余变形是焊接过程中局部加热和冷却，导致焊件不均匀膨胀和收缩而产生的。在焊缝附近的残导致焊件不均匀膨胀和收缩而产生的。在焊缝附近的残