建筑结构钢结构的连接.pptx

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1、连接 通过一定的手段将板材或型钢组合成构件，或将若干构件组合成整体结构，以保证其共同工作。对连接的要求 安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便、节约钢材 第1页/共154页9.1 9.1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法 钢结构的连接方法可分为焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种。第2页/共154页焊接连接焊接连接 焊缝连接是采用高温融化金属填满被焊件间的空隙，以达到连接的目的。是目前钢结构最主要的连接方法。第3页/共154页焊接连接的特点 构造简单，可焊任何形状；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连续密闭性好，结构钢度大。在焊缝附近的热影响区，局部材质变脆；焊接残余应力和变形

2、使受压构件承载力降低；焊接结构对裂缝敏感，并且低温冷脆问题较为突出。第4页/共154页 铆钉连接是将一端有预制钉头的铆钉加热后，放入构件预先制好的铆钉孔中，立即用铆钉枪将另一端打成和预制钉头同样形状的封闭钉头，铆钉冷却后收缩，在钉杆中产生一定拉力，将被连接的钢板压紧。铆铆钉连接钉连接第5页/共154页螺栓连接螺栓连接普通螺栓连接 粗制（C C级）精制（A A、B B级）高强螺栓连接 摩擦型：只依靠摩擦阻力传力，并以剪力不超过接 触面摩擦力作为设计准则，承压型：允许接触面滑移，以连接达到破坏的极限 承载力作为设计准则，第6页/共154页钢结构常见焊接方法钢结构常见焊接方法 手工电弧焊、埋弧焊、气

3、体保护焊9.2 9.2 焊接方法和焊接连接形式焊接方法和焊接连接形式第7页/共154页焊缝及焊接连接形式焊缝及焊接连接形式 按构件的相对位置分 对接、搭接、T T形连接、角部连接第8页/共154页按构造分 对接焊缝（正对接焊缝、斜对接焊缝）角焊缝（正面角焊缝、侧面角焊缝、斜焊缝）第9页/共154页按施焊位置分平焊、横焊、立焊及仰焊 第10页/共154页沿长度方向的布置分 连续角焊缝、断续角焊缝 第11页/共154页焊缝缺陷及焊缝质量检验焊缝缺陷及焊缝质量检验1.1.焊缝缺陷 裂缝、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未溶合、未焊透；以及焊缝尺寸不符合要求、焊缝成型不良 第12页/共154页2

4、2焊缝质量检验 焊缝质量检验可用外观检查及无损检验，前者检查外观缺陷和几何尺寸，后者检查内部缺陷。钢结构工程施工及验收规范规定焊缝按其检验方法和质量要求可分为一级、二级和三级。第13页/共154页 钢结构中一般采用三级焊缝，可满足通常的强度要求；但其对接焊缝的抗拉强度有较大的变异性，钢结构设计规范规定其设计值只为主体钢材的85%85%左右。因而对有较大拉应力的对接焊缝以及直接承受动力荷载构件的较重要的对接焊缝，宜采用二级焊缝；对抗动力和疲劳性能有较高要求处可采用一级焊缝。第14页/共154页焊缝代号、螺栓及其孔眼图例焊缝代号、螺栓及其孔眼图例 钢结构施工图上要用焊缝代号表明焊缝形式、尺寸和辅助

5、要求。按焊缝符号表示法规定：焊缝代号由引出线、图形符号和辅助符号三部分组成。第15页/共154页第16页/共154页 当焊缝分布比较复杂或用上述标注方法不能表达清楚时，在标注焊缝代号的同时，可在图形上加粗线或栅线表示。第17页/共154页9.3 9.3 对接焊缝的构造与计算对接焊缝的构造与计算对接焊缝的构造对接焊缝的构造 直边缝（t t10mm10mm）单边V V形、双边V V形（t t=10=1020mm20mm）U U形、K K形、X X形（t t20mm20mm）第18页/共154页保证焊接质量的措施 在焊缝的起灭弧处，常常不亦焊透而出现弧坑等缺陷，这些缺陷对承载力影响极大，为消除焊口的

6、缺陷，焊接时一般应设置引弧板，焊后将它割除，对受静力荷载的结构设置引弧板有困难时，允许不设置引弧板，此时，可令焊缝计算长度等于实际长度减2t（此处t为较薄焊件厚度）。第19页/共154页 在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4以上时，应分别在宽度方向和厚度方向从一侧或两侧作成坡度不大于1:2.5的斜角，以使截面过渡和缓，构件传力均匀，减小应力集中。第20页/共154页对接焊缝的计算对接焊缝的计算1.1.轴心受力的对接焊缝第21页/共154页 N轴心拉力或压力；lw焊缝的计算长度。当未采用引弧板时，取 实际长度减去2t；t在对接接头中连接件的较小厚度；在T形接 头中为腹板厚度；ftw、

7、fcw对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。第22页/共154页 试验表明，焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，故可认为受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等，但受拉的对接焊缝对缺陷甚为敏感。由于三级检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为母材强度的85%85%，而一、二级检验的焊缝的抗拉强度可认为与母材相等。由于一、二级检验的焊缝与母材强度相等，故只有三级检验的焊缝才需进行抗拉强度验算。第23页/共154页 当计算不能满足强度要求时，可考虑将直焊缝移到拉应力较小处，也可采用斜对接焊缝。计算证明，焊缝与作用力间的夹角满足tantan1.51.5时，斜焊缝的强度不低于母材强度，可不再进行验算。第2

8、4页/共154页2.2.承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 焊缝截面是矩形，正应力和剪应力图形分别为三角形与抛物线，其最大值分别满足下列强度条件：第25页/共154页 工字形截面梁的接头，采用对接焊缝，除应分别验算最大正应力和剪应力外，对于同时受有较大正应力和较大剪应力处，例如腹板与翼缘的交接点，还应按下式验算折算应力：1.11.1第26页/共154页3.3.承受弯、剪、轴力共同作用的对接焊缝 1 1）矩形截面。第27页/共154页 2 2）对称工字形截面。第28页/共154页 【例 9-19-1】试 计 算 图 9-159-15所 示 牛 腿 与 钢 柱 连 接 的 对 接 焊 缝。已 知F=

9、280KN(设计值)，钢材Q235，焊条E43系列，手工焊，无引弧板，焊缝质量三级。第29页/共154页图9-15 例9-1图 第30页/共154页【解】焊缝承受由力向焊缝截面上简化后产生的弯矩e和剪力，由于翼缘的竖向刚度较小，不能承受剪力，可认为全部剪力均由腹板的竖向焊缝承受，而弯矩由整个形截面焊缝承受。1 1焊缝有效截面的几何特性 焊缝的截面与牛腿的相等，因未采用引弧板，故每条焊缝的计算长度为焊缝实际长度两端各减去一个板件厚度。第31页/共154页2 焊缝强度计算 最大正应力 第32页/共154页剪应力“1”点的折算应力 第33页/共154页9.4 9.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和

10、计算角焊缝的构造角焊缝的构造 1.1.角焊缝的形式 角焊缝按其长度方向和外力作用方向的不同可分为平行于力作用方向的侧面角焊缝，垂直于力作用方向的正面角焊缝和与力作用方向呈斜交的斜向角焊缝。第34页/共154页正面角焊缝 连接中传力路线有剧烈弯折，应力状态复杂，应力集中明显，在焊缝根部形成应力集中，易开裂，塑性较差。第35页/共154页侧面焊缝 主要受剪力，应力状态单纯，但焊缝剪应力沿长度分布不均匀，两头大，中间小，破坏起点在两端。第36页/共154页 角焊缝按其截面形式可分为普通型、平坦型和凹面型三种。第37页/共154页 有效截面：试验证明，角焊缝常在沿4545左右方向的截面破坏，故计算时以

11、4545方向的最小截面为危险截面，称为角焊缝的计算截面或有效截面。第38页/共154页2.2.角焊缝的尺寸要求1 1）最小焊角尺寸。第39页/共154页2 2）最大焊角尺寸。第40页/共154页3 3）不等焊脚尺寸。当两焊件厚度相差较大时，用等焊脚尺寸无法满足最大最小焊脚尺寸的要求时，规范推荐采用不等焊脚尺寸，即与较薄焊件接触的焊脚边应符合式（14-714-7）的要求，与较厚焊件接触的焊脚边应符合式（14-614-6）的要求。第41页/共154页4 4）角焊缝最小计算长度。5 5）侧面角焊缝最大计算长度。第42页/共154页 6 6）当板件的端部仅有两侧面角焊缝连接时，为了避免应力传递过分弯折

12、而使构件中应力过分不均匀，应使每条侧面角焊缝长度大于它们之间的距离，即lblb。再为了避免焊缝横向收缩时引起的板件的拱曲过大，还宜使b16tb16t（当t t1212）或190190（t t1212）。当不满足此规定时，则应加正面角焊缝。第43页/共154页 7 7）在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5 5倍，并不得小于2525，以减小因焊缝收缩产生的残余应力及因偏心产生的附加弯矩。8 8）当角焊缝的端部在构件转角处时，为避免起落弧的缺陷发生在此应力集中较大部位，宜作长度为2f2f的绕角焊，且转角处必须连续施焊，不能断弧。第44页/共154页角焊缝的计算角焊缝的计算1 1轴心力作用时

13、的角焊缝计算（1 1）侧面角焊缝的计算式中：l lw w角焊缝总计算长度，对每条焊缝取其实际长度每端减去2 2h hf f；f ff fw w角焊缝的强度设计值，按附表选用。第45页/共154页（2 2）正面角焊缝的计算式中：正面角焊缝的强度设计值增大系数，对承受静力荷载或间接承受动力荷载 的结构，取 =1.22=1.22；对直接承受动 力荷载的结构，取 =1.0=1.0。第46页/共154页（3 3）斜向角焊缝的计算 作用力N N与焊缝长度方向呈 角,可先将N N分解为平行和垂直于焊缝长度方向的分力和 ，其分别产生的焊缝应力为第47页/共154页将 除以 后作矢量叠加计算:第48页/共154

14、页若取f f=1.22=1.22代入上式并简化之，可得 式中：ff斜向角焊缝的强度设计值增大系 数（其值在1 11.221.22之间），对 直接承受动力荷载的结构，取 ff=1.0=1.0。ff=第49页/共154页（4 4）角钢角焊缝计算 采用两面侧焊时设N N1 1、N N2 2分别为角钢肢背，肢尖承受的内力:式中 b b角钢肢宽；z z0 0角钢形心距；1 1、2 2角钢肢背和肢尖焊缝内力分配系数，可按表9-49-4的近似值取用。第50页/共154页 表表9.4 9.4 角钢侧面角焊缝内力分配系数角钢侧面角焊缝内力分配系数 第51页/共154页 角钢用三面围焊时 可先选取正截面角焊缝的焊

15、脚尺寸，并计算其所能承受的内力 肢背和肢尖分担的内力为第52页/共154页 角钢用L L形围焊 令N N3 3=0=0，即得第53页/共154页 按上述求出各条焊缝分担的内力后，假定角钢肢背和肢尖焊缝的焊脚尺寸,即可分别求其所需的焊缝计算长度 角钢肢背焊缝 角钢肢尖焊缝 第54页/共154页 【例 9-2】试 设 计 一 用 拼 接 盖 板 的 对 接 连 接（图 9-23）。已 知 钢 板 宽B=310mm，厚度t1=24mm，拼接盖板厚度t2=14mm。该连接承受的静态轴心力N=1200kN（设计值），钢材为Q235，手工焊，焊条为E43型。第55页/共154页图9-23 例9-2图 第5

16、6页/共154页【解】设计拼接盖板的对接连接有两种方法。一种方法是假定焊脚尺寸求焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖板的尺寸；另一种方法是先假定焊脚尺寸和拼接盖板的尺寸，然后验算焊缝的承载力。如果假定的焊缝尺寸不能满足承载力要求时，则应调整焊脚尺寸，再行验算，直到满足承载力要求为止。第57页/共154页 首先确定角焊缝的焊脚尺寸：由于此处的焊缝在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度t2=14mm6mm，t2t1，则 取h hf f=8mm=8mm，查附表得角焊缝强度设计值第58页/共154页 确定连接方式：拼接盖板的宽度b b就是两条侧面角焊缝之间的距离，应根据强度条件和构造要求确定。根据强度条件，在钢材

17、种类相同的情况下，拼接盖板的截面积 应等于或大于被连接钢板的截面积。选定拼接盖板宽度b=270mm，则 满足强度要求。根据构造要求，应满足：但实际取b=270mm224mm，为防止因仅用侧面角焊缝引起板件拱曲过大，应采用三面围焊。第59页/共154页 （1）采用三面围焊时 采用三面围焊可减小两面侧焊缝的长度，从而减小拼接盖板的长度，已知正面角焊缝的长度 ，则正面角焊缝所能承受的内力 所需连接一侧侧面角焊缝的总长度为 第60页/共154页 连接一侧共有4条侧面角焊缝，则一条侧面角焊缝的长度为 ，采用180mm 拼接盖板的长度为（2）采用菱形拼接盖板时 当拼接板宽度较大时，采用菱形拼接盖板可减小角

18、部的应力集中，从而使连接的工作性能得以改善。菱形拼接盖板的连接焊缝由正面角第61页/共154页 焊缝、侧面角焊缝和斜面角焊缝等组成。设计时，一般先假定拼接盖板的尺寸再进行验算。拼接盖板尺寸如图（9-23b）所示，则各部分焊缝的承载力分别为：正面角焊缝：侧面角焊缝：第62页/共154页斜面角焊缝：此焊缝与作用力夹角 ，可得 ，故有连接一侧焊缝所能承受的内力为满足要求第63页/共154页 【9-3】试 设 计 角 钢 与 节 点 板 的 连 接 角 焊 缝 图 9-24。轴 心 力 设 计 值N=450kN（静力荷载）。角钢为 ，长肢相连，连接板厚度t=10mm，钢材Q235，手工焊，焊条E43系

19、列。第64页/共154页图9-24 例9-3图第65页/共154页【解】取 (角 钢 肢尖)(角 钢 肢背)采用三面围焊。正面角焊缝能承受的内力为：第66页/共154页 肢背和肢尖焊缝分担的内力，按式（9-9-1717）、式（9-189-18）为 肢背和肢尖焊缝所需的焊缝实际长度为：取165mm 取65mm 第67页/共154页2.2.在弯矩、轴力、剪力共同作用下 T T形接头的角焊缝计算第68页/共154页 将F F力分解并向角焊缝有效截面的形心简化，于图示的M M=VeVe、V V和N N单独作用等效。图中焊缝端点A A应力最大为危险点。A A点垂直于焊缝长度方向的应力由弯矩M M和轴心拉

20、力N N产生：第69页/共154页 A A点平行于焊缝长度方向的应力由剪力V V产生：A A点焊缝应满足 第70页/共154页 【例9-4】试计算图9-26所示牛腿与柱连接的角焊缝。已知F=390kN(设计值)，钢材Q235，焊条E43系列，手工焊，无引弧板。第71页/共154页图9-2 例9-4图 第72页/共154页【解】采用图示的两条水平焊缝和两条槽形焊缝连接。将F力向焊缝有效截面的形心简化后，焊缝同时承受由弯矩 产生的 和由剪力 产生的 的作用。对于工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘的角焊缝连接，由于牛腿翼缘焊缝竖向刚度较低，故一般考虑剪力全部由腹板上的两条竖向焊缝承受，而弯矩则由全部焊缝承受

21、。第73页/共154页1.1.焊缝有效截面的几何特性 取 两条竖向焊缝有效截面的面积：全部焊缝有效截面对X轴的惯性矩和抵抗矩：（由于翼缘焊缝厚度较小，故算式中忽略了对其自身轴的惯性矩一项。凡类似情况，以后皆同。）第74页/共154页2.焊缝强度验算 A点：承受由弯矩产生的垂直于焊缝长度方向的应力 第75页/共154页B点：承受由弯矩和剪力产生 和 的共同作用第76页/共154页3 3扭矩、剪力和轴心力共同作用时 搭接接头的角焊缝计算第77页/共154页假定（1 1）被连接件在扭矩平面内，有很大刚度；（2 2）角焊缝处于弹性受力阶段。于是各点剪切变形、剪应力的方向均垂直于该点与形心的连线，大小则

22、与该连线距离r r成正比。首先应确定三面围焊角焊缝计算截面的形心位置O O，然后将力F F分解并向形心0 0简化，可与图示的T T=VeVe、V V和N N单独作用等效。第78页/共154页在扭矩T T=VeVe作用下A A点的应力按下式计算：f fT T 可分解为垂直于水平焊缝长度方向的分应力T Tfy fy 和平行于水平焊缝长度方向的分应力T Tfxfx：第79页/共154页 垂直于水平焊缝长度方向均匀分布的应力在剪力V V作用下产生：平行于焊缝长度方向均匀分布的应力在轴心力N N作用下产生：A A点焊缝应满足:第80页/共154页 【例9-5】试设计图9-28 所示厚度为12mm的支托板

23、和柱搭接接头采用三面围 焊 的 角 焊 缝。作 用 力 设 计 值 F=140kN（静 力 荷 载），至 柱 翼 缘 边 距 离 为220mm。钢材Q235，焊条E43系列。第81页/共154页图9-28 例9-5图 第82页/共154页【解】取 1.1.焊缝有效截面的几何特征 焊缝有效截面的形心位置第83页/共154页 2.焊缝强度验算（A点）第84页/共154页按式（按式（9-339-33）第85页/共154页9.5 9.5 焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形焊接变形、焊接应力 焊接残余应力和残余变形对钢结构的焊接残余应力和残余变形对钢结构的影响影响1.1.焊接残余应力的影响（1 1）一

24、般对结构构件静力强度无影响（2 2）对结构构件的变形和刚度有影响（3 3）对结构构件稳定有影响（4 4）对结构疲劳强度有影响第86页/共154页2.2.焊接残余变形的影响 焊接残余变形使构件不能保持正确的设计尺寸和位置，影响结构正常工作。严重时还可使构件无法安装就位。第87页/共154页减少和限制焊接残余应力和残余变形的措施减少和限制焊接残余应力和残余变形的措施1.1.设计措施（1 1）尽量减少焊缝的数量和尺寸（2 2）避免焊缝过份集中（3 3）尽可能采用对称焊缝（4 4）尽可能避免仰焊（5 5）焊后采用人工或机械方法消除焊接变形第88页/共154页第89页/共154页2.2.焊接工艺措施 （

25、1 1）采用适当的焊接顺序和方法 （2 2）采用反向预变形 （3 3）采用预热法 （4 4）采用机械校正法消除焊接变形 第90页/共154页 9.6 9.6 螺栓连接的构造和计算螺栓连接的构造和计算栓接的构造栓接的构造1 1螺栓的形式和规格 普通螺栓的形式为大六角头型，粗牙普通螺纹，其代号用字母M M与公称直径的毫米表示。高强度螺栓（栓杆）带有配套的螺母和垫圈合称连接副。其形式除常见的大六角头型外，还有扭剪型。第91页/共154页 螺栓的最大连接长度随直径而异，选用时宜控制其不超过螺栓标准中规定的夹紧长度，一般为4 46 6倍螺栓直径（大直径螺栓取大值，反之取小值），即螺栓直径不宜小于1/41

26、/41/61/6夹紧长度，以免出现板叠过厚而紧固力不足和螺栓过于细长而受力弯曲的现象。第92页/共154页2 2、螺栓的排列排列方式：并列和错列两种第93页/共154页螺栓在构件上的排列应满足下列要求：（1）受力要求 （2）构造要求 （3）施工要求第94页/共154页螺栓的最大和最小容许间距第95页/共154页3 3螺栓连接的构造要求 （1 1）每一杆件在节点上以及拼接接头的一端，永久性 螺栓数不宜少于两个。对组合构件的缀条可采用1 1 个螺栓。（2 2）C C级螺栓宜用于沿其杆轴方向受拉的连接，在下列 情况下可用于受剪连接：承受静力荷载和间接承受动力荷载结构中的次要连接；承受静力荷载的可拆卸

27、结构的连接；临时固定构件用的安装连接。第96页/共154页（3 3）对直接承受动力荷载的普通螺栓受拉连接应采用双 螺帽或其它能防止螺帽松动的有效措施。（4 4）当型钢构件拼接采用高强螺栓连接时，其拼接件宜 采用钢板。（5 5）沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板，应适当增加 其刚度（如加设加劲肋）以减少撬力对螺栓抗拉承 载力的不利影响。第97页/共154页普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算抗剪螺栓-依靠螺杆抗剪和螺杆对孔壁的 承压，传递垂直于螺栓的外力抗拉螺栓-依靠螺杆受拉传递平行于螺杆 的外力第98页/共154页1 1 受剪螺栓连接（1 1）工作性能受力性能的三个阶段。第一阶段 摩擦传力的弹性阶段

28、 第二阶段 滑移阶段 第三阶段 弹塑性阶段第99页/共154页第100页/共154页（2 2）破坏形式 1 1）螺栓剪断。2 2）钢板孔壁挤压破坏.3 3）钢板由于螺孔削弱而净截面拉断。4 4）钢板因螺孔端距或螺孔中距太小而剪坏。5 5）螺杆因太长或螺孔大于螺杆直径而产生弯、剪破坏。第101页/共154页第102页/共154页（3 3）抗剪螺栓的计算1)1)单个受剪螺栓的承载力计算。抗剪承载力设计值假定螺栓受剪面上的剪应力为均匀分布，则单个螺栓的抗剪承载力设计值为第103页/共154页式中：n nv v受剪面数目，单剪 n nv v=1=1、双剪 n nv v=2=2、四剪 n nv v=4=

29、4；d d螺栓杆直径；f fv vb b螺栓的抗剪强度设计值。第104页/共154页 承压承载力设计值假定承压应力沿螺栓直径的投影面均匀分布，则个螺栓的承压承载力设计值为式中 t t在同一受力方向的承压构件的较小总厚度；f fc cb b螺栓的承压强度设计值，与构件的钢号有 关，按附表选用。单个受剪螺栓的承载力计算值应取和的较小者。第105页/共154页 轴心力作用下螺栓群抗剪计算1.1.螺栓群受轴心力作用时的受剪螺栓计算a.a.螺栓数目。螺栓（包括高强度螺栓）的承载力设计值应折减系数：当l l1 11515d d0 0 =1.1-=1.1-l l1 1/150/150d d0 0 当l l1

30、 16060d d0 0 =0.7=0.7 第106页/共154页b.b.验算净截面强度。为防止构件或连接板因螺孔削弱在净截面处被拉（或压）断，还应按下式验算净截面强度：f f 第107页/共154页式中 A An n构件或连接板的净截面面积；第108页/共154页 【例9-6】试设计两角钢用C级螺栓拼接的连接。角钢型号 ，Q235钢，轴心拉力设计值N=190kN，拼接角钢的型号与构件相同，螺栓选用20。第109页/共154页图9-38 例9-6图 第110页/共154页【解】1 1确定螺栓的数目和排列 选用2020螺栓，孔径d d0 0=21.5mm=21.5mm（小于最大孔径的规定）。单个

31、受剪螺栓的抗剪和承压承载力设计值，由式（9-34）和式（9-35）计算：连接一侧所需螺栓数目：个，取5 5个 为便于紧固螺栓，采用图9-38的错列布置。第111页/共154页2验算角钢净截面强度 将角钢按中线展开（图9-38）。直线截面净 截 面 面 积（查 附 表，角 钢 截 面 面 积A=11.93cm2）。折线截面净截面面积，按式（9-42）第112页/共154页2 2）螺栓群受偏心力作用时的受剪螺栓计算。基本假定：a)a)被连接件绝对刚性。b)b)螺栓受力处于弹性阶段。第113页/共154页 螺栓“1”1”距离o o最远，故其所受剪力最大，其值可按下式计算：将其按x x和y y两方向分

32、解为第114页/共154页 剪力V V通过螺栓群形心，故每个螺栓均匀受力，螺栓“1”1”所受剪力为 因此，最不利受剪螺栓“1”1”所承受的合力和应满足的强度条件为 第115页/共154页 【例9-7】试设计一C级螺栓的搭接 接 头（如 图 9-40）。柱 翼 缘 厚 度 为10mm，连接板厚度8mm。荷载设计值F=120kN，偏 心 距 e=300mm，材 料Q235钢。图9-40 例9-7图 第116页/共154页【解】试选M22螺栓，d0=23.5mm，纵向排列。单个受剪螺栓的抗剪和承压承载力设计值，按式（9-349-34）和式（9-359-35）计算 按式（9-44）、式（9-45）、式

33、（9-46）、式（9-47）得 第117页/共154页第118页/共154页2 2 受拉螺栓连接（1 1）受力性能及破坏形式 螺栓连接的T T形接头。外力使被连接构件的接触面有相互脱开的趋势，从而使螺栓沿杆轴方向受拉。受拉螺栓破坏形式是栓杆被拉断，其部位多在被螺纹削弱的截面处。第119页/共154页(2)(2)抗拉螺栓连接计算 1)1)一个螺栓抗拉承载力设计值-假定拉应力在螺栓螺纹处截面上均匀分布。d de e-普通螺栓有效直径；A Ae e-普通螺栓有效截面面积。第120页/共154页2)2)螺栓群的受拉螺栓连接计算。螺栓群受轴心力作用 时的受拉螺栓计算。第121页/共154页 螺栓群受弯距

34、作用时的受拉螺栓计算。假定中和轴在弯矩指向一侧第一排螺栓O O处，连接变形为绕O O处水平轴转动，各排螺栓所受拉力大小与该排螺栓距中和轴的距离成正比。这样，最外排螺栓所受拉力最大。其值可按下式计算：第122页/共154页 螺栓群受偏心力作用时的受拉螺栓计算。第123页/共154页a.a.小偏心情况即偏心距e e不大，弯矩M M不大，连接以承受轴心拉力为主时。在此种情况，螺栓群将全部受拉，端板不出现受压区，故在计算M M产生的螺栓内力时，中和轴应取在螺栓群的形心轴O O处，螺栓“1”1”受力最大，其值可按下式计算：第124页/共154页 在轴心拉力N N作用下，每个螺栓均匀受力，故螺栓“1”1”

35、所受的拉力为：连接中受最大拉力和最小拉力的“1”1”及“1 1”螺栓所受的拉力及须满足的条件应按下式计算：第125页/共154页b.b.大偏心情况即偏心距e e较大，弯矩M M较大时。在这种情况，端板底部会出现受压区,中和轴将下移。为简化计算。可近似地将中和轴假定在（弯矩指向一侧）最外一排螺栓轴线O O处。因此，最不利螺栓“1”1”所受的拉力和应满足的强度条件为第126页/共154页 【例9-8】试设计一屋架下弦端板和柱翼缘板的C级螺栓连接如图（9-44）。上、下弦杆传递的荷载分别为350kN和470kN，钢材Q235。第127页/共154页图9-44 例9-8图第128页/共154页【解】竖

36、向剪力280kN由支托承受，螺栓只承受水平拉力F=470-210=260kN。初选12个22螺栓，d0=23.5mm。并按图中所示尺寸排列，中距比最小允许距离3d0稍大。e=12cm。先按小偏心情况计算。单个螺栓的抗拉承载力设计值，按式（9-50）计算第129页/共154页 须改用大偏心情况计算，即假定中和轴在最上一 排螺栓轴线 处，由式（9-57）计算 第130页/共154页3 3 拉剪螺栓连接的计算 根据实验，螺栓的强度条件应满足圆曲线相关方程，即第131页/共154页高强度螺栓连接的计算高强度螺栓连接的计算 高强度螺栓摩擦型连接依靠被连接构件间的摩擦力传递外力，当剪力等于摩擦力时，即达到

37、螺栓的承载能力极限状态。高强度螺栓承压型连接允许外力超过构件接触面间的摩擦力，利用螺栓杆与孔壁直接接触传递剪力，以螺栓杆被剪坏或孔壁承压的破坏为承载能力极限状态。第132页/共154页1.1.高强螺栓连接的预拉力 （1 1）预拉力的确定 高强度螺栓预拉力设计值按材料强度和螺栓有效截面积确定，取值时考虑:螺栓材料抗力的变异性，引入折减系数0.90.9。施加预应力时为补偿预拉力损失超张拉5%5%10%10%，引入折减系数0.90.9。在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉承载力，引入折减系数1/1.21/1.2。钢材由于以抗拉强度为准，引入附加安全系数0.90.9。第133页/共154

38、页 高强度螺栓的预拉力设计值P P由下式计算（并取5KN5KN的整数倍）得到第134页/共154页（2）预拉力的控制方法高强度螺栓的预拉力通过紧固螺母建立 大六角头螺栓施加预应力的方法：转角法；力矩法 扭剪型高强度螺栓施加预应力的方法：扭掉螺栓尾部梅花卡头第135页/共154页2.2.高强度螺栓摩擦型连接（1 1）摩擦型受剪高强度螺栓连接单个高强度螺栓的抗剪承载力设计值。第136页/共154页 摩擦面的抗滑移系数主要与摩擦面的粗糙程度即构件接触面的处理方法有关，另外，构件所用材料的硬度亦有一定影响。表9.10 9.10 摩擦面的抗滑移系数 第137页/共154页2 2）螺栓群的受剪高强度螺栓连

39、接计算。螺栓群受轴心力作用或受偏心力作用时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。故前述普通螺栓的计算公式均可利用。第138页/共154页连接构件净截面强度计算 与普通螺栓不同，因为最危险截面在第一排螺栓孔处，存在孔前传力系数为0.50.5的净截面拉力。连接开孔截面的净截面强度应按下式计算：第139页/共154页 【例9-9】设计用摩擦型高强度螺栓的双盖板拼接接头。钢板截面为 盖板采用两块截面为 ，钢材为Q345钢，采用8.8级的20高强螺栓，孔径d0=22mm,连接的接触面采用喷砂处理，承受的轴心拉力N=950kN。第140页/共154页图9-47 例9-9图 第141页/共15

40、4页【解】由表9-99-9查得的预拉力P=125kN，由表9-109-10查得 。由式（9-619-61）单个摩擦型高强度螺栓的所需螺栓数：取9 9个用9 9个螺栓排列，如图9-47所示。按式（9-629-62）进行净截面强度验算：第142页/共154页（2 2）摩擦型受拉高强度螺栓连接的计算 1)1)单个高强度螺栓的抗拉承载力设计值。螺栓分担的外拉力设计值不超过其预拉力时，螺栓的拉力增加很小，当N Nt t大于P P时，板件完全松开，螺栓杆受力才与外力相等。因此，为了使板件间保留一定的压紧力，规范规定单个高强度螺栓的抗拉承载力设计值为第143页/共154页2)2)螺栓群的受拉高强度螺栓连接计

41、算。受轴心拉力作用时。螺栓群的受拉高强度螺栓连接，其受力分析方法和普通螺栓一样。第144页/共154页 受弯矩作用。当板没有被拉开时，接触面保持紧密贴合，中和轴可以认为在螺栓群的形心轴线上，则受力最大的螺栓应满足第145页/共154页 受偏心力作用时。高强度螺栓连接板件间有压力，偏心受拉时，只要螺栓最大拉力不超过0.80.8P P，连接件接触面就能保证紧密结合。因此无论偏心距大小，均可采用普通螺栓小偏心受拉情况计算。第146页/共154页（3 3）摩擦型拉剪高强度螺栓连接单个拉剪高强度螺栓的抗剪承载力设计值。当高强度螺栓承受沿杆轴方向的外拉力作用时，构件摩擦面间的压紧力将由P P减至P P-N

42、 Nt t，根据试验，此时摩擦面抗滑移系数亦随之降低，使螺栓在承受拉力时其抗剪承载力减少。规范对拉剪联合作用下的高强度螺栓连接用相关公式计算：第147页/共154页2)2)螺栓群的拉剪高强度螺栓连接计算。第148页/共154页 【例9-10】试设计一梁和柱的摩擦型高强度螺栓连接如图9-50所示，承受的弯矩和剪力设计值分别为M=145kNm、V=530kN。构件接触面采用喷砂后生赤锈处理，钢材Q235。第149页/共154页图9-50 例9-10图第150页/共154页【解】试选12个10.9级M22螺栓，采用图中的尺寸排列。查表9-9得=190kN，由表9-10查得 一个螺栓的最大拉力。由比例关系可得第151页/共154页3.3.承压型高强螺栓计算 (1)(1)承压型高强螺栓抗剪承载力第152页/共154页(2)(2)承压形高强螺栓抗拉承载力(3)(3)拉剪联合作用第153页/共154页感谢您的观看。第154页/共154页