金屬結(jié)構(gòu)的連接

1、第四章第四章 金屬結(jié)構(gòu)的連接金屬結(jié)構(gòu)的連接 n4-1 連接類型連接類型 4-2 焊縫連接焊縫連接 4-3 普通螺栓連接普通螺栓連接 4-4 高強螺栓計算高強螺栓計算4-1 連接類型連接類型 n焊接焊接連接是目前金屬結(jié)構(gòu)最主要的連接方法。連接是目前金屬結(jié)構(gòu)最主要的連接方法。n優(yōu)點優(yōu)點: 構(gòu)造簡單、省材料、易加工，易采用自動構(gòu)造簡單、省材料、易加工，易采用自動化作業(yè)，可用于復(fù)雜形狀構(gòu)件的連接等化作業(yè)，可用于復(fù)雜形狀構(gòu)件的連接等 。n缺點缺點: 質(zhì)量檢驗費事，連接剛度大，會引起結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗費事，連接剛度大，會引起結(jié)構(gòu)的變形和產(chǎn)生殘余應(yīng)力。的變形和產(chǎn)生殘余應(yīng)力。 1.焊接焊接n優(yōu)點優(yōu)點：裝配便利、迅速

2、，可用于結(jié)構(gòu)安裝連接：裝配便利、迅速，可用于結(jié)構(gòu)安裝連接或可拆卸式結(jié)構(gòu)中?；蚩刹鹦妒浇Y(jié)構(gòu)中。n缺點缺點：是構(gòu)件截面削弱，易松動。：是構(gòu)件截面削弱，易松動。n分類分類：分為：分為普通螺栓普通螺栓和和高強度螺栓高強度螺栓連接兩種連接兩種n普通螺栓普通螺栓又分又分粗制螺栓粗制螺栓和和精制螺栓精制螺栓。2. 螺栓連接螺栓連接優(yōu)點：優(yōu)點：塑性和韌性較好，便于質(zhì)量檢查，故經(jīng)常用于塑性和韌性較好，便于質(zhì)量檢查，故經(jīng)常用于承受承受動力載荷動力載荷的結(jié)構(gòu)中。的結(jié)構(gòu)中。缺點缺點：制造費工、用料多，釘孔削弱構(gòu)件截面，因此：制造費工、用料多，釘孔削弱構(gòu)件截面，因此目前在機械制造中已逐步由焊接所取代。目前在機械制造中已

3、逐步由焊接所取代。 3. 鉚釘連接鉚釘連接4.銷軸連接銷軸連接能滿足兩個構(gòu)件之間的能滿足兩個構(gòu)件之間的相對運動相對運動的需要，或便于結(jié)構(gòu)的需要，或便于結(jié)構(gòu)件的現(xiàn)場安裝。如起重機臂架根部的連接以及拉桿或件的現(xiàn)場安裝。如起重機臂架根部的連接以及拉桿或撐桿的連接等。撐桿的連接等。4-2 焊縫連接焊縫連接 n1. 焊接接頭的型式主要有四種：焊接接頭的型式主要有四種：對接、搭接、對接、搭接、T型接型接和和 角接角接。一、焊接接頭的型式和焊縫種類一、焊接接頭的型式和焊縫種類對接接頭對接接頭搭接接頭搭接接頭T形接頭形接頭角接接頭角接接頭2. 焊縫種類焊縫種類 按不同分類方法焊縫可分為以下幾種形式：按不同分類

4、方法焊縫可分為以下幾種形式：按按空間位置空間位置可分為可分為俯焊縫俯焊縫、橫焊縫橫焊縫、立焊縫立焊縫及及仰焊縫仰焊縫；按按焊縫斷續(xù)情況焊縫斷續(xù)情況可分為可分為連續(xù)焊縫連續(xù)焊縫和和斷續(xù)焊縫斷續(xù)焊縫；按按結(jié)合方式結(jié)合方式可分為可分為對接焊縫、角焊縫對接焊縫、角焊縫及及塞焊縫塞焊縫；按按承載方式承載方式可分為可分為工作焊縫工作焊縫和和聯(lián)系焊縫聯(lián)系焊縫。 焊縫是構(gòu)成焊接接頭的主體部分，焊縫是構(gòu)成焊接接頭的主體部分，對接焊縫對接焊縫和和角焊縫角焊縫是焊縫的基本形式。是焊縫的基本形式。 (a)對接焊縫對接焊縫 (d)斜對接焊縫斜對接焊縫 （b) ( c ) (e) (f) 角焊縫角焊縫工作焊縫和聯(lián)系焊縫工

5、作焊縫和聯(lián)系焊縫p工作焊縫工作焊縫(又稱承載焊縫又稱承載焊縫)：焊縫與焊件串聯(lián)成整體主要焊縫與焊件串聯(lián)成整體主要承擔(dān)載荷的作用。焊縫一旦斷裂，鋼結(jié)構(gòu)就立即受到承擔(dān)載荷的作用。焊縫一旦斷裂，鋼結(jié)構(gòu)就立即受到嚴(yán)重破壞。嚴(yán)重破壞。p聯(lián)系焊縫聯(lián)系焊縫(又稱非承載焊縫又稱非承載焊縫) ：焊縫與兩個或兩個以上的焊縫與兩個或兩個以上的焊件并聯(lián)成整體焊件并聯(lián)成整體(即連接作用即連接作用)，焊縫不直接承擔(dān)載荷，焊縫不直接承擔(dān)載荷，工作中受力很小，焊縫一旦斷裂，結(jié)構(gòu)不會立即失效。工作中受力很小，焊縫一旦斷裂，結(jié)構(gòu)不會立即失效。焊縫符號標(biāo)注焊縫符號標(biāo)注焊縫符號焊縫符號:在圖紙上標(biāo)注出焊縫形式、焊縫尺寸和焊接方在圖紙

6、上標(biāo)注出焊縫形式、焊縫尺寸和焊接方 法的符號。法的符號。焊縫符號主要由焊縫符號主要由基本符號、輔助符號、補充符號、焊縫基本符號、輔助符號、補充符號、焊縫 尺寸符號尺寸符號和和指引線指引線等組成等組成。l焊縫基本符號焊縫基本符號是表示焊縫橫截面形狀的符號，共有是表示焊縫橫截面形狀的符號，共有1313個。個。l焊縫基本符號相對基準(zhǔn)線的方位是固定的，它不隨焊縫焊縫基本符號相對基準(zhǔn)線的方位是固定的，它不隨焊縫圖形方位的變化而改變其方位。圖形方位的變化而改變其方位。 （1）焊縫基本符號）焊縫基本符號（1）焊縫基本符號）焊縫基本符號（1）焊縫基本符號）焊縫基本符號u輔助符號輔助符號是表示焊縫表面形狀特征的

7、符號是表示焊縫表面形狀特征的符號, 有有3個。個。 u輔助符號配置在基本符號固定位置。輔助符號配置在基本符號固定位置。（2）輔助符號）輔助符號（2）輔助符號）輔助符號補充符號補充符號是為了補充說明焊縫某些特征的符號，共是為了補充說明焊縫某些特征的符號，共5 5個。個。（3）補充符號）補充符號（3）補充符號應(yīng)用示例）補充符號應(yīng)用示例 二、焊接方法、材料和焊縫許用應(yīng)力二、焊接方法、材料和焊縫許用應(yīng)力 1. 焊接方法和材料焊接方法和材料n建筑工程機械金屬結(jié)構(gòu)最常用的焊接方法主要是建筑工程機械金屬結(jié)構(gòu)最常用的焊接方法主要是電弧電弧焊焊。n我國目前常用的電弧焊方法有：我國目前常用的電弧焊方法有：手工電弧

8、焊手工電弧焊、CO2氣氣體保護焊體保護焊和和埋弧焊埋弧焊。焊接材料焊接材料手工電弧焊焊條應(yīng)與焊接的金屬強度相適應(yīng)，即手工電弧焊焊條應(yīng)與焊接的金屬強度相適應(yīng)，即等強原則等強原則。nQ235鋼鋼E43型系列焊條型系列焊條nQ345鋼鋼E50型系列焊條型系列焊條nQ390鋼鋼E55型系列焊條型系列焊條注注: E表示焊條；表示焊條；43表示焊縫抗拉強度最小值為表示焊縫抗拉強度最小值為43kgf/mm2 1. 手工電弧焊手工電弧焊2. CO2氣體保護焊氣體保護焊焊絲：最常用焊絲：最常用H08Mn2SiA保護氣體保護氣體:CO23. 埋弧焊埋弧焊uQ235鋼鋼焊絲：焊絲：H08、H08A、H08MnA;

9、焊劑：高錳高硅型焊劑：高錳高硅型uQ345鋼鋼H08A、H08E焊絲高錳型焊劑焊絲高錳型焊劑u H08Mn、H08MnA焊絲中錳型焊劑焊絲中錳型焊劑焊縫的許用應(yīng)力焊縫的許用應(yīng)力 三、對接焊縫的構(gòu)造和計算三、對接焊縫的構(gòu)造和計算 坡口加工：坡口加工：手工焊時，若焊件厚度手工焊時，若焊件厚度 t8mm，可不開坡口；，可不開坡口；焊接厚度焊接厚度 t=825mm，可開單面坡口，其夾角，可開單面坡口，其夾角 =60 ；若若t25mm，可用開雙面坡口的，可用開雙面坡口的X焊縫，或開焊縫，或開U型坡口。型坡口。CO2氣體保護焊或埋弧焊參考有關(guān)規(guī)定。氣體保護焊或埋弧焊參考有關(guān)規(guī)定。 1.對接焊縫的構(gòu)造要求對

10、接焊縫的構(gòu)造要求 坡口形式坡口形式對接焊縫連接不同厚度或不同寬度的鋼板時，應(yīng)對接焊縫連接不同厚度或不同寬度的鋼板時，應(yīng)將板的一側(cè)或兩側(cè)加工成坡度將板的一側(cè)或兩側(cè)加工成坡度不大于不大于1:4的坡度，的坡度，形成平緩過渡。形成平緩過渡。不等厚板焊接不等厚板焊接焊縫的起弧和落弧點，焊接時可將焊縫的起點和焊縫的起弧和落弧點，焊接時可將焊縫的起點和終點延伸至引弧板上。待焊完后再將引弧板切除。終點延伸至引弧板上。待焊完后再將引弧板切除。引弧板引弧板2. 對接焊縫的計算對接焊縫的計算與構(gòu)件同與構(gòu)件同（1）在軸心力）在軸心力N作用下作用下1hahflN或fl當(dāng)未采用引弧板施當(dāng)未采用引弧板施焊時，總長度中每焊時

11、，總長度中每條焊縫取實際長度條焊縫取實際長度減去減去10mm；連接構(gòu)件中較薄的連接構(gòu)件中較薄的焊件厚度焊件厚度,mm； 斜對接焊縫的計算斜對接焊縫的計算cossinhfhahlflNlN或（2）在剪力）在剪力Q和和彎矩彎矩M共同作用下共同作用下htffIQShtfAQhahlWM或（3）在軸心力）在軸心力N、剪力、剪力Q和彎矩和彎矩M共同作用下共同作用下htffIQS1hahffWMAN或 1 . 1 1 . 13122hahZS或213例題例題4-1 某主梁采用焊縫拼接某主梁采用焊縫拼接(圖圖3-10，圖中尺寸為焊縫尺，圖中尺寸為焊縫尺寸寸)，已知拼接截面處的內(nèi)力，已知拼接截面處的內(nèi)力 ，鋼

12、材為鋼材為Q235，焊條，焊條E43型，手工焊接且用普通方法檢查焊型，手工焊接且用普通方法檢查焊縫質(zhì)量。試驗算對接焊縫強度?？p質(zhì)量。試驗算對接焊縫強度。 KNQmKNM200;980解：解：已知：已知：M、Q需求：需求：W、Sf、IxIbh312yI123hbxyoOxyhb2312hbhbhIx2312bbhhbIy慣性矩的計算慣性矩的計算xy bhh0t20330)22(212212thbtbthIx12212330tbhIy面積矩和形心坐標(biāo)之間的關(guān)系：面積矩和形心坐標(biāo)之間的關(guān)系：CxxyyOAxSAySyxxy bhh0t翼緣面積矩翼緣面積矩)22(0thbtSe中性軸以上面積對中性軸的

13、面積矩中性軸以上面積對中性軸的面積矩42)22(000hhthbtSSSfe工字形截面的面積矩工字形截面的面積矩1. 截面的幾何特征計算截面的幾何特征計算n慣性矩慣性矩n 抗彎模量抗彎模量 n面積矩面積矩 4223203306800009 .608 . 14028 . 14012121201121)22(212212cmthbtbthI3110006 .12368000022cmhIW3044009 .608 . 140)22(cmthbtSe3000620030600 . 19 .608 . 14042)22(cmhhthbtSSSfe3. 最大剪應(yīng)力計算最大剪應(yīng)力計算2. 2. 最大拉應(yīng)力

14、驗算最大拉應(yīng)力驗算MPammNWMh145/91. 81011000101098012333maxMPammNIQShtff100/2 .1810106800001062001020024333. 折算應(yīng)力驗算（翼緣與腹板連接處）折算應(yīng)力驗算（翼緣與腹板連接處）20max2/65. 86 .12312091. 8mmNhh24332/90.1211068000010440010200mmNIQSeahaZSMPMP5 .1591451 . 1 1 . 124)90.12(3)65. 8(31222222所以焊縫強度滿足。所以焊縫強度滿足。四、角焊縫的構(gòu)造和計算四、角焊縫的構(gòu)造和計算1. 角焊縫

15、的構(gòu)造特點角焊縫的構(gòu)造特點u根據(jù)焊縫與作用力的方向，根據(jù)焊縫與作用力的方向，角焊縫可分為側(cè)焊縫、端焊縫角焊縫可分為側(cè)焊縫、端焊縫以及圍焊縫以及圍焊縫。u焊縫方向與作用力方向相一致的稱為焊縫方向與作用力方向相一致的稱為側(cè)焊縫側(cè)焊縫；焊縫方向與；焊縫方向與作用力相垂直的稱為作用力相垂直的稱為端焊縫端焊縫；圍焊縫圍焊縫包括側(cè)焊縫和端焊縫。包括側(cè)焊縫和端焊縫。 端焊縫端焊縫側(cè)焊縫側(cè)焊縫圍焊縫圍焊縫n角焊縫按其截面型式角焊縫按其截面型式可分為普通式、坦式可分為普通式、坦式和凹面式三種。和凹面式三種。n通常把角焊縫截面的通常把角焊縫截面的直角較小邊直角較小邊稱為角焊稱為角焊縫的縫的焊角尺寸焊角尺寸，以，以

16、hf表示。表示。 角焊縫的焊腳尺寸：角焊縫的焊腳尺寸：mm6mmhf)21 ( 最大焊腳尺寸最大焊腳尺寸一般一般 hf1.2 min當(dāng)當(dāng)fhmm6最小焊腳尺寸最小焊腳尺寸一般不小于一般不小于4mm焊縫計算長度焊縫計算長度n角焊縫角焊縫最小計算長度最小計算長度：8hfn側(cè)角焊縫側(cè)角焊縫最大計算長度最大計算長度： lf60hf（承受靜載荷）或（承受靜載荷）或40hf（承受動載荷）（承受動載荷）n(3)搭接長度和連接板連接要求搭接長度和連接板連接要求 (4)當(dāng)連接截面不對稱構(gòu)件時側(cè)縫的分布要求當(dāng)連接截面不對稱構(gòu)件時側(cè)縫的分布要求角鋼搭接連接焊縫的分配比例角鋼搭接連接焊縫的分配比例 角焊縫計算假定角焊

17、縫計算假定n角焊縫無論是側(cè)焊縫還是端焊縫，也無論受哪種外力，角焊縫無論是側(cè)焊縫還是端焊縫，也無論受哪種外力，焊縫中的應(yīng)力都焊縫中的應(yīng)力都統(tǒng)一按受剪統(tǒng)一按受剪計算，計算厚度均取計算，計算厚度均取0.7hf (2) 角焊縫在剪力角焊縫在剪力Q和彎矩和彎矩M共同作用下的計算共同作用下的計算7 . 0htfffNlhNAN(1) 角焊縫在軸心力角焊縫在軸心力N作用下的計算（作用下的計算（N可以垂直于焊縫長可以垂直于焊縫長度也可以平行于焊縫長度）度也可以平行于焊縫長度）htffQIQShtfQAQ22htQMhtMWM對于工字型或?qū)τ诠ぷ中突騎型接頭可簡化為型接頭可簡化為（3）角焊縫在軸心力）角焊縫在軸

18、心力N、剪力、剪力Q和彎矩和彎矩M共同作用下的計算共同作用下的計算 )()()(22022htffQMNIQShhWMANNP(4) 貼角焊縫在扭矩貼角焊縫在扭矩Mk和剪力和剪力Q共同作用下的計算共同作用下的計算 n假定焊縫為彈性體，連接體為絕對剛性體。在扭矩作用下，被連接件繞假定焊縫為彈性體，連接體為絕對剛性體。在扭矩作用下，被連接件繞焊縫形心焊縫形心O旋轉(zhuǎn)，焊縫群上任一點的應(yīng)力方向垂直于該點與旋轉(zhuǎn)，焊縫群上任一點的應(yīng)力方向垂直于該點與O點的連線，點的連線，其大小與此連線的長短成正比例，則在外力其大小與此連線的長短成正比例，則在外力P作用下，焊縫受到作用下，焊縫受到(P對焊對焊縫形心的縫形心

19、的偏心矩偏心矩Mk=P e)和和Q(即為即為P)的共同作用。的共同作用。 P kx ky KAn 在在A點上由扭矩點上由扭矩Mk=P e產(chǎn)生的剪應(yīng)力產(chǎn)生的剪應(yīng)力 ffQlhQ7 . 0n 在在A點上由剪力點上由剪力Q產(chǎn)生的剪應(yīng)力產(chǎn)生的剪應(yīng)力 zAkkAIrMyxzIIIyxykzykykkxIIrMIrMrryxxkzxkxkkyIIrMIrMrr )(22htkxkyQAn A點的合應(yīng)力點的合應(yīng)力 kx ky例題例題4-2 如圖如圖3-19所示承受靜力載荷的桁架節(jié)點板所示承受靜力載荷的桁架節(jié)點板用用Q235，焊條型號為，焊條型號為E43型。試計算連接焊縫。型。試計算連接焊縫。n解：解：7 .

20、 0htfffNlhNANmmhNlhtff2 .25712057 . 010)81189(7 . 03對焊縫對焊縫A肢背上焊縫長度：肢背上焊縫長度：mmllff5 .1061022 .25775. 01075. 01mmllff5 .421022 .25725. 01025. 02肢尖上焊縫長度：肢尖上焊縫長度：例題例題4-3 圖圖3-20所示承受所示承受150KN載荷的柱與支托連接。結(jié)載荷的柱與支托連接。結(jié)構(gòu)采用構(gòu)采用Q235，焊縫用，焊縫用E43型焊條，試驗算其連接焊縫。型焊條，試驗算其連接焊縫。 n解：解：剪力剪力 Q=150kN彎矩彎矩cmKNM300020150fQAQWMMmax

21、yIW 組合截面形心坐標(biāo)公式：組合截面形心坐標(biāo)公式：niiniiiCniiniiiCAyAyAxAx1111,水平焊縫的計算面積為水平焊縫的計算面積為: :26 .26120217 . 07 . 0cmlhAfff垂直焊縫的計算面積為垂直焊縫的計算面積為: :26 .40130217 . 07 . 0cmlhAfff焊縫的全部計算面積為：焊縫的全部計算面積為：22 .676 .406 .26cmAAAfff焊縫重心位置為：焊縫重心位置為：cmy4 .20)5 .296 .262296 .40(2 .67142236460)4 .205 .29(6 .26)2294 .20(6 .402917

22、. 02121cmIf33174 .206460cmWf焊縫的慣性矩和最小抗彎模量為焊縫的慣性矩和最小抗彎模量為: :23/9464317103000cmNWMfM23/36956 .4010150cmNAQfQahtQMMPcmN120/101603695946422222max強度驗算強度驗算 補充例題：補充例題：P已知：圖示角焊縫連接結(jié)構(gòu)，已知：圖示角焊縫連接結(jié)構(gòu)，hf=10mm, 鋼材為鋼材為Q345，焊，焊條為條為E50型，型，P=100kN, 力力P作用點距垂直焊縫的距離為作用點距垂直焊縫的距離為350mm, 水平焊縫長度為水平焊縫長度為l1=150mm, 垂直焊縫長度垂直焊縫長度

23、l2=200mm, 試驗算連接焊縫強度。試驗算連接焊縫強度。n 在在A點上由扭矩點上由扭矩Mk=P e產(chǎn)生的剪應(yīng)力產(chǎn)生的剪應(yīng)力 ffQlhQ7 . 0n 在在A點上由剪力點上由剪力Q產(chǎn)生的剪應(yīng)力產(chǎn)生的剪應(yīng)力 zAkkAIrMyxzIIIyxykzykykkxIIrMIrMrryxxkzxkxkkyIIrMIrMrr )(22htkxkyQAn A點的合應(yīng)力點的合應(yīng)力 kx ky組合截面形心坐標(biāo)公式：組合截面形心坐標(biāo)公式：mmhhAxAxffniiniiiC45)2001502(7 . 021507 . 0211)2001502(107 . 0101007 . 03ffQlhQ)452150(7

24、1501507121 245200772001211007150271501212200107 . 01212323233yxIIyxyxxkkyyxyxykkxIIMIIrMIIMIIrM)45150(100)(22htkxkyQA4-3 普通螺栓連接普通螺栓連接n一、普通螺栓的種類和連接特點一、普通螺栓的種類和連接特點粗制螺栓（粗制螺栓（C級螺栓），級螺栓），Q235鋼熱壓而成，螺孔直徑一般鋼熱壓而成，螺孔直徑一般比螺栓直徑大比螺栓直徑大12mm精度差，一般只能用作拉力螺栓，精度差，一般只能用作拉力螺栓，不宜用作剪力螺栓?？撞捎貌灰擞米骷袅β菟ā？撞捎妙惪住ｎ惪?。精制螺栓（精制螺栓（A、B

25、級螺栓），級螺栓），Q235或或35號鋼車制而成，表號鋼車制而成，表面光滑，尺寸準(zhǔn)確，螺孔直徑一般比螺桿直徑僅大面光滑，尺寸準(zhǔn)確，螺孔直徑一般比螺桿直徑僅大0.20.3mm。常用作剪力螺栓。對螺孔制作要求很高，應(yīng)為。常用作剪力螺栓。對螺孔制作要求很高，應(yīng)為I類孔。類孔。n二、螺栓連接的型式和布置二、螺栓連接的型式和布置 按受力性質(zhì)，普通螺栓分為剪力螺栓、拉力螺栓和拉剪螺栓。按受力性質(zhì)，普通螺栓分為剪力螺栓、拉力螺栓和拉剪螺栓。剪力螺栓剪力螺栓拉力螺栓拉力螺栓拉剪螺栓拉剪螺栓普通螺栓的布置：分為普通螺栓的布置：分為并列并列和和錯列錯列。并列并列錯列錯列三、剪力螺栓連接的計算三、剪力螺栓連接的計算

26、 1. 剪力螺栓連接的破壞形式剪力螺栓連接的破壞形式螺栓桿被剪斷而破壞；螺栓桿被剪斷而破壞；構(gòu)件孔壁被螺栓桿擠壓而產(chǎn)生破壞；構(gòu)件孔壁被螺栓桿擠壓而產(chǎn)生破壞；截面被拉斷而破壞截面被拉斷而破壞 剪力螺栓連接計算中采用的假定：剪力螺栓連接計算中采用的假定：連接構(gòu)件為剛性的；連接構(gòu)件為剛性的；不計構(gòu)件之間的摩擦力；不計構(gòu)件之間的摩擦力；螺栓桿受剪時截面上受到均布螺栓桿受剪時截面上受到均布 剪應(yīng)力；剪應(yīng)力；孔壁上的承壓應(yīng)力認(rèn)為是均布孔壁上的承壓應(yīng)力認(rèn)為是均布的、并作用在的、并作用在螺栓直徑平面上螺栓直徑平面上，不，不考慮構(gòu)件孔邊的局部應(yīng)力等?？紤]構(gòu)件孔邊的局部應(yīng)力等。2 單個受剪螺栓的承載力計算單個受剪

27、螺栓的承載力計算42jljldnNlclcdN;minlcljlNNN孔壁承壓：孔壁承壓：螺栓抗剪：螺栓抗剪：最大承載力：最大承載力：3. 受軸心力作用的受剪螺栓連接計算受軸心力作用的受剪螺栓連接計算 minlNNn minlNnNjAN還應(yīng)按下式驗算被接構(gòu)件的凈截面強度：還應(yīng)按下式驗算被接構(gòu)件的凈截面強度： jA構(gòu)件扣除螺栓孔部分的凈截面積構(gòu)件扣除螺栓孔部分的凈截面積 4. 受軸心力受軸心力N、Q和扭矩和扭矩M作用下的計算作用下的計算 332211rNrNrNMrNrNrNii2211211iiirrNrNM122211maxryxMrMrNNiii1221yyxMNiix1221xyxMN

28、iiy扭矩扭矩M作用下作用下N1xN1yn軸力軸力N及剪力及剪力Q作用下單個螺栓受力作用下單個螺栓受力nNNNnQNQmin21222122maxliiiiNxyxMnQyyxMnNN軸力、扭矩共同作用下最大受力螺栓軸力、扭矩共同作用下最大受力螺栓4. 受軸心力受軸心力N、Q和扭矩和扭矩M作用下的計算作用下的計算 (續(xù)）續(xù)）例題例題4-4 驗算圖驗算圖3-28所示鋼板的螺栓連接。鋼板截面為所示鋼板的螺栓連接。鋼板截面為360mm12mm，拼接鋼板厚為，拼接鋼板厚為8mm。鋼材為。鋼材為Q235，承受內(nèi)，承受內(nèi)力力N=600KN，采用普通精制螺栓，螺栓直徑，采用普通精制螺栓，螺栓直徑d=20mm

29、，孔徑。，孔徑。 解：解：一個螺栓的抗剪許用承載力為一個螺栓的抗剪許用承載力為 42ljljdnN一個螺栓的承壓許用承載力為：一個螺栓的承壓許用承載力為： lclcdNNNl73200min個197. 873200106003minlnNn構(gòu)件一側(cè)所需螺栓數(shù)目為：構(gòu)件一側(cè)所需螺栓數(shù)目為：1. 螺栓連接的計算螺栓連接的計算 N732003051220N8482313542022213589125 .20312360mmdnAAjaajMPMPAN17016735891060032. 2. 構(gòu)件凈截面強度驗算構(gòu)件凈截面強度驗算 構(gòu)件凈截面強度驗算為：構(gòu)件凈截面強度驗算為：此連接的螺栓和構(gòu)件的強度均

30、滿足要求。此連接的螺栓和構(gòu)件的強度均滿足要求。 構(gòu)件的凈截面積為：構(gòu)件的凈截面積為：四、拉力螺栓連接的計算四、拉力螺栓連接的計算 420lllldN1. 單個拉力螺栓連接的承載能力計算單個拉力螺栓連接的承載能力計算 2. 受軸心拉力受軸心拉力N的受拉螺栓連接計算的受拉螺栓連接計算 llNNn n3. 受力矩受力矩M作用的受拉螺栓連接計算作用的受拉螺栓連接計算 旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)軸iiyNyNyNM222211iiyNyNyN221121222211122iiiyyNyyyyNM211maxlliNyMyNNn4. 受軸心拉力受軸心拉力N和力矩和力矩M同時作用的受拉螺栓連接計算同時作用的受拉螺栓連接計算

31、 21maxiyMynNN21miniyMynNN先假定構(gòu)件繞螺栓群形心轉(zhuǎn)動先假定構(gòu)件繞螺栓群形心轉(zhuǎn)動 0minN時說明螺栓受拉，構(gòu)件繞形時說明螺栓受拉，構(gòu)件繞形心轉(zhuǎn)動，應(yīng)對心轉(zhuǎn)動，應(yīng)對螺栓群中心取螺栓群中心取距距，必須滿足：，必須滿足： 21maxlliiNyMynNNN0minN時，說明連接下部受壓，構(gòu)件繞底排螺栓轉(zhuǎn)動，時，說明連接下部受壓，構(gòu)件繞底排螺栓轉(zhuǎn)動，應(yīng)對應(yīng)對底排螺栓取距底排螺栓取距，必須滿足：，必須滿足： )(2/1maxlliNyyeNMNn例題例題4-6 n有一結(jié)構(gòu)如圖有一結(jié)構(gòu)如圖3-30所示，采用所示，采用M18普通螺栓（普通螺栓（Q235）連接，）連接，螺栓布置如圖所示

32、，分別計算校核螺栓布置如圖所示，分別計算校核F=130kN，M=10 kN m和和F=160kN，M=10 kN m兩種載荷狀態(tài)下的螺栓強度。兩種載荷狀態(tài)下的螺栓強度。 21maxiyMynNN21miniyMynNN先假定構(gòu)件繞螺栓群形心轉(zhuǎn)動先假定構(gòu)件繞螺栓群形心轉(zhuǎn)動 )(2/1maxlliNyyeNMNNyMynNNi1071223090150150100112101302226321min）（0minN解解：1、載荷為、載荷為F=130KN，M=10 KN.m： 說明說明連接下部受壓連接下部受壓，構(gòu)件繞底排螺栓轉(zhuǎn)動，對，構(gòu)件繞底排螺栓轉(zhuǎn)動，對底排螺栓取矩底排螺栓取矩，按照單純受力矩作用來

33、計算。，按照單純受力矩作用來計算。21maxiyyMN1NyMMNyyyNMNi5 .22348260120081240003300150)1013010(10)(2222236211max）（2 2）、計算最大螺栓拉力：）、計算最大螺栓拉力：（1）、計算螺栓最小拉力）、計算螺栓最小拉力假設(shè)構(gòu)件繞形心轉(zhuǎn)動，計算螺栓所受最小拉力假設(shè)構(gòu)件繞形心轉(zhuǎn)動，計算螺栓所受最小拉力llllllAdN0204MPall135NNll259881355 .192NNNNll5 .2234825988max（3 3）、計算）、計算M18M18普通螺栓的許用承載力：普通螺栓的許用承載力：從相關(guān)手冊中查的螺紋的有效面積

34、為從相關(guān)手冊中查的螺紋的有效面積為192.5mm192.5mm2 2符合使用要求。符合使用要求。所以所以n例題例題4-5n驗算圖示連接螺栓驗算圖示連接螺栓a-a列螺栓用精制螺栓，直徑列螺栓用精制螺栓，直徑d=18mm。b列螺栓為粗制螺栓，內(nèi)直徑列螺栓為粗制螺栓，內(nèi)直徑d0=16.93mm。假定此列螺栓。假定此列螺栓只承受拉力，剪力由緊貼于角鋼上端的支托只承受拉力，剪力由緊貼于角鋼上端的支托 承受。鋼板承受。鋼板承受內(nèi)力承受內(nèi)力500KN。KNN96.240551005550022KNQ11.4385510010050022mmKNeNMb120485096.240n解：解： 驗算鋼板與連接角鋼

35、間的驗算鋼板與連接角鋼間的a-a列螺栓列螺栓NdnNljlj637071354182422NdNlcLC878403051618一個螺栓的抗剪承載能力為：一個螺栓的抗剪承載能力為：一個螺栓的承壓能力為：一個螺栓的承壓能力為：最邊緣螺栓受力最大最邊緣螺栓受力最大 NNNnQyMynNNli68707)(6791154764)1004030120()81011.438()35025015050(2350101204881096.240min222322222332221max2、載荷為、載荷為F=160KN，M=10 KN.m： 06 .142822309015015010101210160222

36、6321minNyMynNNi）（NyMynNNi25238223090150150100112101602226321max）（maxllNN（1 1）、計算螺栓最小拉力）、計算螺栓最小拉力 說明螺栓全部受拉，構(gòu)件繞形心轉(zhuǎn)動說明螺栓全部受拉，構(gòu)件繞形心轉(zhuǎn)動（2)2)、計算最大螺栓拉力：、計算最大螺栓拉力：（3 3）、結(jié)論：）、結(jié)論：符合使用要求。符合使用要求。4-4 高強螺栓計算高強螺栓計算 n一、高強螺栓連接的原理一、高強螺栓連接的原理 摩擦型連接摩擦型連接承壓型連接承壓型連接軸向受拉連接軸向受拉連接利用高強度螺栓的強大預(yù)拉力將連接構(gòu)件利用高強度螺栓的強大預(yù)拉力將連接構(gòu)件夾緊，依靠構(gòu)件接觸

37、面間的摩擦阻力來傳夾緊，依靠構(gòu)件接觸面間的摩擦阻力來傳遞構(gòu)件的內(nèi)力遞構(gòu)件的內(nèi)力摩擦力、螺栓剪力和承壓力三者共同作用摩擦力、螺栓剪力和承壓力三者共同作用螺栓軸向受拉螺栓軸向受拉按按力力的的傳傳遞遞方方式式二、高強螺栓連接的預(yù)拉力和摩擦系數(shù)二、高強螺栓連接的預(yù)拉力和摩擦系數(shù) 三、高強螺栓連接的承載能力三、高強螺栓連接的承載能力n1. 單個高強螺栓的抗剪許用承載能力單個高強螺栓的抗剪許用承載能力PfnNml7 . 02. 單個高強螺栓抗剪、抗拉的許用承載能力單個高強螺栓抗剪、抗拉的許用承載能力)4 . 1(7 . 0NPfnNmlNNN0.7Pn3. 承受軸心力承受軸心力N作用時的計算作用時的計算lNNn n4.