第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接1

上節(jié)復(fù)習(xí)要點(diǎn)第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料1．鋼材的塑性破壞和脆性破壞各有何特點(diǎn)?如何防止脆性破壞?用作鋼結(jié)構(gòu)上的鋼材必須滿(mǎn)足哪些性能?2．建筑鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)有哪些?各反映材料的什么性質(zhì)?3．什么叫鋼材的疲勞?它屬于什么性質(zhì)的破壞?其主要影響因素和防止措施有哪些?4．影響鋼材性能的因素有哪些?各有何影響?（7）5．簡(jiǎn)述鋼材的牌號(hào)表示方法。6．選擇建筑鋼材時(shí)主要應(yīng)考慮哪些因素?7．鋼結(jié)構(gòu)按概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法與容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法有何不同?8、鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算采用什么計(jì)算方法？影響鋼材性能的主要因素：1、化學(xué)成分：碳(C)、錳（Mn）、釩（V）是有利元素，但也要注意對(duì)含量的限制。

硫（S）、氧（O）、磷（P）、氮（N）會(huì)降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞性能。應(yīng)嚴(yán)格限制含量。2、生產(chǎn)過(guò)程3、溫度4、冷加工硬化和時(shí)效硬化5、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下：同號(hào)應(yīng)力場(chǎng)使材料脆性加大。

6、應(yīng)力集中的影響7、其他影響因素：反復(fù)荷載、殘余應(yīng)力影響疲勞破壞的主要因素鋼材本身質(zhì)量、構(gòu)件幾何尺寸和缺陷（結(jié)構(gòu)措施）最大應(yīng)力和應(yīng)力比越大，越安全。裂縫傳遞壓應(yīng)力（非焊接）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)應(yīng)力集中程度應(yīng)力幅（焊接）第五節(jié)鋼材的鋼種、鋼號(hào)及選擇一、鋼種、鋼號(hào)鋼種：鋼材的種類(lèi)，鋼結(jié)構(gòu)常用的是碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼。鋼號(hào)：鋼材的牌號(hào)簡(jiǎn)稱(chēng)為鋼號(hào)。一、鋼種、鋼號(hào)1.碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)由等四個(gè)部分按順序組成:代表屈服點(diǎn)的字母Q；屈服強(qiáng)度數(shù)值：fy，單位是N/mm2；質(zhì)量等級(jí)符號(hào)：分為A、B、C、D四級(jí),質(zhì)量依次提高;（依據(jù)）脫氧方法符號(hào)：沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼的代號(hào)分別為F、b、Z和TZ，其中Z和TZ在鋼號(hào)中省略不寫(xiě)。

鋼材的質(zhì)量等級(jí)中，A、B級(jí)鋼按脫氧方法可為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼或鎮(zhèn)靜鋼，C級(jí)為鎮(zhèn)靜鋼，D級(jí)為特殊鎮(zhèn)靜鋼。

Q195及Q215的強(qiáng)度比較低，而Q255的含碳量上限和Q275的含碳量都超出低碳鋼的范圍。所以建筑結(jié)構(gòu)在碳素結(jié)構(gòu)鋼這一鋼種中主要應(yīng)用Q235這一牌號(hào)，該牌號(hào)鋼材強(qiáng)度適中，塑性、韌性均較好，加工和焊接方面的性能也都比較好。

例如:Q235-B·F普通碳素鋼的標(biāo)號(hào)按鋼類(lèi)、爐種、鋼號(hào)、澆注方法，用漢字或符號(hào)來(lái)表示Q235A·FQ235A．bQ235AQ235B·FQ235B．bQ235BQ235CQ235DQ195、Q215、Q235、Q255、Q275為常用牌號(hào)一、鋼種、鋼號(hào)2.低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼是在冶煉碳素結(jié)構(gòu)鋼時(shí)加入一種或幾種適量的合金元素而成的鋼。鋼的強(qiáng)度明顯提高，合金元素的總量低于5％，故稱(chēng)為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。其鋼材牌號(hào)的表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相似，但質(zhì)量等級(jí)分為A、B、C、D、E五級(jí)，且無(wú)脫氧方法符號(hào)。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼分為Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五種不同強(qiáng)度等級(jí)的牌號(hào)。其中Q345、Q390和Q420是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定選用的鋼種，其質(zhì)量等級(jí)分為A、B、C、D、E五級(jí)，字母順序越靠后的鋼材質(zhì)量越高，這三種牌號(hào)的鋼材均具有較高的強(qiáng)度和較好的塑性、韌性、焊接性能。其牌號(hào)與碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)的表示方法類(lèi)似，只是前者的A、B級(jí)屬于鎮(zhèn)靜鋼，C、D、E級(jí)屬于特殊鎮(zhèn)靜鋼。A例如Q345-B，Q390-D，Q420-E。一、鋼種、鋼號(hào)3.專(zhuān)用結(jié)構(gòu)鋼

特殊用途的鋼結(jié)構(gòu)常采用專(zhuān)用結(jié)構(gòu)鋼。專(zhuān)用結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)用在相應(yīng)鋼號(hào)后再加上專(zhuān)業(yè)用途代號(hào)（壓力容器、橋梁、船舶和鍋爐用鋼材的專(zhuān)業(yè)用途代號(hào)分別為R、q、C和g、DR）來(lái)表示。耐候鋼：在鋼材冶煉時(shí)加入少量的合金元素如Cu、Cr、Ni、Mo、Nb、Ti、Zr、V等，提高鋼材的耐腐蝕性能。也稱(chēng)為耐大氣腐蝕鋼。例如15MnCuCr—QT鋼表示含碳量為0.15%，合金元素為錳、銅、鉻的淬火加回火熱處理耐候鋼。連接用鋼：鋼結(jié)構(gòu)連接中的鉚釘、高強(qiáng)度螺栓、焊條用鋼絲等，也采用滿(mǎn)足各自連接件要求的專(zhuān)門(mén)用鋼。二、鋼材的選擇

鋼材的選擇既要確定所用鋼材的鋼號(hào)，又要提出應(yīng)有的機(jī)械性能和化學(xué)成分保證項(xiàng)目，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)。選材的基本原則是既保證安全可靠，又經(jīng)濟(jì)合理。鋼材的質(zhì)量等級(jí)愈高，其價(jià)格也愈高。因此應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)，來(lái)選擇適宜的鋼材。綜合考慮以下因素①結(jié)構(gòu)的重要性。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068--2001)中結(jié)構(gòu)破壞后的嚴(yán)重性，首先應(yīng)判明建筑物及其構(gòu)件的分類(lèi)(為重要、一般還是次要)及安全等級(jí)(為一級(jí)、二級(jí)還是三級(jí))。②荷載的性質(zhì)。要考慮結(jié)構(gòu)所受荷載的特性，如是靜荷還是動(dòng)荷，是直接動(dòng)荷還是間接動(dòng)荷。③連接方法。需考慮鋼材是采用焊接連接還是非焊接連接形式，以便選擇符合實(shí)際要求的鋼材。④結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境。需考慮結(jié)構(gòu)的工作溫度及周?chē)h(huán)境中是否有腐蝕性介質(zhì)。⑤鋼材的厚薄程度。需選用厚度較大的鋼材時(shí)，應(yīng)考慮其厚度方向抗撕裂性能較差的因素，從而決定是否選擇z向鋼。

按照上述原則，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》結(jié)合我國(guó)多年來(lái)的工程實(shí)踐和鋼材生產(chǎn)情況，對(duì)承重結(jié)構(gòu)的鋼材推薦采用Q235、Q345、Q390、Q420鋼。規(guī)范要求1、承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材宜采用Q235、Q345、Q390、Q420.其質(zhì)量符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》、《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》的規(guī)定。具有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。2、對(duì)Q235鋼宜選用鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，下列承重結(jié)構(gòu)和構(gòu)件不應(yīng)采用Q235沸騰鋼。(1)焊接結(jié)構(gòu)1）直接承受動(dòng)力荷載或振動(dòng)荷載且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)2）工作溫度低于-20攝氏度的直接承受動(dòng)力荷載或振動(dòng)荷載但可不驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)以及承受靜力荷載的受彎及受拉的重要承重結(jié)構(gòu)。3）工作溫度不高于-30攝氏度的所有承重結(jié)構(gòu)（2）非焊接結(jié)構(gòu)工作溫度不高于-20攝氏度的直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞的。3、焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)還要具有冷彎試驗(yàn)的合格保證4、對(duì)需要疲勞驗(yàn)算的焊接結(jié)構(gòu)鋼材及非焊接結(jié)構(gòu)鋼材，應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。

當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度不高于0攝氏度但高于-20攝氏度，Q235和Q345應(yīng)具有0攝氏度沖擊韌性合格保證，對(duì)Q390和Q420應(yīng)具有。。。5、其它重要的受拉或受彎的焊接構(gòu)件中，厚度大于36的鋼材應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。6、焊接承重結(jié)構(gòu)為防止鋼材的層狀撕裂而采用Z向鋼時(shí)，其材質(zhì)符合《厚度方向性能鋼板》規(guī)定7、對(duì)處于外露環(huán)境，且對(duì)大氣腐蝕有特殊要求的或在腐蝕性氣態(tài)和固態(tài)介質(zhì)作用下的承重結(jié)構(gòu)，宜采用耐候鋼《焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼》原因？Q235一A鋼不應(yīng)用于焊接結(jié)構(gòu)對(duì)處于低溫環(huán)境需驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)，就不能采用Q235一B鋼三、常用鋼材的規(guī)格鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要是熱軋成型的鋼板、型鋼（和冷加工（冷彎、冷壓和冷軋）成型的薄壁型鋼。)1.熱軋鋼板

鋼板的標(biāo)注符號(hào)是“－（截面代號(hào)）寬度×厚度×長(zhǎng)度”，單位為mm，亦可用“－寬度×厚度”或“－厚度”來(lái)表示。如－360×12×3600，亦可表示如－360×12或－12。厚鋼板常用來(lái)組成焊接構(gòu)件和連接鋼板；薄鋼板主要用來(lái)制造冷彎薄壁型鋼。

厚鋼板：厚度4．5～60mm，寬度600～3000mm，長(zhǎng)度4～12m；薄鋼板：厚度0．35～4mm，寬度500～1500mm，長(zhǎng)度0．5～4m。扁鋼：厚度4～60mm，寬度12～200mm，長(zhǎng)度3～9m。三、常用鋼材的規(guī)格2.熱軋型鋼（角鋼、槽鋼、工字鋼、H型鋼、T型鋼、鋼管）（1）角鋼分為等邊和不等邊角鋼兩種。角鋼標(biāo)注符號(hào)是“∟邊寬×厚度（等邊角鋼）或∟長(zhǎng)邊寬×短邊寬×厚度（不等邊角鋼），單位為mm”。如∟100×8和∟100×80×8。

主要用來(lái)制作桁架等格構(gòu)式結(jié)構(gòu)的桿件和支撐等連接桿件。我國(guó)目前生產(chǎn)的角鋼最大邊長(zhǎng)為200mm，角鋼的供應(yīng)長(zhǎng)度般為4～19m。（2）槽鋼有熱軋普通槽鋼和輕型槽鋼兩種。槽鋼規(guī)格用槽鋼符號(hào)（普通槽鋼和輕型槽鋼的符號(hào)分別為[和Q[）和截面高度（單位為cm）表示，當(dāng)腹板厚度不同時(shí)，還要標(biāo)注出腹板厚度類(lèi)別符號(hào)a、b、c，例如[10、[20a、Q[20a。與普通槽鋼截面高度相同的輕型槽鋼的翼緣和腹板均較薄，截面面積小但回轉(zhuǎn)半徑大。（3）工字鋼有普通工字鋼和輕型工字鋼兩種。標(biāo)注方法與槽鋼相同，但槽鋼符號(hào)“[”

應(yīng)改為“I”,例如I18、I50a、QI50。普通工字鋼和輕型工字鋼的兩個(gè)主軸方向的慣性矩相差較大，不宜單獨(dú)用作受壓構(gòu)件，而宜用作腹板平面內(nèi)受彎的構(gòu)件，或由工字型和其他型鋼組成的組合構(gòu)件或格構(gòu)式構(gòu)件。

三、常用鋼材的規(guī)格三、常用鋼材的規(guī)格（4）H型鋼

H型鋼比工字鋼的翼緣寬度大并為等厚度，截面抵抗矩較大且質(zhì)量較小，便于與其它構(gòu)件連接。熱軋H型鋼分為寬、中、窄翼緣H型鋼，它們的代號(hào)分別為HW、HM（受壓構(gòu)件：鋼柱）和HN（受彎構(gòu)件：鋼梁）。標(biāo)注方法與槽鋼相同，但代號(hào)“[”

應(yīng)改變?yōu)椤癏”

，單位為mm。例如HW260a、HM360、HN300b。我國(guó)目前最大型號(hào)HN700×300×13×24（5）鋼管鋼結(jié)構(gòu)中常用熱軋無(wú)縫鋼管和焊接鋼管。用“Ф外徑×壁厚”表示，單位為mm，例如Ф360×6。3.薄壁型鋼薄壁型鋼通常是用1.5～6mm厚的薄鋼板冷加工而成，其截面形式和尺寸可按工程要求合理設(shè)計(jì)。與相同截面積的熱軋型鋼相比，其截面抵抗矩大，鋼材用量可顯著減少，在輕鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。但因板壁較薄，對(duì)銹蝕影響較為敏感。（承重）壓型鋼板：0.4～2mm鋼板、鍍鋅鋼板、彩色涂層鋼板經(jīng)冷軋而成的波形板，輕型屋面或墻面。

三、常用鋼材的規(guī)格四、其它鋼材的使用當(dāng)上述鋼材不能滿(mǎn)足要求時(shí)，還可選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或其它低合金鋼。當(dāng)在有腐蝕介質(zhì)中使用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，可采用耐侯鋼。具體可參考《鋼結(jié)構(gòu)材料手冊(cè)》。

五、我國(guó)目前建筑鋼材存在的主要問(wèn)題1．厚板可焊性差，Q345等厚板焊接時(shí)，易出現(xiàn)層狀撕裂。應(yīng)采用Z向鋼，即《厚度方向性能鋼板GB5313》，要求沿厚度方向有良好的抗層狀撕裂性能，用厚度方向拉力試驗(yàn)的斷面收縮率來(lái)評(píng)定。應(yīng)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)特厚鋼。2．高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼在冷彎薄壁型鋼中的應(yīng)用尚未解決好，不能滿(mǎn)足輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的需要。主要應(yīng)解決其沖壓性差的問(wèn)題。3．我國(guó)現(xiàn)只能生產(chǎn)鍍鋅鋼板，不能生產(chǎn)抗腐蝕性能更好的鍍鋁鋅鋼板。需引進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)或?qū)＠麃?lái)解決。4．型材品種規(guī)格還不能滿(mǎn)足建筑需要。要開(kāi)發(fā)生產(chǎn)薄壁熱軋H型鋼等。5．建筑用高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼品種太少，應(yīng)用比重較低。生產(chǎn)耐火鋼。第六節(jié)國(guó)外鋼材品種和鋼號(hào)簡(jiǎn)介各國(guó)的鋼號(hào)基本上是以強(qiáng)度等級(jí)來(lái)劃分，表示方式為：字首符號(hào)鋼材的強(qiáng)度值鋼材質(zhì)量等級(jí)字首符號(hào)：美國(guó)采用A(Alloy)；日本采用SS（一般結(jié)構(gòu)用軋制鋼材，第一個(gè)S為Steel的第一個(gè)字母）、SM（焊接結(jié)構(gòu)用軋制鋼材）、SMA（焊接結(jié)構(gòu)用耐候性軋制鋼材）等；德國(guó)采用St（德文鋼Stahl）；意大利采用Fe；法國(guó)采用A、E等；獨(dú)聯(lián)體各國(guó)采用C（俄文鋼的第一個(gè)字母）；英國(guó)無(wú)字首符號(hào)。

鋼材的強(qiáng)度值：?jiǎn)挝灰话銥镹/mm2

，但美國(guó)為Ksi(千磅／英寸2)。強(qiáng)度值有的采用fu，有的采用fy

。ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、歐共體各國(guó)、日本等采用fu，美國(guó)、獨(dú)聯(lián)體各國(guó)等采用fy。

鋼材質(zhì)量等級(jí)：分為A、B、C、D、E等。

各國(guó)的鋼號(hào)各國(guó)鋼材品種與我國(guó)鋼材品種對(duì)應(yīng)表中國(guó)美國(guó)日本英國(guó)法國(guó)德國(guó)俄羅斯Q235A36SS400SM400SMA40040E24St37C235Q345A572-50SM490YASM490YBSM52050DE36St44C345Q390A572-60SM57050FA50St50C390Q420A572-65A60St60C440

各國(guó)鋼材標(biāo)準(zhǔn)不同，很難明確地找出與我國(guó)鋼材品種之間的相應(yīng)關(guān)系，正確做法是檢查它們提供的質(zhì)保書(shū)(化學(xué)成分和機(jī)械性能)，以確定該鋼種與我國(guó)哪個(gè)鋼種是可代替的。以強(qiáng)度為依據(jù)的各國(guó)鋼材與我國(guó)鋼材相應(yīng)關(guān)系列于下表。練習(xí)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017--2003推薦采用的鋼材是A．3號(hào)鋼、16Mn、15MnVNB．HPB235、HRB335、HRB400、RRB400C，Q235、Q345，Q390，Q420D．Q235、Q345、Q390對(duì)于Q235系列鋼材，下列鋼號(hào)中不能用于焊接承重結(jié)構(gòu)的是()。A．Q235AB．Q235BC．Q235CD．Q235D依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB／T700--2006，碳素結(jié)構(gòu)鋼分為A、B、C、D四個(gè)質(zhì)量等級(jí)，其中，質(zhì)量要求最為嚴(yán)格的是()。A．A級(jí)

B．B級(jí)

C．C級(jí)

D．D級(jí)

下列說(shuō)法，正確的是()。A．同一個(gè)鋼材牌號(hào)，厚度越小，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值越高B．鋼材的化學(xué)成分中，碳含量越高，可焊性越好C．鋼材的化學(xué)成分中，碳含量越高，塑性越好D．應(yīng)力集中對(duì)構(gòu)件受力產(chǎn)生有利影響鋼筋的含碳量越高，則()。A．強(qiáng)度越高，延性越好

B．強(qiáng)度越低，延性越好C．強(qiáng)度越高，延性越低

D．強(qiáng)度越低，延性越低Q235鋼材的質(zhì)量等級(jí)分為A、B、C、D四級(jí)，其劃分依據(jù)為()。A．沖擊韌性

B．冷彎試驗(yàn)

C．含碳量

D．伸長(zhǎng)率以下元素，含量過(guò)高會(huì)引起“熱脆”的是()。A．硅

B．錳

C．磷

D．硫以下應(yīng)力狀態(tài)，最容易發(fā)生脆性破壞的是()。A．單向拉應(yīng)力B．雙向應(yīng)力，一向?yàn)槔?，一向?yàn)閴海覕?shù)值相等C．三向等值切應(yīng)力D．三向拉應(yīng)力且等值復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，鋼材由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)入塑性狀態(tài)的綜合強(qiáng)度指標(biāo)稱(chēng)作()。A．屈服應(yīng)力

B．折算應(yīng)力

C．設(shè)計(jì)應(yīng)力

D．計(jì)算應(yīng)力

今設(shè)計(jì)某地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)建筑，其冬季計(jì)算溫度為一28℃，焊接承重結(jié)構(gòu)，宜采用的鋼號(hào)是()。A．Q235AB．Q235BC．Q235CD．Q235D思考碳、錳、硫、磷對(duì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能分別有哪些影響?鋼材的力學(xué)性能為什么要按厚度或直徑進(jìn)行劃分?什么是應(yīng)變硬化和時(shí)效硬化?在一般的鋼結(jié)構(gòu)中，是否利用應(yīng)變硬化來(lái)提高鋼材的強(qiáng)度?為什么?什么情況下會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中?應(yīng)力集中對(duì)鋼材的性質(zhì)有什么影響?隨著溫度的變化，鋼材的力學(xué)性能有什么變化?什么是鋼材的可焊性?影響鋼材可焊性的化學(xué)元素有哪些?鋼材選用應(yīng)考慮哪些因素?承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)保證哪幾項(xiàng)性能和化學(xué)成分?第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板、型鋼通過(guò)必要的連接組成基本構(gòu)件，再通過(guò)一定的安裝連結(jié)裝配成空間整體結(jié)構(gòu)。連接的構(gòu)造和計(jì)算是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分。第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的連接方法連接要求和方法要求：(1)連接部位應(yīng)有足夠的強(qiáng)度（承載力）、剛度及延性。(2)傳力路徑直接(被連接構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)部件間的相互位置合理準(zhǔn)確)

(3)構(gòu)造簡(jiǎn)單。連接的構(gòu)造應(yīng)便于制作、運(yùn)輸和安裝，降低綜合造價(jià)。方法：焊縫連接、螺栓連接、鉚釘連接、射釘、自攻螺釘連接、一、結(jié)構(gòu)的連接方法連接方式連接方式匯總焊縫連接：電弧焊、氣焊、電渣焊；電阻焊緊固件連接：鉚接（圓頭，平頭）（冷，熱）螺栓：普通（精致、粗制）、高強(qiáng)（摩擦型、承壓型）射釘、自攻釘、焊釘*其他連接：焊釘（栓釘）——協(xié)調(diào)組合樓板和組合梁化學(xué)漿錨螺栓（結(jié)構(gòu)膠把錨栓與錨固基礎(chǔ)結(jié)合）——鋼柱與基礎(chǔ)、擴(kuò)建

一、結(jié)構(gòu)的連接方法1、焊縫連接

焊縫連接是通過(guò)熱熔并加填料的方法完成構(gòu)件之間的連接20世紀(jì)初開(kāi)始在工程結(jié)構(gòu)上較廣泛應(yīng)用。焊接是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣泛。優(yōu)點(diǎn)：任何形狀構(gòu)件可直接連接（接觸），無(wú)需輔助零配件——構(gòu)造簡(jiǎn)單；節(jié)約鋼材，不鉆孔，加工方便，不削弱構(gòu)件截面——省工省料，可采用自動(dòng)化操作，生產(chǎn)效率高——施工快速。剛度較大（連續(xù)）、密封性能好，整體性好。缺點(diǎn)：焊縫附近存在熱影響區(qū)，由高溫快速降到常溫，降低塑性和韌性，使鋼材脆性加大；存在焊接殘余應(yīng)力及殘余變形，微裂紋和焊渣等；焊接結(jié)構(gòu)低溫冷脆問(wèn)題也比較突出（裂紋），質(zhì)量依賴(lài)焊工技術(shù)水平；質(zhì)檢要求高時(shí)質(zhì)檢工作量大。工廠焊接、現(xiàn)場(chǎng)焊接一、結(jié)構(gòu)的連接方法2、鉚釘連接

19世紀(jì)20～30年代出現(xiàn)鉚釘連接?，F(xiàn)代：現(xiàn)場(chǎng)、高空。。。熱鉚和冷鉚。把鉚釘加熱到1000～1500℃,用鉚釘槍鉚合。優(yōu)點(diǎn)：塑性和韌性較好，傳力可靠，質(zhì)量易于檢查和保證，可用于承受動(dòng)載的重型結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜（定位、預(yù)緊、燒釘、鉚合）、噪音大、勞動(dòng)條件差，用鋼量大，現(xiàn)已很少采用。一、結(jié)構(gòu)的連接方法3、螺栓連接1)螺栓連接方法：連接件上鉆孔，裝入，擰緊螺母2）優(yōu)點(diǎn)：不需要特殊設(shè)備；操作簡(jiǎn)單；便于拆卸；耐疲勞，承受動(dòng)載可靠。缺點(diǎn)：精加工，母材削弱，費(fèi)料，應(yīng)力集中3）適用：安裝連接，經(jīng)常拆卸的結(jié)構(gòu)，臨時(shí)固定連接。永久性結(jié)構(gòu)的安裝連接中代替鉚接4）常用直徑：5）普通螺栓按加工精度：6）按材料性能等級(jí)：3.6、4.6、4.8、5.6、6.6、8.8、9.8、3、螺栓連接

1)普通螺栓連接

（1）C級(jí)螺栓連接：用未經(jīng)加工的圓鋼鍛壓制成，桿身粗糙，尺寸不很準(zhǔn)確。主要用于受拉連接和安裝螺栓。臨時(shí)、拆卸（2）A、B級(jí)螺栓連接：毛坯用車(chē)床加工制成，尺寸準(zhǔn)確，孔加工精度高。制造安裝費(fèi)工。2)高強(qiáng)度螺栓連接

20世紀(jì)中鋼結(jié)構(gòu)開(kāi)始采用。高強(qiáng)度螺栓則用高強(qiáng)度鋼材制成并經(jīng)熱處理。特殊扳手?jǐn)Q緊螺栓使板件接觸面產(chǎn)生很大摩擦力，依靠摩擦力傳力。變形小，受力性能好，連接緊密，耐疲勞，承受動(dòng)載可靠。是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法之一。8.8，10.9摩擦連接和承壓連接一、結(jié)構(gòu)的連接方法高強(qiáng)度螺栓一、結(jié)構(gòu)的連接方法4、射釘、自攻螺釘連接冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)中經(jīng)常采用自攻螺釘、鋼拉鉚釘、射釘?shù)葯C(jī)械式緊固件連接方式。拉鉚釘由鋁材或鋼材制作，為防止電化學(xué)反應(yīng)，輕鋼結(jié)構(gòu)均采用鋼制拉鉚釘。安裝方便、構(gòu)件無(wú)須預(yù)先處理等特點(diǎn)，適用于輕鋼、薄板結(jié)構(gòu)，缺點(diǎn)是不能承受較大集中力。射釘、自攻螺釘專(zhuān)用工具焊釘、栓釘適用范圍：1焊縫連接：角焊縫適于靜力結(jié)構(gòu)的連接，對(duì)接焊縫適用于承受各種荷載的永久性結(jié)構(gòu)。2鉚釘連接：適用于承受各種荷載的永久性結(jié)構(gòu)，目前工程上已很少采用。

3普通螺栓連接：適用于內(nèi)力較小、次要位置、臨時(shí)結(jié)構(gòu)的連接和安裝連接等，如：輸電線(xiàn)塔，通信塔和輔助現(xiàn)場(chǎng)安裝的措施。4摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接:適用于內(nèi)力較大的永久性結(jié)構(gòu)，以及直接承受動(dòng)載的結(jié)構(gòu)。

5承壓型高強(qiáng)度螺栓連接:承載力高，適用于承受靜力荷載的永久性結(jié)構(gòu)，不得用于直接承受動(dòng)載的結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)中主要承受靜力荷載，應(yīng)用廣泛。橋梁結(jié)構(gòu)中不得使用此種螺栓類(lèi)型。

6射釘、自攻螺釘連接:適用于輕鋼、薄板結(jié)構(gòu)。連接的剛度焊接，摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，鉚釘連接，承壓型高強(qiáng)度螺栓連接，普通螺栓連接。《鋼規(guī)》規(guī)定：在同一接頭同一受力部位上不得采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接與承壓型連接混用的連接，亦不得采用高強(qiáng)度螺栓與普通螺栓混用的連接。在改建擴(kuò)建或加固工程中以靜載為主的結(jié)構(gòu)，其同一接頭同一受力部位上允許采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接與側(cè)角焊縫或鉚釘?shù)幕煊眠B接，并考慮其共同工作。區(qū)別：思考：鋼結(jié)構(gòu)各種連接方式優(yōu)缺點(diǎn)比較表（1）下列表述中，正確的是。（A）焊接連接適應(yīng)性強(qiáng)，有利于鋼結(jié)構(gòu)抵抗疲勞作用；（B）鉚釘連接抗動(dòng)力性能優(yōu)越，施工方便；（C）螺栓連接方便現(xiàn)場(chǎng)施工，但對(duì)加工精度要求較高；（D）螺栓連接節(jié)點(diǎn)剛度高于焊接連接節(jié)點(diǎn)剛度。（2）下列表述中，不正確的是。（A）焊接施工可以手工操作，具備條件時(shí)也可以自動(dòng)化操作；（B）焊接施工對(duì)工人的技術(shù)水平要求較高；（C）鉚釘連接打錨施工時(shí)一般需對(duì)鉚釘進(jìn)行加熱處理；（D）焊接有質(zhì)量檢驗(yàn)要求，螺栓連接無(wú)施工質(zhì)量要求。第二節(jié)焊接方法、焊縫類(lèi)型和質(zhì)量級(jí)別一、鋼結(jié)構(gòu)中常用的焊接方法1．電弧焊焊條或焊絲與焊件間產(chǎn)生的電弧熱，使焊條和焊件熔化，二者凝結(jié)成焊縫。(1)手工電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活，適用性和可達(dá)性強(qiáng)，適用各種焊縫。應(yīng)用最廣泛。生產(chǎn)效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量變異性大，施焊時(shí)弧光外露。

手工焊采用的是焊條，

焊條應(yīng)和焊件的強(qiáng)度和性

能相適應(yīng)。Q235鋼用E43

型焊條(E4300一E4316)，

Q345鋼用E50型焊條(E5000～E5018)，Q390和Q420鋼用E55型焊條(E5500～E5518)。E（Electrode）表示焊條。手工以及自動(dòng)、半自動(dòng)焊接一、鋼結(jié)構(gòu)中常用的焊接方法1．電弧焊(2)自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊長(zhǎng)直水平俯

屬于機(jī)械化焊接，電弧埋在焊劑層下。采用盤(pán)狀連續(xù)的光焊絲在散粒狀焊劑下燃弧焊接，散粒狀焊劑的作用與手工焊焊條的藥皮相同。自動(dòng)焊的引弧、焊絲送下、焊劑堆落和焊絲沿焊縫方向的移動(dòng)都是自動(dòng)的。埋弧焊節(jié)省焊絲和電能，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)效率高；焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠，塑性和韌性也較好，但不如手工焊靈活.埋弧焊所采用的焊絲和焊劑應(yīng)與焊件鋼材相匹配。對(duì)Q235鋼常用H08A等焊絲，對(duì)Q345鋼和Q390和Q420鋼常用H08MnA，H10Mn2等焊絲。選擇焊絲時(shí)，尚需同時(shí)選用相應(yīng)的焊劑。焊劑有無(wú)錳型及高、中、低錳型焊劑。一、鋼結(jié)構(gòu)中常用的焊接方法1．電弧焊

(3)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊

利用CO2氣體作為保護(hù)氣體，使焊縫金屬不與空氣接觸，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。CO2氣體保護(hù)焊采用高錳高硅型焊絲，具有較強(qiáng)的抗銹能力。全位置焊接。不適合風(fēng)大。392．電阻焊電阻焊是利用電流通過(guò)焊件接觸點(diǎn)表面的電阻所產(chǎn)生的熱量來(lái)熔化金屬，再通過(guò)壓力使其焊合。冷彎薄壁型鋼的焊接，常用電阻點(diǎn)焊，板疊總厚度一般不超過(guò)12mm，焊點(diǎn)應(yīng)主要承受剪力，其抗拉(撕裂)能力較差。生產(chǎn)率高、低成本、自動(dòng)化、節(jié)省材料氣體保護(hù)焊（工廠常用）電阻焊工藝3、電渣焊（高層箱柱隔板）4、氣焊（小型構(gòu)件及薄鋼板）焊接材料是指焊接時(shí)所消耗的材料，包括焊條、焊絲、焊劑和氣體等。防止空氣中的氮、氧與熔融金屬發(fā)生作用；同時(shí)通過(guò)冶金作用向焊縫過(guò)渡有益的合金元素，使焊接材料具有穩(wěn)弧性好、脫渣性強(qiáng)、焊縫成形性好、飛濺小等良好的焊接操作性能。鋼結(jié)構(gòu)施工圖中都明確規(guī)定焊接材料的類(lèi)型、品種、性能及要執(zhí)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)程。常用焊接材料的類(lèi)型有：

1．焊條焊條按用途不同分為結(jié)構(gòu)鋼焊條、低溫鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、鎳和鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條、特殊用途焊條等十大類(lèi)，并有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

焊條按熔渣酸性和堿性的不同分為酸性焊條和堿性焊條。酸性焊條焊接的焊縫外表美觀、焊波密、成形平滑，但焊接過(guò)程中合金元素?zé)齻^多，焊縫金屬中氧和氫的含量較多，熔敷金屬的塑性、韌性較低。堿性焊條的焊縫外觀波紋粗糙，但焊縫金屬中含氫量較低，塑性、沖擊韌性較好。

建筑施工圖焊條用型號(hào)或牌號(hào)表示;型號(hào)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)焊條規(guī)定的編號(hào)，用來(lái)標(biāo)識(shí)焊條熔敷金屬力學(xué)性能和化學(xué)成分、藥皮類(lèi)型、焊接位置和焊接電流種類(lèi)。牌號(hào)是制造商對(duì)每種出廠產(chǎn)品標(biāo)識(shí)的特定編號(hào)，用來(lái)區(qū)別不同焊條的化學(xué)成分、力學(xué)性能、藥皮類(lèi)型、焊接位置和焊接電流種類(lèi)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定焊條的最基本要求，不同的生產(chǎn)廠家要使用統(tǒng)一牌號(hào)。二、焊縫連接形式及焊縫類(lèi)型焊縫連接形式按被連接構(gòu)件間的相對(duì)位置分為對(duì)接、搭接、T形連接和角接四種。焊縫按其構(gòu)造來(lái)分，可分為對(duì)接焊縫和角焊縫兩種類(lèi)型。對(duì)接焊縫與角焊縫

對(duì)接焊縫：

與焊件在同一平面內(nèi)，且焊縫金屬充滿(mǎn)母材的焊縫。對(duì)接焊縫主要用于厚度相同或接近相同的兩構(gòu)件的相互連接。由于相互連接的兩構(gòu)件在同一平面內(nèi)，因而傳力均勻平緩，沒(méi)有明顯的應(yīng)力集中，動(dòng)力性能好，且用料經(jīng)濟(jì)，對(duì)厚度較大的構(gòu)件來(lái)講費(fèi)料，施焊前焊口處需開(kāi)坡口，對(duì)被連接兩板的間隙和坡口尺寸有嚴(yán)格的要求以保證焊透。

角焊縫：

連接板件板邊不必精加工，板件無(wú)縫隙，焊縫金屬直接填充在兩焊件形成的直角或斜角的區(qū)域內(nèi)。角焊縫不要求焊透，焊縫材料將被焊件“粘”在一起，特別適用于不同厚度構(gòu)件的連接。角焊縫傳力不均勻，材料較費(fèi)，但構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，目前在工程中廣泛應(yīng)用。角焊縫對(duì)焊件尺寸、焊接工藝要求低，適應(yīng)性強(qiáng)，在焊縫中所占比例約為80％，但角焊縫應(yīng)力集中程度高，受力條件差，疲勞強(qiáng)度低，不能直接承受動(dòng)載。受力特點(diǎn)選擇焊縫形式焊縫若按其工作性質(zhì)來(lái)分有強(qiáng)度焊縫和密強(qiáng)焊縫兩種。強(qiáng)度焊縫只作為傳遞內(nèi)力之用，密強(qiáng)焊縫除傳遞內(nèi)力外，還須保證不使氣體或液體滲漏。焊縫按其施焊位置分為俯焊(平焊)、立焊、橫焊和仰焊。設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)盡量避免采用仰焊焊縫。二、焊縫連接形式及焊縫類(lèi)型三、焊縫缺陷、質(zhì)量檢驗(yàn)和焊縫級(jí)別1．焊縫缺陷主要有：外觀缺陷：①焊縫尺寸偏差；②咬邊；③弧坑，起弧或落弧處焊縫所形成的凹坑；內(nèi)部缺陷：④未熔合；⑤母材被燒穿；⑥氣孔；⑦非金屬夾渣；⑧裂紋等缺陷，均會(huì)引起應(yīng)力集中削弱焊縫有效截面，降低承載能力。若發(fā)現(xiàn)焊縫有裂紋，應(yīng)徹底鏟除后補(bǔ)焊。

2．焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)和焊縫級(jí)別焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)分為三級(jí)。41III級(jí)只對(duì)全部焊縫做外觀檢查，抗拉0.85基材；Ⅱ級(jí)除對(duì)全部焊縫做外觀檢查外，還要用超聲波抽查焊縫長(zhǎng)度的20％；I級(jí)除全部做外觀檢查外，還須按要求用超聲波檢查，并用X射線(xiàn)抽查焊縫長(zhǎng)度的2％，且部分拍片。各級(jí)焊縫的應(yīng)用見(jiàn)規(guī)范要求。常見(jiàn)缺陷：工藝、清理、化學(xué)成分焊縫的質(zhì)量控制和質(zhì)量檢驗(yàn)由于焊縫缺陷的存在將削弱焊縫的受力面積，在缺陷處引起應(yīng)力集中，使得連接的強(qiáng)度、沖擊韌性及冷彎性能等均受不利的影響。

焊縫的質(zhì)量控制：包括焊工應(yīng)有資質(zhì)，需持證上崗，合格焊位。焊接過(guò)程中應(yīng)注意焊接材料的烘干、防潮，清理焊面，焊件定位，焊前焊后熱處理，焊接環(huán)境溫濕度控制、防風(fēng)避雨、施焊過(guò)程的溫度控制等。超聲波四、焊縫符號(hào)及標(biāo)注方法按《建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50105-2001)和《焊縫符號(hào)表示法》(GB324-88)執(zhí)行。第三節(jié)對(duì)接焊縫連接的構(gòu)造和計(jì)算

對(duì)接焊縫傳力直接、平順、沒(méi)有顯著的應(yīng)力集中現(xiàn)象，受力性能良好。但質(zhì)量要求高，焊件間施焊間隙要求嚴(yán)，一般多用于工廠制造的連接中。一、對(duì)接焊縫連接的構(gòu)造要求⑴坡口加工：應(yīng)對(duì)板件邊緣加工成適當(dāng)型式和尺寸的坡口(圖3-7)，以便焊接時(shí)有焊條運(yùn)轉(zhuǎn)的必要空間。對(duì)于手工焊，當(dāng)板厚超過(guò)10mm時(shí)，就應(yīng)開(kāi)坡口；而對(duì)自動(dòng)焊，則當(dāng)板厚超過(guò)16mm時(shí)，開(kāi)V形坡口即可。一、對(duì)接焊縫連接的構(gòu)造要求⑵對(duì)于不同截面尺寸構(gòu)件的拼接，應(yīng)采用平緩過(guò)度的連接方式（圖3-8），以減小應(yīng)力集中。拼接處4mm變化二、對(duì)接焊縫的強(qiáng)度計(jì)算（應(yīng)力分布與母材同）1．對(duì)接直焊縫承受軸心力N

或式中:

lw—焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，當(dāng)未采用引弧板時(shí)，每條焊縫取實(shí)際長(zhǎng)度減去2t，當(dāng)采用引弧板時(shí)，取焊縫實(shí)際長(zhǎng)度，t—為焊縫的計(jì)算厚度。（較小厚度，T形連接為腹板厚度）

N-按最大荷載得出的軸心拉力或壓力強(qiáng)度驗(yàn)算范圍：抗壓抗剪。。。三級(jí)且抗拉靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載2．對(duì)接焊縫承受剪力和彎矩45對(duì)接焊縫承受彎矩M和剪力V作用(圖3-10b)時(shí)，按下式驗(yàn)算其焊縫強(qiáng)度在正應(yīng)力和剪應(yīng)力都較大之處，還應(yīng)按下式驗(yàn)算該點(diǎn)的折算應(yīng)力：3．工字形截面對(duì)接焊縫承受彎矩、剪力和軸心力共同作用時(shí)（圖3-10c），應(yīng)按下列各式驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度：練習(xí)：練習(xí)1：第四節(jié)角焊縫連接的構(gòu)造和計(jì)算

角焊縫為沿兩直交或斜交焊件的交線(xiàn)焊接的焊縫，可用于對(duì)接、搭接以及直角或斜角相交的T形和角接接頭中。角焊縫施焊時(shí)板邊不需要加工坡口，施焊較方便。一、受力情況和構(gòu)造要求1、角焊縫的形式和受力情況

側(cè)焊縫：長(zhǎng)度方向與

作用力方向平行的角

焊縫稱(chēng)為側(cè)焊縫。端焊縫：長(zhǎng)度方向與

作用力方向垂直的角

焊縫稱(chēng)為端焊縫。角焊縫兩焊腳邊的夾

角α一般為90°(直

角角焊縫)，若該夾角大于或小于90°;則稱(chēng)為斜角角焊縫(圖3-14)。1、角焊縫的形式和受力情況按照焊縫長(zhǎng)度方向與外力方向相互位置分：正、側(cè)、斜、圍按夾角分為直角和斜角側(cè)焊縫主要承受剪力作用。在彈性階段，應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)度分布不均，但由于其塑性較好，在出現(xiàn)塑性變形后，將產(chǎn)生應(yīng)力重分布，在規(guī)范規(guī)定的焊縫長(zhǎng)度范圍內(nèi)，應(yīng)力分布可趨于均勻。端焊縫的應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜，其破壞強(qiáng)度比側(cè)焊縫的高（約高22%左右），但塑性變形要差一些。側(cè)焊縫和端焊縫的受力情況和可能的破壞情況分別如圖3-15和圖3-16所示。2、角焊縫的構(gòu)造要求（承載）

1）焊腳尺寸：如圖3-14，稱(chēng)角焊縫截面直角邊的尺寸hf為角焊縫的焊腳尺寸。若hf過(guò)小，熱量小，易被周?chē)饘倏焖傥?，從而冷卻過(guò)快而產(chǎn)生淬硬組織，使金屬變脆，容易形成裂紋。hf過(guò)大，易使焊件過(guò)燒，改變金相組織，且易燒穿較薄焊件。所以hf

不能過(guò)大或過(guò)小，一般應(yīng)滿(mǎn)足，當(dāng)焊縫位于板邊時(shí)，應(yīng)hf≤t

。48

2）焊縫長(zhǎng)度lw：當(dāng)hf大而lw過(guò)小時(shí)，易使焊件局部受熱嚴(yán)重，且焊縫起滅弧的弧坑相距太近，起滅弧區(qū)段占比例高，加上可能出現(xiàn)的其他缺陷，也使焊縫不夠可靠。lw過(guò)大，側(cè)面角焊縫沿長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力分布很不均勻，焊縫兩端已達(dá)破壞應(yīng)力，而中部應(yīng)力還較小。故側(cè)焊縫長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足：8hf≤lw≤60hf（承受靜力荷載或間接受動(dòng)力荷載），8hf≤lw≤40hf（直接承受動(dòng)力荷載）。

3．計(jì)算截面（有效截面）

4.有效截面上的應(yīng)力二、角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算角焊縫的計(jì)算方法：不同的《規(guī)范》有不同的計(jì)算方法。折算應(yīng)力法—考慮焊縫有效截面的應(yīng)力狀態(tài)，按第四強(qiáng)度理論計(jì)算（GB50017—采用的方法）；單一應(yīng)力法—不考慮焊縫有效截面的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)，均按單一剪應(yīng)力計(jì)算（SL74-95鋼閘門(mén)規(guī)范采用）1、角焊縫計(jì)算的基本公式如圖3-19所示，角焊縫有效截面上同時(shí)存在正應(yīng)力和剪應(yīng)力，則可按第四強(qiáng)度理論計(jì)算其等效應(yīng)力為：(2)

軸向力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向作用時(shí)（軸向力作用的正面角焊縫）強(qiáng)度可提高22%。(3)

平行于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力τf和垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力σf共同作用時(shí)對(duì)于比較簡(jiǎn)單的受力情況，該計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為：(1)51軸向力沿焊縫長(zhǎng)度方向作用時(shí)（軸向力作用的側(cè)面角焊縫）1、角焊縫計(jì)算的基本公式1、角焊縫計(jì)算的基本公式(4)

上述公式適用條件適用于非直接動(dòng)力荷載作用。當(dāng)直接動(dòng)力荷載作用時(shí)，考慮正面角焊縫塑性性能較差，取它和側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度相同，把式中1.22變?yōu)?。按容許應(yīng)力法計(jì)算焊接連接時(shí)，強(qiáng)度均取角焊縫的容許剪應(yīng)力，應(yīng)力根據(jù)荷載標(biāo)準(zhǔn)值求得。3.軸心力作用時(shí)的角焊縫計(jì)算：軸心力作用（軸心力通過(guò)連接角焊縫群的中心）時(shí)的角焊縫計(jì)算：取應(yīng)力是均勻分布的。（1）只采用側(cè)面角焊縫和只采用正面角焊縫時(shí):分別按上述公式（3-9）和（3-10）計(jì)算。（2）三面圍焊時(shí):先取hf

值，求出正面角焊縫所能承擔(dān)的內(nèi)力N3，再由N-N3，再計(jì)算側(cè)面角焊縫。

(3)當(dāng)用側(cè)面角焊縫連接鋼

板與角鋼時(shí):應(yīng)使焊縫受力

合力通過(guò)角鋼軸線(xiàn)。通過(guò)調(diào)

節(jié)焊縫面積來(lái)實(shí)現(xiàn)。依

∑M=0得3.軸心力作用時(shí)的角焊縫計(jì)算：其中，K1和K2是角鋼和節(jié)點(diǎn)板搭接時(shí)兩側(cè)焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)，可近似地按下圖所示數(shù)據(jù)進(jìn)行分配。3.軸心力作用時(shí)的角焊縫計(jì)算：焊縫內(nèi)力N1和N2求得后，再根據(jù)構(gòu)造要求和強(qiáng)度計(jì)算確定肢背和肢尖的焊腳尺寸和長(zhǎng)度。為使連接緊湊，可采用圍焊縫。先選定正面角焊縫的hf，其承載力N3=0.7hf∑lw3×1.22ffw，肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力：N1=k1N-N3/2，N2=k2N-N3/2然后按側(cè)焊縫確定肢背和肢尖焊縫尺寸。當(dāng)受力較小而采用L形焊縫時(shí)，由N2=0，可得N3=2k2N，及N1=N-N3，然后可確定各焊縫尺寸。肢背和肢尖可采用不同的焊腳尺寸hf，這樣可使肢背和肢尖的焊縫長(zhǎng)度lw接近相等。3.軸心力作用時(shí)的角焊縫計(jì)算：4．彎矩、剪力和軸心力共同作用時(shí)T形接頭的角焊縫計(jì)算把荷載向焊縫中心平移，確定受力最大的應(yīng)力點(diǎn)，依應(yīng)力性質(zhì)組合，驗(yàn)算最危險(xiǎn)點(diǎn)的強(qiáng)度。5．扭矩T作用(T平面‖焊縫平面)

扭矩T作用(T平面‖焊縫平面)假定：(1)被連接件是剛性的，焊縫是彈性的；(2)

被連接件繞焊縫形心O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，焊縫上任一點(diǎn)應(yīng)力與該點(diǎn)與焊縫中心距離r的大小成正比，方向與r垂直。按《材力》理論，可得該點(diǎn)應(yīng)力沿x、y方向的分量為：式中，rx、ry——分別為r在x和y方向上的分量。因此，在扭矩T作用下，距焊縫形心最遠(yuǎn)的強(qiáng)度驗(yàn)算公式為：6.扭矩、剪力和軸力共同作用下搭接連接的角焊縫計(jì)算

把荷載向焊縫中心平移，確定受力最大的應(yīng)力點(diǎn)，依應(yīng)力性質(zhì)組合，驗(yàn)算最危險(xiǎn)點(diǎn)的強(qiáng)度。練習(xí)2練習(xí)2第五節(jié)焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形一、焊接殘余應(yīng)力的種類(lèi)和產(chǎn)生的原因

焊接殘余應(yīng)力是指焊件冷卻后殘留在焊件內(nèi)的應(yīng)力。1、縱向殘余應(yīng)力（應(yīng)力方向‖焊縫長(zhǎng)度方向）構(gòu)件產(chǎn)生縱向殘余應(yīng)力的三個(gè)充分必要條件：⑴構(gòu)件上存在不均勻的溫度場(chǎng)；⑵構(gòu)件進(jìn)入了熱塑性狀態(tài)；⑶組成構(gòu)件的各個(gè)縱向纖維不能自由縱向變形。在同時(shí)滿(mǎn)足上述三個(gè)條件的情況下，構(gòu)件將產(chǎn)生縱向殘余應(yīng)力。構(gòu)件在焊接、熱軋、熱切割等熱處理時(shí)將會(huì)同時(shí)滿(mǎn)足上述三個(gè)充分必要條件；因此將會(huì)產(chǎn)生縱向殘余應(yīng)力。1、縱向殘余應(yīng)力縱向殘余應(yīng)力的分布規(guī)律：構(gòu)件的縱向殘余應(yīng)力為自相平衡的內(nèi)應(yīng)力（合力為零），其分布表現(xiàn)為溫度高的焊縫

附近區(qū)域?yàn)槔瓚?yīng)力，而遠(yuǎn)離

焊縫區(qū)溫度較低的區(qū)域?yàn)閴?/p>

應(yīng)力。拉壓應(yīng)力的合力為零。

縱向殘余應(yīng)力的分布如下圖

所示。2．橫向殘余應(yīng)力

橫向殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因有兩方面：⑴焊后焊縫縱向收縮，兩塊鋼板趨向于彎成弓形，但由于焊縫將兩塊鋼板連成整體，于是在焊縫中部和兩端分別產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力和橫向壓應(yīng)力如圖（3-10a、b）。⑵施焊時(shí)先焊的焊縫先

冷卻凝固，具有一定

的強(qiáng)度，會(huì)阻止后焊

焊縫在橫向的自由變

形，從而產(chǎn)生橫向應(yīng)

力。3．沿焊縫厚度方向的殘余應(yīng)力外邊先冷卻而受壓，中間冷卻慢而受拉。這三種應(yīng)力可能形成比較嚴(yán)重的同號(hào)三軸應(yīng)力；會(huì)大大降低結(jié)構(gòu)連接的塑性。這就是焊接結(jié)構(gòu)易發(fā)生脆性破壞的原因之一。二、焊接殘余變形焊接過(guò)程中的局部加熱和不均勻的冷卻收縮，使焊件在產(chǎn)生殘余應(yīng)力的同時(shí)還將伴隨產(chǎn)生焊接殘余變形，如縱向和橫向收縮、彎曲變形、角變形、波浪變形和扭曲變形等。三、焊接殘余應(yīng)力和殘余變形的影響1．焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響(1)強(qiáng)度方面：殘余應(yīng)力是自平衡力系，不影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。(2)剛度方面：殘余應(yīng)力與荷載應(yīng)力相加以后，部分材料將提前進(jìn)入屈服階段，繼續(xù)增加的外力將僅由彈性區(qū)承擔(dān)，因此構(gòu)件變形將加快，剛度降低。(3)構(gòu)件的穩(wěn)定性：荷載引起的壓應(yīng)力與截面殘余壓應(yīng)力疊加時(shí)，會(huì)使部分截面屈服，降低抗彎剛度EI，將降低構(gòu)件的整體穩(wěn)定性。(4)疲勞和低溫冷脆：殘余應(yīng)力為三向同號(hào)應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，材料易轉(zhuǎn)向脆性，使裂紋容易產(chǎn)生和開(kāi)展，導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度降低，易導(dǎo)致低溫脆性斷裂。2．焊接殘余變形對(duì)結(jié)構(gòu)的影響影響結(jié)構(gòu)的尺寸，使裝配困難，影響使用質(zhì)量;過(guò)大的變形將顯著降低結(jié)構(gòu)的承載能力，甚至使結(jié)構(gòu)不能使用。四、減小焊接殘余應(yīng)力和殘余變形的方法。1.合理設(shè)計(jì)：

hf不宜過(guò)大；焊縫不宜過(guò)分集中和三向交叉。2.合理制造：合理的焊接工藝。3.矯正。螺栓鏈接螺栓連接類(lèi)型：普通螺栓：抗剪時(shí)依靠桿身承壓和螺栓抗剪傳遞剪力（1）高強(qiáng)螺栓：材料強(qiáng)度高，扭緊螺栓時(shí)給螺栓施加很大的預(yù)應(yīng)力，使被連接構(gòu)件的接觸面之間產(chǎn)生擠壓力，從而沿接觸面產(chǎn)生很大的摩擦力，對(duì)外力的傳遞有很大影響。依相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，螺栓性能等級(jí)分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余個(gè)等級(jí)，其中8.8級(jí)及以上螺栓材質(zhì)為低碳合金鋼或中碳鋼并經(jīng)熱處理（淬火、回火），通稱(chēng)為高強(qiáng)度螺栓，其余通稱(chēng)為普通螺栓。螺栓性能等級(jí)標(biāo)號(hào)有兩部分?jǐn)?shù)字組成，分別表示螺栓材料的抗拉強(qiáng)度值和屈強(qiáng)比值。

錨固螺栓：只能承受拉力（軸力或彎矩引起）第六節(jié)普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算一、普通螺栓的種類(lèi)和特性1.表示方法：普通螺栓為粗牙大六角頭型，代號(hào)用字母M與公稱(chēng)直徑(毫米)表示，如M18，M20，M22，M24。普通螺栓按照形式可分為六角頭螺栓、雙頭螺栓、沉頭螺栓等鋼結(jié)構(gòu)常用普通螺栓技術(shù)規(guī)格見(jiàn)《常用鋼材與緊固件速查手冊(cè)》

2.按制作精度分類(lèi)：分為A、B、C級(jí)螺栓。C級(jí)采用4.6、4.8級(jí)（小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字代表抗拉強(qiáng)度，單位為MPa，小數(shù)部分代表屈強(qiáng)比)材料制作，只要求Ⅱ類(lèi)孔(在單個(gè)零件上一次沖成或不用鉆模鉆成設(shè)計(jì)孔徑的孔)，栓徑比孔徑?。?.0～1.5）mm。A、B級(jí)螺栓采用8.8級(jí)材料（45號(hào)和35號(hào)鋼）制作，要求Ⅰ類(lèi)孔（用鉆模鉆成或在裝配好后鉆成或擴(kuò)鉆止設(shè)計(jì)孔徑），栓徑比孔徑?。?.2～～0.5）mm。常用的孔、螺栓表示方法見(jiàn)圖3-36。除特殊注明外，一般為普通粗制C級(jí)螺栓。二、普通螺栓連接的構(gòu)造要求1、螺栓的直徑在同一結(jié)構(gòu)連接中，為便于鉆孔及螺栓安裝并方便計(jì)算，宜采用同一直徑的螺栓。其直徑大小有受力和構(gòu)件尺寸綜合確定。常用直徑為M16、M18、M20、M22、M24、M27、M30等。2、螺栓的排列和間距螺栓的排列應(yīng)

簡(jiǎn)單、統(tǒng)一而

緊湊，既要滿(mǎn)

足受力要求，

又要構(gòu)造合理

便于安裝。三、普通螺栓連接受力性能和強(qiáng)度計(jì)算1.分類(lèi)按螺栓受力方式可分為受剪螺栓連接、受拉螺栓連接和拉剪螺栓連接。2.受剪螺栓連接1）受力性能：靠栓桿受剪和孔壁承壓傳力。2）破壞形式：a.栓桿剪斷；b.孔壁擠壓壞；c.鋼板拉斷；d.端部鋼板剪斷；e.栓桿受彎破壞。

前三種通過(guò)計(jì)算來(lái)防止。后兩種通過(guò)限制端距和螺栓的夾緊長(zhǎng)度不超過(guò)5d來(lái)防止。3）單個(gè)螺栓承載力計(jì)算a.單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值b.

承壓承載力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓承載力應(yīng)為a和b承載力中的較小值，即：4）螺栓群受軸心力N作用時(shí)的連接計(jì)算

①確定所需螺栓數(shù)目n

當(dāng)沿受力方向的螺栓連接長(zhǎng)度l1過(guò)大時(shí)，各螺栓的受力將很不均勻，易發(fā)生解扣破壞。需將螺栓的承載力設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)給予降低。

②凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算σ=N/An≤f

選擇構(gòu)件或連接板內(nèi)力大或凈截面小的截面。5）受扭矩和剪力作用的抗剪螺栓群計(jì)算

計(jì)算假定：①被連接鋼板是剛性的，螺栓是彈性的；②鋼板繞螺栓群中心O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，螺栓的剪切變形與它到中心O的距離成正比，螺栓所受的剪切力或鋼板所受的反作用力與r成正比，方向與r垂直。

根據(jù)扭矩平衡條件和計(jì)算假定得在T作用下螺栓所受的最大剪力為其水平和豎直分力為V由螺栓平均分擔(dān)，每個(gè)螺栓承受T和V共同作用時(shí)，受力最大的螺栓1應(yīng)滿(mǎn)足5）受扭矩和剪力作用的抗剪螺栓群計(jì)算3.受拉螺栓連接（1）單個(gè)受拉螺栓的承載力設(shè)計(jì)值破壞形式是在被螺紋削弱的截面處栓桿被拉斷。普通螺栓（bolt）

錨栓（anchorbolt）（2）螺栓群的受拉連接計(jì)算

a.

軸心力N作用時(shí)

然后按實(shí)際確定的螺栓數(shù)目n進(jìn)行布置排列。b.螺栓群在彎矩M作用下的抗拉計(jì)算上部螺栓受拉，壓力產(chǎn)生于牛腿和柱的接觸面上，精確確定中和軸的位置的計(jì)算比較復(fù)雜。通常近似地取中和軸在最下邊一排螺栓軸線(xiàn)上，并且忽略壓力區(qū)所產(chǎn)生的彎矩（因力臂很?。?。可得螺栓所受最大拉力為：式中m為螺栓的列數(shù)。3.受拉螺栓連接4.拉剪螺栓連接（M、V共同作用）(1)無(wú)支托或不考慮支托受力時(shí)，螺栓既受拉又受剪，應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足(2)考慮支托承受剪力

M由螺栓承受，V由支托承受。支托與柱之間的焊縫引入偏心系數(shù)（1.25～1.35）。第七節(jié)高強(qiáng)度螺栓連接的性能和計(jì)算一、高強(qiáng)度螺栓連接的性能1.材料：螺栓采用8.8級(jí)和10.9級(jí)兩種強(qiáng)度性能等級(jí)的材料制成。2.工作特點(diǎn)：高強(qiáng)度螺栓連接是通過(guò)擰緊螺母，靠接觸面間的摩擦阻力來(lái)承受荷載。普通螺栓連接的擰緊力很小，靠螺桿承壓和抗剪來(lái)傳遞剪力。3.分類(lèi)：分為高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接和承壓型連接。摩擦型連接受剪時(shí)，以剪力達(dá)到板件間的最大摩擦阻力為極限狀態(tài)；當(dāng)超過(guò)摩擦阻力時(shí)，認(rèn)為連接已失效。承壓型連接在受剪時(shí)，允許剪力超過(guò)摩擦力，以螺桿剪切或孔壁承壓的最終破壞為極限狀態(tài)。兩種形式螺栓在受拉時(shí)沒(méi)有區(qū)別。

高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力1.緊固方法：有扭矩法、轉(zhuǎn)角法或扭剪法。2.預(yù)拉力的大小：擰至fy以獲得最大承載力。但設(shè)計(jì)取值要考慮：①在擰緊螺栓時(shí)，扭矩使螺栓產(chǎn)生的剪力對(duì)材料屈服強(qiáng)度的影響(根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，除以1.2)；②施工要超張拉來(lái)彌補(bǔ)擰螺栓先后造成的松弛影響(乘以0.9)；③材料抗力的變異影響(乘以0.9)。預(yù)拉力設(shè)計(jì)值P由下式計(jì)算：

P=fy*Ae*0.9*0.9/1.2=0.675fy*Ae

設(shè)計(jì)預(yù)拉力P的取值如表3-2所示。3.摩擦面抗滑移系數(shù)μ主要與構(gòu)件材料和表面處理方法有關(guān)，見(jiàn)表3-3。4.螺栓的排列及間距要求同普通螺栓。二、高強(qiáng)度螺栓連接的抗剪承載力1.摩擦型連接一個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值

NVb=nfμP/rR=0.9nfμP式中0.9—抗力分項(xiàng)系數(shù)rR的倒數(shù)（1/1.111）。2.承壓型連接摩擦力只起延緩滑移作用，要求在荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用時(shí)，不產(chǎn)生滑移，近似取荷載系數(shù)為1.3，單個(gè)螺栓應(yīng)有：

NV=N設(shè)/1.3≤0.9nfμP極限承載力的確定同普通螺栓。三、高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計(jì)算1.軸心力N作用1)被連接構(gòu)件接縫一側(cè)所需螺栓數(shù)n=N/Nbmin式中Nbmin—摩擦型為NVb;承壓型為NVb和Ncb中小者.

在確定所需n后，按構(gòu)造要求布置、排列螺栓。2)構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算

(1)摩擦型:凈截面內(nèi)力要考慮孔前傳力。N’=N-0.5Nn1/n=(1-0.5n1/n)N。應(yīng)N’/An≤f0.5—考慮螺栓所分擔(dān)剪力的50％由螺孔前構(gòu)件接觸面?zhèn)鬟f到被連接的另一構(gòu)件中。此外，尚應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)

件的毛截面強(qiáng)度。

(2)承壓型:同普通螺栓。