第十一章 鋼結(jié)構(gòu)2

第十一章鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)是由鋼構(gòu)件經(jīng)連接而成的結(jié)構(gòu),因此連接在鋼結(jié)構(gòu)總占有很重要的位置,它直接關(guān)系鋼結(jié)構(gòu)的安全和經(jīng)濟(jì)。在受力過程中，連接應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，被連接構(gòu)件之間應(yīng)保持正確的相互位置。鋼結(jié)構(gòu)連接的種類及其特點(diǎn)a)NNNNc)NNb)螺栓連接鉚釘連接焊接連接連接方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

焊接對(duì)幾何形體適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，不削弱截面，省材省工，易于自動(dòng)化，工效高，焊接殘余應(yīng)力大且不易控制，焊接變形大對(duì)材質(zhì)要求高，焊接程序嚴(yán)格，質(zhì)量檢驗(yàn)工作量大鉚接傳力可靠，韌性和塑性好，質(zhì)量易于檢查，抗動(dòng)力荷載好

費(fèi)鋼、費(fèi)工,逐漸被高強(qiáng)螺栓取代普通螺栓連接

裝卸便利，設(shè)備簡(jiǎn)單

螺栓精度低時(shí)不宜受剪，螺栓精度高時(shí)加工和安裝難度較大高強(qiáng)螺栓連接

加工方便，對(duì)結(jié)構(gòu)削弱少，可拆換，能承受動(dòng)力荷載，耐疲勞，塑性、韌性好

摩擦面處理，安裝工藝略為復(fù)雜，造價(jià)略高

焊條與局部焊件熔化、冷卻，凝結(jié)成焊縫。是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法。焊縫連接手工焊原理自動(dòng)焊原理一、焊縫連接的形式

1、按焊縫的性質(zhì)角焊縫被連接板件2對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫被連接板件1對(duì)接焊縫,角焊縫2、按兩焊件的相對(duì)位置分

頂接（T型連接）角焊縫角接對(duì)接焊縫角焊縫間斷焊縫連續(xù)焊縫不重要或受力小的構(gòu)件，可采用間斷焊縫連接焊縫形式－－連續(xù)焊縫與間斷焊縫3、按焊縫的連續(xù)性

俯焊橫焊立焊仰焊質(zhì)量好質(zhì)量一般質(zhì)量差

焊縫形式－－施焊方位4、按施焊方位

對(duì)接焊縫按受力與焊縫方向分a）直焊縫：作用力方向與焊縫方向正交b）斜焊縫：作用力方向與焊縫方向斜交

對(duì)接焊縫直焊縫斜焊縫角焊縫按受力與焊縫方向分a）側(cè)縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向平行b）端縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向垂直c)斜縫:作用力與焊縫長(zhǎng)度方向斜交角焊縫的種類Na)Nb)θNc)起落弧處易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用引弧板施工復(fù)雜，除承受動(dòng)力荷載外，一般不用，計(jì)算時(shí)將焊縫長(zhǎng)度兩端各減去t(t為較薄焊件的厚度)。對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理引弧板b二、對(duì)接焊縫連接的計(jì)算軸心受力的對(duì)接焊縫NNNNlwt矩形截面引弧板b（1）直焊縫驗(yàn)算截面矩形，只有正應(yīng)力。或（2）斜焊縫驗(yàn)算截面矩形，有、?；?/p>

—焊縫長(zhǎng)度方向與作用力方向間夾角?！焙缚p計(jì)算長(zhǎng)度?！獙?duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

“規(guī)范”規(guī)定時(shí)，不檢算焊縫強(qiáng)度。

b0.67b1.2bNNlwNNtNNcosNsinN端焊縫側(cè)焊縫

角焊縫的受力特點(diǎn)計(jì)算截面均取焊縫45°喉部為有效截面（假定破壞截面）有效焊縫高度he＝0.7hf

(焊縫高度)hfhfhe有效截面計(jì)算焊縫長(zhǎng)度lw＝每條連續(xù)焊縫的長(zhǎng)度－2h

f（每端扣h

f

）

角焊縫的計(jì)算截面

角焊縫的計(jì)算（1）兩邊側(cè)焊兩邊端焊驗(yàn)算－端焊縫強(qiáng)度提高系數(shù)驗(yàn)算認(rèn)為焊縫有效截面上應(yīng)力均勻分布一條單獨(dú)的焊縫，每端扣除hf

典型節(jié)點(diǎn)－－拼接板連接－－承受軸力N作用

角焊縫的計(jì)算（2）驗(yàn)算四周圍焊由端焊縫1N1122再驗(yàn)算側(cè)焊縫N1lw1N2，lw2

典型節(jié)點(diǎn)－－拼接板連接－－承受軸力N作用普通螺栓連接的構(gòu)造(1)普通螺栓的分類

普通螺栓連接的構(gòu)造(2)A級(jí)B級(jí)區(qū)別：僅尺寸不同，A級(jí)d≤24，L≤150mm；B級(jí)d＞24，L＞150mm分類鋼材強(qiáng)度等級(jí)孔徑d0與栓徑d之差(mm)加工受力特點(diǎn)安裝應(yīng)用C級(jí)粗制螺栓普通碳素鋼Q2354.64.81.0~1.5粗糙尺寸不準(zhǔn)成本低抗剪差抗拉好方便承拉應(yīng)用多臨時(shí)固定A級(jí)B級(jí)精制螺栓優(yōu)質(zhì)碳素鋼45號(hào)鋼35號(hào)鋼8.80.3~0.5精度高尺寸準(zhǔn)確成本高抗剪抗拉均好精度要求高目前應(yīng)用減少I類孔：孔壁粗糙度小，孔徑偏差允許+0.25mm，對(duì)應(yīng)A、B級(jí)螺栓II類孔：孔壁粗糙度大，孔徑偏差允許+1mm，對(duì)應(yīng)C級(jí)螺栓普通螺栓的分類(加工精度）

普通螺栓受力特點(diǎn)和設(shè)計(jì)承載力（1）剪力螺栓

——受力垂直螺桿，螺桿承剪、孔壁承壓。連接件有錯(cuò)動(dòng)趨勢(shì)拉力螺栓

——

受力平行螺桿，螺桿承拉。連接件有脫開趨勢(shì)。依據(jù)受力方式剪力螺栓拉力螺栓

普通螺栓的受力

普通螺栓受力特點(diǎn)和設(shè)計(jì)承載力（2）（1）螺栓剪斷（板較厚，螺栓較細(xì)）（2）鋼板孔壁擠壓破壞（板較薄，螺栓較粗）（3）鋼板拉斷（板開孔，截面削弱）（4）鋼板剪壞（螺栓端距過?。?）螺栓彎曲破壞（板過厚，螺栓細(xì)長(zhǎng)）防止螺栓破壞措施(1)(2)(3)通過計(jì)算解決(4)(5)通過構(gòu)造解決端距≥2d。螺桿長(zhǎng)度≤5d

普通受剪螺栓的破壞模式

普通螺栓受力特點(diǎn)和設(shè)計(jì)承載力（3）

受拉螺栓的破壞模式螺桿凈截面達(dá)到設(shè)計(jì)承載力而被拉壞－－計(jì)算控制螺紋滑牙破壞－－構(gòu)造控制

高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造（1）螺栓高強(qiáng)度螺栓普通螺栓材料材質(zhì)好，強(qiáng)度高材質(zhì)一般，強(qiáng)度低傳力方式依靠連接板件摩擦傳力螺栓直接傳力變形連接變形小，螺栓不易松動(dòng)連接變形大，螺栓易松動(dòng)安裝需專門扳手施加預(yù)拉力一般常用扳手，手感擰緊外力N預(yù)拉力P擠壓力Q摩擦力F擰緊螺母產(chǎn)生預(yù)拉力

高強(qiáng)度螺栓的傳力機(jī)理連接板間摩擦力

摩擦型——連接件間的剪力完全靠摩擦力傳遞。以剪力等于摩擦力為設(shè)計(jì)極限狀態(tài)。連接件間不允許相互滑動(dòng)，變形小，承載力小。工藝保證措施：噴砂，使=0.3～0.55。分類：

特點(diǎn)：預(yù)拉力很大，依直徑等級(jí)不同，可達(dá)80～355kN。

高強(qiáng)螺栓是高強(qiáng)螺栓和配套螺母、墊圈的合稱，強(qiáng)度等級(jí)10.9級(jí)和8.8級(jí)。

高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造（2）

承壓型——連接件間允許相互滑動(dòng)。傳力開始時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下動(dòng)連接件間無滑動(dòng)，剪力由摩擦力和螺桿抗剪共同傳遞。但當(dāng)荷載很大時(shí)，連接件間有較大塑性變形。接近破壞時(shí)，連接件間有相對(duì)滑動(dòng)，摩擦只起推遲滑移作用。剪力由螺桿傳遞，其特點(diǎn)與普通螺栓相同。因此，有與普通螺栓相同的極限狀態(tài)—螺栓剪壞，孔壁擠壓壞，構(gòu)件被拉斷。變形大，不適于受動(dòng)荷載的連接。螺桿剪力N

高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造（3）

高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造（4）螺栓強(qiáng)度等級(jí)螺栓采用鋼材8.8級(jí)45號(hào)鋼，40B鋼10.9級(jí)20MnTiB鋼，35VB鋼按材質(zhì)分類受力特征承載力極限狀態(tài)安裝孔孔徑d0（mm)應(yīng)用特點(diǎn)摩擦型連接外力達(dá)到最大摩擦力，有相對(duì)滑移的趨勢(shì)d0＝d＋1.5~2.0剪切變形小，耐疲勞，動(dòng)載下不易松動(dòng)承壓型連接外力超過最大靜摩擦力，螺栓承剪，孔壁承壓，發(fā)生相對(duì)滑移d0＝d＋