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1、二、钢结构的特点一、优点 材质均匀，和力学计算的假定比较符合。 强度高，重量轻。 塑性和韧性好，具有良好的抗震性能。 工业化程度高，工期短。 密封性好。 二、缺点 造价相对较贵 耐锈蚀性差 耐火性差第二节 钢结构的构件类型 轴心受力构件 受弯构件 拉弯构件和压弯构件钢结构可能的破坏形式 结构的脆性断裂 结构的塑性破坏 结构的疲劳破坏 结构的损伤累积破坏 结构的整体失稳 结构和构件的局部失稳结构的损伤累积破坏 土木工程结构在施工过程和使用期间，总会受到各种 不利因素（如施工过程中的损伤，材料老化、锈蚀等 ）或灾害因素（如地震、强风等）的作用，使结构某 一部分发生损伤。如果该结构继续使用，随着时间
2、增 长，结构的损伤不断积累而导致破坏，称为损伤累积 破坏。 结构的整体失稳 结构所承受的外荷载尚未达到按强度计算得 到的结构破坏荷载时，结构已不能承担荷载， 并产生较大变形，整个结构偏离原来的平衡位 置而倒塌。 结构和构件的局部失稳 结构或构件在保持整体稳定的条件下，结构 中的局部构件或结构中的板件已不能承受外荷 载的作用而失去稳定。 构件：受压柱、受弯梁 板件：受压翼缘、受压腹板第六节 钢结构的连接钢结构连接的基本方式(1)铆钉连接 螺栓连接 焊缝连接 钢结构的基本连接方式钢结构连接的基本方式(2)1.焊接连接 （冶金式）使金属高温融化后形成整体 采用焊接材料： 电弧焊、气焊、电渣焊 不采用
3、焊接材料： 电阻焊2.紧固件连接 （机械式）3.其他 （化学式）螺栓： 普通螺栓：精制螺栓(A、B级)粗制螺栓(C级)高强度螺栓： 铆钉： 钉连接： (射钉、自攻螺钉、焊钉)强力胶：直接粘合零件化学浆锚螺栓：通过结构胶将锚栓与锚固基础结 合成一个整体，用于钢构件与混凝土构件的连接钢结构的基本连接方式钢结构连接的基本方式(3)材质易变脆 产生残余应力、残余变形、焊接缺陷 对钢结构疲劳、稳定有不利影响 较多地依赖焊工的技能水平 质量检验要求较高时检验工作量较大缺点 现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛优点构造简单 任何形状的构件可直接连接，无需辅助零配件 省工省料 加工方便，不需打孔钻眼，不削弱
4、截面 施工快速 可自动化操作 连接的密闭性好，刚度大，整体性好焊接的特点钢结构连接的基本方式(4)工厂构件焊接、工地节点螺栓连接钢结构发展方向优点施工简单，装拆方便，对安装工的要求高 摩擦型高强度螺栓连接动力性能好 耐疲劳，易阻止裂纹扩展缺点费料、开孔截面削弱 螺栓孔加工精度要求高螺栓连接的特点钢结构连接的基本方式(5)优点塑性、韧性好，动力性能好缺点费料、加热铆合过程极其费工目前承重钢结构连接中已很少应用铆钉连接的特点钢结构连接的基本方式(6)栓钉将钢板与混凝土板连接起来 栓钉承受剪力栓（焊）钉连接的特点钢结构连接的基本方式(7)射 钉 枪用于薄壁构件（压型钢板屋面板、墙板与梁、柱）的连接
5、可采用射枪、铆枪等专用工具安装射钉、自攻螺钉的特点钢结构连接的基本方式(8)连接方法优 点缺 点焊 接对焊件几何形体适应性强，构造简单 ，省材省工，工效高，连接连续性强, 可达到气密和水密要求，节点刚度大对材质要求高，焊接程序严格，质量检 验工作量大,要求高;存在有焊接缺陷的可 能，产生焊接应力和焊接变形，导致材 料脆化，对构件的疲劳强度和稳定性产生 影响;一旦开裂则裂缝开展较快,对焊工技 术等级要求较高铆 接传力可靠，韧性和塑性好，质量易于 检查，抗动力性能好费钢、费工，开孔对构件截面有一定削弱普通螺栓 连 接装拆便利，设备简单粗制螺栓不宜受剪，精制螺栓加工和安装 难度较大，开孔对构件截面有
6、一定削弱高强螺栓 连 接加工方便，可拆换，能承受动力荷载 ，耐疲劳，塑性、韧性好摩擦面处理及安装工艺略为复杂，造价略 高，对构件截面削弱相对较小，质量检 验要求高射钉、自攻 螺栓连接灵活，安装方便，构件无须预先处理 ，适用于轻钢、薄板结构不能承受较大集中力基本连接方式对比焊接连接形式及特性（1）根据焊件相对位置根据焊缝构造根据焊缝连续性根据施焊位置平接 搭接 顶接（T形） 角接对接焊缝（直缝和斜缝） 角焊缝（侧缝和端缝） 组合形式连续焊 间断焊俯焊 立焊 横焊 仰焊平接（对接焊 缝）搭接（角焊缝）顶接（T型连接）对接 焊缝角焊缝角接对接焊缝角焊缝焊缝形式焊缝的不同分类焊接连接形式及特性（2）用
7、料经济，传力平稳，动力性能好 较厚的板需开剖口，费工施工简便 传力不均，应力集中严重，搭接时费料对接焊缝直焊缝斜焊缝角焊缝侧焊缝（与力平行）端焊缝（与力垂直）焊缝形式对接焊缝与角焊缝焊接连接形式及特性（3）间断焊缝连续焊缝不重要或受力小的构件，可采用间断焊缝连接焊缝形式连续焊缝与间断焊缝焊接连接形式及特性（4）俯焊横焊 立焊 仰焊 质量好质量一般质量差焊缝形式施焊方位对接焊缝的计算（1）1. 确定计算截面上的内力（荷载效应） 注意点：防止内力漏项 2. 确定焊缝质量检验等级根据结构重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环 境以及应力状态等对接焊缝一般均有全熔透要求 ，等级为二级或一级 3. 确定焊缝
8、强度设计值抗拉强度抗压强度抗剪强度 4. 计算焊缝截面特性截面面积A、惯性矩I、截面模量W、面积矩S等 5. 应力计算 6. 强度校核计算步骤对接焊缝的计算（2）直 焊 缝引弧板N 轴心拉力或压力tw 焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）lw 焊缝计算长度，有引弧板lwL， 无引弧板lwL2t（较小板厚） 对接焊缝抗拉或抗压设计强度强度焊缝应力验算式中：典型节点（1）焊缝轴心受力直缝直缝对接焊缝的计算（3）斜 焊 缝焊缝应力 简化验算lw 斜焊缝计算长度， 对接焊缝抗剪设计强度强度规范规定当 ，可不验算。斜缝典型节点（1）焊缝轴心受力斜缝对接焊缝的计算（4）弯矩 M剪力 V平板梁 工字形梁应力分
9、布应力分布弯矩 M剪力 V轴力 N 应力分 布典型节点（2）梁的拼接弯矩、剪力、轴力作用对接焊缝的计算（5）弯矩 M 剪力 V梁柱连接处 柱牛腿处atw焊缝截 面应力分 布与一般梁中连接计算不同：剪力仅由梁或牛腿腹板承受 典型节点（3）牛腿焊接弯矩、剪力作用对接焊缝的计算（6）焊缝有效抗剪面积，整个焊缝截面的面积； 典型节点（4）牛腿焊接弯矩、剪力、轴力作用角焊缝的构造（1）直角焊缝斜角焊缝角焊缝截面（1）按两焊角边夹角划分除钢管结构外, 对于135o或6mm时， hf,max t -(12)mm；钢管构件除外对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大于 圆孔直径或槽孔短径的1/3角焊缝的构造（
10、5）（3）最小焊脚尺寸hf,min角焊缝截面尺寸式中: t2-较厚焊件厚度。当t24mm时, hf,min = t2另: 对于自动埋弧焊hf,min可减去1mm;对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm;角焊缝的构造（6）（4）侧缝的最大计算长度角焊缝截面尺寸当实际长度大于以上值时，计算时不考虑超过部分的强度； 但当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。（5）角焊缝的最小计算长度当焊件的焊接长度不受限制时，在满足最大焊缝长度的 要求下，小而长的焊缝比大而短的焊缝好！角焊缝的构造（7）（6）搭接连接的构造要求角焊缝截面尺寸板件与节点板的连接仅用两侧缝焊接时： A、为避免应力传递过分弯折导致
11、应力不均：B、为避免焊缝横向收缩引起的板件拱曲太大：不满足此条件时，应加塞焊或采用三面围焊！bt1t2角焊缝的构造（8）（6）搭接连接的构造要求角焊缝截面尺寸C、角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的绕角焊，且 转角处必须连续施焊。D、在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍， 且不得小于25mm。b2hft1t2角焊缝的构造（9）（7）构造要求汇总角焊缝截面尺寸角焊缝的受力特点（1）侧缝的应力状态主要受剪应力，分布不均，两头大中间小，焊缝越长应力不均匀程度越高 强度相对较低，塑性较好 破坏常发生在近似45斜平面上端焊缝侧焊缝 角焊缝的受力特点（2）计算截面 均取焊缝45喉部为有效
12、截面（假定破坏截面）有效焊缝高度 h e 0.7 h f (焊缝高度)h fh fh e有效截面计算焊缝长度lw 每条连续焊缝的长度2h f（每端扣h f ）角焊缝的计算截面hfhehfh1h2deh-焊缝厚度、h1熔深 h2凸度、d焊趾、e焊根角焊缝的受力特点（3）破坏面试验公式 角焊缝的计算应力NyNx= fhelw45O45Ohf角焊缝的受力特点（4）简化公式 f 端焊缝强度增大系数 f直角焊缝斜角焊缝 1.01.22 静载、 间接动载 1.0 直接动载 f当 0 时 0 时式中： 平行焊缝长度方向的计算应力 垂直焊缝长度方向的计算应力 角焊缝强度设计值 危险点角焊缝的计算应力角焊缝的计
13、算（1）计算步骤轴力、剪力及联合作用 弯矩及与轴力、剪力的共同作用 扭矩及与轴力、剪力的共同作用焊缝群截面特性计算计算长度：非连续焊缝计算长度Lw=L-nhf连续焊缝只考虑起弧和落弧处的扣除hf 焊缝群形心轴确定、有效截面积、截面模量计算等 应力计算强度校核确定焊缝（焊缝群）内力分析角焊缝的计算（2）两边侧焊两边端焊验算 端焊缝强度提高系数验算认为焊缝有效截面上应力均匀分布 一条单独的焊缝，每端扣除hf典型节点（1）拼接板连接 承受轴力N作用角焊缝的计算（3）验算 四周围焊当焊缝受直接动力荷载时：由端焊缝1N1 122再验算侧焊缝N1 lw1N2，lw2减小拼接板 角部应力集中四周菱形围焊简化
14、验算 无论静载、动载典型节点（1）拼接板连接 承受轴力N作用普通螺栓连接的构造(1)普通螺栓的分类普通螺栓连接的构造(2)A级B级区别：仅尺寸不同，A级d24，L 150mm；B级d24，L150mm分类钢材强度 等级孔径d0与 栓径d 之差 (mm)加工受力 特点安装应用C级 粗制 螺栓普通 碳素钢 Q2354.6 4.81.0 1.5粗糙 尺寸不准 成本低抗剪差 抗拉好方便承拉 应用多 临时固定A级 B级 精制 螺栓优质 碳素钢 45号钢 35号钢8.80.30.5精度高 尺寸准确 成本高抗剪 抗拉 均好精度 要求高目前 应用 减少I 类孔：孔壁粗糙度小，孔径偏差允许 + 0.25mm，对
15、应A、B级螺栓II类孔：孔壁粗糙度大，孔径偏差允许 + 1mm，对应C级螺栓普通螺栓的分类普通螺栓连接的构造(3)受力要求 螺距过小：钢板剪坏。螺距过大：受压时钢板张开。构造要求 螺距过大：连接不紧密，潮气侵入腐蚀。施工要求 螺距过小：施工时转动扳手困难。螺栓 间距 布置 要求螺栓群的排列普通螺栓连接的构造(4)螺栓最大和最小容许间距螺栓群的排列普通螺栓受力特点和设计承载力（1）剪力螺栓 受力垂直螺杆，螺杆承剪、孔壁承压。连接件有错动趋势拉力螺栓 受力平行螺杆，螺杆承拉。连接件有脱开趋势。依据 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点和设计承载力（2）（1）螺栓剪断 （板较厚，螺栓较细） （2）钢板孔壁挤压破坏 （板较薄，螺栓较粗）普通受剪螺栓的传力机理螺栓安装拧紧后，在工作荷载的作用下，被夹紧的板件相对滑动， 在相反的方向螺杆靠紧孔壁，导致螺杆受剪切作用，孔壁受压力作用， 直至螺杆剪断或孔壁受压破坏普通螺栓受力特点和设计承载力（3）（1）螺栓剪断 （板较厚，螺栓较细）（2）钢板孔壁挤压破坏 （板较薄，螺栓较粗）（3）钢板拉断 （板开孔，截面削弱
