第三章连接1公开课教案课件

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1、哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 哈尔滨工业大学（威海）土木工程系哈尔滨工业大学（威海）土木工程系第三章第三章 连接连接 钢结构设计原理钢结构设计原理第三章第三章第三章第三章 连接连接连接连接 本章主要掌握钢结构常用本章主要掌握钢结构常用连接形式连接形式、特点特点、构造构造及及计算方法等。计算方法等。l 钢结构连接形式钢结构连接形式钢结构连接形式钢结构连接形式l 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算l 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算l 焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接

2、变形焊接残余应力和焊接变形l 普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算l 高强螺栓的构造和计算高强螺栓的构造和计算高强螺栓的构造和计算高强螺栓的构造和计算l 紧固件连接的构造和计算紧固件连接的构造和计算紧固件连接的构造和计算紧固件连接的构造和计算3.1 钢结构的连接钢结构的连接第三章第三章第三章第三章 连接连接连接连接焊缝连接焊缝连接螺栓连接螺栓连接铆钉连接铆钉连接紧固件连接紧固件连接 3.1 3.1 钢结构的连接钢结构的连接钢结构的连接钢结构的连接主要连接方式主要连接方式主要连接方式主要连接方式焊缝施工示意焊缝施工示意3.1.1 3.1.1 焊缝连接焊

3、缝连接焊缝连接焊缝连接焊缝施工示意焊缝施工示意3.1.1 3.1.1 焊缝连接焊缝连接焊缝连接焊缝连接3.1.1 3.1.1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接接l 焊缝连焊缝连接的特点接的特点l 钢结钢结构常用的构常用的焊焊接方法接方法l 焊缝连焊缝连接形式及接形式及焊缝焊缝形式形式l 焊缝焊缝缺陷缺陷l 焊缝质焊缝质量量检验检验3.1.1 3.1.1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接接n优优点：点： 构造构造简单简单，任何形式的构件都可直接相，任何形式的构件都可直接相连连； 用料用料经济经济，不削弱截面；，不削弱截面； 制作加工方便，可制作加工方便，可实现实现自自动动化操作；化操作； 连连接的密

4、接的密闭闭性好，性好，结结构构刚刚度大。度大。n缺点：缺点： 焊缝热焊缝热影响区内，局部材影响区内，局部材质变质变脆；脆； 焊焊接残余接残余应应力使受力使受压压构件承构件承载载力降低；力降低； 焊焊接接结结构构对对裂裂纹纹很敏感，容易很敏感，容易扩扩展和展和发发生低温冷脆。生低温冷脆。 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接的特点接的特点接的特点接的特点 Q235(E43XX) ；Q345(E50XX)；Q390、Q420(E55XX ) 前两位前两位:最小抗拉最小抗拉强强度，度，后两位：后两位：焊焊接位置、接位置、电电流以流以药药皮等皮等。u 不同不同钢钢种相种相焊焊接接时时，宜与低，宜与低强强度度钢钢

5、匹配匹配钢结钢结钢结钢结构常用构常用构常用构常用焊焊焊焊接方法接方法接方法接方法手工手工电电弧弧焊焊(1)电焊电焊机；机；(2)导线导线； (3)焊焊件；件； (4)电电弧；弧；(5)药药皮；皮；(6)保保护护气体；气体；(7)熔渣；熔渣；(8)焊缝焊缝金属；金属；(9)主体金属；主体金属；(10)焊丝焊丝；(11)熔池熔池电电路路施施焊过焊过程程3.1.1 3.1.1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接接钢结构常用焊接方法钢结构常用焊接方法钢结构常用焊接方法钢结构常用焊接方法 (1)焊丝转盘；焊丝转盘；(2)转动焊丝的电动机；转动焊丝的电动机；(3)焊剂漏斗；焊剂漏斗；(4)电源；电源；(5)熔

6、化的焊剂；熔化的焊剂； (6)焊缝金属；焊缝金属；(7)焊件；焊件；(8)焊剂；焊剂；(9)移动方向移动方向埋弧焊埋弧焊 电弧在焊剂电弧在焊剂层下层下燃燃烧的一种电弧焊方法。烧的一种电弧焊方法。电弧被埋在焊剂之内，电弧被埋在焊剂之内，热量集中，熔深大，效热量集中，熔深大，效率高，率高，适于厚板的焊接适于厚板的焊接。 按焊丝送进和焊接按焊丝送进和焊接方向的移动可分埋弧方向的移动可分埋弧自自动动、半自动半自动埋弧焊埋弧焊3.1.1 3.1.1 焊缝连接焊缝连接焊缝连接焊缝连接气体保气体保护焊护焊 直接依靠保直接依靠保护护气体气体在在电电弧周弧周围围造成局部的造成局部的保保护层护层，防止有害气体，防

7、止有害气体的侵入。的侵入。热热量集中，量集中，焊焊接速度快，接速度快，焊焊件熔深大，件熔深大，焊缝焊缝强强度比手工度比手工电电弧弧焊焊高，塑性和抗腐高，塑性和抗腐蚀蚀性好性好 不适用于在不适用于在风较风较大大的地方施的地方施焊焊钢结钢结钢结钢结构常用构常用构常用构常用焊焊焊焊接方法接方法接方法接方法3.1.1 3.1.1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接接气体保气体保护焊护焊 直接依靠保直接依靠保护护气体气体在在电电弧周弧周围围造成局部的造成局部的保保护层护层，防止有害气体，防止有害气体的侵入。的侵入。热热量集中，量集中，焊焊接速度快，接速度快，焊焊件熔深大，件熔深大，焊缝焊缝强强度比手工度比手

8、工电电弧弧焊焊高，塑性和抗腐高，塑性和抗腐蚀蚀性好性好 不适用于在不适用于在风较风较大大的地方施的地方施焊焊钢结钢结钢结钢结构常用构常用构常用构常用焊焊焊焊接方法接方法接方法接方法3.1.1 3.1.1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接接电电阻阻焊焊 钢结钢结钢结钢结构常用构常用构常用构常用焊焊焊焊接方法接方法接方法接方法3.1.1 3.1.1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接接 利用通利用通过过液体溶渣液体溶渣所所产产生的生的电电阻阻热进热进行行焊焊接。生接。生产产效率高，效率高，焊焊接接质质量好量好电电渣渣焊焊 钢结钢结钢结钢结构常用构常用构常用构常用焊焊焊焊接方法接方法接方法接方法3.1.1

9、 3.1.1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接接 利用利用电电流通流通过焊过焊件接触点表明件接触点表明电电阻所阻所产产生的生的热热来融化金属，来融化金属，再通再通过过加加压压使其使其焊焊合。合。电电阻阻焊焊 常用于常用于钢钢混凝土混凝土组组合合结结构。构。 将将焊钉焊钉一端与板件表明一端与板件表明接通接通电电引弧，待接触面融引弧，待接触面融化后，化后，给焊钉给焊钉一定的一定的压压力力而完成而完成焊焊接。接。 螺柱螺柱焊焊 钢结钢结钢结钢结构常用构常用构常用构常用焊焊焊焊接方法接方法接方法接方法3.1.1 3.1.1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接接按相互位置：按相互位置：对对接、搭接、接、搭接、

10、T型型连连接接和和角部角部连连部部焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接形式及接形式及接形式及接形式及焊缝焊缝焊缝焊缝形式形式形式形式 对对接接连连接接 用拼接盖板的用拼接盖板的对对接接链链接接 搭接搭接链链接接T型型连连接接 角部角部连连接接3.1.1 3.1.1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接接按受力的方向：按受力的方向： 对对接接焊缝焊缝：正正对对接接焊缝焊缝、斜、斜对对接接焊缝焊缝 角角焊缝焊缝： 正面角正面角焊缝焊缝、侧侧面角面角焊缝焊缝、斜、斜焊缝焊缝 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接形式及接形式及接形式及接形式及焊缝焊缝焊缝焊缝形式形式形式形式3.1.1 3.1.1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接

11、接 正正对对接接焊缝焊缝 斜斜对对接接焊缝焊缝 角角焊缝焊缝按受力的方向：按受力的方向： 对对接接焊缝焊缝：正正对对接接焊缝焊缝、斜、斜对对接接焊缝焊缝 角角焊缝焊缝： 正面角正面角焊缝焊缝、侧侧面角面角焊缝焊缝、斜、斜焊缝焊缝 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接形式及接形式及接形式及接形式及焊缝焊缝焊缝焊缝形式形式形式形式3.1.1 3.1.1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接接 正正对对接接焊缝焊缝 斜斜对对接接焊缝焊缝 角角焊缝焊缝按按焊缝焊缝沿沿长长度方向的布置：度方向的布置： 连续连续角角焊缝焊缝（性能（性能较较好）好） 间间断角断角焊缝焊缝（存在（存在应应力集中）力集中） 一一般般在在受受压

12、压构构件件中中应应满满足足l15t；在在受受拉拉构构件件中中l30t，t为较为较薄薄焊焊件的厚度。件的厚度。焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接形式及接形式及接形式及接形式及焊缝焊缝焊缝焊缝形式形式形式形式3.1.1 3.1.1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接接按施按施焊焊位置位置： 平平焊焊：（：（又称俯又称俯焊焊）施）施焊焊方便方便 横横焊焊： 立立焊焊： 仰仰焊焊：操作条件最差，操作条件最差，质质量不易保量不易保证证，应应尽量避免尽量避免 要求要求焊焊工的操作水平比平工的操作水平比平较较高高焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接形式及接形式及接形式及接形式及焊缝焊缝焊缝焊缝形式形式形式形式3.1.1 3.1.

13、1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接接 平平焊焊 横横焊焊 立立焊焊 仰仰焊焊焊缝缺陷焊缝缺陷焊缝缺陷焊缝缺陷3.1.1 3.1.1 焊缝连接焊缝连接焊缝连接焊缝连接夹渣夹渣 咬边咬边 未熔合未熔合 未焊透未焊透裂纹裂纹 焊瘤焊瘤 烧穿烧穿 弧坑弧坑 气孔气孔外外观检查观检查：检查检查外外观观缺陷和几何尺寸缺陷和几何尺寸内部无内部无损检验损检验：检查检查(无无损损)内部缺陷。内部缺陷。 包包括括：超超声声波波检检验验、磁磁粉粉检检验验、荧荧光光检检验验、X射射线线、射射线线透照或拍片透照或拍片 钢结钢结构工程施工构工程施工质质量量验验收收规规范范焊缝质焊缝质量分量分为为： 三三级焊缝级焊缝：只求

14、作外只求作外观检查观检查 二二级焊缝级焊缝：除外除外观检查观检查外，外，还还要要20探探伤伤 一一级焊缝级焊缝：除外除外观检查观检查外，外，还还要要100探探伤伤结结构构的的重重要要性性、荷荷载载特特性性、焊焊缝缝形形式式、工工作作环环境境、应应力状力状态态，钢结钢结构构规规范范 焊缝质焊缝质焊缝质焊缝质量量量量检验检验检验检验3.1.1 3.1.1 焊缝连焊缝连焊缝连焊缝连接接接接3.1.2 3.1.2 铆钉铆钉铆钉铆钉和螺栓和螺栓和螺栓和螺栓连连连连接接接接有有热铆热铆和和冷冷铆铆二种方法。（使用二种方法。（使用铆钉枪铆钉枪或或压铆压铆机）机）在建筑在建筑结结构中一般都采用构中一般都采用热

15、铆热铆。 钉钉杆杆高高温温冷冷却却发发生生收收缩缩，产产生生压压紧紧力力。受受剪剪力力时时磨磨擦力擦力较较大，提高工作性能大，提高工作性能 铆钉连铆钉连接由于构造复接由于构造复杂杂，费钢费费钢费工，工，现现已已很少采用很少采用 在汽在汽车车、飞飞机中使用机中使用较较多多铆钉连铆钉连接接3.1.2 3.1.2 铆钉铆钉铆钉铆钉和螺栓和螺栓和螺栓和螺栓连连连连接接接接有有热铆热铆和和冷冷铆铆二种方法。（使用二种方法。（使用铆钉枪铆钉枪或或压铆压铆机）机）在建筑在建筑结结构中一般都采用构中一般都采用热铆热铆。 钉钉杆杆高高温温冷冷却却发发生生收收缩缩，产产生生压压紧紧力力。受受剪剪力力时时磨磨擦力擦

16、力较较大，提高工作性能大，提高工作性能 铆钉连铆钉连接由于构造复接由于构造复杂杂，费钢费费钢费工，工，现现已已很少采用很少采用 在汽在汽车车、飞飞机中使用机中使用较较多多铆钉连铆钉连接接精制螺栓精制螺栓粗制螺栓粗制螺栓代号代号A A级和级和B B级级C C级级强度等级强度等级5.65.6级和级和8.88.8级级4.64.6级和级和4.84.8级级加工方式加工方式 车床上经过切削而成车床上经过切削而成零件上一次冲成零件上一次冲成加工精度加工精度 螺杆与栓孔直径之差螺杆与栓孔直径之差为为0.250.250.5mm0.5mm螺杆与栓孔直径之螺杆与栓孔直径之差为差为1.51.53mm3mm抗剪性能抗剪

17、性能好好较差较差经济性能经济性能价格高价格高价格经济价格经济用途用途构件精度很高的结构构件精度很高的结构（机械结构）；在钢（机械结构）；在钢结构中很少采用结构中很少采用沿螺栓杆轴受拉的沿螺栓杆轴受拉的连接；次要抗剪连连接；次要抗剪连接；安装临时固定接；安装临时固定3.1.2 3.1.2 铆钉铆钉铆钉铆钉和螺栓和螺栓和螺栓和螺栓连连连连接接接接普通螺栓普通螺栓普通螺栓普通螺栓连连连连接接接接采用采用45号号钢钢，40B钢钢和和20MnTiB钢钢制作，制作，经热处经热处理。理。 有有8.8级级和和10.9级级两两种种，螺螺栓栓抗抗拉拉强强度度不不低低于于800和和1000，屈屈强强比比为为0.8和

18、和0.9。 高高强强度度螺螺栓栓分分大大六六角角头头型型和和扭扭剪剪型型两两种种。安安装装时时通通过过特特别别的的板板手手，以以较较大大的的扭扭矩矩上上紧紧螺螺帽帽，使使螺螺杆杆产产生生很很大大的的预预拉力拉力。高高强强度螺栓度螺栓连连接接 3.1.2 3.1.2 铆钉铆钉铆钉铆钉和螺栓和螺栓和螺栓和螺栓连连连连接接接接高强度螺栓连接高强度螺栓连接 3.1.2 3.1.2 铆钉和螺栓连接铆钉和螺栓连接铆钉和螺栓连接铆钉和螺栓连接扭剪型高强螺栓施工扭剪型高强螺栓施工高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓承压型连接高强度螺栓承压型连接3.1.2 3.1.2 铆钉铆钉铆钉铆钉和螺栓和螺栓

19、和螺栓和螺栓连连连连接接接接高高强强度螺栓度螺栓连连接接 特点特点剪切变形小，弹性性能剪切变形小，弹性性能好，特别适用于承受动好，特别适用于承受动力荷载的结构力荷载的结构连接紧凑，但剪切变形连接紧凑，但剪切变形大，不得用于承受动力大，不得用于承受动力荷载的结构荷载的结构栓孔栓孔直径直径螺杆的公称直径螺杆的公称直径+1.5+1.52.0mm2.0mm螺杆的公称直径螺杆的公称直径+1.0+1.01.5mm1.5mm传力传力机理机理利用预拉力把被连接部利用预拉力把被连接部件夹紧，使部件接触面件夹紧，使部件接触面间产生很大的摩擦力，间产生很大的摩擦力，外力通过摩擦力来传递外力通过摩擦力来传递允许接触面

20、滑移，依靠允许接触面滑移，依靠螺栓杆和螺孔之间的承螺栓杆和螺孔之间的承压来传力压来传力3.1.3 轻钢结轻钢结构的构的紧紧固件固件连连接接在在冷冷弯弯薄薄壁壁型型钢钢结结构构中中经经常常采采用用自自攻攻螺螺钉钉、钢钢拉拉铆铆钉钉、射、射钉钉等机械式等机械式紧紧固件固件连连接方式。接方式。主主要要用用于于压压型型钢钢板板之之间间和和压压型型钢钢板板与与冷冷弯弯型型钢钢等等支支承构件之承构件之间间的的连连接。接。 3.1.3 轻钢结轻钢结构的构的紧紧固件固件连连接接在在冷冷弯弯薄薄壁壁型型钢钢结结构构中中经经常常采采用用自自攻攻螺螺钉钉、钢钢拉拉铆铆钉钉、射、射钉钉等机械式等机械式紧紧固件固件连连

21、接方式。接方式。主主要要用用于于压压型型钢钢板板之之间间和和压压型型钢钢板板与与冷冷弯弯型型钢钢等等支支承构件之承构件之间间的的连连接。接。 拉锚钉连接拉锚钉连接3.1.3 3.1.3 轻钢结构的紧固件连接轻钢结构的紧固件连接轻钢结构的紧固件连接轻钢结构的紧固件连接方法方法优优 点点缺缺 点点焊焊 接接对几何形体适应性强，对几何形体适应性强，构造简单，省材省工，构造简单，省材省工，易于自动化，工效高易于自动化，工效高 。焊接残余应力大且不易控制，焊接残余应力大且不易控制，焊接变形大。对材质要求高，焊接变形大。对材质要求高，质检工作量大。质检工作量大。 铆铆 接接传力可靠，韧性和塑性传力可靠，韧

22、性和塑性好，质量易于检查，抗好，质量易于检查，抗动力荷载好。动力荷载好。 费钢、费工费钢、费工目前很少采用。目前很少采用。普通螺普通螺栓连接栓连接装卸便利，设备简单装卸便利，设备简单螺栓精度低时不宜受剪，螺螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时加工和安装难度栓精度高时加工和安装难度较大。较大。高强螺高强螺栓连接栓连接 加工方便，结构削弱少，加工方便，结构削弱少，承受动力荷载，耐疲劳，承受动力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好。塑性、韧性好。摩擦面处理，安装工艺略为摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高。复杂，造价略高。 主要连接方法及优缺点主要连接方法及优缺点主要连接方法及优缺点主要连接方法及优缺点3.1

23、.4 3.1.4 焊缝焊缝焊缝焊缝代号、螺栓代号、螺栓代号、螺栓代号、螺栓图图图图例例例例1)焊缝焊缝代号代号hf3.1.4 3.1.4 焊缝代号、螺栓图例焊缝代号、螺栓图例焊缝代号、螺栓图例焊缝代号、螺栓图例2)螺栓螺栓图图例例3.1.4 3.1.4 焊缝焊缝焊缝焊缝代号、螺栓代号、螺栓代号、螺栓代号、螺栓图图图图例例例例3.2 3.2 对对对对接接接接焊缝焊缝焊缝焊缝的构造和的构造和的构造和的构造和计计计计算算算算1)对对接接焊缝焊缝的形式的形式直直边缝边缝（t20mm）3.2.1 3.2.1 对对对对接接接接焊缝焊缝焊缝焊缝的构造的构造的构造的构造2)对对接接焊缝焊缝的的过过渡渡用用于于

24、宽宽度度或或厚厚度度相相差差4mm以以上上时时，以以使使截截面面过过渡渡和和缓缓，减减小小应应力集中力集中3.2.1 3.2.1 对对对对接接接接焊缝焊缝焊缝焊缝的构造的构造的构造的构造3)引弧板引弧板在在焊缝焊缝的起的起灭灭弧弧处处，一般，一般应设应设置引弧板，置引弧板，焊焊后割除。后割除。未未设设引弧板引弧板时时，可令，可令焊缝计焊缝计算算长长度等于度等于实际长实际长度减度减2t。3.2.1 3.2.1 对对对对接接接接焊缝焊缝焊缝焊缝的构造的构造的构造的构造3.2.1 3.2.1 对接焊缝的构造对接焊缝的构造对接焊缝的构造对接焊缝的构造引弧板引弧板3.2.1 3.2.1 对接焊缝的构造对

25、接焊缝的构造对接焊缝的构造对接焊缝的构造引弧板引弧板1)对对接接焊缝焊缝的的设计设计强强度度 抗抗压压、剪、剪强强度与母材等度与母材等强强，但抗拉，但抗拉强强度：度：三三级检验级检验的的焊缝焊缝：为为母材的母材的85%一、二一、二级检验级检验的的焊缝焊缝：与母材等：与母材等强强3.2.2 3.2.2 对对对对接接接接焊缝焊缝焊缝焊缝的的的的计计计计算算算算2)轴轴心受力的心受力的对对接接焊缝焊缝见见附附录录1.3垂垂直直于于轴轴向向力力N的的对对接接焊缝焊缝 取取lw时应注意是否使用引弧板，没有引弧板应减去时应注意是否使用引弧板，没有引弧板应减去2t。ftw、fcw见附录见附录1.33.2.2

26、 3.2.2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算对接焊缝的计算对接焊缝的计算当直当直焊缝焊缝不能不能满满足足强强度要求度要求时时，可采用斜，可采用斜对对接接焊缝焊缝斜斜对对接接焊缝焊缝可按下列公式可按下列公式计计算算 ：lw加引弧板加引弧板时时，lw=b/sin；不加引弧板；不加引弧板时时，lw=b/sin-2t当当斜斜焊焊缝缝倾倾角角56.3，即即tg1.5时时，可可认认为为与与母母材材等等强强，不用不用计计算。算。 现现在在使使用用较较少少，多多采采用用二二级级检检验验的的直直焊焊缝缝，或或移移至至内内力力较较小小处处3.2.2 3.2.2 对对对对接接接接焊缝焊缝焊缝焊缝的的的的计计计计算算算

27、算3)承受弯矩和剪力承受弯矩和剪力联联合作用的合作用的对对接接焊缝焊缝平板平板对对接受弯剪接受弯剪 由由材材料料力力学学，可可知知正正应应力力为为三三角角形分布，形分布，边缘边缘最大最大应应力力为为： Ww焊缝焊缝截面模量截面模量(抵抗矩抵抗矩) Sw计计算位置的算位置的焊缝焊缝截面面截面面积积矩矩 Iw焊缝焊缝截面截面惯惯性矩性矩 可可见见剪剪应应力力为为抛物抛物线线形分布形分布3.2.2 3.2.2 对对对对接接接接焊缝焊缝焊缝焊缝的的的的计计计计算算算算工字形梁截面端工字形梁截面端头头的的对对接接焊缝焊缝受弯剪受弯剪 分分别别验验算算最最大大正正应应力力和和最最大大剪剪应应力力外外，对对

28、于于同同时时受受较较大大正正应应力力和和剪剪应应力力处处，还应验还应验算折算算折算应应力。力。 腹板与翼腹板与翼缘缘的交接点的交接点处处： 1、1验验算算点点处处的的焊焊缝缝正正应应力力和和剪剪应应力；力；(思考如何思考如何计计算之算之) 1.1最最大大折折算算应应力力只只在在局局部部出出现现，将将强强度度设计值设计值的提高系数。的提高系数。 3.2.2 3.2.2 对对对对接接接接焊缝焊缝焊缝焊缝的的的的计计计计算算算算工字形梁截面端工字形梁截面端头头的的对对接接焊缝焊缝受弯剪受弯剪 分分别别验验算算最最大大正正应应力力和和最最大大剪剪应应力力外外，对对于于同同时时受受较较大大正正应应力力和

29、和剪剪应应力力处处，还应验还应验算折算算折算应应力。力。 腹板与翼腹板与翼缘缘的交接点的交接点处处： 1、1验验算算点点处处的的焊焊缝缝正正应应力力和和剪剪应应力；力；(思考如何思考如何计计算之算之) 1.1最最大大折折算算应应力力只只在在局局部部出出现现，将将强强度度设计值设计值的提高系数。的提高系数。 3.2.2 3.2.2 对对对对接接接接焊缝焊缝焊缝焊缝的的的的计计计计算算算算承受承受轴轴心力，弯矩和剪力心力，弯矩和剪力联联合作用的合作用的对对接接焊缝焊缝 轴轴心心力力和和弯弯矩矩在在焊焊缝缝中中引引起起的的正正应应力力应应进进行行叠加叠加，仍按前面公式，仍按前面公式计计算算除除考考虑

30、虑焊焊缝缝长长度度是是否否减减少少，焊焊缝缝强强度度要要否否折折减减外外，对对接接焊焊缝缝的的计计算算方方法法与与母母材材的的强强度度计计算完全相同。算完全相同。 3.2.2 3.2.2 对对对对接接接接焊缝焊缝焊缝焊缝的的的的计计计计算算算算3.3 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算3.3 3.3 角角角角焊缝焊缝焊缝焊缝的构造和的构造和的构造和的构造和计计计计算算算算1)角角焊缝焊缝的形式的形式按按其其与与作作用用力力的的关关系系可可分分为为：正正面面角角焊焊缝缝；侧侧面面角角焊缝焊缝；斜斜焊缝焊缝按其截面形式可分按其截面形式可分为为直角直角角角焊缝焊缝和和斜角斜角角角焊缝焊缝。 3.3

31、.1 3.3.1 角角角角焊缝焊缝焊缝焊缝的构造的构造的构造的构造直角角直角角焊缝焊缝截面截面 (图图中的中的hf为焊为焊角尺寸角尺寸) 直角角直角角焊缝焊缝常做成表面微凸的等腰直角三角形（常做成表面微凸的等腰直角三角形（图图a）在在直直接接承承受受动动力力荷荷载载的的结结构构中中，正正面面角角焊焊缝缝的的截截面面常常采采用用图图（b）所示的形式，）所示的形式，侧侧面角面角焊缝则焊缝则作成凹面式（作成凹面式（图图c）3.3.1 3.3.1 角角角角焊缝焊缝焊缝焊缝的构造的构造的构造的构造斜角角斜角角焊缝焊缝截面截面 两两焊焊脚脚边边的的夹夹角角90或或90的的焊缝为焊缝为斜角角斜角角焊缝焊缝斜

32、角角斜角角焊缝焊缝常用于常用于钢钢漏斗漏斗和和钢钢管管结结构构中中135或或60的的斜斜角角角角焊焊缝缝，除除钢钢管管结结构构外外，不不宜宜用用作作受力受力焊缝焊缝3.3.1 3.3.1 角角角角焊缝焊缝焊缝焊缝的构造的构造的构造的构造斜角角斜角角焊缝焊缝截面截面 两两焊焊脚脚边边的的夹夹角角90或或90的的焊缝为焊缝为斜角角斜角角焊缝焊缝斜角角斜角角焊缝焊缝常用于常用于钢钢漏斗漏斗和和钢钢管管结结构构中中135或或60的的斜斜角角角角焊焊缝缝，除除钢钢管管结结构构外外，不不宜宜用用作作受力受力焊缝焊缝3.3.1 3.3.1 角角角角焊缝焊缝焊缝焊缝的构造的构造的构造的构造2)角角焊缝焊缝的的

33、强强度度规规律律侧侧面角面角焊缝焊缝主要承受剪主要承受剪应应力力 塑性塑性较较好，好，E=7104N/mm2较较低，低，强强度也度也较较低。低。 应应力力沿沿焊焊缝缝长长度度方方向向的的分分布布不不均均匀匀，两两端端大大而而中中间间小小。焊缝焊缝越越长长，应应力分布越不均匀。力分布越不均匀。 3.3.1 3.3.1 角角角角焊缝焊缝焊缝焊缝的构造的构造的构造的构造正正面面角角焊焊缝缝受受力力复复杂杂，截截面面的的各各面面均均存存在在正正应应力力和和剪剪应应力力，焊焊根根处处有很大的有很大的应应力集中。力集中。 正正面面角角焊焊缝缝的的平平均均破破坏坏强强度度比比侧侧面角面角焊缝焊缝要高出要高出

34、35%以上。以上。但塑性但塑性变变形能力形能力较较差。差。不同角不同角焊缝焊缝的性能的性能对对比比3.3.1 3.3.1 角角角角焊缝焊缝焊缝焊缝的构造的构造的构造的构造3)角角焊缝焊缝的构造要求的构造要求最大最大焊焊脚尺寸脚尺寸原因：原因：避免避免烧烧穿穿较较薄薄焊焊件，减少件，减少焊焊接接应应力和力和变变形形规规定：定：A、直接、直接焊焊接接钢钢管管结结构构hf2t管壁管壁，其它，其它hf 1.2tminB、在在板板件件边边缘缘的的角角焊焊缝缝，当当板板件件厚厚度度t6mm时，时，hft-(12)mm，t为为较薄焊件的厚度较薄焊件的厚度hfmax =1415mm取取hf=10mm最小焊脚尺

35、寸：规范规定，最小焊脚尺寸：规范规定，hf1.5(t)1/2，t为较厚焊件的厚度为较厚焊件的厚度hfmin = 7.9mm3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算步骤步骤2：计算焊缝长度（：计算焊缝长度（lw）假设采用两面侧焊缝，拼接盖板采用上下两块。假设采用两面侧焊缝，拼接盖板采用上下两块。根据公式（根据公式（3.3.8）式算得连接一侧所需焊缝的的总长度）式算得连接一侧所需焊缝的的总长度S Slw =1250mm拼接盖板的长度拼接盖板的长度 L=676mm, 取取680mm由于该连接采用了上下两块拼接盖板，在连接一侧有由于该连接采用了上下两块拼接盖板，在连接一

36、侧有4条侧焊缝，一条侧焊缝，一条侧焊缝的实际长度条侧焊缝的实际长度lw = 333mm 验算验算lwminlwlwmax3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算步骤步骤2：计算焊缝长度（：计算焊缝长度（lw）假设采用两面侧焊缝，拼接盖板采用上下两块。假设采用两面侧焊缝，拼接盖板采用上下两块。根据公式（根据公式（3.3.8）式算得连接一侧所需焊缝的的总长度）式算得连接一侧所需焊缝的的总长度S Slw =1250mm拼接盖板的长度拼接盖板的长度 L=676mm, 取取680mm由于该连接采用了上下两块拼接盖板，在连接一侧有由于该连接采用了上下两块拼接盖板，在连接一侧

37、有4条侧焊缝，一条侧焊缝，一条侧焊缝的实际长度条侧焊缝的实际长度lw = 333mm 验算验算lwminlwlwmax3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算步骤步骤3：确定拼接盖板的宽度（：确定拼接盖板的宽度（b）虽然沿拼接盖板的宽度方向没有施焊，但也应该根据强度条件和虽然沿拼接盖板的宽度方向没有施焊，但也应该根据强度条件和构造要求确定其宽度。构造要求确定其宽度。强度条件：假设强度条件：假设b=240mm,则拼接盖板的横截面积则拼接盖板的横截面积A=3840mm2, 根根据静态轴力计算的强度值据静态轴力计算的强度值s s=182.3 N/mm2f=215 N/

38、mm2选用拼接盖板的尺寸为选用拼接盖板的尺寸为680mm240mm16mm构造要求：当板件端部只有两条侧面角焊缝连接时，要求构造要求：当板件端部只有两条侧面角焊缝连接时，要求b/lw12mm时，时，b16t, t为较薄焊件的厚度为较薄焊件的厚度3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算方法二：方法二：假定焊脚尺寸和拼接盖板尺寸假定焊脚尺寸和拼接盖板尺寸-验算焊缝承载力验算焊缝承载力（如果假定的焊缝尺寸不能满足承载力要求时，则应调整焊（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，再进行验算）脚尺寸，再进行验算）步骤步骤1：假定焊脚尺寸（：假定焊脚尺寸（

39、hf=10mm)步骤步骤2：假定拼接盖板尺寸：假定拼接盖板尺寸采用菱形拼接盖板，拼接盖板上下两块采用菱形拼接盖板，拼接盖板上下两块3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算步骤步骤3：计算各部分焊缝的承载力：计算各部分焊缝的承载力a)正面角焊缝正面角焊缝N1=109.3kNb)侧面角焊缝侧面角焊缝N2=448.0kNc)斜焊缝斜焊缝N3=854.8kN步骤步骤4：作用力设计值与承载力比较：作用力设计值与承载力比较N=1400kN 6mm时，时，hft-(12)mm，t为为较薄焊件的厚度较薄焊件的厚度hfmax =89mm取取hf=6mm最小焊脚尺寸：规范规定，最小

40、焊脚尺寸：规范规定，hf1.5(t)1/2，t为较厚焊件的厚度为较厚焊件的厚度hfmin = 5.6mm3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算 步骤步骤1：确定焊缝强度设计值（：确定焊缝强度设计值（ffw） 查查规范规范（P382表表1.3）得）得 ffw =160N/mm2步骤步骤2：假定焊脚尺寸（：假定焊脚尺寸（hf）角焊缝的尺寸是根据板件的厚度确定的。角焊缝的尺寸是根据板件的厚度确定的。最大焊脚尺寸：规范规定，当最大焊脚尺寸：规范规定，当t6mm时，时，hft-(12)mm，t为为较薄焊件的厚度较薄焊件的厚度hfmax =89mm取取hf=6mm最小焊脚

41、尺寸：规范规定，最小焊脚尺寸：规范规定，hf1.5(t)1/2，t为较厚焊件的厚度为较厚焊件的厚度hfmin = 5.6mm3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算步骤步骤3：计算角钢肢背和肢尖上侧缝分担的轴力（：计算角钢肢背和肢尖上侧缝分担的轴力（N1 ,N2）查表（查表（P69表表3.3.1）得焊缝内力分配系数）得焊缝内力分配系数K1=0.65, K2=0.35肢背角焊缝所承受的内力肢背角焊缝所承受的内力N1=373.75kN肢尖角焊缝所承受的内力肢尖角焊缝所承受的内力N2=201.25kNNk1Nk2Nlw2lw13.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝

42、的计算角焊缝的计算角焊缝的计算步骤步骤4：计算角钢肢背和肢尖上侧缝长度（：计算角钢肢背和肢尖上侧缝长度（lw1 ,lw2）肢背角焊缝侧缝长度肢背角焊缝侧缝长度lw1=278mm考虑到起灭弧的影响，肢背和肢尖角焊缝实际长度考虑到起灭弧的影响，肢背和肢尖角焊缝实际长度肢尖角焊缝侧缝长度肢尖角焊缝侧缝长度lw2=150mmlw2=lw2+2hf=162mmlw1=lw1+2hf=290mm3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算2)复杂受力时角焊缝连接计算复杂受力时角焊缝连接计算 当当焊焊缝缝非非轴轴心心受受力力时时，可可将将外外力力分分解解为为轴轴力力、弯弯矩矩、扭

43、扭矩矩、剪剪力力等等简简单单情情况况，分分别别计计算算各各自自应应力力，然然后后利利用用叠叠加加原原理理，找出焊缝中找出焊缝中受力最大受力最大的几个点，进行焊缝验算的几个点，进行焊缝验算 角焊缝承受偏心拉力时的情况角焊缝承受偏心拉力时的情况偏偏心心拉拉力力分分解解，产产生生Nx、Ny、M受受力力最最大大点点为为A3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算由轴心拉力由轴心拉力Nx在在A点产生的应力：点产生的应力：由弯矩由弯矩M在在A点产生的应力：点产生的应力：故故A点垂直于焊缝长度方向的应力为上面二式的叠加：点垂直于焊缝长度方向的应力为上面二式的叠加： 剪力剪力Ny

44、在在A点产生焊缝长度方向应力：点产生焊缝长度方向应力：则则A点焊缝强度应满足：点焊缝强度应满足： 动力时动力时f=1.0式中式中lw焊缝的计算长度，为实际长度减焊缝的计算长度，为实际长度减2hf。 3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算梁柱角焊缝连接同时承受弯矩、剪力的情况梁柱角焊缝连接同时承受弯矩、剪力的情况 翼翼缘缘板板的的抗抗剪剪能能力力极极差差，假假设设腹腹板板焊焊缝缝承承受受全全部部剪剪力力，而而弯矩由全部焊缝承受弯矩由全部焊缝承受。有两个最危险点：焊缝有两个最危险点：焊缝1的最外边缘；焊缝的最外边缘；焊缝1与焊缝与焊缝2的交点。的交点。焊缝有效截面

45、焊缝有效截面3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算梁柱角焊缝连接同时承受弯矩、剪力的情况梁柱角焊缝连接同时承受弯矩、剪力的情况 翼翼缘缘板板的的抗抗剪剪能能力力极极差差，假假设设腹腹板板焊焊缝缝承承受受全全部部剪剪力力，而而弯矩由全部焊缝承受弯矩由全部焊缝承受。有两个最危险点：焊缝有两个最危险点：焊缝1的最外边缘；焊缝的最外边缘；焊缝1与焊缝与焊缝2的交点。的交点。焊缝有效截面焊缝有效截面3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算工字形梁腹板上的切应力分布工字形梁腹板上的切应力分布l当当B=10b, H=20b, t=2b时时 m

46、ax / min=1.18, 大致均匀大致均匀 分布分布l腹板上能承担多少剪力？腹板上能承担多少剪力？ 积分积分 得得 总剪力的总剪力的9597近似计算公式：近似计算公式：yzBHhbt min max翼缘焊缝翼缘焊缝1的最外边缘，只有弯矩的最外边缘，只有弯矩M产生的最大弯曲正应力：产生的最大弯曲正应力：翼翼缘缘焊焊缝缝1与与腹腹板板焊焊缝缝2的的交交点点，承承受受较较大大的的弯弯曲曲正正应应力力和均布的剪应力：和均布的剪应力：则此处焊缝应按下式验算：则此处焊缝应按下式验算：3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算三面围焊承受扭矩、剪力联合作用时的情况三面围焊承

47、受扭矩、剪力联合作用时的情况 图图中中三三面面围围焊焊承承受受偏偏心心力力F。此此偏偏心心力力产产生生轴轴心心力力F和和扭扭矩矩T=Fe。最危险点为。最危险点为A或或A点点（请思考为什么？）。（请思考为什么？）。 3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算使用弹性理论假设：使用弹性理论假设：被被连连接接件件为为刚刚性性，它它有有绕绕焊焊缝缝形形心心O旋旋转转趋趋势势，而焊缝为弹性；而焊缝为弹性；扭扭矩矩作作用用下下，任任一一点点的的应应力力方方向向垂垂直直于于该该点点与与形形心心的的连连线线，且且应应力力大大小小与连线长度与连线长度r成正比。成正比。A点点与与A点

48、点距距形形心心O点点最最远远，故故由由扭扭矩矩T引引起起的的应应力力最最大大，而而各各点点的的竖竖向向应应力力均均相相等等。故故考考虑虑合合力力后后，A点点和和A点点应应力力均均为为最最大大、且相等。故为设计控制点且相等。故为设计控制点3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算扭矩扭矩T=Fe在在A点产生的应力为：点产生的应力为：其水平和垂直分应力为：其水平和垂直分应力为： 轴心力轴心力F产生的应力按均匀分布于全截面计算：产生的应力按均匀分布于全截面计算：故故A点焊缝验算公式为：点焊缝验算公式为： Ip=IX+Iy为有效焊缝截面对其形心的极惯性矩为有效焊缝截面对其

49、形心的极惯性矩3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算扭矩扭矩T=Fe在在A点产生的应力为：点产生的应力为：其水平和垂直分应力为：其水平和垂直分应力为： 轴心力轴心力F产生的应力按均匀分布于全截面计算：产生的应力按均匀分布于全截面计算：故故A点焊缝验算公式为：点焊缝验算公式为： Ip=IX+Iy为有效焊缝截面对其形心的极惯性矩为有效焊缝截面对其形心的极惯性矩3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算例题例题3试试设设计计图图中中节节点点板板和和预预埋埋钢钢板板 间间 的的 角角 焊焊 缝缝 。 偏偏 心心 力力P=150kN（静静力

50、力荷荷载载）。钢钢材材Q235B，手手工工焊焊，焊焊条条E43型。型。 3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算例题例题4 试试验验算算图图示示牛牛腿腿与与钢钢柱柱连连接接角角焊焊缝缝的的强强度度。钢钢材材为为Q235，焊焊条条为为E43型型，手手工工焊焊。荷荷载载设设计计值值N=365kN，偏偏心心矩矩e=350mm，焊焊脚脚尺尺寸寸hf1=8mm，hf2=6mm。图图（b）为为焊焊缝缝有效截面。有效截面。 3.3.3 3.3.3 角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算角焊缝的计算1)斜角角焊缝的规定斜角角焊缝的规定用于料仓壁板、管形构件等的端部用于料仓壁板、管

51、形构件等的端部T形接头连接中形接头连接中不考虑应力方向，任何情况都取不考虑应力方向，任何情况都取f（或（或f）=1.0假定焊缝在其所成夹角的最小斜面上发生破坏假定焊缝在其所成夹角的最小斜面上发生破坏 斜角角焊缝的有效厚度斜角角焊缝的有效厚度(根部间隙小于根部间隙小于1.5mm时时) 要求：要求：6090或或90 2当截面上没有焊接残余应力时，在当截面上没有焊接残余应力时，在N作用下应变增量为：作用下应变增量为：结论：焊接残余结论：焊接残余应力使结构变形应力使结构变形增大，即降低了增大，即降低了结构的刚度。结构的刚度。3.4.2 3.4.2 焊接应力和变形对结构工作性能的影响焊接应力和变形对结构

52、工作性能的影响焊接应力和变形对结构工作性能的影响焊接应力和变形对结构工作性能的影响 n对结构刚度的影响对结构刚度的影响当焊接残余应力存在时，因截面的当焊接残余应力存在时，因截面的bt部分拉应力已经达到部分拉应力已经达到fy ，故该部故该部分刚度为零（屈服），这时在分刚度为零（屈服），这时在N作用下应变增量为：作用下应变增量为：+-b bf fy yNN+-f fy yNNb bB Bt t 1 2当截面上没有焊接残余应力时，在当截面上没有焊接残余应力时，在N作用下应变增量为：作用下应变增量为：结论：焊接残余结论：焊接残余应力使结构变形应力使结构变形增大，即降低了增大，即降低了结构的刚度。结构的

53、刚度。3.4.2 3.4.2 焊接应力和变形对结构工作性能的影响焊接应力和变形对结构工作性能的影响焊接应力和变形对结构工作性能的影响焊接应力和变形对结构工作性能的影响 对低温冷脆的影响对低温冷脆的影响 残残余余应应力力将将会会促促使使低低温温冷冷脆脆的的发生。发生。 在在焊焊缝缝较较多多的的部部分分，产产生生三三轴轴拉拉应应力力，使使裂裂纹纹容容易易发发生生和和发发展展，发生脆性破坏。发生脆性破坏。三向交叉焊缝的残余应力三向交叉焊缝的残余应力对疲劳强度的影响对疲劳强度的影响 焊焊缝缝的的残残余余拉拉应应力力区区是是形形成成和和发发展展疲疲劳劳裂裂纹纹最最为为敏敏感感的的区域。焊接残余应力会区域

54、。焊接残余应力会降低疲劳强度降低疲劳强度。 验验算算疲疲劳劳时时对对连连接接和和构构件件分分为为8类类，也也正正是是基基于于这这个个原原因进行的。因进行的。3.4.2 3.4.2 焊接应力和变形对结构工作性能的影响焊接应力和变形对结构工作性能的影响焊接应力和变形对结构工作性能的影响焊接应力和变形对结构工作性能的影响 1)合理的焊缝设计合理的焊缝设计 合理选择焊缝尺寸合理选择焊缝尺寸尽量尽量采用较小的焊缝尺寸采用较小的焊缝尺寸尽量减少不必要的焊缝尽量减少不必要的焊缝不必要的构造板和加劲肋等不必要的构造板和加劲肋等合理安排焊缝位置合理安排焊缝位置接近并对称于接近并对称于截面中性轴截面中性轴3.4.

55、3 3.4.3 减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施避免焊缝过分集中和交叉避免焊缝过分集中和交叉可加劲肋切角等可加劲肋切角等尽量避免在母材厚度方向的收缩应力尽量避免在母材厚度方向的收缩应力防止层状撕裂防止层状撕裂3.4.3 3.4.3 减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施2)合理的工艺措施合理的工艺措施 采用合理的焊接顺序和方向采用合理的焊接顺序和方向 尽尽量量使使焊焊缝缝能能自自由由收收缩缩，先先焊焊受受力力较较大大的的焊焊缝缝或或收收缩缩量量较大的焊缝。较大的焊缝。工工字

56、字梁梁接接头头时时，应应留留出出一一段段角角焊焊缝缝3 3最最后后焊焊接接，先先焊焊受受力力最最大大的的翼翼缘缘对对接接焊焊缝缝1 1，再再焊焊腹腹板板对对接缝接缝2 2。又又如如图图所所示示的的拼拼接接板板的的施施焊焊顺顺序序：先先焊焊短短焊焊缝缝1 1、2 2，最最后后焊焊长长焊焊缝缝3 3，可可使使各各长长条条板板自自由由收收缩后再连成整体。缩后再连成整体。3.4.3 3.4.3 减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施2)合理的工艺措施合理的工艺措施 采用合理的焊接顺序和方向采用合理的焊接顺序和方向 尽尽量量使使焊焊缝缝能能自自由

57、由收收缩缩，先先焊焊受受力力较较大大的的焊焊缝缝或或收收缩缩量量较大的焊缝。较大的焊缝。工工字字梁梁接接头头时时，应应留留出出一一段段角角焊焊缝缝3 3最最后后焊焊接接，先先焊焊受受力力最最大大的的翼翼缘缘对对接接焊焊缝缝1 1，再再焊焊腹腹板板对对接缝接缝2 2。又又如如图图所所示示的的拼拼接接板板的的施施焊焊顺顺序序：先先焊焊短短焊焊缝缝1 1、2 2，最最后后焊焊长长焊焊缝缝3 3，可可使使各各长长条条板板自自由由收收缩后再连成整体。缩后再连成整体。3.4.3 3.4.3 减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施工字钢翼缘和腹板的焊

58、接顺序工字钢翼缘和腹板的焊接顺序拼接板的施焊顺序拼接板的施焊顺序3.4.3 3.4.3 减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施采用反变形法减小焊接变形或焊接应力采用反变形法减小焊接变形或焊接应力 需事先估计好结构变形的大小和方向需事先估计好结构变形的大小和方向锤击或辗压焊缝，使焊缝得到延伸，从而降低焊接应力锤击或辗压焊缝，使焊缝得到延伸，从而降低焊接应力 均应在均应在刚焊完时进行刚焊完时进行回火至回火至600左右，缓慢冷却左右，缓慢冷却刚性固定法限制焊接变形，但会增加焊接残余应力刚性固定法限制焊接变形，但会增加焊接残余应力3.4.3 3

59、.4.3 减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施减少焊接应力和变形的措施精制螺栓精制螺栓粗制螺栓粗制螺栓代号代号A A级和级和B B级级C C级级强度等级强度等级5.65.6级和级和8.88.8级级4.64.6级和级和4.84.8级级加工方式加工方式车床上经过切削而成车床上经过切削而成单个零件上一次冲成单个零件上一次冲成加工精度加工精度螺杆与栓孔直径之差螺杆与栓孔直径之差为为0.250.250.5mm0.5mm螺杆与栓孔直径之差为螺杆与栓孔直径之差为1.51.53mm3mm抗剪性能抗剪性能好好较差较差经济性能经济性能价格高价格高价格经济价格经济用途用途构件精度

60、很高的结构构件精度很高的结构（机械结构）；在钢（机械结构）；在钢结构中很少采用结构中很少采用沿螺栓杆轴受拉的连接；沿螺栓杆轴受拉的连接；次要的抗剪连接；安装次要的抗剪连接；安装的临时固定的临时固定3.5 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算3.5 3.5 普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 1)螺栓的排列螺栓的排列 排列的形式排列的形式 分为并列和错列两种分为并列和错列两种3.5.1 螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求 错错列列可可减减小小栓栓孔孔对对截截面面的的削弱，但连接板尺寸较大削弱，但连接板尺寸较大注意图中的名词注

61、意图中的名词螺栓排列的要求螺栓排列的要求在在受受力力方方向向螺螺栓栓的的端端距距过过小小时时，钢材有冲剪破坏的可能钢材有冲剪破坏的可能栓栓距距过过大大，压压力力板板易易发发生生张张口口鼓曲，潮气进入容易锈蚀鼓曲，潮气进入容易锈蚀栓栓距距太太小小,截截面面削削弱弱严严重重,可可能能净截面断裂，也影响板手施工净截面断裂，也影响板手施工要求端距要求端距2d0要求栓距要求栓距3d0要求限制最大栓距要求限制最大栓距3.5.1 3.5.1 螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求 螺栓排列的要求螺栓排列的要求在在受受力力方方向向螺螺栓栓的的端端距距过

62、过小小时时，钢材有冲剪破坏的可能钢材有冲剪破坏的可能栓栓距距过过大大，压压力力板板易易发发生生张张口口鼓曲，潮气进入容易锈蚀鼓曲，潮气进入容易锈蚀栓栓距距太太小小,截截面面削削弱弱严严重重,可可能能净截面断裂，也影响板手施工净截面断裂，也影响板手施工要求端距要求端距2d0要求栓距要求栓距3d0要求限制最大栓距要求限制最大栓距3.5.1 3.5.1 螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求 最大最小允许距离最大最小允许距离3.5.1 3.5.1 螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求

63、 端距端距端距端距中距中距边距边距线距线距3d02d03d01.5d01.5d03d03d02d0端距端距边距边距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d03d0端距端距工程一般做法：工程一般做法： 排列螺栓时宜按最小容许间距取用，且宜取排列螺栓时宜按最小容许间距取用，且宜取5mm5mm的倍数，并按等距离布置，以缩小连接的尺寸。最大容的倍数，并按等距离布置，以缩小连接的尺寸。最大容许间距一般只在起连系作用的构造连接中采用。许间距一般只在起连系作用的构造连接中采用。3.5.1 3.5.1 螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求 2)螺

64、栓连接的其它构造要求螺栓连接的其它构造要求 （1）每每个个拼拼接接部部位位的的螺螺栓栓数数不不宜宜少少于于两两个个。对对于于组组合合构构件件的缀条连接可采用一个的缀条连接可采用一个 （2）承承受受动动力力荷荷载载的的普普通通螺螺栓栓，应应采采用用双双螺螺帽帽或或弹弹簧簧垫垫圈圈，或或点焊点焊 （3）重要连接中应优先采用）重要连接中应优先采用高强度螺栓高强度螺栓 （4）沿沿杆杆轴轴方方向向受受拉拉的的螺螺栓栓连连接接中中的的端端板板，应应适适当当加加强强其其刚刚度度（如设加劲肋），以（如设加劲肋），以减少撬力减少撬力 3.5.1 3.5.1 螺栓的排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求螺栓的

65、排列和其它构造要求螺栓的排列和其它构造要求 3.5.2 3.5.2 普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接 螺栓连接的受力形式分为：只受剪力，只受拉力。螺栓连接的受力形式分为：只受剪力，只受拉力。有时受剪力和拉力的共同作用。有时受剪力和拉力的共同作用。 FNFA A 只受剪力只受剪力B B 只受拉力只受拉力C C 剪力和拉力共剪力和拉力共同作用同作用3.5.2 3.5.2 普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接1)受剪连接的工作性能受剪连接的工作性能01摩擦传力的弹性阶段摩擦传力的弹性阶段12滑滑移移阶阶段段 直直至至螺螺栓栓与与孔孔壁接触壁接触 23栓栓杆杆传

66、传力力的的弹弹性性阶阶段段 靠靠栓栓杆杆与与孔孔壁壁接接触触传传力力，摩摩擦擦力也有加大趋势力也有加大趋势34弹弹塑塑性性阶阶段段 剪剪切切屈屈服服直直至破坏至破坏NNabNN/2N/2NO1234取取“4”点为极限承载力状态点为极限承载力状态3.5.2 3.5.2 普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接1)受剪连接的工作性能受剪连接的工作性能01摩擦传力的弹性阶段摩擦传力的弹性阶段12滑滑移移阶阶段段 直直至至螺螺栓栓与与孔孔壁接触壁接触 23栓栓杆杆传传力力的的弹弹性性阶阶段段 靠靠栓栓杆杆与与孔孔壁壁接接触触传传力力，摩摩擦擦力也有加大趋势力也有加大趋势

67、34弹弹塑塑性性阶阶段段 剪剪切切屈屈服服直直至破坏至破坏NNabNN/2N/2NO1234取取“4”点为极限承载力状态点为极限承载力状态a) 螺杆被剪断；螺杆被剪断； b) 连接件半孔壁挤压破坏；连接件半孔壁挤压破坏；c) 钢板拉（压）断；钢板拉（压）断； d) 钢板剪坏；钢板剪坏； e) 螺杆弯曲破坏螺杆弯曲破坏 。 a)AB栓杆较细而板件较厚时栓杆较细而板件较厚时b)BA栓杆较粗而板件较薄时栓杆较粗而板件较薄时c)A截面削弱过多；截面削弱过多；板件强度验算板件强度验算d)3535a1A端矩过小时；端矩过小时；端矩不应小于端矩不应小于2dOe)A螺栓杆过长；螺栓杆过长；栓杆长度不应大于栓杆

68、长度不应大于5d2)受剪连接的破坏模式受剪连接的破坏模式3.5.2 3.5.2 普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接螺栓剪断破坏螺栓剪断破坏冲剪破坏冲剪破坏净截面拉断净截面拉断单栓抗剪承载力：单栓抗剪承载力：抗剪承载力设计值：抗剪承载力设计值：承压承载力设计值：承压承载力设计值：d3)单单个个普普通通螺螺栓栓的的受受剪剪计计算算抗剪螺栓的承载力取决于螺栓杆受剪和孔壁承压两种情况，故抗剪螺栓的承载力取决于螺栓杆受剪和孔壁承压两种情况，故单栓抗剪承载力由以下两式决定单栓抗剪承载力由以下两式决定: :假定挤压力沿栓杆直径平面（实际上是相应假定挤压力沿栓杆直径平面（

69、实际上是相应于栓杆直径平面的孔壁部分）均匀分布于栓杆直径平面的孔壁部分）均匀分布3.5.2 3.5.2 普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接抗剪承载力设计值：抗剪承载力设计值：承压承载力设计值：承压承载力设计值：剪力螺栓的剪面数和承剪力螺栓的剪面数和承压厚度压厚度nv受剪面数目受剪面数目； d螺栓杆直径螺栓杆直径；fvb、fcb螺栓抗剪和承压强度设计值螺栓抗剪和承压强度设计值；t t连连接接接接头头一一侧侧承承压压构构件件总总厚厚度度的的较小值。较小值。3.5.2 3.5.2 普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接4)普通螺

70、栓群受剪连接计算普通螺栓群受剪连接计算普通螺栓群轴心受剪普通螺栓群轴心受剪 当当连连接接长长度度l115d0时时，可可认认为为轴轴心心力力N由由每每个个螺螺栓栓平平均均分担，即分担，即所需要的螺栓数所需要的螺栓数n为：为：3.5.2 3.5.2 普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接4)普通螺栓群受剪连接计算普通螺栓群受剪连接计算普通螺栓群轴心受剪普通螺栓群轴心受剪 当当连连接接长长度度l115d0时时，各各螺螺杆杆所所受受内内力力非非常常不不均均匀匀，端端部部螺螺栓栓可可能首先破坏，随后由外向里依次破坏。能首先破坏，随后由外向里依次破坏。 此时应将承载力设计

71、值乘以此时应将承载力设计值乘以折减系数折减系数： 即所需抗剪螺栓数为：即所需抗剪螺栓数为： 3.5.2 3.5.2 普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓群偏心受剪普通螺栓群偏心受剪 剪剪力力F的的作作用用线线至至螺螺栓栓群群中中心心线线的的距距离离为为e，故故螺螺栓栓群群同同时受到轴心力时受到轴心力F和扭矩和扭矩T=Fe的联合作用的联合作用 在轴心力作用下可认为每个螺栓平均受力，即：在轴心力作用下可认为每个螺栓平均受力，即： 3.5.2 3.5.2 普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接在在扭扭矩矩T=Fe作作用用下

72、下，假假定定旋旋转转中中心心在螺栓群形心在螺栓群形心剪剪力力大大小小：与与该该螺螺栓栓至至中中心心点点距距离成正比离成正比方向与其垂直方向与其垂直故故四四个个角角部部的的螺螺栓栓在在扭扭矩矩作作用用下下剪剪力力最最大大，与与N1F叠叠加加后后，1、2号螺栓所受的综合剪力最大号螺栓所受的综合剪力最大下面求下面求N1T 3.5.2 3.5.2 普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接 以以N1T表示表示NiT后，代入得：后，代入得： 由此得扭矩作用下的最大剪力为：由此得扭矩作用下的最大剪力为： 将将NiT分解为水平分力和垂直分力：分解为水平分力和垂直分力： 3.5.

73、2 3.5.2 普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接 由由此此得得受受力力最最大大的的1、2号号螺螺栓栓所承受的合力所承受的合力N1应满足应满足： 当当螺螺栓栓布布置置在在一一个个狭狭长长带带时时，即即y13x1，可假定，可假定xi=0，则，则简化简化：上上述述连连接接中中，除除受受力力最最大大的的螺螺栓栓外外，其其余余螺螺栓栓均均有有潜潜力力。所所以以计计算算轴轴心心力力F作作用用下下的的螺螺栓栓内内力力时时，即即使使连连接接长长度度l15d0，也不考虑折减系数也不考虑折减系数 3.5.2 3.5.2 普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接

74、普通螺栓的受剪连接 由由此此得得受受力力最最大大的的1、2号号螺螺栓栓所承受的合力所承受的合力N1应满足应满足： 当当螺螺栓栓布布置置在在一一个个狭狭长长带带时时，即即y13x1，可假定，可假定xi=0，则，则简化简化：上上述述连连接接中中，除除受受力力最最大大的的螺螺栓栓外外，其其余余螺螺栓栓均均有有潜潜力力。所所以以计计算算轴轴心心力力F作作用用下下的的螺螺栓栓内内力力时时，即即使使连连接接长长度度l15d0，也不考虑折减系数也不考虑折减系数 3.5.2 3.5.2 普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接普通螺栓的受剪连接3.5.3 3.5.3 普通螺栓的受拉连接普通螺栓的

75、受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接1)普通螺栓受拉的工作性能普通螺栓受拉的工作性能受拉螺栓的撬力受拉螺栓的撬力 外外力力作作用用线线与与螺螺栓栓杆杆不不在在一一条条直直线线上上，产产生生翼翼缘缘的的弯弯曲曲，使使螺螺栓栓受受到到附附加加撬撬力力Q作作用用，实际杆力为：实际杆力为：Nt=N+Q撬撬力力与与翼翼缘缘板板厚厚度度、螺螺杆杆直直径径、螺螺栓栓位位置置、连连接接总总厚厚度度等等因因素素有有关，准确求值非常困难关，准确求值非常困难 普通螺栓抗拉强度设计值普通螺栓抗拉强度设计值 将螺栓的将螺栓的抗拉强度设计值降低抗拉强度设计值降低20%来考虑撬力影响，即来考虑撬力影响，即减小撬力的

76、办法减小撬力的办法 增加翼缘板厚度增加翼缘板厚度 采用加劲肋加强翼缘采用加劲肋加强翼缘 3.5.3 3.5.3 普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接2)单个普通螺栓的受拉承载力单个普通螺栓的受拉承载力 ftb中考虑撬力之后，单个螺栓的受拉承载力的设计值为：中考虑撬力之后，单个螺栓的受拉承载力的设计值为： 式中式中de为螺纹处的有效直径，按公式计算或查附表为螺纹处的有效直径，按公式计算或查附表9.2 3)普通螺栓群受拉普通螺栓群受拉 假假定定各各个个螺螺栓栓平平均均受受拉拉，则则连连接接所所需需的螺栓数：的螺栓数： 3.5.3 3.5.3 普通螺栓的受拉连接普

77、通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接可近似取中和轴位于最下排螺栓可近似取中和轴位于最下排螺栓O处，螺栓处，螺栓1受力最大受力最大忽略端板受压区的力矩忽略端板受压区的力矩4)普通螺栓群受弯矩作用普通螺栓群受弯矩作用 受受力力特特点点如如下下：受受拉拉螺螺栓栓截截面面只只是是孤孤立立的的几几个个螺螺栓栓点点；而而端板受压区则是宽度较大的实体矩形截面。端板受压区则是宽度较大的实体矩形截面。3.5.3 3.5.3 普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接 由于由于 则则所以受力最大的螺栓所以受力最大的螺栓1的拉力为：的拉力为：设设计计时时要要求求上上述述

78、最最大大拉拉力力不不超超过过一一个螺栓的抗拉承载力设计值：个螺栓的抗拉承载力设计值：3.5.3 3.5.3 普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接 由于由于 则则所以受力最大的螺栓所以受力最大的螺栓1的拉力为：的拉力为：设设计计时时要要求求上上述述最最大大拉拉力力不不超超过过一一个螺栓的抗拉承载力设计值：个螺栓的抗拉承载力设计值：3.5.3 3.5.3 普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接栓群偏心受拉栓群偏心受拉 连接同时承受轴心拉力连接同时承受轴心拉力N和弯矩和弯矩M=Ne的作用的作用 可能出现可能出现小偏心受拉小偏心受拉

79、和和大偏心受拉大偏心受拉两种情况两种情况 小偏拉为所有螺栓小偏拉为所有螺栓均受拉均受拉(分离趋势分离趋势)中和轴为栓群中心中和轴为栓群中心 大偏拉为端板底部出大偏拉为端板底部出现受压区现受压区中和轴为最下排螺栓中和轴为最下排螺栓3.5.3 3.5.3 普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接小偏拉时：小偏拉时： 受力最大、最小螺栓的拉力应满足：受力最大、最小螺栓的拉力应满足： 第二式为判断大、小偏心受拉的表达式第二式为判断大、小偏心受拉的表达式据此可以得到核心距：据此可以得到核心距： 式中的式中的yi是以螺栓群中心为中和轴计算起的是以螺栓群中心为中和轴计算起的则

80、：则：实际偏心距实际偏心距e时，为大偏拉，中和轴位于最下排螺栓。时，为大偏拉，中和轴位于最下排螺栓。3.5.3 3.5.3 普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接大偏拉时：大偏拉时： 中中和和轴轴位位于于最最下下排排螺螺栓栓O处处，对对O点点列列平平衡衡方方程程，可可得得受受力力最最大大螺螺栓栓1的拉力为：的拉力为： （其中：（其中：e和和yi自自O点算起）点算起）3.5.3 3.5.3 普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接普通螺栓的受拉连接3.5.4 3.5.4 普通螺栓受剪力和拉力的联合作用普通螺栓受剪力和拉力的联合作用普通螺栓受剪力和拉

81、力的联合作用普通螺栓受剪力和拉力的联合作用1)拉剪联合作用下螺栓的受力特点拉剪联合作用下螺栓的受力特点破坏形式破坏形式 一是螺栓杆受剪受拉破坏；二是孔壁承压破坏一是螺栓杆受剪受拉破坏；二是孔壁承压破坏 相关曲线相关曲线 拉拉-剪联合作用下剪联合作用下Nt和和Nv的关系近似为的关系近似为1/4圆曲线圆曲线2)拉剪联合作用下普通螺栓的验算公式拉剪联合作用下普通螺栓的验算公式验算螺栓：验算螺栓：验算孔壁承压：验算孔壁承压：3.5.4 3.5.4 普通螺栓受剪力和拉力的联合作用普通螺栓受剪力和拉力的联合作用普通螺栓受剪力和拉力的联合作用普通螺栓受剪力和拉力的联合作用2)拉剪联合作用下普通螺栓的验算公式

82、拉剪联合作用下普通螺栓的验算公式验算螺栓：验算螺栓：验算孔壁承压：验算孔壁承压：3.5.4 3.5.4 普通螺栓受剪力和拉力的联合作用普通螺栓受剪力和拉力的联合作用普通螺栓受剪力和拉力的联合作用普通螺栓受剪力和拉力的联合作用3.6 3.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算 1)高强度螺栓连接的工作性能高强度螺栓连接的工作性能 高强度螺栓的抗剪性能高强度螺栓的抗剪性能 3.6.1 高强度螺栓连接的工作性能和构造要求高强度螺栓连接的工作性能和构造要求 承载力用到承载力用到1点，为摩擦型连接点，为摩擦型连接 承载力用到承载力用到

83、4点，为承压型连接点，为承压型连接 受力前：受力前： 受力后：受力后：高强度螺栓的抗拉性能高强度螺栓的抗拉性能 高强度螺栓的抗拉性能高强度螺栓的抗拉性能 受力前：受力前：预紧力预紧力P=C 受力后：受力后：外力外力Nt80% P时，时，栓杆有拉长趋势，板件有压紧放松趋势栓杆有拉长趋势，板件有压紧放松趋势P0， CNt卸载后卸载后无松弛现象无松弛现象，板面始终紧密接触，板面始终紧密接触外力外力Nt 80% P时，时，有发展塑性趋势有发展塑性趋势卸荷后螺杆预拉力变小，卸荷后螺杆预拉力变小，发生松弛现象发生松弛现象所以外拉力荷载应满足：所以外拉力荷载应满足： 一般情况：一般情况：Nt0.8P; 有动

84、荷或撬力严重时：有动荷或撬力严重时：Nt0.5P;3.6 3.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算 2)高强度螺栓连接的构造要求高强度螺栓连接的构造要求 高强度螺栓预拉力的建立方法高强度螺栓预拉力的建立方法 大六角头螺栓的预拉力控制方法：大六角头螺栓的预拉力控制方法： a、力矩法、力矩法 扭矩扳手扭矩扳手(指针式、电动式指针式、电动式) 电动扳手所需扭矩：电动扳手所需扭矩： Pf施工预拉力，为施工预拉力，为1.1P(设计预拉力设计预拉力)； k扭矩系数，由供货厂方给定；扭矩系数，由供货厂方给定； d高强度螺栓直径。高强度螺

85、栓直径。 施工步骤：初拧施工步骤：初拧( (施加拧紧力矩的施加拧紧力矩的50%)50%)、终拧、终拧(100%)(100%)特点：简单易行、费用少、误差稍大特点：简单易行、费用少、误差稍大3.6 3.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算 b、转角法、转角法 普普通通扳扳手手初初拧拧，紧紧密密贴贴合合后后，再再以以初初拧拧位位置置为为起起点点，按按终终拧拧角度，用长扳手旋转螺母。角度，用长扳手旋转螺母。 终拧角度要事先试验确定终拧角度要事先试验确定3.6 3.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓

86、连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算 b、转角法、转角法 普普通通扳扳手手初初拧拧，紧紧密密贴贴合合后后，再再以以初初拧拧位位置置为为起起点点，按按终终拧拧角度，用长扳手旋转螺母。角度，用长扳手旋转螺母。 终拧角度要事先试验确定终拧角度要事先试验确定3.6 3.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算 扭剪型高强度螺栓的控制方法：扭剪型高强度螺栓的控制方法： 特特制制的的电电动动扳扳手手，有有两两个个套套头头，一一个个套套在在螺螺母母六六角角体体上上；另一个套在螺栓的十二角体上。另一个套在螺栓的十二角体上。 拧拧紧紧时时

87、对对螺螺母母施施加加顺顺时时针针力力矩矩，对对十十二二角角体体施施加加大大小小相相等等的逆时针力矩，使螺栓断颈部分承受扭剪。的逆时针力矩，使螺栓断颈部分承受扭剪。初拧力矩为拧紧力矩的初拧力矩为拧紧力矩的50%50%颈槽处剪断时即为拧紧力矩颈槽处剪断时即为拧紧力矩安装后一般不拆卸。安装后一般不拆卸。3.6 3.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算 高强度螺栓预拉力高强度螺栓预拉力 ? Ae螺栓的有效截面面积；螺栓的有效截面面积；fu螺螺 栓栓 材材 料料 经经 热热 处处 理理 后后 的的 最最 低低 抗抗 拉拉 强强 度度

88、 。 8.8级级 ：fu=830N/mm2；10.9级：级：fu=1040N/mm2；1.2拧紧时拉应力和扭转剪力共同作用下的不利影响系数；拧紧时拉应力和扭转剪力共同作用下的不利影响系数； 0.9在在确确定定施施工工控控制制预预拉拉力力时时，考考虑虑了了预预拉拉力力设设计计值值的的1/0.9的超张拉，故等式左端应考虑超张拉系数的超张拉，故等式左端应考虑超张拉系数0.9； 0.9考虑螺栓材质的不定性系数；考虑螺栓材质的不定性系数；0.9假定屈服点假定屈服点fy与最低抗拉强度与最低抗拉强度fu的比值。的比值。3.6 3.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和

89、计算高强度螺栓连接的构造和计算 高强螺栓的预拉力高强螺栓的预拉力P可直接按下表取值可直接按下表取值3.6 3.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算 Q390高强度螺栓摩擦面抗滑移系数高强度螺栓摩擦面抗滑移系数 与接触面的处理方法有关与接触面的处理方法有关 与构件的钢号有关与构件的钢号有关 (钢材强度、硬度越高，啮合越好钢材强度、硬度越高，啮合越好) 与预紧力有关与预紧力有关钢结构设计规范钢结构设计规范注意：预紧力的影响在注意：预紧力的影响在中并未反映，但在拉剪相关公式中反映中并未反映，但在拉剪相关公式中反映3.6 3.6

90、高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算 由由于于冷冷弯弯薄薄壁壁型型钢钢构构件件板板壁壁较较薄薄，其其抗抗滑滑移移系系数数均均较较普普通钢结构的有所降低。通钢结构的有所降低。冷弯薄壁型钢结构设计规范冷弯薄壁型钢结构设计规范严禁在摩擦面上涂刷红丹严禁在摩擦面上涂刷红丹禁止在潮湿或淋雨条件下拼装禁止在潮湿或淋雨条件下拼装 均会降低均会降低3.6 3.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算 由由于于冷冷弯弯薄薄壁壁型型钢钢构构件件板板壁壁较较薄薄，其其抗抗滑滑移移系

91、系数数均均较较普普通钢结构的有所降低。通钢结构的有所降低。冷弯薄壁型钢结构设计规范冷弯薄壁型钢结构设计规范严禁在摩擦面上涂刷红丹严禁在摩擦面上涂刷红丹禁止在潮湿或淋雨条件下拼装禁止在潮湿或淋雨条件下拼装 均会降低均会降低3.6 3.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算 1)受剪连接承载力受剪连接承载力 取决于构件接触面的摩擦力，与下列因素有关：取决于构件接触面的摩擦力，与下列因素有关：因此一个摩型连接高强度螺栓的受剪承载力设计值为：因此一个摩型连接高强度螺栓的受剪承载力设计值为： 0.9抗力分项系数抗力分项系数R的倒数，的

92、倒数，R=1.1113.6.2 3.6.2 高强度螺栓摩擦型连接的计算高强度螺栓摩擦型连接的计算高强度螺栓摩擦型连接的计算高强度螺栓摩擦型连接的计算螺栓所受预拉力螺栓所受预拉力摩擦面的抗滑移系数摩擦面的抗滑移系数摩擦面数目摩擦面数目温度的影响温度的影响不受低温影响；不受低温影响；t t=100-150=100-150，预预拉拉力损失力损失10%10%，应隔热，应隔热2)受拉连接承载力受拉连接承载力 受拉时应使被连接扳间保持一定的压紧力受拉时应使被连接扳间保持一定的压紧力 摩型连接中，单个高强度螺栓受拉承载力设计值为：摩型连接中，单个高强度螺栓受拉承载力设计值为： 3)同时承受剪力和拉力时的承载

93、力验算同时承受剪力和拉力时的承载力验算 抗抗滑滑移移系系数数随随外外拉拉力力的的降降低低而而降降低低，即即外外拉拉力力将将降降低低连连接的抗剪承载力接的抗剪承载力 试试验验表表明明，外外加加剪剪力力Nv和和拉拉力力Nt与与高高强强螺螺栓栓的的受受拉拉、受受剪承载力设计值之间具有线性相关关系：剪承载力设计值之间具有线性相关关系： 3.6.2 3.6.2 高强度螺栓摩擦型连接的计算高强度螺栓摩擦型连接的计算高强度螺栓摩擦型连接的计算高强度螺栓摩擦型连接的计算1)受剪连接承载力受剪连接承载力 承压型连接的计算方法与普通螺栓连接类似：承压型连接的计算方法与普通螺栓连接类似： 与普通螺栓不同之处在于：与

94、普通螺栓不同之处在于：3.6.3 3.6.3 高强度螺栓承压型连接的计算高强度螺栓承压型连接的计算高强度螺栓承压型连接的计算高强度螺栓承压型连接的计算fvb采用承压型连接高强度螺栓的抗剪强度设计值，查附录采用承压型连接高强度螺栓的抗剪强度设计值，查附录当当剪剪切切面面在在螺螺纹纹处处时时，应应使使用用有有效效截截面面(Ae、de)计计算算Nvb；而普通螺栓时用公称截面而普通螺栓时用公称截面 (A、d )dedndmd2)受拉连接承载力受拉连接承载力 公式形式与普通螺栓连接相同公式形式与普通螺栓连接相同ftb采用承压型连接高强度螺栓的抗拉强度设计值，查附录采用承压型连接高强度螺栓的抗拉强度设计值

95、，查附录3)同时承受剪力和拉力连接的承载力同时承受剪力和拉力连接的承载力 公式形式与普通螺栓连接类似公式形式与普通螺栓连接类似 Nvb、Ntb、Ncb一一个个高高强强度度螺螺栓栓的的受受剪剪、受受拉拉和和承承压压承承载力设计值载力设计值 1.2未未受受拉拉时时，孔孔前前区区三三向向受受压压，承承压压强强度度fcb很很高高；而受拉后，承压强度有所降低，统一除以而受拉后，承压强度有所降低，统一除以1.2降低系数降低系数3.6.3 3.6.3 高强度螺栓承压型连接的计算高强度螺栓承压型连接的计算高强度螺栓承压型连接的计算高强度螺栓承压型连接的计算1)高强度螺栓群受剪高强度螺栓群受剪 轴心受剪轴心受剪

96、 所需高强螺栓数目应由下式确定：所需高强螺栓数目应由下式确定： Nbmin是是相相应应连连接接类类型型的的单单个个高高强强度度螺螺栓栓受受剪剪承承载载力力设设计值的最小值，计值的最小值，摩擦型和承压型分别用不同公式摩擦型和承压型分别用不同公式。 高强度螺栓群的非轴心受剪高强度螺栓群的非轴心受剪 扭矩作用、剪力共同作用扭矩作用、剪力共同作用 计算公式与普通螺栓群相同计算公式与普通螺栓群相同3.6.4 3.6.4 高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算1)高强度螺栓群受剪高强度螺栓群受剪 轴心受剪轴心受剪 所需高强螺栓数目应由下式确定：所需高强螺栓数目应由下式确定

97、： Nbmin是是相相应应连连接接类类型型的的单单个个高高强强度度螺螺栓栓受受剪剪承承载载力力设设计值的最小值，计值的最小值，摩擦型和承压型分别用不同公式摩擦型和承压型分别用不同公式。 高强度螺栓群的非轴心受剪高强度螺栓群的非轴心受剪 扭矩作用、剪力共同作用扭矩作用、剪力共同作用 计算公式与普通螺栓群相同计算公式与普通螺栓群相同3.6.4 3.6.4 高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算2)高强度螺栓群受拉高强度螺栓群受拉 轴心受拉轴心受拉 所需高强螺栓数目应由下式确定：所需高强螺栓数目应由下式确定： Nbt是是一一个个高高强强度度螺螺栓栓受受拉拉承承载载力

98、力设设计计值值，摩摩擦擦型型和和承承压型分别用不同公式。压型分别用不同公式。3.6.4 3.6.4 高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群受弯矩作用高强度螺栓群受弯矩作用 最外排螺栓受力最大，验算式为：最外排螺栓受力最大，验算式为： 高高强强度度螺螺栓栓的的外外拉拉力力总总是是小小于于预预拉拉力力P P，受受弯弯矩矩时时被被连连接接构构件件的接触面一直紧密贴合。的接触面一直紧密贴合。认为中和轴在螺栓群的形心轴上认为中和轴在螺栓群的形心轴上。注注意意跟跟普普通通螺螺栓群的区别栓群的区别3.6.4 3.6.4 高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度

99、螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群偏心受拉高强度螺栓群偏心受拉同样认为中和轴在螺栓群的形心轴上。同样认为中和轴在螺栓群的形心轴上。何处为受力最大螺栓？何处为受力最大螺栓？3.6.4 3.6.4 高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算3)高强度螺栓群受拉力、弯矩和剪力的共同作用高强度螺栓群受拉力、弯矩和剪力的共同作用摩擦型连接摩擦型连接的计算的计算 一个摩擦型连接高强度螺栓承受拉力和剪力联合作用时：一个摩擦型连接高强度螺栓承受拉力和剪力联合作用时：可可见见Nt不不同同，能能承承受的受的Nv是不同的是不同的如何确定整体的抗剪能力呢？如何确定整体的抗剪能力呢

100、？分别求出分别求出Nv，求和之。，求和之。3.6.4 3.6.4 高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算得：得：验算要求：验算要求：Nti0时，取时，取Nti0同时要求：同时要求：代入：代入：3.6.4 3.6.4 高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算得：得：验算要求：验算要求：Nti0时，取时，取Nti0同时要求：同时要求：代入：代入：3.6.4 3.6.4 高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算承压型连接的计算承压型连接的计算 计算出计算出受力最大螺栓受力最大螺栓的拉力的拉力Nt和剪力和

101、剪力Nv，然后按下式验算：，然后按下式验算： （此公式前面已经讲过）（此公式前面已经讲过）3.6.4 3.6.4 高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算高强度螺栓群的计算例例3.6 验算如图所示端板和柱翼缘间普通螺栓的连接强度。普验算如图所示端板和柱翼缘间普通螺栓的连接强度。普通螺栓通螺栓4.6级，级，M22，孔径，孔径23.5mm，螺栓每排两列，共六排。，螺栓每排两列，共六排。NMoN1N=245kNa)N=245kNo柱翼缘柱翼缘节点板节点板端板端板N1b) 计算模型可为（计算模型可为（a图）或（图）或（b图）。图）。 a图弯曲转动中心在螺栓群的形心图弯曲转动中心在螺栓群的

102、形心处称小偏心；处称小偏心； b图弯曲转动中心在端板上图弯曲转动中心在端板上1号螺栓处，称大偏心。号螺栓处，称大偏心。 NMoN1N=245kNa)1步骤步骤2 算危险螺栓拉力算危险螺栓拉力每排螺栓有两列，每排螺栓有两列，m=2一共一共6排螺栓，螺栓总数排螺栓，螺栓总数12，n=12计算计算 步骤步骤1 算荷载算荷载N=245kN，e=13cm，M=Ne=24513=3185kN-cm 假定转动中心在螺栓群的形心处，则假定转动中心在螺栓群的形心处，则 y1=20cm, yi2=2202+2122+242=1120cm。 M引起的引起的1点拉应力：点拉应力： N1M=My1/(m yi2)N1M

103、=My1/(m yi2) =318520/（21120）=28.44kN最外排的螺栓拉力：最外排的螺栓拉力：Nmin=20.42-28.440N引起的引起的1点拉应力：点拉应力： N1N=N/n=245/12=20.42kN 计算结果连接上部受压，构件应绕顶排螺栓转动，则计算结果连接上部受压，构件应绕顶排螺栓转动，则1点所受的最点所受的最大拉力为大拉力为N=245kNo柱翼缘柱翼缘节点板节点板端板端板N1b)e=33cm，m=2，y1=40cmyi2=402+322+242+162+82 =3520cm2步骤步骤4 强度判断强度判断 Nmax1 Ntb （45.9kN51.51kN)满足强度要

104、求满足强度要求步骤步骤3 确定螺栓承载力设计值确定螺栓承载力设计值Ntb Ntb =Aeftb(3.5.11)查附表查附表1.4，ftb=170N/mm2查附表查附表9.2，Ae=303mm2 （M22螺栓计算净截面面积）螺栓计算净截面面积） Ntb=30317010-3=51.51kN步骤步骤4 强度判断强度判断 Nmax1 Ntb （45.9kN51.51kN)满足强度要求满足强度要求步骤步骤3 确定螺栓承载力设计值确定螺栓承载力设计值Ntb Ntb =Aeftb(3.5.11)查附表查附表1.4，ftb=170N/mm2查附表查附表9.2，Ae=303mm2 （M22螺栓计算净截面面积）

105、螺栓计算净截面面积） Ntb=30317010-3=51.51kN例例3.7 验算如图所示普通螺栓连接强度。螺栓验算如图所示普通螺栓连接强度。螺栓M20，孔径，孔径21.5mm，材料为，材料为Q235。 步骤步骤1 计算螺栓上的力计算螺栓上的力 N=1003/5=60kN V=1004/5=80kN 分析螺栓受力状态分析螺栓受力状态 荷载荷载P通过螺栓截面形心通过螺栓截面形心O，分解，分解后得剪力后得剪力V和拉力和拉力N，螺栓处于既，螺栓处于既受拉又受剪的状态。受拉又受剪的状态。P=100kN543o计算计算Nv=V/n=80/4=20kNNt=N/n=60/4=15kN 步骤步骤3 用相关公

106、式验算强度用相关公式验算强度 步骤步骤2 计算螺栓抗拉、抗剪承载力设计值计算螺栓抗拉、抗剪承载力设计值V=80N=60Nv=20kN Ncb =2020305 10-3=122kN满足设计要求满足设计要求 Ntb=Aeftb=244.8170 10-3=41.6kN Nvb=nv( d2/4) fvb =13.14202/413010-3=31.9kN3.7 3.7 螺栓抗剪连接中板件强度验算螺栓抗剪连接中板件强度验算螺栓抗剪连接中板件强度验算螺栓抗剪连接中板件强度验算1)普通螺栓连接普通螺栓连接(包括高强度螺栓承压型连接包括高强度螺栓承压型连接)并列布置时最危险截面为：并列布置时最危险截面为

107、： I-I 错列布置时最危险截面为：错列布置时最危险截面为：I-I、-或或-中的小者中的小者2)高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接摩摩擦擦力力均均匀匀分分布布于于螺螺孔孔四四周周，故故在在孔孔前前接接触触面面已已传传递递一一半半的力。因此，最危险截面的净截面强度：的力。因此，最危险截面的净截面强度： n连连接接一一侧侧的的高高强强度度螺螺栓栓总总数数；n1计计算算截截面面(最最外外列列螺螺栓处栓处)上的高强度螺栓数目；上的高强度螺栓数目； 0.5孔前传力系数。孔前传力系数。 3.7 3.7 螺栓抗剪连接中板件强度验算螺栓抗剪连接中板件强度验算螺栓抗剪连接中板件强度验算螺栓抗剪连接中板件强度验算