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1、设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题第第3 3章章 例题例题【例【例3.1】试验算图试验算图3.22所示直角角焊缝的强度。已知焊缝承受的静所示直角角焊缝的强度。已知焊缝承受的静态斜向力态斜向力N=280kN( (设计值设计值) )， , ,角焊缝的焊角尺寸角焊缝的焊角尺寸 , ,实际长度实际长度 钢材为钢材为Q235B，手工焊，焊条为，手工焊，焊条为E43型。型。 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结
2、构的连接例题钢结构的连接例题图图3.22 3.22 例例3.13.1图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】将将N分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力：分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题焊缝同时承受焊缝同时承受 和和 作用，用式作用，用式（3.6）验算：验算：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 【例【例3.2】 试设计用拼接盖板的对接连接（图试设计用拼接盖板的对接连接（图3.24）。已知钢）。已知钢板宽板宽B=270mm,厚度厚度t
3、1=28mm, ,拼接盖板度拼接盖板度, , t2=16mm, ,该连接承受的静态轴心力该连接承受的静态轴心力N=1400kN（设计值）（设计值）, ,钢材钢材为为Q235B，手工焊，焊条为，手工焊，焊条为E43型。型。 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题图图3.24 3.24 例例3.23.2图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 【解】【解】设计拼接盖板的对接连接有两种方法设计拼接盖板的对接连接有两种方法, ,一种方法一种方法是假定焊脚尺寸求焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖是假定焊脚尺寸求焊缝长度，再由焊缝长度
4、确定拼接盖板的尺寸；另一方法是先假定焊脚尺寸和拼接盖板的尺板的尺寸；另一方法是先假定焊脚尺寸和拼接盖板的尺寸，然后验算焊缝的承载力，如果假定的焊脚尺寸和拼寸，然后验算焊缝的承载力，如果假定的焊脚尺寸和拼接盖板尺寸不能满足承载力要求时，则进行相应调整再接盖板尺寸不能满足承载力要求时，则进行相应调整再验算，直到满足要求为止。验算，直到满足要求为止。 角焊缝的焊脚尺寸角焊缝的焊脚尺寸 应根据板件厚度确定：应根据板件厚度确定： 由于焊缝是在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度由于焊缝是在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题则则：取取： 查附录
5、表查附录表1.2得角焊缝强度设计值得角焊缝强度设计值（1 1）采用两）采用两面侧焊面侧焊时时 图图3.24(a) 连接一侧所需焊缝的总长度，可按式连接一侧所需焊缝的总长度，可按式(3.8)计算得：计算得：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 此对接连接采用了上下两块拼接盖板，共有此对接连接采用了上下两块拼接盖板，共有4 4条侧焊条侧焊缝，一条侧焊缝的实际长度为缝，一条侧焊缝的实际长度为: : 所需拼接盖板长度所需拼接盖板长度： 式中式中, ,10mm为两块被连接钢板间的间隙。拼接盖板的为两块被连接钢板间的间隙。拼接盖板的宽度宽度b就是两条侧面角焊缝之间的距
6、离就是两条侧面角焊缝之间的距离, ,应根据强度条件应根据强度条件和构造要求确定。根据强度条件，在钢材种类相同的情和构造要求确定。根据强度条件，在钢材种类相同的情况下，拼接盖板的截面积况下，拼接盖板的截面积A应等于或大于被连接钢板的应等于或大于被连接钢板的截面积。截面积。 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题选定拼接盖板宽度选定拼接盖板宽度b=240mm，则：，则： 满足强度要求。满足强度要求。 根据构造要求可知根据构造要求可知：满足要求，故选定拼接盖板尺寸为满足要求，故选定拼接盖板尺寸为设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接
7、例题 （2 2）采用三面围焊时）采用三面围焊时 图图3.24（b） 采用三面围焊可以减小两侧侧面角焊缝的长度采用三面围焊可以减小两侧侧面角焊缝的长度, ,从从而减小拼接盖板的尺寸。设拼接盖板的宽度和厚度与采而减小拼接盖板的尺寸。设拼接盖板的宽度和厚度与采用两面侧焊时相同，仅需求盖板长度。已知正面角焊缝用两面侧焊时相同，仅需求盖板长度。已知正面角焊缝的长度的长度lw=b=240mm，则正面角焊缝所承受的内力为：，则正面角焊缝所承受的内力为：连接一侧所需侧面角焊缝的总长度为连接一侧所需侧面角焊缝的总长度为： 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 连接一侧共有连
8、接一侧共有4条侧面角焊缝，则一条侧面角焊缝条侧面角焊缝，则一条侧面角焊缝的长度为：的长度为： 拼接盖板的长度为拼接盖板的长度为：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题（3 3）采用菱形盖板时）采用菱形盖板时 图图3.24(c) 当拼接板宽度较大时，采用菱形拼接盖板可减小角当拼接板宽度较大时，采用菱形拼接盖板可减小角部的应力集中，从而使连接的工作性能得以改善。菱形部的应力集中，从而使连接的工作性能得以改善。菱形拼接盖板的连接焊缝由正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊拼接盖板的连接焊缝由正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝等组成。设计时，一般先假定拼接盖板的尺寸再进行缝等组成
9、。设计时，一般先假定拼接盖板的尺寸再进行验算。拼接盖板尺寸如图验算。拼接盖板尺寸如图3.24(c)所示所示, ,则各部分焊缝的承则各部分焊缝的承载力分别为：载力分别为：正面角焊缝：正面角焊缝：侧面角焊缝：侧面角焊缝：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 斜焊缝：斜焊缝强度介于正面角焊缝与侧面角焊缝斜焊缝：斜焊缝强度介于正面角焊缝与侧面角焊缝之间，从设计角度出发，将斜焊缝视作侧面角焊缝进行之间，从设计角度出发，将斜焊缝视作侧面角焊缝进行计算，这样处理是偏于安全的。计算，这样处理是偏于安全的。 连接一侧焊缝所能承受的内力为：连接一侧焊缝所能承受的内力为： 满足
10、要求。满足要求。设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.33.3】 试确定图试确定图3.25所示承受静态轴心力的三面围焊连接的所示承受静态轴心力的三面围焊连接的承载力及肢尖焊缝的长度。已知角钢为承载力及肢尖焊缝的长度。已知角钢为212510, ,与厚度与厚度为为8mm的节点板连接的节点板连接, ,其肢背搭接长度为其肢背搭接长度为300mm, ,焊脚尺寸焊脚尺寸均为均为hf=8mm, ,钢材为钢材为Q235B, ,手工焊手工焊, ,焊条为焊条为E43型。型。图图3.25 3.25 例例3.33.3图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的
11、连接例题钢结构的连接例题由式由式（3.12）知知：肢背角焊缝所能承受的内力肢背角焊缝所能承受的内力 为：为： 【解】【解】角焊缝强度设计值角焊缝强度设计值 ，焊缝内力分配，焊缝内力分配系数为系数为 。正面角焊缝的长度等于角。正面角焊缝的长度等于角钢肢的宽度，即钢肢的宽度，即 则正面角焊缝所能承受则正面角焊缝所能承受的内力的内力 为为设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题则则由式（由式（3.133.13）计算肢尖焊缝承受的内力）计算肢尖焊缝承受的内力 为：为：由此可算出肢尖焊缝的长度为由此可算出肢尖焊缝的长度为：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构
12、的连接例题钢结构的连接例题 (A)220 (B)240 (C)305 (D)335 (A)220 (B)240 (C)305 (D)335（注：本题形式为注册结构工程师考试题型）（注：本题形式为注册结构工程师考试题型）【例【例3.43.4】图图3.263.26所示节点连接，钢材为所示节点连接，钢材为Q235B，焊条，焊条为为E43型，手工焊。连接受斜向静拉力设计值型，手工焊。连接受斜向静拉力设计值566kN, ,节节点板与主构件采用双面角焊缝连接点板与主构件采用双面角焊缝连接, ,hf=8mm, ,则角焊缝则角焊缝的实际长度的实际长度l1(mm)与下列何项数值最为接近。与下列何项数值最为接近。
13、设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题l1/2l1/2节点板节点板t=12mm566kNHV图图3.26 3.26 例例3.43.4图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 【解】【解】将斜向拉力分解后可知，此将斜向拉力分解后可知，此T T形连接的角焊缝同时形连接的角焊缝同时承受拉力承受拉力H H（水平分力）和剪力（水平分力）和剪力V V（竖向分力）作用（竖向分力）作用, ,其中其中H=V= =400kNH=V= =400kN。 由式（由式（3.63.6）得：）得：经换算得焊缝的计算长度经换算得焊缝的计算长度 为为设计原
14、理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题故角焊缝的实际长度故角焊缝的实际长度 为为：故选（故选（C C）设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.53.5】试验算图试验算图3.293.29所示牛腿与钢柱连接角焊缝的强度。所示牛腿与钢柱连接角焊缝的强度。钢材为钢材为Q235Q235，焊条为，焊条为E43E43型，手工焊。荷载设计值型，手工焊。荷载设计值N=365kNN=365kN，偏心距，偏心距e=350mme=350mm，焊脚尺寸，焊脚尺寸 ， 图图3.293.29（b b）为焊缝有效截面的示意图。）为焊缝有效截面的示意图
15、。 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题图图3.29 3.29 例例3.53.5图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】竖向力竖向力N N在角焊缝形心处引起剪力在角焊缝形心处引起剪力V=N=365kNV=N=365kN和弯矩和弯矩(1)(1)考虑腹板焊缝参加传递弯矩的计算方法考虑腹板焊缝参加传递弯矩的计算方法全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩为：全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩为： 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 翼缘焊缝的最大应力：翼缘焊缝的最大应力： 腹板焊缝中
16、由于弯矩腹板焊缝中由于弯矩M M引起的最大应力：引起的最大应力：由于剪力由于剪力V V在腹板焊缝中产生的平均剪应力：在腹板焊缝中产生的平均剪应力：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题则腹板焊缝的强度（则腹板焊缝的强度（A A点为设计控制点）为：点为设计控制点）为：(2)(2)不考虑腹板焊缝传递弯矩的计算方法不考虑腹板焊缝传递弯矩的计算方法 翼缘焊缝所承受的水平力翼缘焊缝所承受的水平力（h h值近似取为翼缘中线间距离）值近似取为翼缘中线间距离）设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题翼缘焊缝的强度翼缘焊缝的强度腹板焊缝的强度
17、腹板焊缝的强度设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.63.6】试验算图试验算图3.303.30所示钢管柱与钢底板的连接角焊所示钢管柱与钢底板的连接角焊缝。图中内力均为设计值，其中缝。图中内力均为设计值，其中N=280kN, N=280kN, V=212kNV=212kN。焊脚尺寸。焊脚尺寸 ，钢材为，钢材为Q235B,Q235B,手工焊，焊手工焊，焊条为条为E43E43型。型。图图3.30 3.30 例例3.63.6图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】在图在图3.303.30中钢管柱与钢底板连
18、接的角焊缝同时承受中钢管柱与钢底板连接的角焊缝同时承受轴心力轴心力N N弯矩弯矩M M及剪力及剪力V V作用，显然作用，显然B B点为最危险点。在焊缝点为最危险点。在焊缝的有效截面上，的有效截面上，N N和和M M产生垂直于焊缝的一个直角边的应力产生垂直于焊缝的一个直角边的应力 而而V V产生垂直于另一直角边的应力产生垂直于另一直角边的应力 由于基本公式由于基本公式（3.63.6）是根据只有垂直于一个直角边的应力）是根据只有垂直于一个直角边的应力 导出的，导出的，不适用此种受力状态。考虑到该受力状态较为少见，可略不适用此种受力状态。考虑到该受力状态较为少见，可略偏安全地取偏安全地取 按各方向应
19、力的合应力进行计算。按各方向应力的合应力进行计算。 首先计算环形焊缝有效截面的惯性矩（偏安全地取环首先计算环形焊缝有效截面的惯性矩（偏安全地取环形焊缝直径与钢管柱直径相同）形焊缝直径与钢管柱直径相同）在在B B点所受应力为：点所受应力为：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题（上式中焊缝计算长度（上式中焊缝计算长度 ）按按 和和 的合应力进行计算，即：的合应力进行计算，即：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.73.7】图图3.313.31钢板长度钢板长度 搭接长度搭接长度 荷载设计值荷载设计值F=217kN,
20、F=217kN,偏心距偏心距 （至柱边缘的距离）（至柱边缘的距离） 钢材为钢材为Q235BQ235B，手工焊，焊条，手工焊，焊条E43E43型，试确定焊缝的焊脚尺寸并型，试确定焊缝的焊脚尺寸并 验算该焊缝群的强度。验算该焊缝群的强度。 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题图图3.31 3.31 例例3.73.7图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】图图3.313.31几段焊缝组成的围焊共同承受剪力几段焊缝组成的围焊共同承受剪力V=FV=F和扭矩和扭矩 的作用，设焊缝的焊脚尺寸均为的作用，设焊缝的焊脚尺寸均
21、为 。焊缝计算截面的重心位置为：焊缝计算截面的重心位置为： 由于焊缝的实际长度稍大于由于焊缝的实际长度稍大于 和和 ，故焊缝的计算长，故焊缝的计算长度直接采用度直接采用 和和 ，不再扣除水平焊缝的端部缺陷。，不再扣除水平焊缝的端部缺陷。 焊缝截面的极惯性矩：焊缝截面的极惯性矩：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题故扭矩故扭矩设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题轴心力轴心力V V在在A A点产生的应力为：点产生的应力为： 由图由图3.313.31（b b）可见，）可见， 与与 在在A A点的作用方向相点的作用方向相同，且
22、垂直于焊缝长度方向，可用同，且垂直于焊缝长度方向，可用 表示。表示。平行于焊缝长度方向，平行于焊缝长度方向， 则：则：说明取说明取 是合适的。是合适的。设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.83.8】试验算图试验算图3.363.36所示钢板的对接焊缝的强度。图所示钢板的对接焊缝的强度。图中中a=540mm,t=22mm,a=540mm,t=22mm,轴心力的设计值为轴心力的设计值为N=2150kNN=2150kN。钢材为。钢材为Q235BQ235B，手工焊，焊条为，手工焊，焊条为E43E43型，焊缝为三级检验标准型，焊缝为三级检验标准, ,施施焊
23、时加引弧板和引出板。焊时加引弧板和引出板。图图3.36 3.36 例例3.83.8图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】由附表由附表1.21.2可知，可知，直缝连接其计算长度直缝连接其计算长度，焊缝正应力为：，焊缝正应力为： 不满足要求不满足要求, ,改用斜对接焊缝改用斜对接焊缝, ,取截割斜度为取截割斜度为1.5:11.5:1，即，即 , ,焊缝长度焊缝长度: :故此时焊缝的正应力为：故此时焊缝的正应力为：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题剪应力为：剪应力为：焊缝强度能够保证，可不必计算。焊缝强度能够
24、保证，可不必计算。这就说明当这就说明当时时设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.93.9】同例同例3.43.4条件，其中节点板改为条件，其中节点板改为t=14mmt=14mm，与构，与构件的连接采用开坡口的对接焊缝，质量检验标准为三级。件的连接采用开坡口的对接焊缝，质量检验标准为三级。无引弧板和引出板，则对接焊缝的实际长度无引弧板和引出板，则对接焊缝的实际长度 与与下列何项系数值最为接近。下列何项系数值最为接近。 （A A）375 375 （B)260 B)260 （C C）235 235 （D D）215215设计原理设计原理钢结构钢结构第三章
25、第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题l1/2l1/2节点板节点板t=14mm566kNHV图图3.26(1) 3.26(1) 例例3.93.9图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】此此T T形连接的坡口对接焊缝同时承受拉力形连接的坡口对接焊缝同时承受拉力H H和剪力和剪力V V作用，应分别按拉应力和剪应力计算焊缝长度作用，应分别按拉应力和剪应力计算焊缝长度, ,并取其并取其较大值，不计算折算应力。较大值，不计算折算应力。 查附表查附表1.21.2得，得，按受拉计算：按受拉计算：按受剪计算：按受剪计算：焊缝长度由受剪控制，取整后焊缝长度由受
26、剪控制，取整后 , ,故选故选（B B）设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.103.10】 计算工字形截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝强度计算工字形截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝强度( (图图3.383.38）。）。F F500kN500kN（设计值）（设计值）, ,偏心距偏心距e e300mm300mm。钢材为。钢材为Q235BQ235B，焊条为，焊条为E43E43型，手工焊。焊缝为三级检验标准。上、型，手工焊。焊缝为三级检验标准。上、下翼缘加引弧板施焊。下翼缘加引弧板施焊。 图图3.38 3.38 例例3.103.10图图设计原理设计原理钢结构钢
27、结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】对接焊缝的计算截面与牛腿的截面相同，因此：对接焊缝的计算截面与牛腿的截面相同，因此： 最大正应力：最大正应力：最大剪应力：最大剪应力：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题上翼缘和腹板交接处上翼缘和腹板交接处“1”点的正应力：点的正应力： “1”点的剪应力：点的剪应力： 由于由于“1”点同时受有较大的正应力和剪应力，故应点同时受有较大的正应力和剪应力，故应按式（按式（3.31）验算折算应力：）验算折算应力： 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.11
28、3.11】设计两块钢板用普通螺栓的盖板拼接。已设计两块钢板用普通螺栓的盖板拼接。已知轴心拉力的设计值知轴心拉力的设计值N=325kNN=325kN，钢材为，钢材为Q235AQ235A，螺栓直，螺栓直径径d=20mmd=20mm（粗制螺栓）。（粗制螺栓）。 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】单个螺栓的承载力设计值单个螺栓的承载力设计值 ：由附表由附表1.31.3可知，可知，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： 连接一侧所需螺栓数：连接一侧所需螺栓数：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题
29、钢结构的连接例题图图3.58 3.58 例例3.113.11图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 【例【例3.123.12】设计图设计图3.573.57（a a）所示的普通螺栓连接。柱翼）所示的普通螺栓连接。柱翼缘厚度为缘厚度为10mm10mm，连接板厚度为，连接板厚度为8mm8mm，钢材为，钢材为Q235B,Q235B,荷载设荷载设计值计值F=150kN,F=150kN,偏心矩偏心矩e=250mm,e=250mm,粗制螺栓粗制螺栓M22M22。图图3.57 3.57 例例3.123.12图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢
30、结构的连接例题【解】【解】设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题螺栓直径螺栓直径d=22mm,d=22mm,单个螺栓的设计承载力为：单个螺栓的设计承载力为： 螺栓抗剪：螺栓抗剪： 构件承压：构件承压：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.133.13】牛腿用牛腿用C C级普通螺栓以及承托与柱连接，如级普通螺栓以及承托与柱连接，如图图3.633.63，承受竖向荷载（设计值），承受竖向荷载（设计值）F=220kNF=220kN，偏心距，偏心距e e200mm200mm。试设计其螺栓连接。已知构件和螺栓均用。试设计其
31、螺栓连接。已知构件和螺栓均用Q235Q235钢材，螺栓为钢材，螺栓为M20M20，孔径，孔径21.5mm21.5mm。 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题图图3.63 3.63 例例3.133.13图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】牛腿的剪力牛腿的剪力V=F=220kNV=F=220kN由端板刨平顶紧于承托传递；由端板刨平顶紧于承托传递；弯矩弯矩 由螺栓连接传递，使螺由螺栓连接传递，使螺栓受拉栓受拉, ,初步假定螺栓布置如图初步假定螺栓布置如图3.633.63。对最下排螺栓。对最下排螺栓O O轴轴取
32、矩，最大受力螺栓（最上排螺栓取矩，最大受力螺栓（最上排螺栓1 1）的拉力为：）的拉力为： 单个螺栓的抗拉承载力设计值为：单个螺栓的抗拉承载力设计值为： 所假定螺栓连接满足设计要求，确定采用。所假定螺栓连接满足设计要求，确定采用。 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.143.14】设图设图3.653.65为一刚接屋架支座节点，竖向力为一刚接屋架支座节点，竖向力由承托承受。螺栓为由承托承受。螺栓为C C级，只承受偏心拉力。设级，只承受偏心拉力。设N N250kN250kN，e=100mme=100mm，螺栓布置如图，螺栓布置如图3.653.65（a
33、 a）所示。）所示。图图3.65 3.65 例例3.143.14图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】螺栓有效截面的核心距螺栓有效截面的核心距 即偏心力作用在核心距以内即偏心力作用在核心距以内, ,属小偏心受拉属小偏心受拉 图图3.65(c)3.65(c)应由式应由式(3.48a)(3.48a)计算：计算：需要的有效面积：需要的有效面积： 采用采用M20M20螺栓，螺栓， 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】由于由于e=200mm117mme=200mm117mm，应按大偏心受拉计算螺栓的，应
34、按大偏心受拉计算螺栓的最大拉应力。假设螺栓直径为最大拉应力。假设螺栓直径为M22M22（查附表（查附表8.18.1知，知， ） 并假定中和轴在上面第一排螺栓处，则以下螺栓均为并假定中和轴在上面第一排螺栓处，则以下螺栓均为受拉螺栓受拉螺栓 图图3.653.65（d d） 。由式（。由式（3.493.49）计算：）计算：需要的螺栓有效面积：需要的螺栓有效面积： 【例【例3.153.15】同例同例3.143.14，但取，但取e=200mme=200mm。设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.163.16】设图设图3.673.67为短横梁与柱翼缘的连接，
35、剪力为短横梁与柱翼缘的连接，剪力V V250kN250kN，e=120mme=120mm，螺栓为，螺栓为C C级，梁端竖板下有承托。钢材级，梁端竖板下有承托。钢材为为Q235BQ235B，手工焊，焊条，手工焊，焊条E43E43型型, ,试按考虑承托传递全部剪试按考虑承托传递全部剪力力V V和不承受和不承受V V两种情况设计此连接。两种情况设计此连接。 图图3.67 3.67 例例3.163.16图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】（1 1）由附表）由附表1.21.2和附表和附表1.31.3可知，可知， 承托传递全部剪力承托传递全部剪力V V
36、250kN250kN，螺栓群只承，螺栓群只承受由偏心力引起的弯矩受由偏心力引起的弯矩 。按弹性。按弹性设计法，可假定螺栓群旋转中心在弯矩指向的最下排螺栓设计法，可假定螺栓群旋转中心在弯矩指向的最下排螺栓的轴线上。设螺栓为的轴线上。设螺栓为M20M20（ ），则受拉螺栓数），则受拉螺栓数 连接中为双列螺栓，用连接中为双列螺栓，用m m表示，一个螺栓的抗拉承载表示，一个螺栓的抗拉承载力设计值为：力设计值为：螺栓的最大拉力：螺栓的最大拉力：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 设承托与柱翼缘连接角焊缝为两面侧焊，并取焊脚尺设承托与柱翼缘连接角焊缝为两面侧焊，并取
37、焊脚尺寸寸 , ,焊缝应力为：焊缝应力为： 式中的常数式中的常数1.351.35是考虑剪力是考虑剪力V V对承托与柱翼缘连接角对承托与柱翼缘连接角焊缝的偏心影响。焊缝的偏心影响。 （2 2）不考虑承托承受剪力）不考虑承托承受剪力V V，螺栓群同时承受剪力，螺栓群同时承受剪力V=250kN V=250kN 和弯矩和弯矩 M M30kNm 30kNm 作用。单个螺栓承载力设计作用。单个螺栓承载力设计值为：值为： 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题单个螺栓的最大拉力单个螺栓的最大拉力单个螺栓的剪力单个螺栓的剪力剪力和拉力联合作用下：剪力和拉力联合作用下： 设计
38、原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.173.17】试设计一双盖板拼接的钢板连接。钢材试设计一双盖板拼接的钢板连接。钢材Q235BQ235B，高强度螺栓为高强度螺栓为8.88.8级的级的M20,M20,连接处构件接触面用喷砂处理，连接处构件接触面用喷砂处理，作用在螺栓群形心处的轴心拉力设计值作用在螺栓群形心处的轴心拉力设计值N=800kN,N=800kN,试设计此试设计此连接。连接。 图图3.72 3.72 例例3.173.17图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】（1 1）采用摩擦型连接时）采用摩
39、擦型连接时由表由表3.83.8查得每个查得每个8.88.8级的级的M20M20高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力P=125kN,P=125kN,由表由表3.93.9查得对于查得对于Q235Q235钢材接触面作喷砂处理时钢材接触面作喷砂处理时 单个螺栓的承载力设计值为：单个螺栓的承载力设计值为： 所需螺栓数：所需螺栓数： 螺栓排列如图螺栓排列如图3.723.72右边所示右边所示设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题（2 2）采用承压型连接时）采用承压型连接时由附表由附表1.31.3可知，可知，单个螺栓的承载力设计值：单个螺栓的承载力设计值：则所需螺栓数：则所
40、需螺栓数： 螺栓排列如图螺栓排列如图3.723.72左边所示左边所示设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.183.18】图图3.753.75所示高强度螺栓摩擦型连接所示高强度螺栓摩擦型连接, ,被连接构被连接构件的钢材为件的钢材为Q235BQ235B。螺栓为。螺栓为10.910.9级，直径级，直径20mm20mm，接触面采，接触面采用喷砂处理；图中内力均为设计值用喷砂处理；图中内力均为设计值, ,试验算此连接的承载试验算此连接的承载力。力。图图3.75 3.75 例例3.183.18图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢
41、结构的连接例题【解】【解】由表由表3.93.9和表和表3.83.8查得抗滑移系数查得抗滑移系数 ，预拉力，预拉力P=155kNP=155kN。 单个螺栓的最大拉力单个螺栓的最大拉力连接的受剪承载力设计值应按式连接的受剪承载力设计值应按式(3.64)(3.64)计算：计算：按比例关系可求得：按比例关系可求得：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题故有故有验算受剪承载力设计值：验算受剪承载力设计值：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.193.19】如图如图3.763.76所示，某节点端板（所示，某节点端板（t=1
42、6mmt=16mm）连接）连接与共型柱翼缘（与共型柱翼缘（t=16mmt=16mm），钢材为），钢材为Q235B,Q235B,连接用高强度连接用高强度螺栓为螺栓为10.910.9级摩擦型，级摩擦型，4M224M22（单个（单个 ），摩擦），摩擦面喷砂丸处理，抗滑移系数面喷砂丸处理，抗滑移系数0.450.45，节点中心受水平设计，节点中心受水平设计拉力拉力 ，斜向设计拉力，斜向设计拉力 ，此节点按，此节点按GB50017-2003GB50017-2003中规范公式计算的抗拉、抗剪实际受力与中规范公式计算的抗拉、抗剪实际受力与承载力比值之和最接近下列何项数值。承载力比值之和最接近下列何项数值。（A
43、 A）1.0 1.0 （B B）1.021 1.021 （C C）0.828 0.828 （D D）0.743 0.743 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题图图3.76 3.76 例例3.193.19图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】由表由表3.83.8可查得每个可查得每个10.910.9级的级的M22M22高强度螺栓的预高强度螺栓的预拉力拉力P=190kNP=190kN。 按式（按式（3.573.57） 故选故选（B B）。由计算结果知道，该连接在剪力和拉由计算结果知道，该连接在剪力和拉力共同作
44、用下的承载能力略显不足力共同作用下的承载能力略显不足,应考虑加大螺栓直应考虑加大螺栓直径或增加螺栓数量。径或增加螺栓数量。设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.203.20】同上题条件，但改为高强度螺栓承压型连接，同上题条件，但改为高强度螺栓承压型连接，接触面仅要求清污除锈接触面仅要求清污除锈, ,考虑在螺纹处有受剪可能。按式考虑在螺纹处有受剪可能。按式(3.58)(3.58)同时受剪受拉计算同时受剪受拉计算, ,其值为其值为 ：再按式：再按式(3.59)(3.59)计算，结果计算，结果 。（A A）1 1；不合格；不合格 （B B）0.6770.677；不合格；不合格 （C C）1 1；合格；合格 （D D）0.6770.677；合格；合格设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】查附表查附表1.31.3得得按式（按式（3.583.58）按式按式（3.593.59），对于单个螺栓有：），对于单个螺栓有：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题故选故选（D D）设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
