《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》土建教學(xué)PPT課件

《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》土建教學(xué)PPT課件,鋼結(jié)構(gòu)基本原理,鋼結(jié)構(gòu),基本原理,土建,教學(xué),PPT,課件 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件第三章第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖3.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖3.22 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖3.1b 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖3.1b 螺栓連接鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件焊接：焊接：焊接：焊接：構(gòu)造簡單，節(jié)省材料，操作簡便省工，生產(chǎn)構(gòu)造簡單，節(jié)省材料，操作簡便省工，生產(chǎn)效率高，在鋼結(jié)構(gòu)連接中應(yīng)用較廣。效率高，在鋼結(jié)構(gòu)連接中應(yīng)用較廣。栓接：栓接：栓接：栓接：普通螺栓連接普通螺栓連接(Q235鋼鋼)精制螺栓連接：精制螺栓連接：A，B級級粗制螺栓連接：粗制螺栓連接：C 級級高強(qiáng)度高強(qiáng)度螺栓連接螺栓連接摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接：用于摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接：用于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)。直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)。承壓型高強(qiáng)度螺栓連接：用于承壓型高強(qiáng)度螺栓連接：用于承受靜力或間接動力的結(jié)構(gòu)。承受靜力或間接動力的結(jié)構(gòu)。鉚接：鉚接：鉚接：鉚接：傳力可靠，塑性、韌性較好，但制造費(fèi)工費(fèi)傳力可靠，塑性、韌性較好，但制造費(fèi)工費(fèi)料，且勞動強(qiáng)度高，目前已使用極少。料，且勞動強(qiáng)度高，目前已使用極少。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2 焊縫的形式、質(zhì)量等級及檢查方法焊縫的形式、質(zhì)量等級及檢查方法一、焊接的形式一、焊接的形式1.根據(jù)焊件的接根據(jù)焊件的接頭位置可分為頭位置可分為對接接頭對接接頭 對接焊縫對接焊縫角接接頭角接接頭搭接接頭搭接接頭 角焊縫角焊縫T形形接頭接頭對接焊縫對接焊縫角焊縫角焊縫鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖圖3.2 焊接接頭及焊縫的形式焊接接頭及焊縫的形式鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2.根據(jù)施焊的位置可分為根據(jù)施焊的位置可分為平焊平焊立焊立焊橫焊橫焊仰焊仰焊(a)(b)(c)(d)(e)圖圖3.3 焊縫的施焊位置焊縫的施焊位置鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件二、焊縫的表示方法二、焊縫的表示方法焊焊 縫縫 符符 號號表表3.1hfhf E50daaaahfhf hf hf aaaad角焊縫單面焊縫 雙面焊縫 安裝焊縫 相同焊縫型式標(biāo)注方法對 接 焊 縫塞 焊 縫三 面 圍 縫E50為對焊條的 輔 助 說 明鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件三、焊縫的質(zhì)量等級及檢查三、焊縫的質(zhì)量等級及檢查1.焊縫的缺陷焊縫的缺陷常見的缺陷：裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、常見的缺陷：裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透等。未焊透等。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖圖3.4 焊縫缺陷焊縫缺陷鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2.焊縫的質(zhì)量等級及檢查焊縫的質(zhì)量等級及檢查依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范(GB50295)III級：外觀檢查級：外觀檢查II級：外觀檢查級：外觀檢查+超聲波超聲波I級：外觀檢查級：外觀檢查+超聲波超聲波+射線射線質(zhì)質(zhì)量量等等級級增增高高鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件（1）對接焊縫）對接焊縫正對接焊縫正對接焊縫（2）角焊縫）角焊縫T型對接焊縫型對接焊縫斜對接焊縫斜對接焊縫3.3 對接焊縫的構(gòu)造和計算對接焊縫的構(gòu)造和計算3.3.1 焊縫的形式焊縫的形式鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.3 對接焊縫的構(gòu)造和計算對接焊縫的構(gòu)造和計算3.3.2 對接焊縫的構(gòu)造對接焊縫的構(gòu)造 （p49）1 常見的坡口型式：常見的坡口型式：I型、型、V型、型、U型、型、X型、單邊型、單邊V型、型、K型、單邊型、單邊U型。型。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2 2 焊件尺寸不同時的處理方法焊件尺寸不同時的處理方法1 1）板寬不同時）板寬不同時2 2）板厚不同時的處理方法）板厚不同時的處理方法鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.3.3 對接焊縫的計算對接焊縫的計算2 計算的基本假設(shè)：計算的基本假設(shè)：2）焊縫中應(yīng)力分布情況基本與焊件原有相同。焊縫中應(yīng)力分布情況基本與焊件原有相同。1）焊縫視為焊件截面的延續(xù)部分；焊縫視為焊件截面的延續(xù)部分；1 對接焊縫分為：對接焊縫分為：焊透焊透和和部分焊透（部分焊透（自學(xué)自學(xué)）兩兩種；部分焊透不能種；部分焊透不能垂直受力承受動載垂直受力承受動載NNt鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.3.3.1 軸心力作用軸心力作用式中：式中：lw 焊縫的計算長度，當(dāng)有引弧板時取焊縫的計算長度，當(dāng)有引弧板時取 l 無無引弧板時取引弧板時取l-2t t 焊件中較薄焊件的厚度焊件中較薄焊件的厚度；T形連接中為腹板厚度形連接中為腹板厚度 對接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。對接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。lNNt當(dāng)計算不滿足時怎么辦？當(dāng)計算不滿足時怎么辦？鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件當(dāng)計算不滿足時改為斜對接焊縫當(dāng)計算不滿足時改為斜對接焊縫NNtBNsinsinNcoscosllw w另另:當(dāng)當(dāng)tantan1.51.5時時,不用驗(yàn)算不用驗(yàn)算 !NNllw wtA鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件t MMmaxmax3.3.3.2 彎矩和剪力共同作用時彎矩和剪力共同作用時1.矩形截面矩形截面1）正應(yīng)力計算正應(yīng)力計算2）剪應(yīng)力計算）剪應(yīng)力計算鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件式中：式中：Ww 焊縫截面抵抗矩；焊縫截面抵抗矩；對接焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。對接焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。Sw 焊縫截面計算剪應(yīng)力處以上部分對焊縫截面計算剪應(yīng)力處以上部分對中和軸的面積矩；中和軸的面積矩；Iw 焊縫截面慣性矩焊縫截面慣性矩；鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2.“I”字形字形截面截面除按矩形截面驗(yàn)算除按矩形截面驗(yàn)算 max、max 點(diǎn)外，尚須補(bǔ)充：點(diǎn)外，尚須補(bǔ)充：式中為何引用系數(shù)式中為何引用系數(shù)1.1？考慮折算應(yīng)力只在局部發(fā)生，因而將焊縫強(qiáng)度提高。考慮折算應(yīng)力只在局部發(fā)生，因而將焊縫強(qiáng)度提高。MV1焊縫截面焊縫截面max11max鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件例例1 兩塊鋼板連接，采用對接焊縫。已知兩塊鋼板連接，采用對接焊縫。已知F=950kN(設(shè)設(shè)計值計值)，板寬，板寬600mm，板厚為，板厚為8mm，鋼材，鋼材Q235，焊焊條條E43系列，手工焊，無引弧板系列，手工焊，無引弧板。NNllw wtA問焊縫承受的最大應(yīng)力是多少？問焊縫承受的最大應(yīng)力是多少？鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.4.1 角焊縫的構(gòu)造角焊縫的構(gòu)造 P3.4.1.1 角焊縫的形式角焊縫的形式按焊縫長度與外力作按焊縫長度與外力作用方向關(guān)系不同可用方向關(guān)系不同可側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫正面角焊縫正面角焊縫3.4 角焊縫的構(gòu)造和計算角焊縫的構(gòu)造和計算鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件角焊縫的形式：角焊縫的形式：側(cè)面角焊縫和正面角焊縫側(cè)面角焊縫和正面角焊縫鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件按角焊縫截面形式按角焊縫截面形式普通型普通型凹面型凹面型平坦型平坦型(a)普通型(b)平坦型hf(c)凹面型鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.4.1.2 角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的構(gòu)造要求1.最小焊腳尺寸最小焊腳尺寸(mm)tmax 較厚焊件厚度較厚焊件厚度當(dāng)當(dāng) tmax 4mm時，時，hf,min=tmax2.最大焊腳尺寸最大焊腳尺寸tmin 較薄焊件的厚度較薄焊件的厚度(mm)tmin 6mm：hf,max tmin對板件邊緣角焊縫：對板件邊緣角焊縫：tmin 6mm：hf,max tmin (12)mm鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.角焊縫最大計算長度和最小計算長度角焊縫最大計算長度和最小計算長度lw,min 8hf 和和 40mmlw,max 60hf (靜力或間接動力荷載靜力或間接動力荷載)40hf (直接動力荷載直接動力荷載)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.4.2 角焊縫的計算角焊縫的計算3.4.2.1 角焊縫強(qiáng)度表達(dá)式角焊縫強(qiáng)度表達(dá)式 假設(shè)角焊縫的破壞面均位于假設(shè)角焊縫的破壞面均位于45喉部截面，其焊縫有效面積喉部截面，其焊縫有效面積為為 Ae=0.7hf lw。應(yīng)力在截面上是均勻分布的。應(yīng)力在截面上是均勻分布的。角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值統(tǒng)一采用角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值統(tǒng)一采用 ，不區(qū)別不區(qū)別抗拉、抗壓和抗剪。抗拉、抗壓和抗剪。1 基本假設(shè)基本假設(shè)：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2 角焊縫的應(yīng)力分析角焊縫的應(yīng)力分析 P(b)(c)(a)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件由由 Nx f 式中：he 焊縫有效厚度，he=0.7hf。3 公式推導(dǎo)過程自學(xué)公式推導(dǎo)過程自學(xué) 教材教材 P鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件由由 Ny f 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 f 正面角焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù)，對于承受靜正面角焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù)，對于承受靜力或間接動力的結(jié)構(gòu)取力或間接動力的結(jié)構(gòu)取1.22，對于承受直，對于承受直接動力荷載的結(jié)構(gòu)取接動力荷載的結(jié)構(gòu)取1.0。4 角焊縫基本計算公式角焊縫基本計算公式鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.4.2.2 角焊縫的計算角焊縫的計算 P1.軸心力作用時角焊縫的計算軸心力作用時角焊縫的計算A.正面或側(cè)面角焊縫正面或側(cè)面角焊縫式中：式中：f 正面角焊縫取正面角焊縫取 1.22；側(cè)面角焊縫取側(cè)面角焊縫取1.0。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件B.兩個方面力綜合作用時兩個方面力綜合作用時式中：(對豎直焊縫對豎直焊縫)(對水平焊縫對水平焊縫)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件C.當(dāng)用角鋼連接時當(dāng)用角鋼連接時(1)采用兩面?zhèn)群笗r采用兩面?zhèn)群笗r兩面?zhèn)群竷擅鎮(zhèn)群?鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件M=0：式中：式中：b 角鋼肢寬角鋼肢寬；Z0 角鋼形心矩；角鋼形心矩；1,2 角鋼肢背、肢尖焊縫內(nèi)力分配系數(shù)角鋼肢背、肢尖焊縫內(nèi)力分配系數(shù)。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件角鋼兩側(cè)角焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)表表3.2角 鋼 類 型等邊不等邊不等邊連 接 情 況分配系數(shù)角鋼肢背1角鋼肢尖20.700.300.750.250.650.35鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(2)當(dāng)采用三面圍焊時當(dāng)采用三面圍焊時三面圍焊三面圍焊鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件假設(shè)假設(shè)hf 3，M=0：再假設(shè)再假設(shè)hf 1，hf 2(通常取通常取hf 1=hf 2=hf 3)，則有則有鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖圖3.16 角鋼與連接板的角焊縫連接角鋼與連接板的角焊縫連接(c)L形圍焊形圍焊(3)采用采用L圍焊時圍焊時鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件由三面圍焊結(jié)論：由三面圍焊結(jié)論：令上式為零，則：令上式為零，則：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件例例2 如如圖圖所所示示雙雙角角鋼鋼支支撐撐拉拉桿桿，承承受受軸軸心心拉拉力力N=700kN(設(shè)設(shè)計計值值，間間接接動動力力荷荷載載)，試試設(shè)設(shè)計計其其與與節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板的的連連接接角角焊焊縫縫。已已知知鋼鋼材材為為Q235AF，焊焊條條E為為43型。型。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件分析分析 設(shè)計角鋼連接角焊縫的型式，因此有三種設(shè)計角鋼連接角焊縫的型式，因此有三種不同型式可供采用：不同型式可供采用：兩面?zhèn)群?；兩面?zhèn)群福蝗鎳福蝗鎳?；L形圍焊。形圍焊。通常解此類題型是先假設(shè)焊腳尺寸后，再求通常解此類題型是先假設(shè)焊腳尺寸后，再求焊縫的長度。焊縫的長度。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件已知條件已知條件 荷載設(shè)計值及其性質(zhì)；荷載設(shè)計值及其性質(zhì)；連接板及角鋼的尺寸。連接板及角鋼的尺寸。解：一、按構(gòu)造要求，確定角焊縫焊腳尺寸范圍解：一、按構(gòu)造要求，確定角焊縫焊腳尺寸范圍已知：節(jié)點(diǎn)板已知：節(jié)點(diǎn)板 t=14mm,角鋼角鋼 t1=10mmhf,max=t1 1=9mm(角鋼尖和角鋼端部角鋼尖和角鋼端部)。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件二、角焊縫設(shè)計二、角焊縫設(shè)計1.用側(cè)面角焊縫用側(cè)面角焊縫等邊角鋼，正反面角焊縫，每面需要：等邊角鋼，正反面角焊縫，每面需要：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件實(shí)用角焊縫已標(biāo)于圖中：實(shí)用角焊縫已標(biāo)于圖中：角鋼背：角鋼背：12200(12 190=2280mm2 2188mm2)角鋼尖：角鋼尖：6170(6 160=960mm2 938mm2)。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件如題中未給出焊腳尺寸，則設(shè)角鋼背焊腳尺寸為如題中未給出焊腳尺寸，則設(shè)角鋼背焊腳尺寸為 12mm，長長lw1，設(shè)角鋼尖焊腳尺寸為，設(shè)角鋼尖焊腳尺寸為6mm，長長lw2考慮無引弧板：考慮無引弧板：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件N3=2 0.7 8 90 160 1.22=196.76kN2.采用三面圍焊采用三面圍焊設(shè)全部角焊縫焊腳尺寸為設(shè)全部角焊縫焊腳尺寸為8mm鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件實(shí)用：實(shí)用：l1=lw1+5=214mm，取取215mml2=lw2+5=68mm，取取70mml3=b=90mm鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.L形圍焊形圍焊因內(nèi)力較大，需因內(nèi)力較大，需hf3過大，不能采用過大，不能采用L形圍焊形圍焊。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.4.2.3 彎矩、剪力和軸力共同作用時的角焊縫計算彎矩、剪力和軸力共同作用時的角焊縫計算 矩形截面矩形截面將綜合作用分解為各力單獨(dú)作用之和有：將綜合作用分解為各力單獨(dú)作用之和有：3.4.2 角焊縫的計算角焊縫的計算鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.4.2.3 彎矩、剪力和軸力共同作用時的角焊縫計算彎矩、剪力和軸力共同作用時的角焊縫計算(1)偏心軸力作用下角焊縫強(qiáng)度計算NeNx xNy yMANxNxM MNyNyh he eh he et t鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(2)V、M共同作用下焊縫強(qiáng)度計算共同作用下焊縫強(qiáng)度計算h1fAfAfBfBf f對于對于A點(diǎn)：點(diǎn)：式中：式中：I Iw w全部焊縫有效截面對中和軸的慣性矩；全部焊縫有效截面對中和軸的慣性矩；h h1 1兩翼緣焊縫最外側(cè)間的距離。兩翼緣焊縫最外側(cè)間的距離。xxh h2BBAh1MeFVM鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件對于對于B點(diǎn)：點(diǎn)：強(qiáng)度驗(yàn)算公式：強(qiáng)度驗(yàn)算公式：式中：式中：h h2 2、llw,2w,2腹板焊縫的計算長度；腹板焊縫的計算長度；h he,2e,2腹板焊縫截面有效高度。腹板焊縫截面有效高度。h1f1f1f2f2f fxxh h2BBAh1MVM鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件yeNxVFAOA三、扭矩、剪力和軸力共同作用三、扭矩、剪力和軸力共同作用圖3.21 扭矩、剪力和軸心力共同作用時搭接接頭的角焊縫=yT=VeOxyyxNVO鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件假定假定:A A、被連接件絕對剛性，焊縫、被連接件絕對剛性，焊縫為彈性，即：為彈性，即：T T作用下被連作用下被連接件有繞焊縫形心旋轉(zhuǎn)的趨接件有繞焊縫形心旋轉(zhuǎn)的趨勢；勢；B B、T T作用下焊縫群上任意點(diǎn)的作用下焊縫群上任意點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與焊縫應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與焊縫形心的連線，且大小與形心的連線，且大小與r r成成正比；正比；C C、在、在V V作用下，焊縫群上的應(yīng)作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。力均勻分布。3 T、V共同作用下共同作用下將將F F向焊縫群形心向焊縫群形心簡化得簡化得:V=F V=F T=F(e T=F(e1 1+e+e2 2)Fe1e2x0ll1ll2xxyyAA0TVr故：該連接的設(shè)計控制點(diǎn)故：該連接的設(shè)計控制點(diǎn) 為為A A點(diǎn)和點(diǎn)和A A點(diǎn)點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件xxyyrrxryATAxTAxTAyTAyTATA0VyVyh he eT作用下作用下A點(diǎn)應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)力:將其沿將其沿x x軸軸和和y y軸分解軸分解:e2x0ll1ll2xxyyAA0TVr鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件剪力剪力V作用下作用下,A,A點(diǎn)應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)力:A A點(diǎn)垂直于焊縫長度方點(diǎn)垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力為向的應(yīng)力為:A A點(diǎn)平行于焊縫長度方點(diǎn)平行于焊縫長度方向的應(yīng)力為向的應(yīng)力為:強(qiáng)度驗(yàn)算公式：強(qiáng)度驗(yàn)算公式：思考思考:以上計算方法為近似計算，為什么以上計算方法為近似計算，為什么?V VxxyyrrxryATAxTAxTAyTAyTATA0VyVyh he e鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件根據(jù)角焊縫強(qiáng)度的基本公式：根據(jù)角焊縫強(qiáng)度的基本公式：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件例例3 試設(shè)計圖示柱牛腿與柱的連接角焊縫。已試設(shè)計圖示柱牛腿與柱的連接角焊縫。已知知 F=250kN(設(shè)計值，直接動力荷載設(shè)計值，直接動力荷載)，e=0.4m，鋼材鋼材Q235B，焊條焊條E4316型。型。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖3.20鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件已知條件已知條件 荷載設(shè)計值及性質(zhì)；焊縫形狀及尺寸；荷載設(shè)計值及性質(zhì)；焊縫形狀及尺寸；求解求解 焊腳厚度焊腳厚度hf。解：M=Fe=250 0.4=100kN mV=F=250kN一、求等效荷載：一、求等效荷載：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件二、計算焊縫截面幾何特征二、計算焊縫截面幾何特征計算時注意無引弧板計算時注意無引弧板If =0.7 hf (2 3003/12+2 190 1622+4 90 1502)=15.80 106 hf mm4Aw=2 0.7hf 300mm2設(shè)焊縫焊腳尺寸為設(shè)焊縫焊腳尺寸為hf鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件A點(diǎn)：點(diǎn)：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件B點(diǎn)：點(diǎn)：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 動力荷載動力荷載 Bf =1.0鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件計算假定：計算假定：計算假定：計算假定：N、V由焊縫全截面均勻承擔(dān)。由焊縫全截面均勻承擔(dān)。連接為絕對剛性，焊縫處于彈性工作狀態(tài)連接為絕對剛性，焊縫處于彈性工作狀態(tài)；根據(jù)假設(shè)根據(jù)假設(shè)，焊縫群最不利點(diǎn)是，焊縫群最不利點(diǎn)是A點(diǎn)點(diǎn)式中：式中：r A點(diǎn)的半徑點(diǎn)的半徑IP=Ix+Iy 角焊縫有效截面的極慣性矩。角焊縫有效截面的極慣性矩。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件例例4 試試設(shè)設(shè)計計圖圖示示厚厚度度為為12mm的的支支托托板板和和柱柱搭搭接接的的角角焊焊縫縫，作作用用力力F=100kN(設(shè)設(shè)計計值值，靜靜力力)至至柱柱翼翼緣緣邊邊距距離離為為200mm，鋼鋼材材Q235，焊條焊條E43系列。系列。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖圖 3.221220200100F220 x0y95鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件假設(shè)焊腳尺寸為假設(shè)焊腳尺寸為 hf一、計算形心一、計算形心O的位置的位置根據(jù)材料力學(xué)，在忽略焊腳尺寸的影響后有：根據(jù)材料力學(xué)，在忽略焊腳尺寸的影響后有：已知條件已知條件：荷載設(shè)計值及性質(zhì)，焊縫形式及尺寸；：荷載設(shè)計值及性質(zhì)，焊縫形式及尺寸；求解求解：焊腳尺寸。：焊腳尺寸。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件二、計算有效焊縫截面幾何特征二、計算有效焊縫截面幾何特征鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件三、焊腳尺寸計算三、焊腳尺寸計算鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 3.4 殘余應(yīng)力和殘余變形殘余應(yīng)力和殘余變形3.4.1 產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中，局部區(qū)域受到高溫作用，鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中，局部區(qū)域受到高溫作用，引起不均勻的加熱和冷卻，使構(gòu)件產(chǎn)生焊接變形引起不均勻的加熱和冷卻，使構(gòu)件產(chǎn)生焊接變形焊接殘余應(yīng)力有縱向、橫向和沿厚度方向之分。焊接殘余應(yīng)力有縱向、橫向和沿厚度方向之分?？v向縱向鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件橫向焊接殘余應(yīng)力橫向焊接殘余應(yīng)力沿厚度方向焊接殘余應(yīng)力沿厚度方向焊接殘余應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.4.23.4.2焊接殘余應(yīng)力影響焊接殘余應(yīng)力影響（1 1）對結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響。鋼材有一定塑性，在靜荷）對結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響。鋼材有一定塑性，在靜荷載作用下，焊接殘余應(yīng)力不影響結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度，對承載載作用下，焊接殘余應(yīng)力不影響結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度，對承載能力沒有影響。能力沒有影響。（2 2）對結(jié)構(gòu)剛度的影響。構(gòu)件上的焊接殘余應(yīng)力會降低）對結(jié)構(gòu)剛度的影響。構(gòu)件上的焊接殘余應(yīng)力會降低結(jié)構(gòu)的剛度。結(jié)構(gòu)的剛度。（3 3）對低溫冷脆的影響。焊接殘余應(yīng)力對低溫冷脆的影）對低溫冷脆的影響。焊接殘余應(yīng)力對低溫冷脆的影響經(jīng)常是決定性的，必須引起足夠的重視。響經(jīng)常是決定性的，必須引起足夠的重視。（）對疲勞強(qiáng)度的影響。焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度有明顯不利影響。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件焊接殘余變形焊接殘余變形鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.4.4減少焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的方法1、合理的焊縫設(shè)計合理的焊縫設(shè)計合理地選擇焊縫的尺寸和形式盡可能減少不必要焊縫合理地安排焊縫的位置盡量避免焊縫的過分集中和交叉盡量避免在母材厚度方向的收縮應(yīng)力2 2 合理的工藝措施合理的工藝措施采用合理的焊接順序和方向采用反變形法減小焊接殘余變形或焊接殘余應(yīng)力錘擊或輾壓焊縫，使焊縫得到延伸，從而降低焊接應(yīng)力小尺寸焊件，焊前預(yù)熱，或焊后回火接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件5 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算普通螺栓連接的構(gòu)造和計算3.5.1 普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造1 普通螺栓的規(guī)格普通螺栓的規(guī)格表示方法：表示方法：標(biāo)準(zhǔn)螺栓直徑：標(biāo)準(zhǔn)螺栓直徑：M12、(14)、16、(18)、20、(22)、24、27、30mm等等A、B、級、級 5.6 或或 8.8級級 do-d0.30.5mmC 級級 4.6或或 4.8級級 do-d13mmM+公稱直徑公稱直徑分為分為:A、B、C三個級別三個級別鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件高強(qiáng)度螺栓規(guī)格（簡介）高強(qiáng)度螺栓規(guī)格（簡介）材料由材料由4545號、號、40B40B和和20MnTiB20MnTiB鋼鋼 熱處理熱處理4545號號8.88.8級；級；40B40B和和20MnTiB20MnTiB10.910.9級級 （a a）大六角頭螺栓）大六角頭螺栓 （b b）扭剪型螺栓）扭剪型螺栓鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2 螺栓的排列形式螺栓的排列形式1.受力要求受力要求2.構(gòu)造要求構(gòu)造要求3.施工要求施工要求3.5.1 普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造A A 并列并列中距中距中距中距邊距邊距邊距邊距端距端距B B 錯列錯列鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件邊距中距中距邊距端距中距中距邊距邊距端距中距acacee2e1e2e1(a)(b)螺螺栓栓的的排排列列鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖3.22 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖3.22 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.5.2、普通螺栓連接的受力性能和計算、普通螺栓連接的受力性能和計算傳傳力力方方式式受剪螺栓連接：受剪螺栓連接：靠栓桿受剪，靠栓桿受剪，孔壁承壓傳力?？妆诔袎簜髁?。受拉螺栓連接：受拉螺栓連接：靠栓桿沿桿軸靠栓桿沿桿軸方向受拉傳力。方向受拉傳力。拉剪螺栓連接：拉剪螺栓連接：兼有兩種形式。兼有兩種形式。FNF鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件1 受剪螺栓連接受剪螺栓連接破壞形式破壞形式鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件（1 1）螺栓桿被剪壞）螺栓桿被剪壞 栓桿較細(xì)而板件較厚時栓桿較細(xì)而板件較厚時N/2NN/2NNNN（2 2）孔壁的擠壓破壞）孔壁的擠壓破壞 栓桿較粗而板件較薄時栓桿較粗而板件較薄時（3 3）板件被拉斷）板件被拉斷截面削弱過多時截面削弱過多時 以上破壞形式予以計算解決。以上破壞形式予以計算解決。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件（4 4）板件端部被剪壞）板件端部被剪壞(拉豁拉豁)端矩過小時；端矩不應(yīng)小于端矩過小時；端矩不應(yīng)小于2d2dO ONN（5 5）栓桿彎曲破壞）栓桿彎曲破壞 螺栓桿過長；栓桿長度不應(yīng)大于螺栓桿過長；栓桿長度不應(yīng)大于5d5d這這兩兩種種破破壞壞構(gòu)構(gòu)造造解解決決N/2NN/2鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(1)栓桿剪斷栓桿剪斷(2)孔壁擠壓壞孔壁擠壓壞(3)鋼板拉斷鋼板拉斷(4)端部鋼板剪斷端部鋼板剪斷(5)柱桿受彎破壞柱桿受彎破壞計算滿足計算滿足構(gòu)造保證構(gòu)造保證鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2.計算方法計算方法(1)單個受剪螺栓的承載力設(shè)計值單個受剪螺栓的承載力設(shè)計值 抗剪承載力設(shè)計值抗剪承載力設(shè)計值假定：螺栓受剪面上的剪應(yīng)力為均勻分布假定：螺栓受剪面上的剪應(yīng)力為均勻分布式中：式中：nv 受剪數(shù)目，單剪受剪數(shù)目，單剪nv=1，雙剪雙剪nv=2。N/2NN/2鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(a)(b)t5t3t1t2t4(c)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 承壓承載力設(shè)計值承壓承載力設(shè)計值假定：承壓應(yīng)力沿螺栓直徑的投影面均勻分布假定：承壓應(yīng)力沿螺栓直徑的投影面均勻分布式中：式中：t 在同一受力方向的承壓構(gòu)件中的較在同一受力方向的承壓構(gòu)件中的較小總厚度。小總厚度。d鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(2)螺栓群的受剪螺栓連接計算螺栓群的受剪螺栓連接計算 軸心力作用時軸心力作用時圖圖3.25 3.25 螺栓群受軸心力作用時受剪螺栓螺栓群受軸心力作用時受剪螺栓NNNNbt1t1l1tI II IIII II III(a)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件A.確定螺栓需要數(shù)目確定螺栓需要數(shù)目B.驗(yàn)算鋼板凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算鋼板凈截面強(qiáng)度式中：式中：An 構(gòu)件或連接板的凈截面積。構(gòu)件或連接板的凈截面積。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 并列布置并列布置：構(gòu)件截面：構(gòu)件截面：An=(b n1d0)t 連接板截面：連接板截面：An=2(b n1d0)t1 A A 并列并列中距中距中中距距邊距邊距邊距邊距端距端距 錯列布置：錯列布置：I IIeeeee1e1baNNNNt1tt1I II(b)1111鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 受偏心力作用時受偏心力作用時yeFOxxxT=Feyyx1y1OO假定：剛性，彈性體，受扭所有螺栓均繞螺栓群形心假定：剛性，彈性體，受扭所有螺栓均繞螺栓群形心O旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。TxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 受剪時受剪時鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件1 受拉螺栓連接受拉螺栓連接1）受力性能和破壞形式受力性能和破壞形式3.5.2、普通螺栓連接的受力性能和計算、普通螺栓連接的受力性能和計算鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2.計算方法計算方法(1)單個受拉螺栓的承載力設(shè)計值單個受拉螺栓的承載力設(shè)計值式中：式中：Ae,de 螺栓螺紋處有效面積和直徑。螺栓螺紋處有效面積和直徑。dedndmd鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 受偏心力作用時受偏心力作用時N1maxN2N3NiN1maxy1y1y2yiFNeMV11刨光頂緊支托OA.小偏心小偏心(2)螺栓群的受拉螺栓連接計算螺栓群的受拉螺栓連接計算 受軸心拉力作用時受軸心拉力作用時鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件受彎時中和軸位于螺栓群形心受彎時中和軸位于螺栓群形心O處處式中：m 螺栓列數(shù)。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件受拉時每個螺栓均勻受力：受拉時每個螺栓均勻受力：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件B.大偏心大偏心N1maxN2Niynyiy2y1eF O11V 中和軸位于最下一排螺栓處，則中和軸位于最下一排螺栓處，則鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件中和軸位于最下一排螺栓處，則中和軸位于最下一排螺栓處，則鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(三三)拉剪螺栓連接拉剪螺栓連接重要連接重要連接 用支托板承受剪力。用支托板承受剪力。次要連接次要連接 滿足相關(guān)方程。滿足相關(guān)方程。3.5.2、普通螺栓連接的受力性能和計算、普通螺栓連接的受力性能和計算鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖3.31鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件例例5 試設(shè)計一試設(shè)計一C級螺栓的搭接接頭。作用力級螺栓的搭接接頭。作用力設(shè)計值設(shè)計值F=230kN，偏心距偏心距e=300mm。材料材料Q235鋼。鋼。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖圖3.27鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件解解 試選試選M20螺栓，螺栓，d0=21.5mm，縱向排列，縱向排列，采用比中距最小容許距離采用比中距最小容許距離3d0稍大的尺寸，稍大的尺寸，以增長力臂。以增長力臂。單個受剪螺栓的抗剪和承壓承載力設(shè)計值：單個受剪螺栓的抗剪和承壓承載力設(shè)計值：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件因y1=30cm 3x1=35=15cm，得鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件例例6 試試設(shè)設(shè)計計一一屋屋架架下下弦弦端端板板和和柱柱翼翼緣緣板板的的C級級螺螺栓栓連連接接。豎豎向向剪剪力力V=250kN 由由支支托托承承受受，螺栓只承受水平拉力螺栓只承受水平拉力F=420200=220kN。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件420kNN1max580=400e=320e=120320kN250200OO圖 3.30鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件解解 初初選選12個個M20螺螺栓栓，d0=21.5mm。并并按按圖圖中中所所示示尺尺寸寸排排列列，中中距距比比最最小小容容許許距距離離3d0稍稍大大。e=12cm。先先按按小小偏偏心心情情況況計計算算。單單個個螺栓的抗拉承載力設(shè)計值。螺栓的抗拉承載力設(shè)計值。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件須改按大偏心情況計算，即假定中和軸在最上須改按大偏心情況計算，即假定中和軸在最上一排螺栓軸線一排螺栓軸線O 處，處，e=32cm。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3 36 6 高強(qiáng)度螺栓連接計算高強(qiáng)度螺栓連接計算3.6.13.6.1、高強(qiáng)度螺栓的工作性能及單栓承載力、高強(qiáng)度螺栓的工作性能及單栓承載力 1 1、按受力特征的不同按受力特征的不同高強(qiáng)度螺栓分為兩類：高強(qiáng)度螺栓分為兩類：摩擦型高強(qiáng)度螺栓摩擦型高強(qiáng)度螺栓通過板件間摩擦力傳遞內(nèi)力通過板件間摩擦力傳遞內(nèi)力，破壞準(zhǔn)則為克服摩擦力破壞準(zhǔn)則為克服摩擦力；承壓型承壓型高強(qiáng)度螺栓高強(qiáng)度螺栓受力特征與普通螺栓類似受力特征與普通螺栓類似。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2 2、高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的確定、高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的確定 高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力是根據(jù)螺栓桿的高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力是根據(jù)螺栓桿的有效抗拉強(qiáng)有效抗拉強(qiáng)度度確定的，并考慮了以下修正系數(shù)：確定的，并考慮了以下修正系數(shù)：考慮材料的不均勻性的折減系數(shù)考慮材料的不均勻性的折減系數(shù)0.90.9；為防止施工時超張拉導(dǎo)致螺桿破壞的折減系數(shù)為防止施工時超張拉導(dǎo)致螺桿破壞的折減系數(shù)0.90.9；考慮擰緊螺帽時，螺栓桿上產(chǎn)生的剪力對抗拉強(qiáng)度考慮擰緊螺帽時，螺栓桿上產(chǎn)生的剪力對抗拉強(qiáng)度的降低除以系數(shù)的降低除以系數(shù)1.21.2。附加安全系數(shù)附加安全系數(shù)0.90.9。因此，預(yù)拉力：因此，預(yù)拉力：A Ae e螺紋處有效截面積；螺紋處有效截面積；f fu u螺栓熱處理后的最抵抗拉強(qiáng)度；螺栓熱處理后的最抵抗拉強(qiáng)度；8.88.8級，取級，取f fu u=830N/mm=830N/mm2 2，10.910.9級，取級，取f fu u=1040N/mm=1040N/mm2 2鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3 3、高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)、高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)F摩擦型高強(qiáng)度螺栓是通過板件間摩擦力傳遞內(nèi)力的，摩擦型高強(qiáng)度螺栓是通過板件間摩擦力傳遞內(nèi)力的，而摩擦力的大小取決于板件間的擠壓力（而摩擦力的大小取決于板件間的擠壓力（P P）和板件）和板件間的抗滑移系數(shù)間的抗滑移系數(shù) ；F板件間的抗滑移系數(shù)與接觸面的處理方法和構(gòu)件鋼板件間的抗滑移系數(shù)與接觸面的處理方法和構(gòu)件鋼號有關(guān)，號有關(guān)，其大小隨板件間的擠壓力的減小而減小其大小隨板件間的擠壓力的減小而減?。灰?guī)范給出了不同鋼材在不同接觸面的處理方法下的規(guī)范給出了不同鋼材在不同接觸面的處理方法下的抗滑移系數(shù)抗滑移系數(shù),如下表如下表鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件4 4、高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的工作性能和單栓承載力、高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的工作性能和單栓承載力(1)(1)抗剪連接工作性能抗剪連接工作性能 受力過程與普通螺栓相似，受力過程與普通螺栓相似，分為四個階段：分為四個階段：摩擦傳力的彈性摩擦傳力的彈性階段階段、滑移階段滑移階段、栓桿傳力的彈栓桿傳力的彈性階段性階段、彈塑性階段彈塑性階段。但比較兩條但比較兩條N N曲線可知，曲線可知，由于高強(qiáng)度螺栓因連接件間存在由于高強(qiáng)度螺栓因連接件間存在很大的摩擦力，故其第一個階段很大的摩擦力，故其第一個階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通螺栓。遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通螺栓。abNN/2N/2鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件abNN/2N/2式中：式中：0.90.9抗力分項(xiàng)系數(shù)抗力分項(xiàng)系數(shù)R R的倒的倒 數(shù)數(shù)(R R=1.111);=1.111);n nf f傳力摩擦面數(shù)目傳力摩擦面數(shù)目;-摩擦面抗滑移系數(shù)摩擦面抗滑移系數(shù);P P預(yù)拉力設(shè)計值預(yù)拉力設(shè)計值.（2 2）抗剪連接單栓承載力（摩擦型）抗剪連接單栓承載力（摩擦型）鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件單栓抗剪承載力：單栓抗剪承載力：抗剪承載力抗剪承載力：承壓承載力承壓承載力：（2 2）抗剪連接單栓承載力（承壓型）抗剪連接單栓承載力（承壓型）鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件5 5、高強(qiáng)度螺栓抗拉連接工作性能和單栓承載力、高強(qiáng)度螺栓抗拉連接工作性能和單栓承載力NPCP+P=Pf fC-C=Cf fNtA、摩擦型高強(qiáng)度螺栓的單栓抗拉承載力為摩擦型高強(qiáng)度螺栓的單栓抗拉承載力為：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件B、承壓型高強(qiáng)度螺栓的單栓抗拉承載力，因其破承壓型高強(qiáng)度螺栓的單栓抗拉承載力，因其破壞準(zhǔn)則為螺栓桿被拉斷，故計算方法與普通螺栓壞準(zhǔn)則為螺栓桿被拉斷，故計算方法與普通螺栓相同，即：相同，即：式中：式中：A Ae e-螺栓桿的有效截面面積；螺栓桿的有效截面面積；d de e-螺栓桿的有效直徑；螺栓桿的有效直徑；f ft tb b高強(qiáng)度螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。高強(qiáng)度螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。上式的計算結(jié)果與上式的計算結(jié)果與0.8P相差不多。相差不多。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件（1 1）高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接）高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接6 6、高強(qiáng)度螺栓連接在拉力和剪力共同作用下的工作、高強(qiáng)度螺栓連接在拉力和剪力共同作用下的工作性能和單栓承載力性能和單栓承載力鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件（2 2）高強(qiáng)度螺栓承壓型連接）高強(qiáng)度螺栓承壓型連接 對于高強(qiáng)度螺栓承壓型連接在剪力和拉力共同對于高強(qiáng)度螺栓承壓型連接在剪力和拉力共同作用下計算方法與普通螺栓相同。作用下計算方法與普通螺栓相同。為了防止孔壁的承壓破壞，應(yīng)滿足：為了防止孔壁的承壓破壞，應(yīng)滿足：系數(shù)系數(shù)1.21.2是考慮由于外拉力的存在導(dǎo)致高強(qiáng)度螺栓的是考慮由于外拉力的存在導(dǎo)致高強(qiáng)度螺栓的承壓承載力降低的修正系數(shù)承壓承載力降低的修正系數(shù)。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件二、高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計算二、高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計算1 1、軸心力作用、軸心力作用 假定各螺栓受力均勻，故所需螺栓數(shù)：假定各螺栓受力均勻，故所需螺栓數(shù)：對于摩擦型連接：對于摩擦型連接：對于承壓型連接：對于承壓型連接：NN鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件NNbt tt t1 1b1 高強(qiáng)度螺栓群軸心力作用下高強(qiáng)度螺栓群軸心力作用下,為了防止板件被拉斷為了防止板件被拉斷尚應(yīng)進(jìn)行板件的凈截面驗(yàn)算尚應(yīng)進(jìn)行板件的凈截面驗(yàn)算.A A、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接主板的危險截面為主板的危險截面為1-1截面。截面。11考慮孔前傳力考慮孔前傳力50%得：得：1-1截面的內(nèi)力為：截面的內(nèi)力為：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2 2、扭矩或扭矩、剪力共同作用下扭矩或扭矩、剪力共同作用下 計算方法與普通螺栓相同，即：計算方法與普通螺栓相同，即：FTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F剪力剪力F作用下每個螺栓受力作用下每個螺栓受力：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件三、高強(qiáng)度螺栓群的抗拉計算三、高強(qiáng)度螺栓群的抗拉計算1 1、軸心力作用、軸心力作用 假定各螺栓均勻受力，故所需假定各螺栓均勻受力，故所需螺栓數(shù)：螺栓數(shù)：N2 2、彎矩作用下、彎矩作用下 由于高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力一般總小于其預(yù)拉由于高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力一般總小于其預(yù)拉力力P P，故在彎矩作用下，連接板件接觸面始終處于緊密，故在彎矩作用下，連接板件接觸面始終處于緊密接觸狀態(tài)，彈性性能較好，可認(rèn)為是接觸狀態(tài)，彈性性能較好，可認(rèn)為是一個整體一個整體,所以假所以假定定連接的中和軸與螺栓群形心軸重合連接的中和軸與螺栓群形心軸重合，最外側(cè)螺栓受，最外側(cè)螺栓受力最大。力最大。M鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件MM1234y1y2N1N2N3N4受壓區(qū)受壓區(qū)中中和和軸軸由力學(xué)可得：由力學(xué)可得：因此，設(shè)計時只要滿足下式即可：因此，設(shè)計時只要滿足下式即可：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3 3、偏心拉力作用下、偏心拉力作用下 偏心力偏心力作用下的高強(qiáng)度螺栓連接，螺栓最大拉力不應(yīng)大作用下的高強(qiáng)度螺栓連接，螺栓最大拉力不應(yīng)大于于0.8P，以保證板件緊密貼合，端板不會被拉開，所以，以保證板件緊密貼合，端板不會被拉開，所以摩擦型和承壓型均可采用以下方法摩擦型和承壓型均可采用以下方法（疊加法疊加法）計算計算:Ne1234M=NeNy1y2N1N2N3N4中中和和軸軸M作用下作用下N作用下作用下鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件四、高強(qiáng)度螺栓群在拉力和剪力共同作用下的連接計算四、高強(qiáng)度螺栓群在拉力和剪力共同作用下的連接計算NV單個螺栓所受的剪力：單個螺栓所受的剪力：單個螺栓所受的拉力：單個螺栓所受的拉力：1234NVN作用下作用下V作用下作用下鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件6 高強(qiáng)度螺栓連接的計算高強(qiáng)度螺栓連接的計算 S表示高強(qiáng)度螺栓表示高強(qiáng)度螺栓公稱抗拉強(qiáng)度公稱抗拉強(qiáng)度 f0.2與與 fu 之比的之比的10倍倍公稱抗拉強(qiáng)度公稱抗拉強(qiáng)度 fu 的的1/100性能等級按熱處性能等級按熱處理后強(qiáng)度劃分為理后強(qiáng)度劃分為10.9 S8.8 S鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件摩擦型高強(qiáng)度螺栓摩擦型高強(qiáng)度螺栓承壓型高強(qiáng)度螺栓承壓型高強(qiáng)度螺栓受剪螺栓連接受剪螺栓連接受拉螺栓連接受拉螺栓連接拉剪螺栓連接拉剪螺栓連接傳力方式傳力方式受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件一、摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接一、摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接1.受剪高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能和計算受剪高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能和計算(1)受力情況受力情況連接彈性性能好，在相對滑移前承載力高，連接彈性性能好，在相對滑移前承載力高，且剪切變形小，耐疲勞。且剪切變形小，耐疲勞。承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài) 摩阻力剛被克服，連接摩阻力剛被克服，連接即將產(chǎn)生相對滑移。即將產(chǎn)生相對滑移。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(2)計算方法計算方法 單個高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計值單個高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計值式中：式中：摩擦面的抗滑移系數(shù)；摩擦面的抗滑移系數(shù)；nf 傳力摩擦面數(shù)目傳力摩擦面數(shù)目；P 螺栓予拉力。螺栓予拉力。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 螺栓群的受剪高強(qiáng)度螺栓連接計算螺栓群的受剪高強(qiáng)度螺栓連接計算與普通螺栓受剪連接計算完全一樣，只與普通螺栓受剪連接計算完全一樣，只需將需將 換成換成 即可即可。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖3.31鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件毛截面：毛截面：第一凈截面第一凈截面：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件例例7 如如圖圖所所示示，摩摩擦擦型型高高強(qiáng)強(qiáng)螺螺栓栓連連接接。鋼鋼材材為為 Q235A，8.8級級M20螺螺栓栓。孔孔徑徑d0=21.5mm。摩摩擦擦面面為為噴噴丸丸后后生生赤赤銹銹。承承受受恒恒載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值PGK=35kN，活活載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值PQK=210kN。設(shè)設(shè)計計此此螺栓連接。螺栓連接。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件120306030454560圖圖3.22N1612081208120鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件解 一、求單個螺栓抗剪承載力一、求單個螺栓抗剪承載力鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件二、承受荷載設(shè)計值二、承受荷載設(shè)計值鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件三、需要螺栓數(shù)目三、需要螺栓數(shù)目按構(gòu)造要求排列如圖所示。按構(gòu)造要求排列如圖所示。取邊距為取邊距為1.5d0 30mm，螺栓距螺栓距3d0 60mm，端距端距2d0 45mm。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件四、凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算四、凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2.受拉高強(qiáng)度螺栓連接的計算受拉高強(qiáng)度螺栓連接的計算(1)單個高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力設(shè)計值單個高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力設(shè)計值(2)螺栓群的受拉高強(qiáng)度螺栓連接計算螺栓群的受拉高強(qiáng)度螺栓連接計算 受軸心荷載時受軸心荷載時(與普通螺栓群完全一樣與普通螺栓群完全一樣)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 受偏心荷載作用時，不區(qū)分大、小偏心，一受偏心荷載作用時，不區(qū)分大、小偏心，一律按普通螺栓連接時小偏心的情況計算，即律按普通螺栓連接時小偏心的情況計算，即取中和軸位于螺栓群形心取中和軸位于螺栓群形心O處。處。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.拉剪高強(qiáng)度螺栓連接的計算拉剪高強(qiáng)度螺栓連接的計算(1)單個拉剪高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計值單個拉剪高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計值式中：式中：Nt 0.8P鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(2)螺栓群的拉剪高強(qiáng)度螺栓連接計算螺栓群的拉剪高強(qiáng)度螺栓連接計算圖圖3.33M=FeV=FFy2y1Nt1Nt2鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件例例8 試設(shè)計一梁和柱的摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，試設(shè)計一梁和柱的摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，承受的彎矩和剪力設(shè)計值為承受的彎矩和剪力設(shè)計值為M=105kNm、V=720kN。構(gòu)件材料構(gòu)件材料Q235鋼。鋼。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖圖3.34鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件解解 試選試選12個個20MnTiB鋼鋼M22螺栓螺栓(10.9級級)，并，并采用圖中的尺寸排列。構(gòu)件接觸面的處理方采用圖中的尺寸排列。構(gòu)件接觸面的處理方法采用噴砂后生赤銹。法采用噴砂后生赤銹。不滿足。不滿足。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件由比例關(guān)系可得：由比例關(guān)系可得：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件二、承壓型高強(qiáng)度螺栓連接二、承壓型高強(qiáng)度螺栓連接1.受剪高強(qiáng)度螺栓連接受剪高強(qiáng)度螺栓連接承承承承載載載載力力力力極極極極限限限限狀狀狀狀態(tài)態(tài)態(tài)態(tài) 摩摩擦擦力力被被克克服服，連連接接產(chǎn)產(chǎn)生生滑滑移移后后，由由栓栓桿桿受受剪剪和和孔孔壁承壓直至破壞。壁承壓直至破壞。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件單個承壓型高強(qiáng)度螺栓抗剪承載力設(shè)計值單個承壓型高強(qiáng)度螺栓抗剪承載力設(shè)計值鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2.受拉高強(qiáng)度螺栓連接受拉高強(qiáng)度螺栓連接鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.拉剪高強(qiáng)度螺栓連接拉剪高強(qiáng)度螺栓連接鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件分章頁3-4