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第3章 钢结构的连接例题课件

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第三章-钢结构连接(螺栓)ppt课件

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.
3．7 普通螺栓连接的工作性能和计算
3．7．1 普通螺栓的抗剪连接 3．7．1．1 抗剪连接的工作性能
第③种破坏形式属于构件的强度计算；第④种破坏形式由螺栓端
距≥2d0来保证，第⑤种破坏形式通过限制夹紧长度在（4~6）d内
来保证。因此，抗剪螺栓连接的计算只考虑第①、②种破坏形式。
1
1
(a)
(b)
3 钢结构的连接
3．1 钢结构的连接方法
3．1．3 螺栓连接 螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。
大六角头螺栓
扭剪型
（ 用于普通螺栓和高强螺栓） （用于高强度螺栓）
.
3. 钢结构连接
3. 钢结构连接方法
3.1.1 焊接连接 （上节回顾）
1
.
1
.
1
.
1
.
3 钢结构的连接
3．1 钢结构的连接方法
3．7 普通螺栓连接的工作性能和计算 3．7．1 普通螺栓的抗剪连接 3．7．1．1 抗剪连接的工作性能
⑤螺栓过长时，栓杆弯曲变形过大。
1
1
(a)
(b)
(c)
e
(d)
1-1 剖面
(e)
图 3-12 抗剪螺栓的破坏性式
（a）螺栓杆剪断； (b)孔壁压坏； (c)板被拉断；（d）板端被剪断； (e)螺栓杆弯曲
.
3．7 普通螺栓连接的工作性能和计算 3．7．1 普通螺栓的抗剪连接
3．7．1．1 抗剪连接的工作性能
(3) 栓 杆 直 接 传 力 的 弹 性 阶 段 如荷载再增加，连接所承受的外 力就主要是靠螺栓与孔壁接触传 递。螺栓杆除主要受剪力外，还 有弯矩和轴向拉力，而孔壁则受 到挤压。由于接头材料的弹性性 质，也由于螺栓杆的伸长受到螺 帽的约束，增大了板件间的压紧 力，使板件间的摩擦力也随之增
钢结构A-3.钢结构的连接(焊缝)PPT课件

钢结构A-3.钢结构的连接(焊缝)PPT课件

计算时假定有效截面上应力均匀
分布。
直角角焊缝截面
2）有效截面上的应力状态
在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力：
—正应力，与焊缝长度方向（面外垂直） ∥—剪应力，与焊缝长度方向（面内平行） —剪应力，与焊缝长度方向（面内垂直）
国际标准化组织（ISO）推荐 下式确定角焊缝的极限强度
d ∥
第三章 钢结构的连接
Connections
连接的类型 Connection types
钢结构是由各种构件连接而成。 常用的连接方法：
Welded Connections 焊接连接—对接焊缝、角焊缝 Bolted Connections 螺栓连接—普通螺栓、高强螺栓 Rivets 铆钉连接 Fasteners 紧固件连接
工省料，经济； 2 焊接结构密封性好，刚度大和整体性好； 3 可用于钢管间的Y形和T形复杂连接。
缺陷：在附近的主体金属中形成“热影响区”（大致5~6mm)，易导致材 质变脆；
焊缝易存在各种缺陷：
焊接残余应力、
焊接残余应变、 局部裂纹、
裂纹
焊瘤
烧穿 弧坑 气孔
咬边、气孔、夹渣、
母材被烧穿等。
夹渣
咬边
未熔合
施工要求：
《钢结构工程施工及验收规范》规定对焊缝施焊时，应在焊 缝的两端设置引弧板，引弧板将焊缝引出的长度：埋弧焊大于 50mm，手工电弧焊和气体保护焊大于20mm。
当设置引弧板有困难时，可不设引弧板，但焊缝长度等于实 际长度减去2t (t为焊件的较小厚度）。
焊接完毕，用气割将引弧板切除，并将焊件边缘修磨平整， 严禁用锤敲掉引弧板。
一般情况下，按一、二级焊缝质量要求时，且有引弧板，对接 焊缝的强度没有必要验算。
《钢结讲义构》课件第三章钢结构的连接

《钢结讲义构》课件第三章钢结构的连接


第一节 概 述
轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构 件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。
正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力 极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。
稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问 题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的 钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。
精品
《钢结构》课件第 三章钢结构的连接
二、受力性能与计算
1、受力分类
螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及 剪拉共同作用
2、受剪连接 受力性能与破坏形式 五种破坏形式
➢ 螺栓受剪破坏 ➢ 孔壁挤压破坏 ➢ 连接板净截面破坏 ➢ 螺栓受弯破坏 ➢ 连接板冲剪破坏
t 5d
e2d
t 5d
稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均 存在稳定问题，稳定问题分构件的整体稳定和局部稳定。
二、理想轴心受压构件的整体失稳
1、理想条件：绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应 力、完全弹性。
2、典型失稳形式（p101，图4.5）
弯曲失稳－只有弯曲变形；
扭转失稳－只有扭转变形。
弯扭失稳－弯曲变形的同时伴随有扭转变形。
高强螺栓的预拉力（P85表3.9）
P 0 .9 0 .9 1 .2 0 .9fuA e0 .60fu 7 A e5
二、摩擦型高强螺栓连接计算
受剪连接计算
一个螺栓抗剪承载力
NV b 0.9nf μP
连接所需螺栓数
n
N
N
b V
净截面强度：考虑50％孔前传力
σ＝ N,＝1（ 0.5n1） Nf
承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏 为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区别。 高强螺栓采用Ⅱ级孔，便于施工。 受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距≥1.5d0外其 它同普通螺栓。 高强螺栓的材料与强度等级 由高强材料经热处理制成，按强度等级分10.9与8.8级。 ➢ 10.9级一般为20MnTiB、40Cr等材料，fu≥1000N/mm2， fu/fy≥0.9；8.8级一般为45＃钢制成， fu≥800N/mm2， fu/fy≥0.8。
第3章钢结构连接1(2011)PPT课件

第3章钢结构连接1(2011)PPT课件

A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加工精制而成。 表面光滑，尺寸准确，螺杆直径与螺栓孔径相同，但螺杆直径 仅允许负公差，螺栓孔直径仅允许正公差，对成孔质量要求高。 由于有较高的精度，因而受剪性能好。但制作和安装复杂，价 格较高，已很少在钢结构中采用。
2、高强度螺栓
高强度螺栓一般采用45号钢，40B 钢和20MnTB钢加工制作， 经热处理后，螺栓抗拉强度应分别不低于8 00 n/mm2和1 000n/mm2 , 且屈强比分别为0 . 8 和0 . 9 ，因此，其性能等级分别 称为8.8 级和10 .9级。
及构造要求； 3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构工作
的影响； 4.了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算和构
造要求。
重点： 掌握焊接连接的特性和计算 普通螺栓连接、高强度螺栓连接的性能和计算
§3.1 钢结构的连接方法
钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接 (connections）构成的，各构件再通过安装连接架构成 整个结构。因此，连接在钢结构中处于重要的枢纽地位。 在进行连接的设计时，必须遵循安全可靠、传力明确、 构造简单、制造方便和节约钢材的原则。
C级---粗制螺栓，性能等级为4.6或4.8级； 4表示fu≥400N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8； Ⅱ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d) ＝1～3mm。
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。由于螺栓表面粗糙， 一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成的孔（Ⅱ类 孔）。螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~3mm。对于采用C 级螺栓的连接，由于螺杆与栓孔之间有较大的间隙，受剪力作 用时，将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。但安装方便， 且能有效地传递拉力，故一般可用于沿螺栓杆轴受拉的连接中， 以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。
第三章钢结构的连接螺栓连接PPT课件

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N1Vy
V n
100 6
16.7kN
N1Tx 2 N1Ty N1Vy 2
54.52
27.3 16.7
2
70kN
Nb min
44kN
此连接不满足要求
第23页/共71页
将螺栓数目增加到10 个，并加大牛腿板尺寸， 如图所示排列
验算1 号螺栓的强度
y
y1 160m m，x1 50m m, y1 3x1
第10页/共71页
单螺栓承载力设计值
N/2
抗剪承载力：
N
b v
d 2
nv 4
f
b v
N/2
N
nv—剪切面数目；d—螺栓杆直径； fvb—螺栓抗剪强度设计值；
承压承载力：
Ncb
d
tf
b c
d
∑t—连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。 fcb—螺栓孔壁承压强度设计值；
单螺栓抗剪承载力： Nmbin min(Nvb, Ncb )
x
可近似取x1 0，xi 0，可以忽略N1Ty
N1Tx
T
y1 yi2
3104 160 41602 4802
37.5kN
y
N1Vy
V n
100 10
10kN
N1Tx 2 N1Vy 2
37.52
102
38.8kN
Nb min
44kN
满足要求
第24页/共71页
N1Tx N1Ty N1T
第29页/共71页
假定2：‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1
2
M
3 4
刨平顶紧 承托(板)
N1
M
N2 N3 N4
钢结构第三章连接PPT课件

钢结构第三章连接PPT课件

第三章 钢结构的连接
第一节 钢结构的连接方法
一、结构的连接方法
1、焊缝连接
20世纪初开始在工程结构上较广泛应 用。焊接是现代钢结构最主要的连接方 法之一。
优点：不削弱构件截面，构造简单， 节约钢材，加工方便，可采用自动化操 作，生产效率高。刚度较大、密封性能 好。
缺点：焊缝附近存在热影响区，由高 温快速降到常温，使钢材脆性加大；存 在焊接残余应力及残余变形；焊接结构 低温冷脆问题也比较突出。
1.1 f t w
M
N
Ww
Aw
ftw
( 1
N
)2
3
2 1
1.1 ft w
第四节 角焊缝连接的构造和计算
一、受力情况和构造要求 1、角焊缝的形式和受力情况 侧焊缝--长度方向与作用力方向平行的角焊缝称为侧
焊缝。 端焊缝--长度方向与作用力方向垂直的角焊缝称为端
焊缝。
角焊缝两焊脚边的夹角α一般为90。（直 角角焊缝），若该夹角大于或小于90。 ；则 称为斜角角焊缝。
2、铆钉连接及特点
铆钉连接是用一端带有半圆形预制钉头的铆 钉，将钉杆烧红迅速插入被连接件的钉孔中， 再用铆钉枪将另一端也打铆成钉头，使连接达 到紧固。
优点 传力可靠，塑性、韧性好， 动力性能好
缺点 费工费料、劳动强度高。
因施工噪音巨大，目前承重钢结构连 接中已很少应用。
3、螺栓连接
分为： 普通螺栓连接、 高强度螺栓连接
• 如图3-19所示，角焊缝有效截面上同时存在正应力和剪 应力，则可按第四强度理论计算其等效应力为：
2
3(
2
Ⅱ2
)
3
f
w f
2 3
(
2 fx
2 fy
第3章 钢结构的连接PPT课件

第3章 钢结构的连接PPT课件

（1）最大焊脚尺寸
为了避免焊缝处局部过热，减小焊件的焊接残余应力 和残余变形，除钢管结构除外，hf,max应满足以下要求:
t1 hf,max≤1.2t1
hf
t
式中: t1—较薄焊件厚度。
t1＜t
对于板件边缘的角焊缝,尚应满足以下要求：
当 t>6mm时，hf,max≤t-(1～2)mm 当 t≤6mm时，hf,max≤t
斜焊缝
侧面角焊缝
正面角焊缝
N
侧面角焊缝
统称为围焊缝
3、直角角焊缝的受力分析 （1）侧面角焊缝（侧焊缝）
试验表明侧面角焊缝主要承
受剪力，强度相对较低，但塑
性性能较好。因外力通过焊缝 时发生弯折，故弹性阶段剪应 τf
力沿焊缝长度分布不均匀，呈
两端大中间小，lw/hf越大剪应
力分布越不均匀。但在接近塑
N
1. 概述
连接的作用是通过一定方式将板材或型钢组合成构件, 或将若干构件组合成整体结构,以保证其共同工作。
钢结构的连接方法可分为焊接连接、螺栓连接和铆钉 连接三种。
焊接连接
螺栓连接
铆钉连接
2. 焊缝连接
焊缝连接
对接焊缝连接 角焊缝连接
优点：构造简单，任何形式的构件都可直接相连； 用料经济，不削弱截面； 制作加工方便，可实现自动化操作； 连接的密闭性好，结构刚度大。
②在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材等 强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。
③重级工作制和起重量Ｑ＞500kN的中级工作制吊车 梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆与节点板 之间的Ｔ形接头焊透的对接与角接组合焊缝，质量不应 低于二级。
④角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷载且 需要验算疲劳和起重量Ｑ＞500kN的中级工作制吊车梁 的角焊缝的外观质量应符合二级。
水工钢结构-3.钢结构的连接(螺栓)PPT课件

水工钢结构-3.钢结构的连接(螺栓)PPT课件


电动扳手-初拧、复拧、终拧
扭矩扳手-检查
试验证明，摩擦面涂红丹防锈漆后，抗滑移系数小于0.15，故 摩擦面应严禁涂红丹。另外，连接在潮湿或淋雨条件下拼装，也会 降低值，故应采取有效措施保证连接处表面的干燥。
摩擦型高强螺栓
单个螺栓抗剪承载力
单个螺栓抗拉承载力
N
b v
n f P R
0.9n f
A级 d≤24mm， B级 d>24mm。 粗制螺栓（C级）：加工精度低，栓径与孔径之差为1~1.5mm，II类 孔。其抗剪性能较差，但成本较低。材料性能等级为4.6S、4.8S。 注：4.6级（4.6S), 4表示螺栓抗拉强度为400MPa，.6表示屈服强度与 抗拉强度之比。
高强螺栓—中碳钢或合金钢经热处理（淬火并回火），
1
N1
M
2 34
M N2
y1
N3 y2 中
N4
和
轴
由力学知识可得：
N1 N2 N3 Nn
y1 y2 y3
yn
M N1 y1 N2 y2 Nn yn
因此，设计时只要满足下式即可：
N1
M
n
y1
N
b t
yi2
i 1
受压区
（3）高强度螺栓群偏心受拉
N
e
123
N1
N2
y1
4
N M=N·e
边距 轧制边 s 1.2d0 ；切割边 s 1.5d0 （考虑切割尺寸误差） 确定原则—保证净截面抗拉强度大于或等于毛截面的屈服强度。
1.5d0
3d0
边距
1.5d0
边距
线距
3d0
1.5d0
(1.2d0)
1.5d0
钢结构PPT课件第三章 钢结构的连接

钢结构PPT课件第三章 钢结构的连接

点4为上翼缘最外缘的点。各点计算为：
各点计算
点1：
点2：
点3：
点4：
式中：
AW ′—有效抗剪面积， AW ′=h0tw AW—整个焊缝截面的截面积； yi计中，有时遇到板件较厚，而板件间连接受力较小时，可以 采用部分焊透的对接焊缝（图7-21），例如当用四块较厚的钢板焊成的 箱形截面轴心受压柱时，由于焊缝主要起联系作用，就可以用部分焊透 的坡口焊缝（图7-21-f）。在此情况下，用焊透的坡口焊缝并非必要， 而采用角焊缝则外形不能平整，都不如采用部分焊透的坡口焊缝为好。
f） X形：适合板厚t > 20mm
2. 对接焊缝的优缺点
优点：用料经济、传力均匀、无明显的应力集中，利于承 受动力荷载。
缺点：需剖口，焊件长度要精确。
3. 对接焊缝的构造处理
（1）起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用引弧 板施工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，计算时将焊 缝长度两端各减去5mm。
（2）变厚度板对接，在板的一面或两面切成坡度不大于1： 4的斜面，避免应力集中。 （图1）
（3）变宽度板对接，在板的一侧或两侧切成坡度不大于1：
4的斜边，避免应力集中。 （图2）
图1
图2
4. 对接焊缝的强度
有引弧板的对接焊缝在受压时与母材等强，但焊缝的抗拉 强度与焊缝质量等级有关。
二、对接焊缝的计算
以焊缝质量也最好，仰焊最差。
4、焊缝符号及标注方法（P195~197）
按《建筑结构制图标准》(GB/T50105-2001)和 《焊缝符号表示法》(GB324-88)执行。
第三节 对接焊缝连接的构造和计算
对接焊缝传力直接、平顺、没有显著的应力集中 现象，受力性能良好。但质量要求高，焊件间施 焊间隙要求严，一般多用于工厂制造的连接中， 主要用于板件、型钢的拼接或构件的连接。
第3章钢结构连接(第3讲普通螺栓连接)定稿ppt课件

第3章钢结构连接(第3讲普通螺栓连接)定稿ppt课件


为了防止孔壁的承压破坏，应满足：
N N v
b c
( 3 60 )
另外，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，当 有承托承担全部剪力时，螺栓群按受拉连接计算。 承托与柱翼缘的连接角焊缝按
V
下式计算：
N w f
f
M
lh
we
f
( 3 61 )
刨平顶紧 承托(板) 连接角焊缝
m危险截面上的螺栓数； b主 板 宽 度 ； t 主 板 厚 度 。
拼接板的危险截面为2--2和
2’--2’截面:
N f An
2 2’
t1 t
b
N
c1
b1 c 3 c2 2 2’ c4
N
对于2 2截面： An b1 m d0 t1;
2 2 对于2’ 2’ 截面： An 2c4 m 1 c1 c2 m d0 t1; 式中： f 钢材强度设计值； d0 螺栓孔直径；
由式3--52得:
N N N 1 1 1 N y ； N y ； N y 3 54 ) 2 2 3 3 n n ( y y y 1 1 1
将式3--54代入式3--53得:
n N N 1 1 2 2 2 2 M y y y y ( 3 55 ) 1 2 n i y y 1 1 1i
显然，T作用下‘1’号螺 栓所受剪力最大（r1最大）。
由力的平衡条件得：
y
1 N1Tx r1
x
N1T N1Ty
T T N r N r N r ( 3 38 ) 1 T 1 2 T 2 nT n
由假定‘(2)’得
N N 3 T 1 T N 2 T N nT r r r r 1 2 3 n ( 3 39 )
3第3章钢结构的连接-例题

3第3章钢结构的连接-例题

页眉内容例 3.1 试验算图3-21所示钢板的对接焊缝的强度。

钢板宽度为200mm ，板厚为14mm ，轴心拉力设计值为N=490kN ，钢材为Q235 ，手工焊，焊条为E43型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。

（a ） （b ）图3-21 例题3-1 （a ）正缝；（b ）斜缝解：焊缝计算长度 mm l w172142200=⨯-=焊缝正应力为223/185/5.2031417210490mm N f mm N w t =>=⨯⨯=σ不满足要求，改为斜对接焊缝。

取焊缝斜度为1.5：1，相应的倾角056=θ,焊缝长度mm l w 2.21314256sin 200'=⨯-=此时焊缝正应力为2203'/185/1.136142.21356sin 10490sin mm N f mm N tl N w f w =<=⨯⨯⨯==θσ剪应力为2203'/125/80.91142.21356cos 10490cos mm N f mm N tl N w v w =<=⨯⨯⨯==θτ 斜焊缝满足要求。

48.1560=tg ，这也说明当5.1≤θtg 时，焊缝强度能够保证，可不必计算。

例 3.2 计算图3-22所示T 形截面牛腿与柱翼缘连接的对接焊缝。

牛腿翼缘板宽130mm ，厚12mm ，腹板高200mm ，厚10mm 。

牛腿承受竖向荷载设计值V=100kN ，力作用点到焊缝截面距离e=200mm 。

钢材为Q345，焊条E50型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。

解：将力V 移到焊缝形心，可知焊缝受剪力V=100kN ，弯矩 m kN Ve M ⋅=⨯==202.0100翼缘焊缝计算长度为mm 106122130=⨯-腹板焊缝计算长度为mm 19010200=-（a ） （b ）图3-22 例题3-2（a ）T 形牛腿对接焊缝连接；（b ）焊缝有效截面焊缝的有效截面如图3-22b 所示，焊缝有效截面形心轴x x -的位置 cm y 65.60.1192.16.107.100.1196.02.16.101=⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=cm y 55.1365.62.1192=-+=焊缝有效截面惯性矩4223134905.62.16.1005.411919121cm I x =⨯⨯+⨯⨯+⨯=翼缘上边缘产生最大拉应力，其值为22461/265/59.981013491065.61020mm N f mm N I My w t x t =<=⨯⨯⨯⨯==σ 腹板下边缘压应力最大，其值为22462/310/89.2001013491055.131020mm N f mm N I My w c x a =<=⨯⨯⨯⨯==σ 为简化计算，认为剪力由腹板焊缝承受，并沿焊缝均匀分布223/180/63.521019010100mm N f mm N A V w v w =<=⨯⨯==τ腹板下边缘正应力和剪应力都存在，验算该点折算应力222222/5.2912651.11.1/6.22063.5239.2003mmN f mm N w t a =⨯=<=⨯+=+=τσσ焊缝强度满足要求。

钢结构第三章 钢结构连接方法(共18张PPT)

法 钢结构常用的焊接方法是电弧焊，包括手工电弧焊、自动或
半自动电弧焊以及气体保护焊等。 手工电弧焊是钢结构中最常用的焊接方法，其设备简单，
操作灵活方便。但劳动条件差，生产效率比自动或半自动焊 低，焊缝质量的变异性大，在一定程度上取决于焊工的技术 水平。
自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑性
对整条焊缝探伤。
钢结构中一般采用Ⅲ级焊缝即可满足的强度要求，但对接焊缝的抗拉强度有较 大的变异性，《钢结构设计规范》规定，其设计值仅为主体钢材的85%左右。因而对有
较大拉应力的对接焊缝以及直接承受动力荷载构件的较重要的焊缝，可部分采用Ⅱ级焊缝， 对抗动力和疲劳性能有较高要求处可采用Ⅰ级焊缝。焊缝质量等级必须在施工图中标 注，但Ⅲ级焊缝不需要标注。
钢结构第三章 钢结构连接方法
*钢 结 构
—钢结构连接方法
一、钢结构的连接方法
钢结构的连接方法有焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接三种。
《焊缝符号表示法》规定：焊缝符号一般由基本符号与指引线组成，必要时还可加上补充符号和焊缝尺寸。 基本符号：表示焊缝的横截面形状，如用“ ”表示角焊缝,用“V”表示V形坡口的对接焊缝； 补充符号：补充说明焊缝的某些特征，用“ ”表示现场安装焊缝，用“ ”表示焊件三面带有焊缝； Ⅰ级、Ⅱ级焊缝除对全部焊缝作相应等级的外观缺陷检查外，还应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验，当超声波探伤不能对缺陷作出判断时， 应采用射线探伤。 在受拉连接中，裂纹更易扩展延伸，从而使焊缝在低于母材强度的情况下破坏。 C级螺栓（粗制螺栓）用或级钢制作，加工粗糙，尺寸不够准确，只要求Ⅱ类孔（即螺栓孔在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成。 钢结构的连接方法有焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接三种。 符号的同时,可在图形上加栅线表示。 自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑性好，冲击韧性好，适合于焊接较长的直接焊缝。 按规范规定，栓孔中心最大间距受压时为12 d0或18tmin（tmin为外层较薄板件的厚度），受拉时为16 d0或24 tmin，中心至构件边缘最大距离为 4d0或8tmin。 根据上述螺栓的最大、最小容许距离，排列螺栓时宜按最小容许距离取用，且宜取5mm的倍数，并按等距离布置，以缩小连接的尺寸。 缺点：焊缝附近钢材因焊接高温作用形成的热影响区可能是某些部位材质变脆； 钢结构常用的焊接方法、焊缝连接； （一）普通螺栓连接的构造 自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑性好，冲击韧性好，适合于焊接较长的直接焊缝。
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My1 30 103 400 b Nt 20kN< N t 41.7kN 2 2 2 2 2 m yi 2 (100 200 300 400 )
设承托与柱翼缘连接角焊缝为两面侧焊，并取焊脚尺 寸 hf 10mm ,焊缝应力为：
1.35V 1.35 202 f 150.7 N mm2 ffw 160 N mm2 he lw 2 0.7 10 (180 2 10)
（A）1；不合格 （C）1；合格 （B）0.677；不合格 （D）0.677；合格
【解】查附表1.3得
f tb 500 N mm2 , f vb 310 N mm2 ,fcb 470 N mm2 。
按式（3.58）
Nv Nt N 2 sin 45 N1 N2 cos 45 b b b b N N 4 n A f 4 A f v e v e t v t
【例3.16】设下图为短横梁与柱翼缘的连接，剪力V＝250kN， e=120mm，螺栓为C级，梁端竖板下有承托。钢材为Q235B，手工焊 ，焊条E43型,试按考虑承托传递全部剪力V和不承受V两种情况设计 此连接。
例3.16图
【解】（1）由附表1.2和附表1.3可知， f t w 160 N mm2 ,
第三章 钢结构连接
土木工程专业本科
【例3.11】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N=325kN，钢材为Q235A，螺栓直径d=20mm（粗 制螺栓）。
例3.11图
螺栓最大最小允许距离
名称 位置和方向 外排垂直内力方向或顺内力方向(p = 1) 中 心 间 距 中 间 排 垂直内力方向(p = 2) 顺内力方向 构件受压(p = 3) 构件受拉(p = 4) 最大允许距离 最小允许距离 dmin (取较小者) dmax 8d 0或12 t 16d 0或24 t 12d 0或18 t 16d 0或24 t 2d 0 1.5d 0 3d 0
2 A 245mm 采用M20螺栓， e
【例3.15】同例3.14，但取e=200mm。 【解】由于e=200mm>117mm，应按大偏心受拉计算螺栓的最大拉应 2 力。假设螺栓直径为M22（查附表8.1知， Ae 303mm） 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 [图（d）]。由下式计算：
式中的常数1.35是考虑剪力V对承托与柱翼缘连接角 焊缝的偏心影响。 （2）不考虑承托承受剪力V，螺栓群同时承受剪力 V=250kN 和弯矩 M＝30kN· m 作用。单个螺栓承载力设计 值为： 2 2 d 3.14 20 b Nv nv f vb 1 140 44.0kN 4 4
抗剪承载力设计值：
Nb v nv
d2
2 3.14 20 f vb 2 140 87.9kN 4 4
承压承载力设计值：
b Nc d t fcb 20 8 305=48.8kN
325 n 6.7，取8个 连接一侧所需螺栓数： 48.8
【例3.12】设计图（a）所示的普通螺栓连接。柱翼缘厚度为 10mm，连接板厚度为8mm，钢材为Q235B,荷载设计值F=150kN,偏 心矩e=250mm,粗制螺栓M22。
N1Ty
Tx1 37.5 0.06 13.7kN 2 2 4 xi yi 1640 10
F 150 N1F 15kN n 10
2 N1 N1Tx ( N1Ty N1F )2 36.62 (13.7 15)2 46.5kN
螺栓直径d=22mm,单个螺栓的设计承载力为： 螺栓抗剪：
24 44.2 68.2kN<0.8P 124kN
连接的受剪承载力设计值应按式(3.64)计算：
N
b v,t
0.9nf (nP 1.25 N ti )
按比例关系可求得：
Nt2 55.6kN
Nt5 17.7kN
故有
Nt3 42.9kN Nt6 5.1kN
2
2
2

【例3.17】试设计一双盖板拼接的钢板连接。钢材Q235B，高强度 螺栓为8.8级的M20,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N=800kN,试设计此连接。
例3.17图
【解】（1）采用摩擦型连接时由表3.8查得每个8.8级的M20 高强度螺栓的预拉力P=125kN, 0.45 由表3.9查得对于Q235钢材接触面作喷砂处理时 单个螺栓的承载力设计值为：
b Nc d t fcb 20 20 305 122kN
Ntb 41.7kN
单个螺栓的最大拉力 Nt 20kN
V 250 25 N cb 122kN 单个螺栓的剪力 N v n 10
剪力和拉力联合作用下：
Nv Nt 25 20 b b 0.744 1 44.0 41.7 Nv Nt
b Nv 0.9nf P 0.9 2 0.45 125 101.3kN
所需螺栓数：
N 800 n b 7.9, 取9个 N v 101.3
螺栓排列如图右边所示
（2）采用承压型连接时
b 2 b 2 f 250 N mm , f 470 N mm c 由附表1.3可知， v
单个螺栓的承载力设计值：
b Nv nv
d2
2 3.14 20 f vb 2 250 157kN 4 4
Ncb d t fcb 20 20 470 188kN
则所需螺栓数：
N 800 n b 5.1, 取6个 N min 157
螺栓排列如图左边所示
【例3.18】下图所示高强度螺栓摩擦型连接,被连接构件的钢材为 Q235B。螺栓为10.9级，直径20mm，接触面采用喷砂处理；图中内 力均为设计值,试验算此连接的承载力。
例3.18图
【解】由表3.9和表3.8查得抗滑移系数 0.45 ，预拉力 P=155kN。 单个螺栓的最大拉力 My1 N 384 106 103 350 Nt1 2 n m yi 16 2 2 (3502 2502 1502 502 )
b Nv nv
d2
2 3.14 22 f vb 1 140 53.2kN>N1 46.5kN 4 4
构件承压：
Ncb d t fcb 22 8 305 53.7kN>N1 46.5kN
【例3.13】牛腿用C级普通螺栓以及承托与柱连接，如下图,承 受竖向荷载（设计值）F=220kN，偏心距e＝200mm。试设计其螺 栓连接。已知构件和螺栓均用Q235钢材，螺栓为M20，孔径 21.5mm。
Ne' y1 ' 250 (200 250) 500 N1 51.1kN '2 2 2 2 2 2 yi 2 (500 400 300 200 100 )
需要的螺栓有效面积： 51.1103 Ae 300.6mm2 303mm 2 170
沿对角线方向(p = 5) 顺内力方向(p = 6) 剪切边或手工气割边(p = 7) 高强螺栓(p = 8) 扎制边、自动 气割或钜割边 其他螺栓 或铆钉(p = 9)
中心至 构件边 缘距离
垂直内力方向
4d 0或8 t
1.2d 0
【解】单个螺栓的承载力设计值 ：
b 2 b 2 由附表1.3可知， f v 140 N mm , fc 305N mm 。
单个螺栓的抗拉承载力设计值为：
Ntb Ae f t b 245 170 41.7kN>N1 36.7kN
所假定螺栓连接满足设计要求，确定采用。
【例3.14】下图为一刚接屋架支座节点，竖向力由承 托承受。螺栓为C级，只承受偏心拉力。设N＝250kN， e=100mm，螺栓布置如图（a）所示。
200 2 2 200 200 2 2 1.021 1 4 0.9 1 0.45 190 4 0.8 190
故选（B）。由计算结果知道，该连接在剪力和拉 力共同作用下的承载能力略显不足,应考虑加大螺栓直 径或增加螺栓数量。
【例3.20】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,考虑在螺纹处有受剪可能。按式 (3.58)同时受剪受拉计算,其值为 ：再按式(3.59) 计算，结果 。
Nt4 30.3kN
N
ti
(68.2 55.6 42.9 30.3 17.7 5.1) 2 439.6kN
b v,t
验算受剪承载力设计值：
N
0.9nf (nP 1.25 N ti )
0.9 1 0.45 (16 55 1.25 439.6)
f vb 140 N mm2 , 承托传递全部剪力V＝250kN，螺栓群只承受由偏 心力引起的弯矩 M Ve=250 0.12=30kN m 。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的轴线上。设螺栓 为M20（ Ae =245mm2），则受拉螺栓数 n t =8 连接中为双列螺栓，用m表示，一个螺栓的抗拉承载力设计 值为： Ntb Ae f tb 245 170 41.7kN 螺栓的最大拉力：
例3.12图
【解】
2 2 2 2 2 2 x y 10 6 (4 8 4 16 ) 1640cm i i
T Fe 150 0.25 37.5kN m
N1Tx Ty1 37.5 0.16 36.6kN 2 2 4 xi yi 1640 10
例3.13图
【解】牛腿的剪力V=F=220kN由端板刨平顶紧于承托传 递；弯矩 M Fe 220 0.2 44kN m, 由螺栓连接传递， 使螺栓受拉,初步假定螺栓布置如图3.63。对最下排螺 栓O轴取矩，最大受力螺栓（最上排螺栓1）的拉力为：