河北工业大学钢结构课件第三章连接

焊接连接不削弱构件截面，接头紧凑，可以采用自动化 操作，是现代钢结构最主要的连接方法。但是，由于焊缝 附近高温作用而形成的热影响区，使钢材的金相组织和力 学性能发生变化，材质变脆，一旦局部发生裂纹很容易扩 展，尤其在低温下易发生脆断；另外，焊接过程中会产生 焊接应力和焊接变形，对结构的工作性能往往有不利影响。
对于焊缝质量等级为一、二级的对接焊缝，其强度与钢 材强度相等。因此，如果连接中使用了引弧板，则钢材强 度满足焊缝强度就满足，可不验算。而焊缝质量为三级的 焊缝，其强度低于钢材强度，必须按公式（3.1）计算。
如果直焊缝的强度不满足，可使用斜对接焊缝（如图）， 使焊缝的长度增加，应力减小。若取焊缝与与作用力之间的 夹角θ≤56.3o（tan θ ≤1.5），斜焊缝的强度不会低于钢材， 可以不验算。
h
f
hf
α hf
(a)等腰式
hf
α hf
(b)平坦式
斜角角焊缝及截面形式
α hf
(c)凹面式
角焊缝按受力情况还分为正面角焊缝和侧面角焊缝。焊缝 长度方向垂直于力作用方向的角焊缝称为正面角焊缝(也称 端焊缝)；平行于力作用方向的角焊缝称为侧面角焊缝（简 称侧焊缝）。
侧面角焊缝
正面角焊缝
N
侧面角焊缝在外力作用下主要承受剪
（d)背面安装焊缝
3.3 对接焊缝的构造和计算
3.3.1 对接焊缝的构造 对接焊缝常做成带坡口的形式，故又称为坡口焊缝。常用
的坡口形式有直边形、单边V形、V形、U形、K形和X形(如下 图)。做坡口是为了便于施焊，保证焊接质量，应根据焊件的 厚度选用不同的坡口形式。坡口形状参数有：斜坡角度α、钝 边厚度p和间隙宽度c。
3.4.1 角焊缝的截面形式和受力性能

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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）
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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
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1
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1
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1
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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
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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
(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

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。

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。
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《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。