7钢结构基础第七章-全!!课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第,7,章 钢结构的连接和节点构造,第,7,章 钢结构的连接和节点构造,钢结构对连接的要求及连接方法,对接焊缝的构造和计算,角焊接连接的特性和计算,焊接残余应力和焊接残余变形,普通螺栓连接的构造和计算,高强度螺栓连接的性能和计算,焊接梁翼缘焊缝的计算,构件的拼接,柱脚的设计,主要内容：,学习方法：,构造自学,计算讲解,第7章 钢结构的连接和节点构造,第,7,章 钢结构的连接和节点构造,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,重点,：,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.1,钢结构对连接的要求和连接方法,连接的要求：足够的强度、刚度和延性,连接方法：焊接、铆接和螺栓连接,图,7-1,钢结构的连接方法,教材,p189,有,8,项要求,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.2,焊接连接的特性,电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等,7.2.1,常用焊接方法,图,7-3,手工电弧焊,图,7-4,自动埋弧焊,课本,p191,手工电弧焊的焊条应与焊件钢材相匹配，如：,Q235-E43,系列焊条；,Q345-E50,系列焊条,；,Q390-E55,系列焊条,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.2,焊接连接的特性,优点：省工省材,任何形状的构件均可直接连接,密封性好，刚度大,缺点：材质劣化,残余应力、残余变形,一裂即坏、低温冷脆,7.2.2,焊缝连接的优缺点,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.2,焊接连接的特性,焊缝缺陷：,裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、焊瘤等,7.2.3,焊缝缺陷,课本,p193,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.2,焊接连接的特性,7.2.3,焊缝缺陷,图,7-6,焊缝缺陷,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.2,焊接连接的特性,焊缝等级：,钢结构工程施工质量验收规范,分三级,三级焊缝：外观检查；,二级焊缝：在外观检查的基础上再做无损检验，用,超声波,检验每条焊缝的,20,长度，且不小于,200mm,；,一级焊缝：在外观检查的基础上用,超声波,检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷。,强度折减：高空安装焊缝，强度设计值乘以,0.9,7.2.3,焊缝缺陷,第7章 钢结构的连接和节点构造,连接形式,平接,搭接,T,形连接,角接,7.2,焊接连接的特性,7.2.4,焊缝连接型式及焊缝型式,课本,p194,7.2,焊接连接的特性,焊缝型式：对接焊缝和角焊缝,7.2.4,焊缝连接型式及焊缝型式,图,7-8,焊缝型式,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.2,焊接连接的特性,施焊位置：俯焊（平焊）、立焊、横焊和仰焊,7.2.4,焊缝连接型式及焊缝型式,图,7-10,焊缝施焊位置,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.2,焊接连接的特性,作用：表明焊缝型式、尺寸和辅助要求,表示方法：由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成,7.2.5,焊缝代号,图,7-11,单面焊缝的标注方法,课本,p196,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.2,焊接连接的特性,7.2.5,焊缝代号,图,7-12,双面焊缝的标注方法,图,7-13,栅线表示,1,正面焊缝,2,背面焊缝,3,安装焊缝,课本,p198,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.3,对接焊缝的构造和计算,坡口形式：,I,形缝、,V,形缝、带钝边单边,V,形缝、带钝边,V,形缝（,Y,形缝）、带钝边,U,形缝、带钝边双单边,V,形缝和双,Y,形缝等,7.3.1,对接焊缝的构造要求,图,7-14,对接焊缝坡口形式,课本,P199,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.3,对接焊缝的构造和计算,不同宽度或厚度的钢板拼接,7.3.1,对接焊缝的构造要求,图,7-15,不同宽度或厚度的钢板拼接,课本,p199,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.3,对接焊缝的构造和计算,其他构造要求,7.3.1,对接焊缝的构造要求,图,7-16,引弧板,图,7-17,焊透的,T,形连接焊缝,图,7-18,钢板拼接焊缝示意,课本,p200,对接焊缝的两端，常因不能熔透而出现凹形的焊口，焊口处常产生裂纹和应力集中。所以，对接焊缝施焊时应采用引弧板消除此影响；在一些特殊情况下无法采用引弧板时（如,T,形接头的对接焊缝），每条焊缝的计算长度（有效长度）焊缝长度,2t(t,为较薄焊件的厚度,),。,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.3,对接焊缝的构造和计算,计算原则：,I,、,II,级焊缝与构件等强，有引弧板时不计算，仅计算,III,级焊缝。,（,1,）,轴心受力,的对接焊缝,7.3.2,对接焊缝的计算,图,7-19,轴心力作用下对接焊缝连接,教材,p201,，,附录,12,查出对接焊缝抗拉，抗压设计强度，,Lw,没有引弧板时减去,2t,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.3,对接焊缝的构造和计算,（,2,）受弯受剪的对接焊缝,7.3.2,对接焊缝的计算,图,7-20,受弯受剪的对接连接,教材,p201,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.3,对接焊缝的构造和计算,（,2,）受弯受剪的对接焊缝,7.3.2,对接焊缝的计算,图,7-21,受弯、剪的工形截面对接焊缝,腹板与翼缘交界处,教材,p201,，还要验算最大正应力最大剪应力,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.3,对接焊缝的构造和计算,计算原则：按角焊缝进行计算,7.3.3,部分焊透的对接焊缝,图,7-22,部分焊透的对接焊缝,见后面角焊缝公式,有效厚度见教材,p202,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.4,角焊缝的构造和计算,7.4.1,角焊缝的构造和强度,图,7-24,角焊缝截面图,焊脚尺寸,h,f,角焊缝截面形式可分为,直角角焊缝,和,斜角角焊缝,两类：,第7章 钢结构的连接和节点构造,其中直角角焊缝的直角边边长,h,f,称为焊脚尺寸；,h,e,称为焊缝的有效厚度，是计算角焊缝破坏面面积的参数之一 。,直角角焊缝及截面形式,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）。,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.4,角焊缝的构造和计算,侧面角焊缝剪应力分布，两端大中间小,7.4.1,角焊缝的构造和强度,图,7-25,侧面角焊缝应力分布,图,7-26,角焊缝应力,-,位移曲线,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.4,角焊缝的构造和计算,7.4.1,角焊缝的构造和强度,图,7-27,正面角焊缝应力分布,正面角焊缝的应力状态比侧面角焊缝复杂，截面上受正应力及剪应力作用，正面角焊缝的强度比侧面角焊缝高，但塑性较差，焊缝根角处应力集中突出，常在此处首先出现裂纹而破坏。,在直接承受动态荷载的结构中，正面角焊缝的截面常用平坦式，侧面角焊缝的截面常用凹面式。,第7章 钢结构的连接和节点构造,为了避免因焊脚尺寸过大或过小而引起“烧穿”、“变脆”等缺陷，以及焊缝长度太长或太短而出现焊缝受力不均匀等现象，对角焊缝的焊脚尺寸、焊缝长度还有限制。在计算角焊缝连接时，除满足焊缝的强度条件外，还必须满足以下构造要求：,1,）最小焊脚尺寸,手工焊 ：,埋弧自动焊：,T,型连接的单面角焊缝：,式中,t,max,较厚焊件的厚度。当焊件厚度小于或等于,4mm,时，最小焊脚尺寸与焊件厚度相同。,7.4,角焊缝的构造和计算,7.4.1,角焊缝的构造和强度,重要：教材,p205,2,）最大焊脚尺寸,式中,t,较薄焊件的厚度。,当两块钢板厚度相差悬殊大，用等腰直角角焊缝无法满足最大、最小焊脚尺寸要求时,可用不等焊脚尺寸，按满足右图要求采用（其中,t,1,t,2,）。,当角焊缝贴着焊件板边缘施焊时，为避免产生“咬边”现象，角焊缝的最大焊脚尺寸应符合图示要求：,圆孔或槽孔内角焊缝,的最大焊脚尺寸为圆孔,直径或槽孔短径的,1,3,。,3,）最小计算长度,此规定适合正面角焊缝和侧面角焊缝。,计算长度：,4,）最大计算长度,对侧面角焊缝,承受静力荷载或间接承受动力荷载时,直接承受动力荷载时,在满足受力和构造要求的前提下,从减小焊接热影响的角度来说,应尽可能采用焊脚尺寸小而长度较长的焊缝。,小结,设计时，焊缝需满足：,焊脚尺寸：,7.4,角焊缝的构造和计算,其他构造要求,教材,p207,当板件的端部仅有两侧角焊缝连接时，为避免应力传递的过分曲折而使构件中应力过分不均，应使每条侧面角焊缝长度不小于两侧面角焊缝之间的距离,b,。同时，为了避免因焊缝横向收缩，引起板件拱曲，应使侧面角焊缝之间的距离,b,不宜大于,16t(,当,t,12mm),或,190mm(,当,t12mm),，,t,为较薄焊件厚度。若不能满足上述规定时，应加正面角焊缝或焊钉。,当角焊缝的端部在构件转角处时，为避免起、灭弧缺陷发生在应力集中较大的转角处，宜连续地绕过转角加焊,2,h,f,。,在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的,5,倍，且不小于,25mm,，以减小焊缝收缩应力和偏心产生的转动对连接的影响,7.4.1,角焊缝的构造和强度,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.4,角焊缝的构造和计算,角焊缝应力分析,角焊缝计算的基本公式,7.4.2,角焊缝计算的基本公式,图,7-32,角焊缝应力分析,根据第四强度理论得来的,第7章 钢结构的连接和节点构造,分析计算直角角焊缝时，作如下假定和简化处理,:,假定角焊缝破坏面与直角边的夹角为,45,o,；, 不计焊缝熔入焊件的深度和焊缝表面的弧线高度，偏安全地取破坏面上等腰三角形的高为直角角焊缝的有效厚度,h,e,，,h,e,0.7,h,f,。有效厚度,h,e,与焊缝计算长度,l,w,的乘积称为破坏面的有效截面面积。,角焊缝计算简图,7.4,角焊缝的构造和计算,7.4.2,角焊缝计算的基本公式,因此有角焊缝的强度条件 ：,式中,垂直于焊缝有效截面的正应力；,有效截面上垂直焊缝长度方向的剪应力；,有效截面上平行于焊缝长度方向的剪应力；,f,f,w,角焊缝的强度设计值，由角焊缝的抗剪试验和可靠度分析确定。 相当于焊缝单向抗拉强度设计值。,因为：,将,、,、,代入上式整理得：,写为：,由上式还可导出正面角焊缝和侧面角焊缝的计算公式：,1,）当,N,y,=0,f,=,0,，只有轴心,力,N,x,作,用，焊缝为正面角焊缝，其计算公式为：,2,）当,N,x,=0,f,0,，只有轴心,力,N,y,作,用，焊缝为侧面角焊缝，其计算公式为：,式中：,f,称为正面角焊缝的强度增大系数。对承受静力荷载或间接承受动力荷载结构中的正面角焊缝， 即正面角焊缝的强度是侧面角焊缝强度的,1.22,倍；对直接承受动力荷载结构中的正面角焊缝，考虑其刚度大，韧性差，将其强度降低使用，取,f,=1.0,。,l,w,角焊缝的计算长度。考虑起、落弧的影响，每条焊缝的计算长度等于实际长度减去,2,h,f,。,h,e,，,f,见教材,p209,仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时,仅有垂直于焊缝长度方向的轴心力时,同时有平行与垂直于焊缝长度方向的轴心力时,7.4.2,角焊缝计算的基本公式,7.4,角焊缝的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,1.,受轴心力焊件的拼接板连接,仅侧面角焊缝：,仅正面角焊缝：,7.4.3,常用连接方式的角焊缝计算,图,7-32,轴心力作用下角焊缝连接,7.4,角焊缝的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,1.,受轴心力焊件的拼接板连接,三面围焊时：先计算正面角焊缝,N,1,，剩余的,N,-,N,1,由侧面角焊缝承担。,菱形拼接板：,简化计算不计正面及斜焊缝的,f,即,f,=1,7.4.3,常用连接方式的角焊缝计算,7.4,角焊缝的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,2.,受轴心力角钢的连接,当采用侧面角焊缝连接时,肢背：,肢尖：,7.4.3,常用连接方式的角焊缝计算,图,7-35(a),角钢角焊缝上受力分配,两面侧焊,7.4,角焊缝的构造和计算,K,1,K,2,见教材,212,表,7-3,第7章 钢结构的连接和节点构造,2.,受轴心力角钢的连接,当采用三面围焊连接时,正面角焊缝承担的力：,侧面角焊缝承担的力：,肢背,肢尖,7.4.3,常用连接方式的角焊缝计算,图,7-35(b),角钢角焊缝上受力分配,三面围焊,7.4,角焊缝的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,2.,受轴心力角钢的连接,当采用,L,形焊连接时,正面角焊缝承担的力：,侧面角焊缝承担的力：,7.4.3,常用连接方式的角焊缝计算,图,7-35(c),角钢角焊缝上受力分配,L,形焊,7.4,角焊缝的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,3.,弯矩作用下角焊缝计算,7.4.3,常用连接方式的角焊缝计算,图,7-36,弯矩作用时角焊缝应力,7.4,角焊缝的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,4.,扭矩作用下角焊缝计算教材,p213,计算假定：被连接件绕焊缝有效截面形心,o,旋转，焊缝上任一点的应力方向垂直于该点与形心,o,的连线，应力大小与其到形心距离,r,成正比。,7.4.3,常用连接方式的角焊缝计算,图,7-37,扭矩作用时角焊缝应力,7.4,角焊缝的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,4.,扭矩作用下角焊缝计算,环焊缝受扭,教材,p213,7.4.3,常用连接方式的角焊缝计算,图,7-38,环形焊缝受扭,7.4,角焊缝的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,5.,弯矩、剪力、轴心力共同作用下,角焊缝计算,7.4.3,常用连接方式的角焊缝计算,图,7-39,受弯、受剪、受轴心力的角焊缝应力,7.4,角焊缝的构造和计算,剪应力均匀分布,第7章 钢结构的连接和节点构造,6.,扭矩、剪力、轴心力共同作用下,角焊缝计算,7.4.3,常用连接方式的角焊缝计算,图,7-40,受扭、受剪、受轴心力的角焊缝应力,7.4,角焊缝的构造和计算,N,A,l,w,N,h,e,t,=,设在,N,、,V,作用下焊缝的应力全截面均匀分布,则,N,、,V,作用产生的应力表示为：,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.,塞焊计算,教材,p215,7.4.3,常用连接方式的角焊缝计算,图,7-41,塞焊,7.4,角焊缝的构造和计算,角焊缝,设计时，一般已知角焊缝的实际长度，这时可按构造要求选焊脚尺寸,h,f,，再按式（,3.16,）验算危险点的强度。如不满足，可调整,h,f,(,如果,h,f,h,f.max,时，需调整焊缝长度,),，直到计算结果满足强度条件为止。,第7章 钢结构的连接和节点构造,纵向残余应力,7.5.1,焊接残余应力的分类和产生的原因,图,7-51,施焊时焊缝及附近的温度场和焊接残余应力,7.5,焊接残余应力和焊接残余变形,不讲，自学,第7章 钢结构的连接和节点构造,横向残余应力,7.5.1,焊接残余应力的分类和产生的原因,图,7-52,横向残余应力产生的原因,7.5,焊接残余应力和焊接残余变形,第7章 钢结构的连接和节点构造,厚度方向的残余应力,约束状态下的焊接应力,7.5.1,焊接残余应力的分类和产生的原因,图,7-53,厚度方向的焊接应力,图,7-54,约束焊接接头中的残余应力分布,7.5,焊接残余应力和焊接残余变形,第7章 钢结构的连接和节点构造,对结构静力强度的影响,7.5.2,焊接残余应力的影响,图,7-55,残余应力对静力强度的影响,7.5,焊接残余应力和焊接残余变形,第7章 钢结构的连接和节点构造,对结构刚度的影响,7.5.2,焊接残余应力的影响,图,7-56,有残余应力时的应力与应变,7.5,焊接残余应力和焊接残余变形,第7章 钢结构的连接和节点构造,对压杆稳定的影响,对低温冷脆的影响,对疲劳强度的影响,7.5.2,焊接残余应力的影响,图,7-56,三轴焊接残余应力,7.5,焊接残余应力和焊接残余变形,第7章 钢结构的连接和节点构造,残余变形形式,7.5.3,焊接残余变形,图,7-58,焊接变形的基本形式,7.5,焊接残余应力和焊接残余变形,第7章 钢结构的连接和节点构造,采取合理的施焊次序,施焊前加相反的预变形,焊前预热，焊后回火,7.5.4,减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法,图,7-59,合理的施焊次序,图,7-60,反变形及局部加热,7.5,焊接残余应力和焊接残余变形,第7章 钢结构的连接和节点构造,焊接位置要合理，布置应尽量对称于截面重心,焊缝尺寸要适当，采用较小的焊脚尺寸,焊缝不宜过分集中,应尽量避免三向焊缝交叉,考虑钢板分层问题,焊条易达到,避免仰焊,7.5.5,合理的焊缝设计,7.5,焊接残余应力和焊接残余变形,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.5.5,合理的焊缝设计,图,7-61,合理的焊缝设计,7.5,焊接残余应力和焊接残余变形,第7章 钢结构的连接和节点构造,排列方式：并列或错列,7.6.1,螺栓的排列和构造要求,图,7-63,钢板和角钢上的螺栓排列,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,排列要求,受力要求：,钢板端部剪断，端距不应小于,2,d,0,；受拉时，栓距和线距不应过小，以防应力集中；受压时，沿作用力方向的栓距不宜过大，以防凸曲。,构造要求：栓距和线距不宜过大，防止潮气,施工要求：有一定的施工空间,规范的规定参见教材,p230,螺栓及栓孔的表示方法见教材,p232,7.6.1,螺栓的排列和构造要求,第7章 钢结构的连接和节点构造,传力方式：,抗剪螺栓和抗拉螺栓,螺栓,1,抗剪，一般不用,C,级螺栓,螺栓,2,抗拉，或抗剪抗拉,7.6.2,普通螺栓连接受剪、受拉时的工作性能,图,7-65,抗剪螺栓和抗拉螺栓,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,1.,抗剪螺栓连接,破坏形式：螺栓杆剪断；,孔壁压坏；板被拉断；板端被剪断；螺栓杆弯曲。 （,a,）,（,b,）,（,c,）需计算,7.6.2,普通螺栓连接受剪、受拉时的工作性能,图,7-66,螺栓连接的破坏情况,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,（,d,）限制端距不小于,2d,0,（,e,）限制总厚度不大于,5d,第7章 钢结构的连接和节点构造,1.,抗剪螺栓连接,受力状态：,弹性时两端大而中间小，进入塑性阶段后，因内力重分布使各螺栓受力趋于均匀。,为防止“解钮扣”破坏，,当连接长度,l,1,较大时，应将螺栓的承载力乘以折减系数,。,折减系数,见教材,p233,7.6.2,普通螺栓连接受剪、受拉时的工作性能,图,7-67,螺栓受剪力状态,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,1.,抗剪螺栓连接,一个抗剪螺栓的设计承载能力计算,抗剪承载力设计值：,承压承载力设计值：,一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值,7.6.2,普通螺栓连接受剪、受拉时的工作性能,图,7-68,抗剪螺栓连接,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,公式见教材,p234,螺栓强度设计值附表,13,第7章 钢结构的连接和节点构造,2.,抗拉螺栓连接,破坏形式：螺栓杆拉断,7.6.2,普通螺栓连接受剪、受拉时的工作性能,图,7-69,抗拉螺栓连接,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,d,e,见附表,7,第7章 钢结构的连接和节点构造,采用双角钢构成的,T,形连接来传递拉力时，通常角钢的刚度不大，受拉后，垂直于拉力作用方向的角钢肢会发生较大的变形，并起杠杆作用，在该肢外侧端部产生撬力,Q,。因此，螺栓实际所受拉力,N+Q,，由于确定,Q,值比较复杂，在计算中不计,Q,力，而是采用降低螺栓强度设计值的方法解决，即取 ；并采取构造措施加强角钢的刚度,。,为考虑撬力的影响，规范规定普通螺栓抗拉强度设计值,f,t,b,取同样钢号钢材抗拉强度设计值,f,的,0.8,倍,第7章 钢结构的连接和节点构造,1.,螺栓群在轴心力作用下的抗剪计算,螺栓数目：,板件静截面强度：,7.6.3,螺栓群的计算,图,7-70,力的传递及净截面面积计算,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,关于净截面面积,A,n,见教材,p236,第7章 钢结构的连接和节点构造,2.,螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算,基本假定：, 被连接构件是绝对刚性的，而螺栓则是弹性的；, 各螺栓绕螺栓群形心,o,旋转，其受力大小与其至螺栓群形心,o,的距离,r,成正比，力的方向与其至螺栓群形心的连线相垂直。,7.6.3,螺栓群的计算,图,7-72,螺栓群受扭矩计算,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,2.,螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算,平衡条件：,根据螺栓受力大小与其至形心,o,的距离,r,成正比条件：,得：,7.6.3,螺栓群的计算,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,受力最大的一个螺栓,简化见教材,p238,第7章 钢结构的连接和节点构造,3.,螺栓群在扭矩、剪力、轴心力作用下的抗剪计算,7.6.3,螺栓群的计算,图,7-73,螺栓群受扭、受剪、受轴心力的计算,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,3.,螺栓群在扭矩、剪力、轴心力作用下的抗剪计算,在扭矩作用下，螺栓,1,受力：,在剪力,V,和轴心力,N,作用下，螺栓均匀受力：,则螺栓,1,承受的最大剪力,N,1,应满足：,7.6.3,螺栓群的计算,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,图见教材,p238,图,7-73,第7章 钢结构的连接和节点构造,4.,螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算,5.,螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算,假定：中和轴在最下排螺栓处,7.6.3,螺栓群的计算,图,7-75,弯矩作用下抗拉螺栓计算,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,m,螺栓的列数,受力最大的一个螺栓,第7章 钢结构的连接和节点构造,6.,螺栓群同时承受剪力和拉力的计算,7.6.3,螺栓群的计算,图,7-76,螺栓群同时承受剪力和拉力,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,6.,螺栓群同时承受剪力和拉力的计算,支托仅起安装作用：螺栓群承受弯矩,M,和剪力,V,螺栓不发生拉剪破坏,板不发生承压破坏,7.6.3,螺栓群的计算,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,6.,螺栓群同时承受剪力和拉力的计算,支托承受剪力：螺栓群只承受弯矩,M,支托和柱翼缘的角焊缝验算,为考虑剪力,V,偏心对角焊缝的影响，取,1.251.35,7.6.3,螺栓群的计算,7.6,普通螺栓连接的构造和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,级别：,10.9,级和,8.8,级,栓孔：钻成孔,按受力特征分类：摩擦型连接、承压型连接和承受拉力的连接,影响承载力的因素：,栓杆预拉力、连接表面抗滑移系数和钢材种类,7.7.1,高强度螺栓连接的性能,7.7,高强度螺栓连接的性能和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,1.,高强度螺栓的预拉力,施加方法：扭矩法、转角法和扭剪法,预拉力设计值：高强度螺栓预拉力设计值按材料强度和螺栓有效截面积确定，取值时考虑：螺栓材料抗力的变异性，引入折减系数,0.9,；施加预应力时为补偿预拉力损失超张拉,5%10%,，引入折减系数,0.9,；在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉承载力，引入折减系数,1/1.2,；钢材由于以抗拉强度为准，引入附加安全系数,0.9,。,预拉力查表教材,p244,，表,7-10,7.7.1,高强度螺栓连接的性能,7.7,高强度螺栓连接的性能和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,2.,高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数,摩擦面抗滑移系数,，查表教材,p245,，表,7-11,对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈,3.,高强度螺栓的排列,要求同普通螺栓，同样要考虑连接长度对承载力的不利影响。,7.7.1,高强度螺栓连接的性能,7.7,高强度螺栓连接的性能和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,1.,高强度螺栓摩擦型连接,2.,高强度螺栓承压型连接,破坏状态同普通螺栓，极限承载力由杆身抗剪和孔壁承压决定，摩擦力只起延缓滑动作用，计算方法和普通螺栓相同。,7.7.2,高强度螺栓的抗剪承载力设计值,7.7,高强度螺栓连接的性能和计算,见教材,p245,承压型高强度螺栓强度设计值附表,13,取两者最小值,第7章 钢结构的连接和节点构造,1.,轴心力作用时,螺栓数：,构件净截面强度：对于承压型连接，验算与普通螺栓相同；对于摩擦型连接，要考虑孔前传力的影响（占螺栓传力的,50%,）,7.7.3,高强度螺栓群的抗剪计算,图,7-79,摩擦型高强度螺栓孔前传力,7.7,高强度螺栓连接的性能和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,2.,扭矩作用时，及扭矩、剪力、轴心力共同作用时,螺栓群受扭矩,T,、剪力,V,和轴心力,N,共同作用的高强度螺栓连接的抗剪计算与普通螺栓相同，只是用高强度螺栓的承载力设计值。,7.7.3,高强度螺栓群的抗剪计算,7.7,高强度螺栓连接的性能和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.7,高强度螺栓连接的性能和计算,1.,由于高强度螺栓的预拉力作用，被连接构件间在外力作用前已经有较大的挤压力。当连接受拉时，构件间有松开的趋势，挤压力逐步变小。经分析，当构件刚好被拉开时,7.7.4,高强度螺栓的抗拉连接,图,7-82,高强度螺栓受拉,第7章 钢结构的连接和节点构造,1.,高强度螺栓的抗拉连接性能,撬力的影响：限制抗拉承载力在,0.8,P,以内,7.7.4,高强度螺栓的抗拉连接,图,7-83,高强度螺栓拉力变化,7.7,高强度螺栓连接的性能和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,2.,高强度螺栓抗拉连接计算,承压型高强度螺栓的抗拉承载力,：,承压型高强度螺栓的抗拉承载力同普通螺栓：,轴心拉力的螺栓数：,弯矩作用时,7.7.4,高强度螺栓的抗拉连接,图,7-84,高强度螺栓受弯连接,7.7,高强度螺栓连接的性能和计算,f,t,b,见附表,13,第7章 钢结构的连接和节点构造,2.,高强度螺栓抗拉连接计算,承载力极限状态,板不被拉开时，中和轴在螺栓群形心处；,板可被拉开时,(,静荷载承压型），与普通螺栓一样，中和轴在最外排 受压螺栓形心处。,7.7.4,高强度螺栓的抗拉连接,7.7,高强度螺栓连接的性能和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,1.,高强度螺栓摩擦型连接,由于外拉力的作用，板件间的挤压力降低,每个螺栓的抗剪承载力也随之减少,抗滑移系数随板件间的挤压力的减小而降低,摩擦型：抗滑移系数最后取原值,2.,高强度螺栓承压型连接,7.7.5,同时受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算,7.7,高强度螺栓连接的性能和计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,叠放板材的弯曲变形,无局部压应力时的梁翼缘焊缝,单位长度上的水平剪力,焊缝剪应力：,焊脚尺寸：,图,7-86,叠放板材的弯曲变形,图,7-87,翼缘焊缝所受剪力,7.8,焊接梁翼缘焊缝的计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,双层翼缘板时的焊缝应力,S,1,取值不同,有局部压应力时的梁翼缘焊缝受单位长度上的垂直剪力,焊缝受力：,焊脚尺寸：,图,7-88,双层翼缘板梁的连接焊缝,图,7-89,双向剪力作用下的翼缘焊缝,7.8,焊接梁翼缘焊缝的计算,第7章 钢结构的连接和节点构造,工厂拼接：直接对焊（,a,）或拼接板加角焊缝（,b,）,工地拼接：拉杆用拼接板加高强螺栓（,c,）或端板加高强螺栓（,d,） ；压杆用焊接（,e,）或接触面刨平顶紧（,f,）,拼接原则：等强度,7.9.1,等截面拉、压杆拼接,7.9,构件的拼接,图,7-91,等截面拉压杆拼接,见教材,p255,，,第7章 钢结构的连接和节点构造,截面变化微小者,截面变化较大而一侧翼缘外表平齐者,截面变化较大而中线上下一致者,7.9.2,变截面柱拼接,7.9,构件的拼接,图,7-92,变截面柱拼接,见教材,p256,第7章 钢结构的连接和节点构造,1.,工厂拼接,拼接位置应错开，避免焊缝集中,翼缘板和腹板分别接长后在拼接，较少焊接应力,常采用正面对接焊缝，施焊时用引弧板,7.9.3,梁的拼接,7.9,构件的拼接,图,7-93,焊接梁的工厂拼接,见教材,p258,第7章 钢结构的连接和节点构造,2.,工地拼接,工地焊接拼接,工地高强度螺栓拼接,拼接验算,7.9.3,梁的拼接,7.9,构件的拼接,图,7-94,工地焊接拼接,图,7-95,工地高强度螺栓拼接,见教材,p259,第7章 钢结构的连接和节点构造,叠接,侧面连接,7.10.1,次梁为简支梁,7.10,梁与梁的连接,图,7-97,叠接,图,7-98,侧面连接,见教材,p262,，自学,第7章 钢结构的连接和节点构造,叠接,侧面连接,7.10.2,次梁为连续梁,7.10,梁与梁的连接,图,7-100,侧面刚性连接,见教材,p264,，自学,第7章 钢结构的连接和节点构造,分类：柔性连接、刚接、半刚接,7.11,梁与柱的连接,图,7-101,梁柱连接,见教材,p265272,，自学,第7章 钢结构的连接和节点构造,分类：完全焊接的、栓接的和栓焊混合连接的,7.11.1,多层框架的刚性连接,7.11,梁与柱的连接,图,7-103,梁柱刚性连接,见教材,p265272,，自学,第7章 钢结构的连接和节点构造,规范规定：,7.11.2,无加劲肋柱节点的计算,7.11,梁与柱的连接,图,7-105,无加劲肋柱节点域的极限状态,图,7-106,柱腹板受压区计算,见教材,p265272,，自学,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.11,梁与柱的连接,抗剪强度计算,局部稳定计算,7.11.3,有加劲肋柱节点域计算,图,7-108,节点腹板域受力状态,见教材,p265272,，自学,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.11,梁与柱的连接,7.11.4,单层框架的刚性连接,图,7-110,单跨单层刚架横梁与柱连接,见教材,p265272,，自学,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.11,梁与柱的连接,7.11.4,单层框架的刚性连接,图,7-111,单层多跨刚架中柱上端节点,见教材,p265272,，自学,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.12,柱脚设计,功能：,将柱子内力可靠地传给基础；和基础有牢固连接；尽可能符合计算简图。,连接方式：,铰接,支承式,刚接,支承式（外露式）,埋入式（插入式）,外包式,图,7-112,埋入式和外包式刚接柱脚,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.12,柱脚设计,1.,柱脚的型式和构造,7.12.1,轴心受压柱的柱脚,图,7-113,柱脚形式,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.12,柱脚设计,2.,轴心受压柱脚的计算,内容：确定底板尺寸、靴梁的尺寸及它们之间的连接焊缝,底板平面尺寸：,底板的尺寸：底板厚度由板抗弯强度决定。地板被分为四边支承板、三 边支承板和悬臂板。,底板的厚度一般在,20mm40mm,之间，不宜小于,14mm,。,7.12.1,轴心受压柱的柱脚,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.12,柱脚设计,2.,轴心受压柱脚的计算,靴梁计算：,厚度与被连接的柱子翼缘大致相同，高度由连接柱所需要的焊缝确定。,二块靴梁板承受的最大弯矩：,二块靴梁板承受的最大剪力：,3.,隔板计算,厚度不小于长度的,1/50,，受力取阴影部分基础反力。底板的厚度一般在,20mm40mm,之间，不宜小于,14mm,。,7.12.1,轴心受压柱的柱脚,第7章 钢结构的连接和节点构造,