第21章 建筑力学与结构_第2版资源

根据以上要求，规范规定螺栓的最大和最小容许间距。
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四、高强度螺栓连接 1）按受力特性分：摩擦型高强螺栓与承压型螺栓;
摩擦型螺栓:抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极限状
态； 承压型螺栓: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。
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（a）对接焊缝的平接连接
（b）用拼接板和角焊缝的平接连接
（c）用顶板和角焊缝的平接连接
（d）用角焊缝的搭接连接
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（e）用角焊缝的T形连接 （g）用角焊缝的角接连接
（f）焊透的T形连接 （h）用对接焊缝的角接连接
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3、焊缝缺陷和焊缝等级 1）焊缝缺陷
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例如: Q235－AF 表示屈服强度为235N／mm2的A级沸腾钢； Q235-Bb 表示屈服强度为235N／mm2的B级半镇静钢； Q235-C 表示屈服强度为235N／mm2的C级镇静钢。 低合金高强度结构钢 低合金钢是在冶炼过程中添加一种或几种少量合金元素，其总量 低于5％的钢材。 低合金高强度结构钢有Q295、Q345 、Q390 、Q420 、 Q460； 常用的低合金钢有Q345、Q390、Q420等。 低合金钢的牌号与碳素结构钢牌号的表示方法相同。
焊缝中可能存在裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、 咬边、焊瘤等缺陷。
(a) 热裂纹；
(b) 冷裂纹
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(c) 气孔
(d) 烧穿
(e) 夹渣
(f) 根部未焊透
(g) 边缘未熔合
(h) 层间未熔合
(i) 咬边
(j) 焊瘤
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2）焊缝等级 《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）规定，焊缝依其 质量检查标准分为三级。 三级焊缝只要求通过外观检查，即检查焊缝实际尺寸是否符合 设计要求和有无看得见的裂纹，咬边等缺陷。对于重要结构或要求 焊缝金属强度等于被焊金属强度的对接焊缝，必须进行一级或二级 质量检验，即在外观检查的基础上再做无损检验； 二级要求用超声波检验每条焊缝的20％长度，且不小于200mm；
低合金钢的脱氧方法为镇静钢或特殊镇静钢。
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碳素结构钢和低合金钢都可以采取适当的热处理(如调质处理) 进一步提高其强度。 例如用于制造高强度螺栓的45号优质碳素钢以及40硼（40B）、 20锰钛硼（20MnTiB）就是通过调质处理提高强度的。
注：
碳素结构钢分：A、B、C、D 四级，含所有脱氧方法； 低合金结构钢分：A、B、C、D、E五级，只有镇静钢和特殊镇
静钢。
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2、钢材的规格
钢结构所用钢材主要为热轧成型的钢板、型钢，以及冷弯成型 的薄壁型钢等。 钢板 薄钢板：厚度0.35～4mm,宽度为500～1500mm,长0.5～ 4m 厚钢板：厚度4.5 ～ 60mm；宽度为600～3000mm，长4～ 12m。 特厚板：板厚＞60mm； 扁钢：厚度4～ 60mm，宽度为12～ 200mm，长3～ 9m ； 钢板用“—宽×厚×长”或“—宽×厚”表示，单位为mm； 如：—450×8×3100 、—450×8。
自动焊
全自动
长而简单的焊缝
质量均匀、塑性、韧 性好，抗腐蚀性强 质量均匀、塑性、韧 性好，抗腐蚀性强 一般用作构造焊缝
半自动焊 电 阻 焊
人工操作前进 通电、加压、机械
任意焊缝 薄板点焊 薄板、小型、不 同材质结构中
气
焊
手工
一般用作构造焊缝
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2、焊缝连接形式
焊缝连接形式按构件的相对位置分:平接、搭接、T形 连接和角接。 对接焊缝按受力与焊缝方向分：直缝、斜缝； 角焊缝按受力与焊缝方向分：端缝、侧缝； 按焊缝连续性分： 连续焊缝、 断续焊缝； 按施工位置： 俯焊、立焊、横焊、仰焊；
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（a）、（b）、（c）、（d）直角角焊缝； （e）、（f）、（g）斜角角焊缝
角焊缝截面图
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2）角焊缝的尺寸限制 焊脚尺寸hf
hf应与焊件的厚度相适应，不宜过大或过小。
对手工焊，hf应不小于1.5 t ，t为较厚焊件的厚度（mm）， 对自动焊，可减小1mm；
hf应不大于较薄焊件厚度的1.2倍。
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2）螺栓的排列 螺栓的排列有并列和错列两种基本形式。 并列较简单，但对栓孔有削弱（图a）； 错列较紧凑，可减少截面削弱，但排列较繁杂（图b）。
螺栓的排列
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螺栓在构件上的排列时应考虑下列要求:
1．受力要求：对于受拉构件，螺栓的栓距和线距不应过小，否 则对钢板截面削弱太多，构件有可能沿直线或折线发生净截面破坏。 对于受压构件，沿作用力方向螺栓间距不应过大，否则被连接的板 件间容易发生凸曲现象。因此，从受力角度应规定螺栓的最大和最 小容许间距。 2．构造要求：若栓距和线距过大，则构件接触面不够紧密，潮 气易于侵入缝隙而产生腐蚀，所以，构造上要规定螺栓的最大容许 间距。 3．施工要求：为便于转动螺栓扳手，就要保证一定的作业空间。 所以，施工上要规定螺栓的最小容许间距。
型钢）、钢管等。
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3、钢材的选用 选用钢材的原则是:既能使结构安全可靠地满足使用上的要求，又要 尽最大可能节约材料，降低造价。选用钢材时需要考虑的如下因素： 结构的类型及重要性 荷载的性质 连接方法 结构的工作温度
构件的受力性质
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选用要求 承重结构钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含 量的合格保证， 对焊接结构尚应具有含碳量的合格保证（即不得使用Q235A）; 主要焊接结构不能使用Q235－A级钢，因为Q235－A级钢的碳含
量不作为交货条件，即不作为保证，即使生产厂提供碳含量，也只能
视为参考，不能排除离散性大，质量不稳定等，因此如发生事故，生 产厂在法律上不负任何责任;
二、设计指标
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第二节 钢结构的连接
一、钢结构的连接方法 钢结构的连接通常有焊接、铆接和螺栓连接三种方式。
图3-1 钢结构的连接方式 （a）焊接连接；（b）铆钉连接；（c）螺栓连接
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（g）、（h）、（i）加垫板的I形缝、带钝边单边V形缝和Y形缝 直边缝：适合板厚t 10mm 单边V形：适合板厚t ＝10～20mm 双边V形：适合板厚t ＝10～20mm U形：适合板厚t > 20mm K形：适合板厚t > 20mm X形：适合板厚t > 20mm
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第二十一章 钢结构简介
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第一节 钢结构材料
一、材料选用 1、钢材的种类 按用途分：结构钢、工具钢、特殊钢； 结构钢分为：建筑用钢和机械用钢； 按治炼方法分：转炉钢（氧气顶吹转炉钢）、平炉钢； 按脱氧方法分：沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、 镇静钢（Z）、特殊镇静钢（TZ）； 按成型方法分：轧制钢（冷轧、热轧）锻钢、铸钢； 按化学成分分：碳素钢、合金钢； 建筑上采用的是碳素结构钢、低合金高强度结构钢和优质碳素结 构钢。
一级要求用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部
缺陷。 4、焊缝代号 焊缝符号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成。
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5、对接焊缝的构造 1）对接焊缝按坡口形式分为以下几种：
（a）I形缝
（b）带钝边单边V形缝
（c）Y形缝
（d）带钝边U形缝
（e）带钝边双单边V形缝
（f）双Y形缝
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碳素结构钢 碳素钢按屈服点数值分为五个牌号：Q195、Q215、Q235 、
Q255、Q275。碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点
值（N/mm2）、质量等级符和脱氧方法符号等四个部分序组成 Q -.
脱氧方法：F─沸腾钢
b─半镇静钢 Z－镇静钢 TZ－特殊镇静钢 质量等级：Q235分A、B、C、D Q345分A、B、C、D、E 屈服点数值
6、角焊缝的截面 角焊缝两边夹角一般为900（直角角焊缝），夹角大于1350或小于 600的斜角交焊缝，除钢管结构外，一般不宜用作受力焊缝。 角焊缝的有效截面为平分角焊缝夹角的截面，破坏往往从这个 截面发生。有效截面的高度（不考虑焊缝余高）称为角焊缝的有效厚 度h e ： 当 ≤90o 时，he＝0.7 hf ； 当 >90o 时，he＝hf cos( /2)。
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钢 结 构 的 连 接 方 法
连 接 方 法 优 点 缺 点
焊
接
焊缝附近热影响区内，易导致材质变脆； 焊接残余应力和残余变形会使构件的刚 构造简单，用料经济， 度降低；对裂纹敏感，一旦出现裂纹易 制作方便，密闭性好 延伸到整体。对材质要求高，焊接程序 严格，质量检验工作量大。 传力可靠，韧性和塑 性好，质量易于检查，构造复杂，既费材料又费工 抗动力荷载好 螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时 加工和安装难度较大
铆
接
普通螺栓 装卸便利， 连接 设备简单
加工方便，对结构削 高强螺栓 弱少，可拆换，能承 摩擦面处理，安装工艺略为复杂， 连接 受动力荷载，耐疲劳，造价略高 塑性、韧性好
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二、钢结构的焊接 1、焊接方法 钢结构常用的焊接方法有: 电弧焊、电渣焊、气体保 护焊、电阻焊
焊接方法 手工焊 电 弧 焊 操作方式 全手动 适应范围 工位复杂，形状 复杂之焊缝 质量状况 比自动焊略差
对于板件边缘的焊缝： 当t ≤6mm时，hf ≤t ； 当t >6mm时，hft－(1-2)mm。
焊缝长度lw
lw也不应太长或太短，其计算长度不宜小于8hf
或40mm ，且不宜大于60hf 。
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