高等钢结构理论-4

5. 钢结构的连接（续）
5.3 高强螺栓连接 （续） 抗拉螺栓连接 ¾ 高强螺栓连接抗拉性能： ¾ 连接板柔性的影响： ¾ 螺栓和板同时计算的方法： 兼承剪力和拉力的螺栓连接 承受重复荷载的螺栓连接 ¾ 抗剪连接： ¾ 抗拉连接：
5.4 混合连接
6. 钢结构的构造设计
构造设计的意义 ¾ 处理结构的细部：解决构件或零件之间的衔接问题 ¾ 重要性：构造处往往形成应力集中或局部应力、有时不易精确计算（数 值分析、试验研究）、避免局部破坏而影响结构性能的发挥、影响施工 （造价、质量等）
高等钢结构
理论
（钢结构硕士——课程）
同济大学建筑工程系
1. 钢结构基本性能及特点
1.1 钢材生产对材性的影响
1.2 钢材加工(施工) 对构件性能的影响
1.3 外界作用对钢结构性能的影响
2. 钢结构的几个特殊问题
2.1 残余应力及其影响
2.2 钢结构的稳定问题
目
2.3 钢结构的断裂问题
2.4 钢结构的疲劳问题
β 2
= 1.1 − lw
/17
对搭接角焊缝，有效长度与焊缝有效厚度α有关 l w ≥ 1 5 0α 时，折减
β 1 = 1 .2 − 0 .2 l j / (1 5 0 a )
中国规范： 6 0 h f 4 0 h f
刚度分布
原因： 最大长度分析：
lw ≥ 2tw + ct f
角焊缝的计算 (偏心影响)
+
1
.8
(τ
2 ⊥
+
τ
2 &
)
≤
f u ,w =
f /β
欧洲规范：β
σ
2 ⊥
+
3 (τ
2 ⊥
+
τ
2 &
)
≤
f
中国规范：
σ
(
β
f f
)2
+τ
2 f
≤
fw f
β f
= 1.22
角焊缝的计算 (有效厚度和长度)
有效厚度： 一般情况，焊喉厚度
¾ 气体保护焊、埋弧焊，溶深较大。（取小值） he = 1.2 a he = a + 2 m m
8.1 塑性设计 8.2 抗震钢结构 8.3 箱形梁 8.4 受扭构件 8.5 设计中的试验工作 8.6 钢结构加固设计
第四讲 第五讲 第六讲
第七讲
5. 钢结构的连接
5.1 连接形式：焊接、铆接、普通螺栓连接、高强螺栓连接 5.2 角焊缝连接
角焊缝的性能：试验研究 角焊缝的计算：
¾ 计算公式 ¾ 有效厚度和长度 ¾ 理论研究 ¾ 焊缝群的计算 5.3 高强螺栓连接 抗剪螺栓连接： ¾ 承受轴心剪力的螺栓连接： ¾ 承受偏心剪力的螺栓连接： ¾ 放大孔和加长孔 ¾ 剪拉联合破坏
构件的拼接： ¾ 等截面拉、压杆 ¾ 变截面柱 ¾梁 ¾ 端板连接中板的厚度
梁、梁连接： ¾ 简支连接 ¾ 连续和半连续连接
6. 钢结构的构造设计（续）
梁、柱连接 ¾ 柔性连接 ¾ 半刚性连接 ¾ 刚性连接：
柱脚 ¾ 柱脚的构成 ¾ 柱脚的计算
桁架节点 ¾ 节点的侧向刚度 ¾ 节点板受力分析 ¾ 相关规范构造 ¾ 节点上的偏心
试验表明：角焊缝变形能力随外力角度变化。
角焊缝的计算 (计算公式)
计算公式：
相关方程的演变:
σ2 ⊥
+
τ2 &
=1
f2 u ,w
(0 .7 5 f u ,w ) 2
σ2 ⊥
+
τ2 ⊥
+
τ2 &
=1
f2 u ,w
(0 .7 5 f u ,w ) 2
(0 .7 5 f u ,w ) 2
σ
2 ⊥
3. 钢结构基本构件
录
3.1 拉杆 3.2 轴心压杆
3.3 受弯构件
3.4 压弯构件
4. 钢框架理论
4.1 失稳形式
4.2 分析方法
4.3 实际应用
第一讲
第二讲 第三讲
目 录
（续）
5. 钢结构的连接
5.1 焊接 5.2 螺栓连接 5.3 混合连接
6. 钢结构构造设计 7. 冷弯薄壁型钢结构的特点 8. 其他一些关心的问题
偏心影响： 偏心力偶的作用 ¾ 长焊缝：可以忽略 ¾ 短焊缝：可能破坏或引起应力集中而破坏。 ¾ 中国规范最小长度：8 h f

美国规范AISC l w ≥ b
角焊缝的计算 (理论研究)
理论研究：基于塑性力学，对斜向角焊缝
N=
fu h f lw
6 − 3 sin 2 β
因此，对端焊缝
N 90 =
fu 3
Baidu Nhomakorabea
h f lw

对侧焊缝
N 90 = 1 .4 1
N0 =
fu 6
h f lw
N0

进一步的理论研究： N u = 考虑变形能力
f
w u
h
f
lw
(1 +
0.75ε t )
3 (1 + c o s 2 β )
tg β = c1tgα c1 = 2 ~ 4
∆ max = ε t h f
抵抗疲劳的构造 抵抗脆性断裂的构造
连接形式
焊接：现代钢结构最主要的连接方式 9 适用广、构造简单、省料省工、可自动化、效率高。
9 焊缝质量易受材料、操作影响，材性要求、焊接工艺、质量检查等 铆接：热铆、常温铆接。采用较少
9 传力可靠、韧性和塑性好、质量易检查，对常承受动力荷载作用、荷载 较大、跨度较大的结构仍采用。
3(sin 2 β + 16 cos2 β ) 1 6 (1 + c o s 2 β )
极限承载力 分析基础
带缺陷情况下的数值极限分析： （咬边、欠焊、焊瘤、表面裂纹等）
9 费钢费工、需较大的铆合力 普通螺栓连接：A、B、C级（孔径差1.0~1.5mm）
9 装卸便利、设备简单。 9 连接不紧密、不宜受剪。
高强螺栓连接：摩擦型、承压型 9 摩擦型加工方便、对构件的削弱较小、可拆换，包含普通螺栓和铆接的 优点，目前成为替代铆接的优良连接； 9 制作、施工费用高。
射钉（薄钢板）、自攻螺钉（薄钢板） 、焊钉（钢、混）
角焊缝的性能
受力复杂： 试验研究:
¾ 承载能力: 9 受拉: 9 受剪: 9 同时受拉 和受剪
¾ 变形能力:
角焊缝的性能
试验研究: 破坏面倾角变化100到800之间. ¾ 变形能力: 能够经受较大的塑性变形是连接应该具有的优良性能.
¾ 规范：无规定 有效长度：
¾ 剪应力的不均匀分布:
9 变形能力：上限 9 构造：刚度分布 ¾ 偏心影响：不能太短 ¾ 规范： 8、40、60 h f
变形能力
最大长度分析： δ = l w f y
2E
lw
=
2
E fy
× 1 ~ 1.4 m m
≈ 1745mm
欧洲规范：对横向加劲肋的角焊缝 l w ≥ 1 .7 m 时，折减