《钢结讲义构》课件第三章钢结构的连接
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第三章-钢结构连接(螺栓)ppt课件
.
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
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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
《钢结构的链接》课件
考虑各种工况下的应力分布和极限承载能力。
链接的强度与稳定性分析
稳定性分析 考虑失稳模式和临界载荷。
分析链接在各种外力作用下的稳定性。 进行必要的稳定性试验。
链接的优化设计
• 优化目标：在满足强度和稳定性 要求的前提下，降低成本、提高 效率。
链接的优化设计
2. 有限元分析和仿真技术 。
1. 遗传算法、粒子群算法 等进化算法。
保结构的长期安全性和稳定性。
加强安全培训
对施工人员进行安全培训，提高安全意识和 自我保护能力。
配备安全设施
在施工现场配备必要的安全设施，如安全带 、安全网等。
06
钢结构的链接案例分析
大型场馆的钢结构链接
总结词
大型场馆的钢结构链接通常采用高强度 钢材和大跨度结构，以满足大空间和多 功能的需求。
VS
详细描述
大型场馆如体育馆、会展中心等，需要大 跨度、大空间的建筑结构来满足各种活动 和展览的需求。钢结构的链接技术在大跨 度结构中尤为重要，通过合理的节点设计 和连接方式，能够实现大跨度、大空间的 建筑结构，同时保证结构的稳定性和安全 性。
安装工程
包括钢柱、钢梁、钢 板的安装等，是链接 施工的关键环节。
焊接工程
包括对接焊、角焊、 熔透焊等，是链接施 工的重要步骤。
防腐、防火工程
包括涂装、防火涂料 等，是链接施工的保 障措施。
链接施工的质量控制措施
01
02
03
04
严格控制材料质量
包括钢材、焊接材料等，应符 合设计要求和国家标准。
加强施工过程监控
03
钢结构的特殊链接方式
跨度较大的钢结构链接
01
02
03
04
链接的强度与稳定性分析
稳定性分析 考虑失稳模式和临界载荷。
分析链接在各种外力作用下的稳定性。 进行必要的稳定性试验。
链接的优化设计
• 优化目标：在满足强度和稳定性 要求的前提下，降低成本、提高 效率。
链接的优化设计
2. 有限元分析和仿真技术 。
1. 遗传算法、粒子群算法 等进化算法。
保结构的长期安全性和稳定性。
加强安全培训
对施工人员进行安全培训，提高安全意识和 自我保护能力。
配备安全设施
在施工现场配备必要的安全设施，如安全带 、安全网等。
06
钢结构的链接案例分析
大型场馆的钢结构链接
总结词
大型场馆的钢结构链接通常采用高强度 钢材和大跨度结构，以满足大空间和多 功能的需求。
VS
详细描述
大型场馆如体育馆、会展中心等，需要大 跨度、大空间的建筑结构来满足各种活动 和展览的需求。钢结构的链接技术在大跨 度结构中尤为重要，通过合理的节点设计 和连接方式，能够实现大跨度、大空间的 建筑结构，同时保证结构的稳定性和安全 性。
安装工程
包括钢柱、钢梁、钢 板的安装等，是链接 施工的关键环节。
焊接工程
包括对接焊、角焊、 熔透焊等，是链接施 工的重要步骤。
防腐、防火工程
包括涂装、防火涂料 等，是链接施工的保 障措施。
链接施工的质量控制措施
01
02
03
04
严格控制材料质量
包括钢材、焊接材料等，应符 合设计要求和国家标准。
加强施工过程监控
03
钢结构的特殊链接方式
跨度较大的钢结构链接
01
02
03
04
3 钢结构的连接.ppt
焊缝轴线与作用力平行
A. 应力分析
剪应力τf
N
N
lw
B. 破坏形式
（2）正面角焊缝（端焊缝）
焊缝轴线与作用力垂直 A. 应力分析
B. 正面角焊缝的破坏形式
（3）斜角焊缝 焊缝轴线与作用力成一定角度
二、角焊缝的构造要求
1、最大焊脚尺寸hf,max 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，hf,max应满足以下要求: hf,max≤1.2t1（钢管结构除外）
内部检验主要采用超声 波，有时还用磁粉检验 荧光检验等辅助检验方 法。还可以采用X射线或 γ射线透照或拍片。
2.焊缝缺陷
四.焊缝代号
§3.3 角焊缝的构造与计算
一、角焊缝的形式和受力分析 1、角焊缝的形式: 直角角焊缝、斜角角焊缝
（1）直角角焊缝
hf hf
hf
hf 普通式
1.5hf 平坡式
hf 凹面式
式中: t1---较薄焊件厚度。 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； 当 t>6mm时，hf,max≤t-(1~2)mm；
t hf t1
t
hf
t1
2、最小焊脚尺寸hf,min 为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬组
织，导致母材开裂，hf,min应满足以下要求:
将3—3、3—4式，代入3—2式得：
σ┻2
3(τ┻2
τ∥2 )
f
w u
3
f
w f
(3 2)
┻ ┻ f
2
f ∥
f
2
2
3
f
2
2
2 f
3
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。
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。
钢结构钢结构的连接课件.ppt
f
w f
f
he
N lw
f
w f
(
f
f
)2
2 f
f
w f
钢结构钢结构的连接课件
钢结构钢结构的连接课件
请 回 答
1、对接焊缝与角焊缝在计算方法上有何区别? 2、侧面焊、三面围焊哪种做法较为经济?
(在同样荷载下) 3、焊接残余应力与变形对结构的性能有何影
响?采取哪些措施?
钢结构钢结构的连接课件
3-6 普通螺栓连接构造和计算
f
N he
lw
f
w f
f
f he钢N结构l钢w结构的f连f接w 课件
四、偏心力作用
1、弯矩M: f
M Ww
6M he lw2Biblioteka ffw f
2、扭矩T:
计算假定:(1)被连接件是绝对刚性的,角焊缝是弹性
(2)被连接件绕角焊缝有效截面形心o旋转,角焊缝上任
一点应力方向垂直该点与形心连线,应力大小与其
(3 23)
(2)承压承载力设计值
N
b C
d
tf
b C
(3 24)
当构件节点处或 拼接缝一側 螺栓较多,沿受力方向连接长
Nb min
minN NV Cbb
度: l1
l115d0 l160d0
1.1 l1
15d00
0.7 d0螺 栓 孔 径
钢结构钢结构的连接课件
图3-59 抗剪螺栓连接 图3-60 螺栓钢承结构压钢结的构的应连力接课分件 布
钢结构钢结构的连接课件
y1
y2
e
e
e'
y '1
y '2
y2
钢结构课件-第三章钢结构的连接c普栓
N f An ,1 An ,1 b m d 0 t ;
b1
b
1 2
f 钢材强度设计值 ; d 0 螺栓孔直径；
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截面:
0.5 N f An , 2
An , 2 b1 m d 0 t1 ; f 钢材强度设计值 ; d 0 螺栓孔直径；
b1 拼接板宽度； m 危险截面上的螺栓数； t1 拼接板厚度。
B、螺栓采用错列排列时: 主板的危险截面为1--1和
c1
1 1’
t1 t
1’--1’截面:
N f An
N
b c4 c3 c2
N
对于1 1截面：An b m d 0 t ;
1 1’
2 2 对于1’ 1’ 截面：An 2c4 m 1 c1 c2 m d0 t; 式中：f 钢材强度设计值； d 0 螺栓孔直径；
b N 12Tx N 1F N min
2
( 3 47)
三、普通螺栓的抗拉连接
（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能
抗拉螺栓连接在外力作用下，连接板件接触面
有脱开趋势，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以栓杆被
拉断为其破坏形式。
（二）单个普通螺栓的抗拉承载力设计值
( 3 41)
N 1T
T r1
n i 1
2 r i
T r1
2 2 x y i i i 1 i 1
n
n
( 3 42)
y
将N1T沿坐标轴分解得:
N 1Tx T r1
b1
b
1 2
f 钢材强度设计值 ; d 0 螺栓孔直径；
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截面:
0.5 N f An , 2
An , 2 b1 m d 0 t1 ; f 钢材强度设计值 ; d 0 螺栓孔直径；
b1 拼接板宽度； m 危险截面上的螺栓数； t1 拼接板厚度。
B、螺栓采用错列排列时: 主板的危险截面为1--1和
c1
1 1’
t1 t
1’--1’截面:
N f An
N
b c4 c3 c2
N
对于1 1截面：An b m d 0 t ;
1 1’
2 2 对于1’ 1’ 截面：An 2c4 m 1 c1 c2 m d0 t; 式中：f 钢材强度设计值； d 0 螺栓孔直径；
b N 12Tx N 1F N min
2
( 3 47)
三、普通螺栓的抗拉连接
（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能
抗拉螺栓连接在外力作用下，连接板件接触面
有脱开趋势，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以栓杆被
拉断为其破坏形式。
（二）单个普通螺栓的抗拉承载力设计值
( 3 41)
N 1T
T r1
n i 1
2 r i
T r1
2 2 x y i i i 1 i 1
n
n
( 3 42)
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将N1T沿坐标轴分解得:
N 1Tx T r1
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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。
轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式两类（P97图4.2） 实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截
面（钢板组合与型钢组合截面） 格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面
第二节 轴心受力构件的强度与刚度
一、轴心受力构件的强度
以净截面的平均应力强度为准则：即 σ N fy f
An rR
二、轴心受力构件的刚度
以构件的长细比来控制，即
λ x( y)
l0x( y) ix( y)
λ
第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定
一、稳定问题的概述
所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状 态的属性。如图4.4，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定 平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平 衡状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件 的稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。
An
n An
受拉连接高强螺栓计算
由于高强螺栓的基本承载力为摩擦力，而摩擦力预正压力有 关，为保证板件间保留一定的压紧力《规范》规定:
Ntb 0.8P
受弯连接结算（形心轴在中排）
NtMm My y1i2 Ntb0.8P
拉、剪共同作用连接计算
V0.9nfμ (P1.2N 5 t)
Nt Ntb0.8P
三、承压型高强螺栓连接
受力性能同普通螺栓，拉剪作用时以栓杆抗剪及孔壁 承压承力；受拉同摩擦型，计算公式总结如表3.11。
本章重点
1、角焊缝的构造与计算； 2、焊接残余应力与变形的产生机理与影响； 2、普通螺栓受剪连接的破坏形式与机理；轴心受力构件
第一节 概 述 第二节 轴心受力构件的强度与刚度 第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定 第四节 实腹式轴心受压构件的局部稳定 第五节 实腹式轴心受压构件的截面设计 第六节 格构式轴心受压构件
单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时，由 于截面的形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）不 重合，截面内的内力分量相对于剪心产生偏心产生扭矩，从 而产生扭转变形。失稳承载力低于弯曲失稳承载力。
时仍按均布，但强度需乘折减系数β，当l1≥15d0时：
β1.1 l1 0.7 15d00
当l1≥60d0时β＝0.7
连接所需螺栓数量：
n
N
N
b min
连接板净截面强度
σ＝ N f An
扭矩、轴力及剪力共同作用受剪螺栓群计算
扭矩作用： T N 1 T r 1 N 2 T r 2 N n T r n
单个受剪螺栓的承载力计算
螺栓抗剪：
NVb
nV
πd2 4
fVb
孔壁承压： NC bd tfC b
最大承载力： N V N m b i m nN V b ; i N C b n
轴力作用受剪螺栓群的连接计算
受力特性：沿受力方向，受力分配不均，两端大中间小，
在一定范围内，靠塑变可以均布内力，过大时，设计计算
N1F nmFey1i2y(mFey1,i,y2)
拉剪共同作用螺栓连接计算
2
2
NV NVb
Nt Ntb
1
NV
V n
NCb
F NV n
Nt
Fey1 m yi2
注：此类连接因无支托板，一般应考虑精制螺栓连接，以减 少连接变形。
第七节 高强度螺栓连接
一、概述
按受力特性分：摩擦型与承压型 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；
受力性能与承载力
Ntb 14πde2 ftb
Nt
N n
Ntb
受弯矩作用螺栓连接计算
M mN 1 My1NM 2 N n M
N1M N2M NnM
y1
y2
yn
N1M
M m
y1 yi2
Ntb
M、N共同作用（偏心受拉）螺栓计算
• 小偏心： Nm Minm Myy5i2 N5NN n • 大偏心: Nm Minm Myy5i2 N5NN n
N1T N2T NnT
r1
r2
rn
N1Tx
Tx1 xi2 yi2
N1Tx
Tx1 xi2 yi2
轴力及剪力作用
N
N 1x
N n
N
V 1x
V n
轴力扭矩共同作用下最大受力螺栓
N 1 T N V(N 1 T x N 1 N x)2 (N 1 T y N 1 V y)2N m b in
受拉螺栓连接