东大工程结构设计原理课件 04 构件的连接
《钢结构的链接》课件
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
东大工程结构设计原理课件 05 梁的结构形式及破坏类型
结构设计原理
第 二十八 讲
主讲教师： 曹双寅 舒赣平
第28讲：受弯构件－梁（5） 上一讲内容 钢筋混凝土构件的连接
1、钢筋的连接 2、预制板的连接 3、预制构件（梁、柱）的连接
5－1
第28讲：受弯构件－梁（5） 5－2
梁上的荷载
只承受弯矩或弯矩与剪力共同作用的构件成为梁（受 弯构件）。 作用于梁上的荷载通常有：均布荷载、集中荷载。 按工程力学的弹性方法计算荷载效应(弯矩、剪力、 变形等）。 按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
第29讲：受弯构件－梁（5） 5－13
钢梁的主要破坏类型
构件整体失稳（平衡状态变化）：
组成构件的板件发生局部失稳：
梁刚度不足，挠度过大， 影响正常使用； 钢结构表面锈蚀严重， 耐久性差。
b
第29讲：受弯构件－梁（5） 5－14
钢筋混凝土梁的主要破坏类型
正截面强度破坏类型：（配筋率） 1.适筋破坏－钢筋先屈服，混凝土后压碎（延性破 坏）； 2.少筋破坏－一裂就坏（脆性破坏）； 3.超筋破坏－受压区混凝土先压碎而受拉区钢筋不屈 服（破坏突然、脆性破坏）。
第28讲：受弯构件－梁（5） 5－5
梁的截面形式
合理截面： 在截面面积一定的前提下，尽可能提高截面的抗弯 刚度（惯性矩I、弹性抵抗矩W），充分发挥材料的 受力性能，同时兼顾制造、施工的可能性。
第28讲：受弯构件－梁（5） 5－6
钢梁的常用截面形式
热轧型钢； 冷弯薄壁型钢； 焊接组合截面； 特点： 截面开展，力学 性能好，须注意 板件局部失稳。
东南大学工程结构设计原理第七章ppt
第7章柱的承载力计算实腹式钢柱缀条式格钢柱缀板式格钢柱♦截面组成型式◊实腹式；◊格构式。
柱脚yyxxx11柱脚(实轴)x xy 1y(虚轴)(虚轴)y 1x (实轴)y柱头柱身柱身ll缀板l = l缀条柱头7.1 钢柱的类型及应用第7章柱的承载力计算NNNN N N (a)(b)(c)7.4 轴心受压构件的整体稳定♦现象与定义◊定义轴心受压构件，当轴心压力较小时，构件保持顺直。
当增加到一定大，直线形式的平衡会变为不稳定的，如压力再稍增加，则弯曲变形即迅速增大而使构件丧失承载能力。
这种现象称为构件的弯曲屈曲或弯曲失稳。
对某些抗扭刚度较差的的轴心受压构件，当到达某一临界大小，稳定平衡状态不再保持时，发生微扭转变形。
这种现象称为扭转屈曲或扭转失稳N N N N7.4 轴心受压构件的整体稳定第7章柱的承载力计算7.4 轴心受压构件的整体稳定◊失稳种类（1）欧拉屈曲或第一类失稳这类失稳的特点是在达到临界状态前，结构保持初始平衡位置，在达到临界状态时，结构从初始的平衡位置过渡到无限临近的新的平衡位置，此后变形进一步增大，要求荷载增加。
（2）极值型失稳或第二类稳定这类失稳没有平衡分岔现象。
随着荷载的增加，结构变形增加，而且越来越快，直到结构不能承受增加的外荷载。
（3）屈曲后极值型失稳第7章柱的承载力计算♦理想轴心受压构件的弹塑性屈曲◊切线模量理论：◊柱子曲线：（双曲线）轴压构件的临界应力与长细比的关系曲线。
22202//λππA E l I E N t t cr ==22/λπσt cr E =f yf pd d tE s1E 1曲线p f EOOpf f y曲线E EE E crf y曲线Oapaaa cry f 1yf f p f y cryf 2E 2f yf y crf 2yE 2t (切线模量公式)(欧拉公式)aatacta7.4 轴心受压构件的整体稳定第7章截面型式和尺寸 热轧H型钢 （b/h>0.8 ） 焊接H型钢 （t＞40） 焊接箱形 截面 （t＞40） 40＜t≤80 t＜80 焰切板 轧制板 b/t＜20 b/t≥20柱的承载力计算7.4 轴心受压构件的整体稳定 对x轴（强 轴） b c b c c b31对y轴（弱 轴） c d b d7.5 轴心受压构件的局部稳定 ♦ 单向均匀受压薄板的屈曲：N cr = k第7章柱的承载力计算z b Nπ 2Db2Et 3 D= 12(1 − ν 2 )σ crχkπ 2 E t 2 ( ) = 2 12(1 − υ ) buay N(a)(b)327.5 轴心受压构件的局部稳定 ♦ 轴心受压构件局部稳定的计算方法 ◊ 采用限制构件截面板件宽厚比的办法来实现，即限 制板件宽度与厚度之比不要过大，否则临界应力 σ cr 很低，会过早发生局部屈曲。
混凝土结构设计中的构件连接原理
混凝土结构设计中的构件连接原理一、引言混凝土结构是建筑设计中常用的一种结构形式，它具有优异的抗压性能、耐久性能和抗震性能。
混凝土结构的构件连接是混凝土结构设计中的重要环节，它直接关系到结构的安全可靠性和使用寿命。
本文将从混凝土结构的构件连接原理入手，详细介绍混凝土结构设计中的构件连接原理。
二、混凝土结构的构件连接类型混凝土结构的构件连接类型主要有以下几种：1.机械连接：利用机械装置将构件连接在一起，如螺栓连接、焊接等。
2.化学连接：利用化学反应将构件连接在一起，如混凝土预埋件、化学锚固等。
3.粘结连接：利用粘结材料将构件连接在一起，如钢筋混凝土中的钢筋和混凝土之间的粘结连接。
4.摩擦连接：利用摩擦力将构件连接在一起，如钢结构中的螺栓摩擦连接。
以上四种连接方式在混凝土结构设计中都有着广泛的应用，具体应根据具体情况进行选择。
三、混凝土结构的构件连接原理混凝土结构的构件连接原理是指将混凝土结构中的各个构件连接在一起，使其形成一个整体，从而满足结构的安全性、可靠性和使用寿命的要求。
混凝土结构的构件连接原理主要包括以下几个方面：1.受力原理混凝土结构中的构件连接是为了传递结构的受力，因此受力原理是构件连接的基本原理。
在混凝土结构中，不同构件之间的受力方式不同，如梁与柱之间的受力方式是剪力和弯矩的作用，而柱与基础之间的受力方式是轴力和弯矩的作用。
因此，在进行构件连接时，必须要根据不同构件之间的受力方式设计合适的连接方式，以确保结构的受力性能。
2.刚度原理混凝土结构中的构件连接不仅要满足受力要求，还要满足刚度要求，即连接后的结构应该具有足够的刚度，以保证结构的稳定性和可靠性。
在混凝土结构中，不同构件的刚度不同，如梁的刚度比柱的刚度大，因此在进行构件连接时，应该根据不同构件的刚度设计合适的连接方式，以保证结构的刚度和稳定性。
3.材料原理混凝土结构中的构件连接不仅要满足受力和刚度要求，还要满足材料要求，即连接材料应该具有足够的强度和耐久性，以保证结构的使用寿命。
钢结构的连接PPT(148页)
结构设计及构件连接方式
结构设计及构件连接方式结构设计是指对建筑、桥梁、机械等工程进行以力学、材料力学、结构力学等为基础的设计。
其目的是构造出在预先规定的负荷、工作条件下具有足够承载力、刚度和稳定性的结构，以保证工程安全并达到经济合理的目的。
该设计需要考虑各个方面的因素，包括负荷、区域特点、所使用的材料、能源消耗、环境问题等。
因此，在工程结构设计时，必须重视优化设计原则，合理选择构件连接方式，以确保工程的可靠性和经济性。
一、结构设计的基本原则1.安全性安全是结构设计中最重要的原则。
设计应确保建筑结构在正常使用的情况下，符合强度、刚度和稳定性要求，能够承担其规定的荷载和强度要求，确保人员和财产的安全。
2.稳定性稳定性是确保结构能够免受破坏，不发生变形的能力，以免对建筑物的使用造成影响。
该原则强调结构的固有稳定性以及在外部荷载作用下结构的稳定性，并且可在设计时采取适当的预防措施。
3.经济性经济性是结构设计中必须充分考虑的问题。
这包括利用材料优化设计、考虑可行性和可持续性、减少能源消耗和环境影响等。
设计师应确保所选用的结构形式、材料和施工方法与客户需求相适应。
在结构设计的实际应用中，构件连接方式是决定结构是否可以正常运行的关键因素。
一些重要的连接方式如下：1.焊接焊接是建筑、桥梁、机械等结构连接的常见方式。
通常采用气焊、电弧焊、TIG焊等方法。
这种连接方式具有结构高刚度、大强度等特点。
2.螺栓法兰连接螺栓法兰连接是一种相对简单的结构连接方式，通常由法兰、螺栓和螺母三部分组成。
螺栓法兰连接适用于各种结构，它使桥梁和建筑物的钢结构组成整体，支撑稳定，且可维修。
3.劳氏铆接劳氏铆接是在两个或多个薄板或薄壁体之间形成连接的一种结构连接方式。
它以铆钉作为主要连接件，牢固可靠，适用于遇到高温或冷却的情况。
4.胶粘法胶粘法是使用特殊的胶粘剂将两种或多种材料连接在一起的一种方式。
该方式在使用各种材料的异构结构时常常使用，它可以使不同材料在力学性能上具有良好的互补性。
东大工程结构设计原理课件04构件的连接 共85页
有效截面为计算时的破坏面；
y
2.在通过焊缝形心的拉力、 压力和剪力作用下，假定沿
N
x
Ny
焊缝长度的应力是均匀分布的。
hf
45。 45。 45 。破坏面
τ⊥ σ⊥
τ σf
x
＝
h e
课件
。。 45 45
τ⊥ σf
σ⊥ 20
第21讲：构件连接（4）
4－18
直角角焊缝的计算
基本计算公式：
23(2//2)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 3ffw
焊缝上任一点的应力方向将垂直与该点与形心O的连线， 而其大小则与该点至形心O的距离成正比。
T Tr I
焊缝1点处的强度
h
b
a
2P
y
2
1
x
x
o
应满足：
3y 4
t
TfyVfy
f
2
Tfx
2
ffw
(a)
课件
t
x y
2
1
T
fx
T
T
fy
x
x
o
T
3 y4 (b)
课件
29
第22讲：构件连接（4）
构造措施：
角焊缝的构造
2 hf 2 hf
a) 两侧围焊
b) 三面围焊
N
易弯曲
c) L 形围焊
b
4－26
N
w
｛b≥ 5tmin b≤ 25mm
hf n×n
课件
e
e
e
30
第22讲：构件连接（4） 下一讲的主要内容
1、普通螺栓的形式和规格 2、螺栓的排列与布置 3、普通螺栓连接的受力性能
工程结构第四章 构件的连接
一、钢结构连接
◊ 气体保护焊
♦ 用保护气体代替了焊剂； ♦ 气体保护焊的焊接效率高，熔深大，焊缝质量好， 焊缝 强度比手工焊高，且塑性和耐腐蚀性好，特别适合厚钢板 的焊接.
一、钢结构连接
5. 焊接连接和焊缝形式：
按构件相对位置分： 平接、搭接和顶接（T形）三种 按焊接位置分：俯焊，立焊，横焊，仰焊
面为300x14mm，承受轴心力设计值N=800kN（静力荷载 钢材Q235，手工焊，焊条E43xx系列。
力集中，对结构受力很不利。因此，对焊缝进行质量检 很重要。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
一、钢结构连接
• 焊缝质量等级: 分三级 • 一级焊缝:要求对每条焊缝长度的100%进行超声波探伤 适用于直接承受动力荷载或受拉等强对接焊缝连接
• 二级焊缝:要求对每条焊缝长度的20%且不小于200mm进 超声波探伤 ；适用于承受静力荷载的等强对接焊缝连
2.在通过焊缝形心 的拉力、压力和剪力 作用下，假定沿焊缝 长度的应力是均匀分 布的。
3. 角焊缝的抗拉、 抗压和抗剪强度设 计值取用相同的值 ffw (实质上是抗剪 强度，乘以 3 后为
w
y Nx
Ny
hf
45。
45。
he
。 45
＝
τ⊥ σ⊥
τ σf
x
。。 45 45
τ⊥
σ⊥
二、 焊缝连接的计算和构造
= 410cm
1 =107× 380 =101.7MPa
400
1 = 1245002×4×2783××114006= 60.8MPa
二.角焊缝的构造与计算
1.当焊缝轴线与外力作用方向平行时，称为侧面角焊缝，又 侧缝；
钢结构连接PPT课件
1.2 螺栓连接：
由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体） 两部分组成的螺栓，与螺母配合，用于紧 固连接两个带有通孔的零件， 这种连接形 式称螺栓连接 。
金属的有效截面积，从而导致焊缝的强度降低。
（4）夹渣与夹杂物：熔化焊接时的冶金反应 产物，例如非金属杂质（氧化物、硫化物等） 以及熔渣，由于焊接时未能逸出，或者多道 焊接时清渣不干净，以至残留在焊缝金属内， 称为夹渣或夹杂物。视其形态可分为点状和 条状，其外形通常是不规则的，其位置可能
在焊缝与母材交界处，也可能存在于焊缝内。
4.2 焊接残余应力对结构的影响：
1、对静载强度的影响： 焊接残余应力的存在将明显降低脆性材料
钢结构的静载强度。 2、对构件加工尺寸精度的影响 3、对受压杆件稳定性的影响 4、对应力腐蚀裂纹的影响
4.3 焊接残余应力的消除方法：
1、热处理 对于同一种材料，回火温度越高，保温时间越
长，残余应力越小。 2、锤击法
钢结构连接
钢结构连接:
1、钢结构的连接方法 2、螺栓连接方法及分类 3、焊接连接方法及分类 4、焊接应力及焊接变形
1、钢结构的连接方法：
钢结构的构件制作和整体安装都离不开零 部件和构件之间的连接（connection）。 钢结构主要的连接方法是焊接连接和螺栓 连接，有时也使用铆钉连接。
1.1 铆钉连接：
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
5、焊钉；6、槽焊
焊钉
槽焊
焊钉、槽焊即在板件上加工出圆孔或槽孔，在 孔内进行部分或全部焊接。焊钉和槽焊用于搭接连 接可以传递剪力，或用于防止搭接部分的鼓曲，或 用于组装件的连接。
第4章构件的连接
南航土木工程系
第4章 构件的连接
6
1、普通螺栓 ➢ 材料：碳素钢Q235 ➢ 级别：A、B、C三级
◊ A级和B级：精制螺栓 有5.6级和8.8级两种 螺栓杆和螺栓孔之间缝隙小（I类孔） 受剪性能好 成本高
◊ C级：粗制螺栓 有4.6级和4.8级两种 螺栓杆和螺栓孔之间缝隙大（II类孔） 受剪变形大 成本低
端缝的强度比侧缝高，但塑性较差，性质较脆
南航土木工程系
第4章 构件的连接
37
➢ 无论是侧缝与端缝，焊缝计算时一律取与焊脚边呈
4h5eo的。斜计面算为截计面算上截平面均，破即坏焊应缝力有为效焊厚缝度强0度.7（hf 力，除记以为
焊缝破坏面积）。
➢焊脚尺寸 4 8 12
正面角焊缝 432.5 362.2 332.0
南航土木工程系
第4章 构件的连接
35
4.2.2 角焊缝的构造要求和计算（普通直角角焊缝）
➢ 侧面角焊缝：主要承受剪力作用 侧缝剪应力沿焊缝长度方向分布不均匀
破坏面通常在 45 斜截面
破坏起点在侧缝两端
南航土木工程系
第4章 构件的连接
36
➢ 正面角焊缝：应力状态复杂，应力集中较明显 焊缝的根部出现应力高峰，首先开裂
3、纵横两方向的对接焊缝可采用十字形交叉或T形 交叉
南航土木工程系
第4章 构件的连接
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二、 对接焊缝的计算 1、轴心力作用下
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南航土木工程系
第4章 构件的连接
31
➢ 当采用引弧板时，对接焊缝抗压、抗剪和一、二 级焊缝抗拉强度与母材相等，在焊件强度保证的 条件下可不必计算焊缝强度；只在三级焊缝受拉 力作用时才需按上式进行验算。