钢结构连接与受力分析_图文
合集下载
钢结构内力分析课件.ppt
③根据方程画内力图
3
x
29
§ 剪力、弯矩与分布荷载间的关系及应用
一、 剪力、弯矩与分布荷载间的关系
q
1、支反力：
YA
YB
ql 2
2、内力方程
L
YA
x
3、讨论：
YB
Q(x) 1 ql qx 2
(0 x l)
M (x) 1 qlx 1 qx2 (0 x l) 22
dM (x) 1 ql qx Q(x) dQ(x) q q(x)
x3 1
M
(x3)
2 1
1 2
1.5(kN.m)
28
L
YA Q(x)
q0 L2 6
3 3
L
M(x)
3q0L2 27
q0 解：①求支反力
YA
q0L 6
;
YB
q0L 3
②内力方程
YB
Q(
x
)
q0 6L
(L2
3x2)
(0 x l)
x
M (x)
q0x 6L
(
L2
x2
)
(0 x l)
q0L2
2--2截面取右侧考虑： Q2 P
M2 P 0.5a 0.5Pa
16
800N
2 1200N/m [例]：求图所示梁1--1、
1 A
2--2截面处的内力。 B
1.5m 1.5m YA
2m 1
3m YB
2 1.5m
解：（1）确定支座反力
Y 0 YA YB 800 12003 0
YA 1500N
YA
b L
P
x
M (x1)
b L
《钢结讲义构》课件第三章钢结构的连接
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。
钢结构第三章连接PPT课件
第三章 钢结构的连接
第一节 钢结构的连接方法
一、结构的连接方法
1、焊缝连接
20世纪初开始在工程结构上较广泛应 用。焊接是现代钢结构最主要的连接方 法之一。
优点：不削弱构件截面，构造简单， 节约钢材，加工方便，可采用自动化操 作，生产效率高。刚度较大、密封性能 好。
缺点：焊缝附近存在热影响区，由高 温快速降到常温，使钢材脆性加大；存 在焊接残余应力及残余变形；焊接结构 低温冷脆问题也比较突出。
1.1 f t w
M
N
Ww
Aw
ftw
( 1
N
)2
3
2 1
1.1 ft w
第四节 角焊缝连接的构造和计算
一、受力情况和构造要求 1、角焊缝的形式和受力情况 侧焊缝--长度方向与作用力方向平行的角焊缝称为侧
焊缝。 端焊缝--长度方向与作用力方向垂直的角焊缝称为端
焊缝。
角焊缝两焊脚边的夹角α一般为90。（直 角角焊缝），若该夹角大于或小于90。 ；则 称为斜角角焊缝。
2、铆钉连接及特点
铆钉连接是用一端带有半圆形预制钉头的铆 钉，将钉杆烧红迅速插入被连接件的钉孔中， 再用铆钉枪将另一端也打铆成钉头，使连接达 到紧固。
优点 传力可靠，塑性、韧性好， 动力性能好
缺点 费工费料、劳动强度高。
因施工噪音巨大，目前承重钢结构连 接中已很少应用。
3、螺栓连接
分为： 普通螺栓连接、 高强度螺栓连接
• 如图3-19所示，角焊缝有效截面上同时存在正应力和剪 应力，则可按第四强度理论计算其等效应力为：
2
3(
2
Ⅱ2
)
3
f
w f
2 3
(
2 fx
2 fy
第一节 钢结构的连接方法
一、结构的连接方法
1、焊缝连接
20世纪初开始在工程结构上较广泛应 用。焊接是现代钢结构最主要的连接方 法之一。
优点：不削弱构件截面，构造简单， 节约钢材，加工方便，可采用自动化操 作，生产效率高。刚度较大、密封性能 好。
缺点：焊缝附近存在热影响区，由高 温快速降到常温，使钢材脆性加大；存 在焊接残余应力及残余变形；焊接结构 低温冷脆问题也比较突出。
1.1 f t w
M
N
Ww
Aw
ftw
( 1
N
)2
3
2 1
1.1 ft w
第四节 角焊缝连接的构造和计算
一、受力情况和构造要求 1、角焊缝的形式和受力情况 侧焊缝--长度方向与作用力方向平行的角焊缝称为侧
焊缝。 端焊缝--长度方向与作用力方向垂直的角焊缝称为端
焊缝。
角焊缝两焊脚边的夹角α一般为90。（直 角角焊缝），若该夹角大于或小于90。 ；则 称为斜角角焊缝。
2、铆钉连接及特点
铆钉连接是用一端带有半圆形预制钉头的铆 钉，将钉杆烧红迅速插入被连接件的钉孔中， 再用铆钉枪将另一端也打铆成钉头，使连接达 到紧固。
优点 传力可靠，塑性、韧性好， 动力性能好
缺点 费工费料、劳动强度高。
因施工噪音巨大，目前承重钢结构连 接中已很少应用。
3、螺栓连接
分为： 普通螺栓连接、 高强度螺栓连接
• 如图3-19所示，角焊缝有效截面上同时存在正应力和剪 应力，则可按第四强度理论计算其等效应力为：
2
3(
2
Ⅱ2
)
3
f
w f
2 3
(
2 fx
2 fy
钢结构构件受力分析ppt课件
对于需要计算疲劳的梁，因为有塑性区深入的截面，
塑性区钢材易发生硬化，促使疲劳断裂提前发生，宜取 x= y =1.0。
第三章 构件截面强度
2 抗剪强度
1.剪力中心
在构件截面上有一特殊点S，当外力产生的剪力作用在该点时 构件只产生线位移，不产生扭转，这一点S称为构件的剪力中心， 也称弯曲中心。
若不通过剪力中心，梁在弯曲的同时还要扭转，由于扭转是 绕剪力中心取矩进行的，故S点又称为扭转中心。剪力中心的位置 仅与截面的形状和尺寸有关，而与外荷载无关。 剪力中心S位置的一些简单规律
Vy Sx Ixt
fv
图3.9 工字形和槽形截面梁中的剪应力
（3-10）
Vy ——计算截面沿腹板平面作用的剪力； Sx ——计算剪应力处以上或以下毛截面对中和轴的面积矩； Ix——毛截面惯性矩；fv——钢材抗剪设计强度； t——计算点处板件的厚度。
第三章 构件截面强度
3.3 梁的局部压应力和组合应力
m
ax
(
l0 i
)m
ax
[
]
第三章 构件截面强度
80 400
截面特性计算
截面积：上、下翼缘及腹板截面积之和
y
－200×20
A 20 2 10 2 361 96cm2 中和轴（形心）位置：按全截面对某轴的面积 x 矩等于各块板分别对该轴的面积矩之和求得。
b
y1
x
10
y1
[]350
查得2∟100×10, ix 3.05cm ,iy 4.52cm.
A=2×19.26cm2
AnI = 2× (2×45+ 402+1002 - 2×20) ×10=3150 mm2
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
钢结构连接与受力分析
4 焊缝连接型式及焊缝型式 连接型式
平接、搭接、T形连接和角接
连接型式
对接焊缝和角焊缝
正面角焊缝 侧面角焊缝
连续角焊缝
断续角焊缝
施焊位置
俯焊（平焊）、立焊、横焊和仰焊
5 焊缝代号 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
3 对接焊缝的构造和计算
排列要求
• 受力要求：
钢板端部剪断，端距不应小于2d0; 受拉时，栓距和线距不应过小；
受压时，沿作用力方向的栓距不宜过大
• 构造要求
栓距和线距不宜过大
• 施工要求
有一定的施工空间
钢板上螺栓和铆钉的容许间距 名称 位置和方向 外排(垂直内力或顺内力方向) 垂直内力方向 中心间距 中间排 顺内力方向 沿对角线方向 顺内力方向 中心至构件边缘距离 剪切或手工气割边 垂直内力方向 轧制边、自动气割或锯割边 高强度螺栓 其它螺栓 4 d 0 或8 t 构件受压力 构件受拉力 最大容许距离 （取两者的较小值） 8d0 或12 t 16d0 或24 t 12d0 或18 t 16d0 或24 t —— 2d0 1.5d0 1.5d0 1.2d0 3d0 最小容许距离
2
w 2 3 f fz f
可得角焊缝计算的基本公式为
2 2 2 2 ( fx fy fx fy ) fz ffw 3
仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时
f N /(he lw ) ffw
仅有垂直于焊缝长度方向的轴心力时
f N /(he lw ) f ff w
r
i 1
n
2
i
钢结构的连接ppt课件
J——围焊缝的计算截面积对形心O点的极惯性
矩，J＝Ix＋Iy； Ix——围焊缝对ox轴的惯性矩； Iy——围焊缝对oy轴的惯性矩
角焊缝的最小焊脚尺寸应满足hf≥1.5 （t m ax㎜）， tmax较 厚的焊件的厚度。对埋弧自动焊， hf可减少1㎜；对T 形连接的单面角焊缝应增加1㎜；当tmax≤4㎜时，取hf ＝ tmax。
③侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝的应力沿长度分布不均匀，两端大，中间小。 焊缝中部尚未能充分发挥其承载力。因此，规定侧面角
需要的角焊缝有效高度为
焊脚尺寸hf＝he/0.7＝9㎜
N 118600
he lw[f]2080856.3m m
焊件钢板最大厚度tmax＝14㎜，最小厚度tmin＝10㎜，故焊脚
尺寸hf＝9㎜，满足1.5 (5t m.a6x ㎜)<hf<1.2tmin(=12㎜) 。
（2）轴心力作用下角钢角焊缝的计算
• 直角角焊缝的截面形式有普通焊缝（等边）、平坡焊 缝和深熔焊缝。一般采用普通直角焊缝（图20-9a）， 但是普通直角焊缝受力时力线弯折，应力集中严重，焊 缝根部容易开裂。因此在直接承受动力荷载的直角焊缝 常采用平坡焊缝（图20-9b）和深熔焊缝（图20-9c）。
•斜角焊缝常用于钢管结构中。对于α＞135°或α＜60° 的斜角焊缝,除了钢管结构外,不宜用作受力焊缝。
N3 helf [f ]
再通过平衡关系，可得到：
N1 N2
e2 e1 e2
e1 e1 e2
N N
N3 2
N3 2
k1N
N3 2
k2
N
N3 2
（20-9）
对于图20-16c）所示的L形焊缝，则不需先选定端
焊缝的厚度hf，而令式（20-9）的N2=0，可得到：
矩，J＝Ix＋Iy； Ix——围焊缝对ox轴的惯性矩； Iy——围焊缝对oy轴的惯性矩
角焊缝的最小焊脚尺寸应满足hf≥1.5 （t m ax㎜）， tmax较 厚的焊件的厚度。对埋弧自动焊， hf可减少1㎜；对T 形连接的单面角焊缝应增加1㎜；当tmax≤4㎜时，取hf ＝ tmax。
③侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝的应力沿长度分布不均匀，两端大，中间小。 焊缝中部尚未能充分发挥其承载力。因此，规定侧面角
需要的角焊缝有效高度为
焊脚尺寸hf＝he/0.7＝9㎜
N 118600
he lw[f]2080856.3m m
焊件钢板最大厚度tmax＝14㎜，最小厚度tmin＝10㎜，故焊脚
尺寸hf＝9㎜，满足1.5 (5t m.a6x ㎜)<hf<1.2tmin(=12㎜) 。
（2）轴心力作用下角钢角焊缝的计算
• 直角角焊缝的截面形式有普通焊缝（等边）、平坡焊 缝和深熔焊缝。一般采用普通直角焊缝（图20-9a）， 但是普通直角焊缝受力时力线弯折，应力集中严重，焊 缝根部容易开裂。因此在直接承受动力荷载的直角焊缝 常采用平坡焊缝（图20-9b）和深熔焊缝（图20-9c）。
•斜角焊缝常用于钢管结构中。对于α＞135°或α＜60° 的斜角焊缝,除了钢管结构外,不宜用作受力焊缝。
N3 helf [f ]
再通过平衡关系，可得到：
N1 N2
e2 e1 e2
e1 e1 e2
N N
N3 2
N3 2
k1N
N3 2
k2
N
N3 2
（20-9）
对于图20-16c）所示的L形焊缝，则不需先选定端
焊缝的厚度hf，而令式（20-9）的N2=0，可得到：
钢结构连接PPT课件
铆钉（rivet）连接是将一端带有预制 钉头的金属圆杆，插入被连接构件的圆孔 中，利用铆钉机或压铆机钉连接费材费工，噪音大，一 般情况下很少采用。
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。
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。
钢结构PPT课件第三章 钢结构的连接
400mm)
皮
焊缝
电 弧 焊
自动焊 连续焊丝 焊剂
全自动
长而简单的 焊缝
质量均匀、塑 性、韧性好， 抗腐蚀性强
半自 动焊
连续焊丝
CO2气 体保护
人工操作 前进
任意焊缝
质量均匀、塑 性、韧性好， 抗腐蚀性强
电阻焊
无
无
通电、加 压、机械
薄板点焊
一般用作构造 焊缝
气焊
无短、光 无（乙 焊条 炔 还原
手工
ppt课件
✓ ④未熔合；
✓ ⑤母材被烧穿;
✓ ⑥气孔；
✓ ⑦非金属夹渣；
✓ ⑧裂纹。
缺陷会引起应力集中削弱焊缝有效截面，降低承载能力。
若发现焊缝有裂纹，应彻底铲除后补焊。
ppt课件
18
2、焊缝质量检验和焊缝级别
焊接时为保证质量，需要注意之处：
✓ （1）对不熟悉的钢种焊接时，需做工艺性能和力学性能的 试验；
第五节 焊接残余应力和焊接残余变形
第六节 普通螺栓连接的构造和计算
第七节 高强度螺栓连接的性能和计算
ppt课件
2
第一节 钢结构的连接方法
一、连接设计原则 二、结构的连接方法
ppt课件
3
一、连接设计原则
钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成构件，各构件 再通过一定的安装连接而形成整体结构。连接部位应有足 够的强度、刚度及延性。被连接构件间应保持正确的相互 位置，以满足传力和使用要求。连接的加工和安装比较复 杂、费工，因此选定合适的连接方案和节点构造是钢结构 设计中重要的环节。连接设计不合理会影响结构的造价、 安全和寿命。
➢ (4)连接的计算模型应能考虑刚度不同的零件间的变
钢结构连接PPT
Q N R N1x N1 y N （剪切铆钉承载力） n n
2 2
3）钉孔的布置 基本要求：钉孔应与受力构件轴线对称； 布置简单，钉孔的距离满足构造要求； 钉孔布置—并列，错列 钉孔间距的要求： （1）大于容许最小间距—防止过分的削弱截面； （2）小于容许最大间距—防止钢板压屈鼓起，防止锈 蚀。 （附表 4-6） （传力）受力性连接—按最小钉距布置，省材，减小尺 寸。 （固定位置）缀连性连接—按最大容许钉距布置，节省 钢材；
—连接板的总厚度 d ' —钉杆直径
（2）螺杆 材料： A3 钢； 工艺：粗制螺栓—轧制出螺纹，常用，剪切变形大； 精制螺栓—车制出螺纹； 常用直径：16,18,20,22,24mm ，计算强度时，取螺 纹削弱后的直径；
2）连接型式 （1）对接 单盖板—存在偏心，弯曲变形，传力小，用于次要构 件； 双盖板—对称受力，铆钉双剪，用于主要构件； （2）搭接—主要用于缀连性连接 （3）角接
m m j
N , N N min
m c
（2）拉力铆钉连接
N d 4
m c 2 m l
（3）疲劳强度
2）铆钉群的受力计算 设计方法 等强度法—保证连接的强度相等（安全储备大） 最大内力法—在最大内力作用下连接安全。
（1）轴向受拉构件的计算
所需铆钉数 n N /N m ， N m —剪力铆钉的容许承载力； 其中，等强度法： N A j ， A j —净截面； 最大内力法： N —使用中的最大拉力；
h
N he l f
（20-1）
h
其中， h e —计算厚度， he 0.7 f
—钢板的容许应力。
2 2
3）钉孔的布置 基本要求：钉孔应与受力构件轴线对称； 布置简单，钉孔的距离满足构造要求； 钉孔布置—并列，错列 钉孔间距的要求： （1）大于容许最小间距—防止过分的削弱截面； （2）小于容许最大间距—防止钢板压屈鼓起，防止锈 蚀。 （附表 4-6） （传力）受力性连接—按最小钉距布置，省材，减小尺 寸。 （固定位置）缀连性连接—按最大容许钉距布置，节省 钢材；
—连接板的总厚度 d ' —钉杆直径
（2）螺杆 材料： A3 钢； 工艺：粗制螺栓—轧制出螺纹，常用，剪切变形大； 精制螺栓—车制出螺纹； 常用直径：16,18,20,22,24mm ，计算强度时，取螺 纹削弱后的直径；
2）连接型式 （1）对接 单盖板—存在偏心，弯曲变形，传力小，用于次要构 件； 双盖板—对称受力，铆钉双剪，用于主要构件； （2）搭接—主要用于缀连性连接 （3）角接
m m j
N , N N min
m c
（2）拉力铆钉连接
N d 4
m c 2 m l
（3）疲劳强度
2）铆钉群的受力计算 设计方法 等强度法—保证连接的强度相等（安全储备大） 最大内力法—在最大内力作用下连接安全。
（1）轴向受拉构件的计算
所需铆钉数 n N /N m ， N m —剪力铆钉的容许承载力； 其中，等强度法： N A j ， A j —净截面； 最大内力法： N —使用中的最大拉力；
h
N he l f
（20-1）
h
其中， h e —计算厚度， he 0.7 f
—钢板的容许应力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
3 高强度螺栓群的抗剪计算
1、轴心力作用时（内力均匀分布） 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%）
(a) 单剪
(b) 双剪
(c) 四剪面
一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值。
2、抗拉螺栓连接
破坏形式：螺栓杆拉断 抗拉承载力设计值
为考虑撬力的影响，规范 规定普通螺栓抗拉强度设 计值ftb取同样钢号钢材抗 拉强度设计值f的0.8倍(即 ftb=0.8f )
3、螺栓群的内力计算
侧面角焊缝承担的力为
N1 = N －N3
3、弯矩作用下的焊缝
4、扭矩作用下的焊缝 焊缝群受扭：
假定 ① 被连接构件是绝对 刚性的，而螺栓则是弹性的； ② 被连接板件绕角焊缝有效 截面形心o旋转，角焊缝上任 一点的应力方向垂直于该点与 形心o的连线，应力的大小与 其距离r的大小成正比。
环焊缝受扭
高强度螺栓摩擦型连接的孔前传力
2、扭矩作用时，及扭矩、剪力和轴心力共同时
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。
4 高强度螺栓的抗拉计算
1、高强度螺栓的抗拉连接性能
当Nt=0.8P时，Pf=1.07P。可认为螺栓中的预拉力基 本不变。
焊缝等级：《钢结构工程施工质量验收规范》（ GB50205）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
则
指所有螺栓对中和轴之 距平方和。
f、螺栓群同时受剪力和拉力的计算
支托仅起安装作用： 螺栓群受力为M=Ve和剪力V，则
螺栓不发生拉剪破坏：
板不发生承压破坏： 支托承受剪力： 螺栓群只承受弯矩M=Ve作用，则
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1.25~1.35
验算
c、螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作用下的抗剪计算
在扭矩T作用下，螺栓1 受力为 在剪力V和轴力N作用下，螺栓均匀受力： 则螺栓1受的最大剪力N1应满足：
d、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算 轴力通过螺栓群的形心，内力均匀分布
e、螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算 假定：中和轴在 指向的第一排螺栓处
撬力的影响：限制抗拉承载力在0.8P以内
2、高强度螺栓的抗拉连接计算
抗拉承载力 轴心拉力的螺栓数：
弯矩作用时：
Hale Waihona Puke 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，与普通螺栓一样，中和轴在M指向的
第一排螺栓处
5 同时承受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算
2、高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数
对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈；对于摩擦型连接，要 求见下表：
3、高强螺栓的排列
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。
2 高强度螺栓的抗剪承载力设计值
1、高强螺栓摩擦型连接
R为抗力分项系数R的倒数，一般取0.9，最小板厚
t6mm的冷弯薄壁型钢结构取0.8 2、高强螺栓承压型连接
2 对接焊缝的计算 计算原则
用计算 焊件的方法。I、II级等强不计算，仅计算III级焊 （1缝）轴心受力的对接焊缝
＝N／（lwt）≤fwt或fwc
（2）受弯、受剪的对接焊缝计算
＝M／Ww ≤ fwt ＝VS／（Iwt ）≤ fwV
3 部分焊透的对接焊缝 计算原则：按角焊缝计算
1 构造要求 坡口形式
分为I形缝、V形缝、带钝边单边V形缝、带钝边V形缝 （也叫Y形缝）、带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝 和双Y形缝等
（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；（g）、（h）、（i）加垫板的I形 缝、带钝边单边V形缝和Y形缝
为防止“解纽扣”破坏，当连接长度l1 较大时，应将螺栓的
承载力乘以折减系数 ：
当 l1≤15d0 时， 当 15d0＜l1≤60d0 时， 当 l1＞60d0 时，
=1.0 =1.1－l1/150d0 =0.7
一个抗剪螺栓的设计承载力计算 • 抗剪承载力设计值：
• 承压承载力设计值：
计算方法：螺栓承载力计算
螺栓群中受力最大螺栓 1 单个螺栓的承载力设计值 >= 螺栓1的内力
（1）单个螺栓的承载力设计值 （2）螺栓群内力计算
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
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。
刚接柱脚
2、轴心受压柱脚的计算
内容：确定底板的尺寸、靴梁 的尺寸及它们之间的连接焊缝。
(1) 底板计算 底板平面尺寸
A=N/fcc 底板中如有锚栓孔，A中应 包含锚栓孔面积A0。
a.螺栓在轴心力作用下的抗剪计算 轴力通过螺栓群的形心，内力均匀分布 螺栓数目 板件净截面强度
净截面面积和受力
并列（图a）
N1=N； N2 =N－(n1/n) N ；N3 = N－ (n1+n2)/n N 对被连接板：An=t (b－n1d0) 对拼接板： An =2t1 (b－n3d0)
6 普通螺栓的构造和计算
• 普通螺栓连接
A、B级螺栓—5.6级和8.8级，d0-d=0.3~0.5mm，钻成 孔 C级螺栓—4.6级和4.8级，d0-d=1.0~1.5mm，冲成孔
• 高强度螺栓连接
8.8级和10.9级， d0-d=1.0~1.5mm，钻成孔 摩擦型连接，承压型连接
1 螺栓连接的排列和构造要求
1、受轴心力作用的拼接板连接
仅侧面角焊缝（图a） 仅正面角焊缝（图b）
三面围焊时（图c） 先计算计算正面角焊缝受力N1，剩 余的N－ N1由侧面角焊缝承担。
菱形拼接板（图d） 简化计算不计正面及斜焊缝的f：
2、受轴心力作用的角钢连接
当用侧面角焊缝连接时（图a） 肢背 N1=e2 N /（e1+e2）=K1 N 肢尖 N2=e1 N /（e1+e2）=K2 N
三面围焊时（图b）
正面角焊缝承担的力为 N3 =0.7hf∑lw3βf ffw 侧面角焊缝承担的力为
肢背 N1 =e2 N /（e1+e2）－N3 /2=K1 N－N3 /2 肢尖 N2 =e1 N /（e1+e2）－N3 /2=K2N－N3 /2
L形焊缝（图c）
正面角焊缝承担的力为 N3 =0.7hf∑lw3βf ffw
4 焊缝连接型式及焊缝型式 连接型式
平接、搭接、T形连接和角接
连接型式
对接焊缝和角焊缝
正面角焊缝 侧面角焊缝 连续角焊缝 断续角焊缝
施焊位置
俯焊（平焊）、立焊、横焊和仰焊
5 焊缝代号 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
3 对接焊缝的构造和计算
螺栓有效截面积确定，取值时考虑： • ①螺栓材料抗力的变异性，引入折减系数0.9； • ②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； • ③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； • ④钢材由于以抗拉强度为准，引入附加安全系数0.9。
钢结构连接与受力分析_图文.ppt
1 钢结构对连接的要求及连接方法
连接要求
足够的强度、刚度和延性
连接方法
焊接、铆接和螺栓连接
（a）焊接连接；（b）铆钉连接；（c）螺栓连接
2 焊接连接的特性
1 焊接方法 电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等
2 焊接连接的优缺点 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
有局部压应力时的梁翼缘焊缝受力 则 焊脚尺寸为：
9 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
1 轴心受压柱的柱脚
1、柱脚的型式和构造
(a) 轴承式铰接柱脚；(b)、(c) 平板式铰接柱脚
4 角焊缝的构造和计算
1 构造和强度 截面形状
应力分布
侧面角焊缝的应力分布
角焊缝的应力—位移曲线
正面角焊缝的应力分布
焊脚尺寸
hf 应与焊件的厚度相适应。 对手工焊，hf应不小于 ，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。
对于板件边缘的焊缝，当t ≤6mm时， hf ≤t ；当t >6mm时
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。
2、高强度螺栓承压型连接 且
当剪切面在螺纹处时，取
8 焊接梁翼缘焊缝的计算
叠放板材的弯曲变形
无局部压应力时的梁翼缘焊缝受力
焊缝受力： 焊脚尺寸： 双层翼缘板时的焊缝受力
， hf ＝t －(1~2)mm。
焊缝长度 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
3 高强度螺栓群的抗剪计算
1、轴心力作用时（内力均匀分布） 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%）
(a) 单剪
(b) 双剪
(c) 四剪面
一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值。
2、抗拉螺栓连接
破坏形式：螺栓杆拉断 抗拉承载力设计值
为考虑撬力的影响，规范 规定普通螺栓抗拉强度设 计值ftb取同样钢号钢材抗 拉强度设计值f的0.8倍(即 ftb=0.8f )
3、螺栓群的内力计算
侧面角焊缝承担的力为
N1 = N －N3
3、弯矩作用下的焊缝
4、扭矩作用下的焊缝 焊缝群受扭：
假定 ① 被连接构件是绝对 刚性的，而螺栓则是弹性的； ② 被连接板件绕角焊缝有效 截面形心o旋转，角焊缝上任 一点的应力方向垂直于该点与 形心o的连线，应力的大小与 其距离r的大小成正比。
环焊缝受扭
高强度螺栓摩擦型连接的孔前传力
2、扭矩作用时，及扭矩、剪力和轴心力共同时
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。
4 高强度螺栓的抗拉计算
1、高强度螺栓的抗拉连接性能
当Nt=0.8P时，Pf=1.07P。可认为螺栓中的预拉力基 本不变。
焊缝等级：《钢结构工程施工质量验收规范》（ GB50205）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
则
指所有螺栓对中和轴之 距平方和。
f、螺栓群同时受剪力和拉力的计算
支托仅起安装作用： 螺栓群受力为M=Ve和剪力V，则
螺栓不发生拉剪破坏：
板不发生承压破坏： 支托承受剪力： 螺栓群只承受弯矩M=Ve作用，则
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1.25~1.35
验算
c、螺栓群在扭矩、剪力和轴心力作用下的抗剪计算
在扭矩T作用下，螺栓1 受力为 在剪力V和轴力N作用下，螺栓均匀受力： 则螺栓1受的最大剪力N1应满足：
d、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算 轴力通过螺栓群的形心，内力均匀分布
e、螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算 假定：中和轴在 指向的第一排螺栓处
撬力的影响：限制抗拉承载力在0.8P以内
2、高强度螺栓的抗拉连接计算
抗拉承载力 轴心拉力的螺栓数：
弯矩作用时：
Hale Waihona Puke 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，与普通螺栓一样，中和轴在M指向的
第一排螺栓处
5 同时承受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算
2、高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数
对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈；对于摩擦型连接，要 求见下表：
3、高强螺栓的排列
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。
2 高强度螺栓的抗剪承载力设计值
1、高强螺栓摩擦型连接
R为抗力分项系数R的倒数，一般取0.9，最小板厚
t6mm的冷弯薄壁型钢结构取0.8 2、高强螺栓承压型连接
2 对接焊缝的计算 计算原则
用计算 焊件的方法。I、II级等强不计算，仅计算III级焊 （1缝）轴心受力的对接焊缝
＝N／（lwt）≤fwt或fwc
（2）受弯、受剪的对接焊缝计算
＝M／Ww ≤ fwt ＝VS／（Iwt ）≤ fwV
3 部分焊透的对接焊缝 计算原则：按角焊缝计算
1 构造要求 坡口形式
分为I形缝、V形缝、带钝边单边V形缝、带钝边V形缝 （也叫Y形缝）、带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝 和双Y形缝等
（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；（g）、（h）、（i）加垫板的I形 缝、带钝边单边V形缝和Y形缝
为防止“解纽扣”破坏，当连接长度l1 较大时，应将螺栓的
承载力乘以折减系数 ：
当 l1≤15d0 时， 当 15d0＜l1≤60d0 时， 当 l1＞60d0 时，
=1.0 =1.1－l1/150d0 =0.7
一个抗剪螺栓的设计承载力计算 • 抗剪承载力设计值：
• 承压承载力设计值：
计算方法：螺栓承载力计算
螺栓群中受力最大螺栓 1 单个螺栓的承载力设计值 >= 螺栓1的内力
（1）单个螺栓的承载力设计值 （2）螺栓群内力计算
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
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。
刚接柱脚
2、轴心受压柱脚的计算
内容：确定底板的尺寸、靴梁 的尺寸及它们之间的连接焊缝。
(1) 底板计算 底板平面尺寸
A=N/fcc 底板中如有锚栓孔，A中应 包含锚栓孔面积A0。
a.螺栓在轴心力作用下的抗剪计算 轴力通过螺栓群的形心，内力均匀分布 螺栓数目 板件净截面强度
净截面面积和受力
并列（图a）
N1=N； N2 =N－(n1/n) N ；N3 = N－ (n1+n2)/n N 对被连接板：An=t (b－n1d0) 对拼接板： An =2t1 (b－n3d0)
6 普通螺栓的构造和计算
• 普通螺栓连接
A、B级螺栓—5.6级和8.8级，d0-d=0.3~0.5mm，钻成 孔 C级螺栓—4.6级和4.8级，d0-d=1.0~1.5mm，冲成孔
• 高强度螺栓连接
8.8级和10.9级， d0-d=1.0~1.5mm，钻成孔 摩擦型连接，承压型连接
1 螺栓连接的排列和构造要求
1、受轴心力作用的拼接板连接
仅侧面角焊缝（图a） 仅正面角焊缝（图b）
三面围焊时（图c） 先计算计算正面角焊缝受力N1，剩 余的N－ N1由侧面角焊缝承担。
菱形拼接板（图d） 简化计算不计正面及斜焊缝的f：
2、受轴心力作用的角钢连接
当用侧面角焊缝连接时（图a） 肢背 N1=e2 N /（e1+e2）=K1 N 肢尖 N2=e1 N /（e1+e2）=K2 N
三面围焊时（图b）
正面角焊缝承担的力为 N3 =0.7hf∑lw3βf ffw 侧面角焊缝承担的力为
肢背 N1 =e2 N /（e1+e2）－N3 /2=K1 N－N3 /2 肢尖 N2 =e1 N /（e1+e2）－N3 /2=K2N－N3 /2
L形焊缝（图c）
正面角焊缝承担的力为 N3 =0.7hf∑lw3βf ffw
4 焊缝连接型式及焊缝型式 连接型式
平接、搭接、T形连接和角接
连接型式
对接焊缝和角焊缝
正面角焊缝 侧面角焊缝 连续角焊缝 断续角焊缝
施焊位置
俯焊（平焊）、立焊、横焊和仰焊
5 焊缝代号 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
3 对接焊缝的构造和计算
螺栓有效截面积确定，取值时考虑： • ①螺栓材料抗力的变异性，引入折减系数0.9； • ②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； • ③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； • ④钢材由于以抗拉强度为准，引入附加安全系数0.9。
钢结构连接与受力分析_图文.ppt
1 钢结构对连接的要求及连接方法
连接要求
足够的强度、刚度和延性
连接方法
焊接、铆接和螺栓连接
（a）焊接连接；（b）铆钉连接；（c）螺栓连接
2 焊接连接的特性
1 焊接方法 电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等
2 焊接连接的优缺点 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
有局部压应力时的梁翼缘焊缝受力 则 焊脚尺寸为：
9 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
1 轴心受压柱的柱脚
1、柱脚的型式和构造
(a) 轴承式铰接柱脚；(b)、(c) 平板式铰接柱脚
4 角焊缝的构造和计算
1 构造和强度 截面形状
应力分布
侧面角焊缝的应力分布
角焊缝的应力—位移曲线
正面角焊缝的应力分布
焊脚尺寸
hf 应与焊件的厚度相适应。 对手工焊，hf应不小于 ，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。
对于板件边缘的焊缝，当t ≤6mm时， hf ≤t ；当t >6mm时
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。
2、高强度螺栓承压型连接 且
当剪切面在螺纹处时，取
8 焊接梁翼缘焊缝的计算
叠放板材的弯曲变形
无局部压应力时的梁翼缘焊缝受力
焊缝受力： 焊脚尺寸： 双层翼缘板时的焊缝受力
， hf ＝t －(1~2)mm。
焊缝长度 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