钢结构螺栓连接计算例题
钢结构的连接-螺栓连接
刨平顶紧 承托(板)
N1 M NNN34中2 y和3 y轴2 y1
受压区
☻M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为： （1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； （2）螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处，各 螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。
显然‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1
2
M
3 4
刨平顶紧 承托(板)
x1 r1
N1T r1
n
T x1 rx3；i2 NnnTy
2
i
Nr11(T3rn44)
(3 40)
i 1
i 1
i 1
i 1
由此可得螺栓1的强度验算公式为:
N
2 1Tx
N 1Ty N 1F
2
N
b min
(3 45)
另外,当螺栓布置比较狭长(如y1≥3x1)时,可进行如下 简化计算：
令:xi=0，则N1Ty=0
由力学及假定可得：
N1 M NNN34中2 y和3 y轴2 y1
受压区
N1 N2 N3 Nn
y1
y2
y3
yn
(3 52)
M N 1 y1 N 2 y2 N n yn (3 53)
由式3--52得:
N2
N1 y1
y2；N 3
N1 y1
y3；
Nn
N1 y1
yn
(3 54)
将式3--54代入式3--53得:
(3 42)
y 1 N1Tx
r1
N1T
N1Tx
T r1
n
n
x
2 i
y1
y
2 i
r1
T y1
n
钢筋结构螺栓连接_附答案
钢结构练习四螺栓连接一、选择题（××不做要求）1．单个螺栓的承压承载力中，[N]= d∑t·f y，其中∑t为（ D ）。
A）a＋c＋e B）b＋dC）max{a+c+e，b+d}D）min{a+c+e，b+d}2．每个受剪拉作用的摩擦型高强度螺栓所受的拉力应低于其预拉力的（ C ）。
A）1.0倍B）0.5倍C）0.8倍D）0.7倍3．摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接的主要区别是（ D ）。
A）摩擦面处理不同B）材料不同C）预拉力不同D）设计计算不同4．承压型高强度螺栓可用于（ D ）。
A）直接承受动力荷载B）承受反复荷载作用的结构的连接C）冷弯薄壁型钢结构的连接D）承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接5．一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是（ D ）。
A）螺杆的抗剪承载力B）被连接构件（板）的承压承载力C）前两者中的较大值D）A、B中的较小值6．摩擦型高强度螺栓在杆轴方向受拉的连接计算时，（ C ）。
A）与摩擦面处理方法有关B）与摩擦面的数量有关C）与螺栓直径有关D）与螺栓性能等级无关7．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，则该连接中螺栓的受剪面有（ C ）个。
A ）1B ）2C ）3D ）不能确定8．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，连接板厚度如图示，则该连接中承压板厚度为（ B ）mm 。
A ）10B ）20C ）30D ）409．普通螺栓和承压型高强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是：I ．螺栓剪断；Ⅱ．孔壁承压破坏；Ⅲ．板件端部剪坏；Ⅳ．板件拉断；Ⅴ．螺栓弯曲变形。
其中（ B ）种形式是通过计算来保证的。
A ）I 、Ⅱ、ⅢB ）I 、Ⅱ、ⅣC ）I 、Ⅱ、ⅤD ）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ10．摩擦型高强度螺栓受拉时，螺栓的抗剪承载力（ B ）。
A ）提高B ）降低C ）按普通螺栓计算D ）按承压型高强度螺栓计算11．高强度螺栓的抗拉承载力（ B ）。
钢结构计算题(焊接、螺栓连接、稳定性)
Q235用。
由于翼缘处的剪应力很小，假定剪力全部由腹板的竖向焊缝均匀承受，而弯矩由整个T 形焊缝截面承受。
分别计算a 点与b 点的弯矩应力、腹板焊缝的剪应力及b 点的折算应力，按照各自应满足的强度条件，可以得到相应情况下焊缝能承受的力F i ，最后，取其最小的F 值即为所求。
1．确定对接焊缝计算截面的几何特性 (1)确定中和轴的位置()()()()8010102401020160)10115(1010240510201601≈⨯-+⨯-+⨯⨯-+⨯⨯-=ymm160802402=-=y mm(2)焊缝计算截面的几何特性()623231068.22)160115(230101014012151602301014023010121mm I x ⨯=-⨯⨯+⨯⨯++-⨯⨯+⨯⨯=腹板焊缝计算截面的面积：230010230=⨯=w A mm 22．确定焊缝所能承受的最大荷载设计值F 。
将力F 向焊缝截面形心简化得：F Fe M 160==（KN·mm） F V =（KN ）查表得：215=w c f N/mm 2，185=w t f N/mm 2，125=wv f N/mm 2点a 的拉应力M a σ，且要求M a σ≤wt f 18552.01022688010160431===⨯⨯⨯==w t x M af F F I My σ N/mm 2 解得：278≈F KN点b 的压应力Mb σ，且要求Mb σ≤wc f 215129.110226816010160432===⨯⨯⨯==wc x Mbf F F I My σ N/mm 2 解得：5.190≈F KN由F V =产生的剪应力V τ，且要求V τ≤wV f125435.010231023===⨯⨯=wV V f F F τ N/mm 2 解得：7.290≈F KN点b 的折算应力，且要求起步大于1.1wt f ()()()w t V M bf F F 1.1435.03129.132222=⨯+=+τσ解得：168≈F KN缝的距离不相等，肢尖焊缝的受力小于肢背焊缝的受力，又题中给出了肢背、肢尖焊缝相同的长度和焊脚尺寸，所以，只要验算肢背焊缝的强度，若能满足，肢尖焊缝的强度就能肯定满足。
第八章(焊缝、螺栓连接)--钢结构习题参考解答
8.4 有一工字形钢梁，采用I50a （Q235钢），承受荷载如图8-83所示。
F=125kN ，因长度不够而用对接坡口焊缝连接。
焊条采用E43型，手工焊，焊缝质量属Ⅱ级，对接焊缝抗拉强度设计值2205/w t f N mm =，抗剪强度设计值2120/w v f N mm =。
验算此焊缝受力时是否安全。
图8-83 习题8.4解：依题意知焊缝截面特性：A=119.25cm 2，Wx ＝1858.9cm 3,Ix=46472cm 4,Sx=1084.1cm 3,截面高度h=50cm ，截面宽度b=158mm ，翼缘厚t=20mm ，腹板厚tw=12.0mm 。
假定忽略腹板与翼缘的圆角，计算得到翼缘与腹板交点处的面积矩S 1=20×158×（250－10）=7.584×105mm 3。
对接焊缝受力：125V F kN ==；2250M F kN m =⨯=⋅ 焊缝应力验算：最大正应力：622325010134.5/205/1858.910w t x M N mm f N mm W σ⨯===<=⨯ 最大剪应力：33224125101084.11024.3/120/464721012w x v x w VS N mm f N mm I t τ⨯⨯⨯===<=⨯⨯ 折算应力：22127.2/205/w zs t N mm f N mm σ=<= 故焊缝满足要求。
8.5 图8-84所示的牛腿用角焊缝与柱连接。
钢材为Q235钢，焊条用E43型，手工焊，角焊缝强度设计值2f 160/w f N mm =。
T=350kN ，验算焊缝的受力。
图8-84 习题8.5 图8-84-1 焊缝截面计算简图解：（注：焊缝上下翼缘长度114mm 有些问题，应取2130210110l tmm -=-⨯=，黄钜枝06年6月19日）如图8-84-1，截面特性计算如下：2(11425242882)0.75667.2f A h mm =⨯+⨯+⨯⨯= 228820.73225.6w f A h mm =⨯⨯=32741288288[2882114(16)252()4]0.77.913101222f f I h mm =⨯⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯=⨯焊缝受力：247.52N kN ==；247.52V kN ==； 49.5M V e kN m =⋅=⋅ 应力验算：危险点为a 、b 两点，下面分别验算： 对a 点： 32247.51043.67/5667.2N aN N mm A σ⨯===62749.510160100.09/7.91310M a af My N mm I σ⨯⨯===⨯ 2243.67100.09143.76/195.2/N Mw a a f f N mm f N mm σσβ+=+=<=对b 点：32247.51076.73/3225.6V bw V N mm A τ⨯=== 243.67/N Nb a N mm σσ==62749.51014490.16/7.91310M b bf My N mm I σ⨯⨯===⨯22133.87/160/w f N mm f N mm =<=故焊缝强度满足要求。
钢结构计算题作业
钢结构课程作业第三章作业1.如图所示为角钢与节点板的三面围焊连接，轴心力设计值N＝800kN(静力荷载)，角钢为2 L125×10，与厚度为10mm的节点板连接。
钢材为Q235，手工焊，采用E43型焊条，h=8mm。
试确定肢背焊缝和肢尖焊缝的实际长度。
焊脚尺寸f2.如图所示为双盖板拼接的钢板连接，钢材为Q235-B，采用高强度螺栓为8.8级的M20，连接处构件接触面用喷硬质石英砂处理，作用在螺栓群形心处的轴心拉力设计值N=800kN。
采用标准圆孔。
试问：（1）采用高强度螺栓摩擦型连接，确定其螺栓数目，应为下列何项?（2）采用高强度螺栓承压型连接，确定其螺栓数目，应为下列何项?1.一轴心受压平台柱，采用焊接工字形截面，截面尺寸如图所示，柱两端铰接，柱高6m ， 翼缘为焰切边，钢材为Q345，焊条为E50系列，焊条电弧焊，求该柱稳定承载力。
截面特性为：2293.6A cm =，12.5y i cm =，21.9x i cm =2.某管道支架柱，柱两端饺接，钢材为Q235钢，截面无削弱，采用焊接工字形截面，翼缘板为焰切边，如图所示，承受轴心力设计值N=1600kN 。
进行轴心受压稳定性计算时最大压应力为多少?1.试分析图示简支梁的整体稳定性。
已知作用在梁上的荷载设计值kN F 300=，梁自重设计值 2.0kN m ，采用Q235钢材，跨中有侧向支撑，20.1=b β，2228cm A =，4413683cm I x =，417067cm I y =。
6m6mF10400100016x16y2.0kN/m2.某热轧H 型钢简支梁，选用H 型钢，其截面参数为2=192.5cm A ，4118000cm x I =，34020cm x W =，24.8cm x i =， 6.85cm y i =，钢材为Q235，钢梁跨度为12m ，在跨度中点设有一个侧向支撑点，在梁上作用两个集中荷载设计值F=180kN ，忽略梁自重，试验算其整体稳定性是否满足要求。
钢结构第三章 钢结构的连接(螺栓)
排列因素：
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
3.6螺栓的构造
3.6.2 螺栓的排列
螺栓排列和最小距离：
3.6螺栓的构造
3.6.2 螺栓的排列
螺栓排列最大距离： 对于角钢、工字钢和 槽钢的螺栓排列见附 录四（型钢的螺栓准 线表）
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
普通螺栓连接按其受力方式分类：
抗剪螺栓 抗拉螺栓 同时抗剪抗拉螺栓
3.7.1普通螺栓的抗剪连接
3.7.1.1抗剪连接工作性能
抗剪螺栓连接的受力性能：静摩擦力阶段、相对滑移阶段、螺杆与 孔壁挤压传力的弹塑性阶段、破坏阶段。
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.1普通螺栓的抗剪连接
4x100=400 50 30 50
M Fe 280 0.21 58.8kN m
2. 单个螺栓的抗拉承载力：
N tb Ae f t b 244 .8 170 41620 N 41.62 kN
3.螺栓群强度验算 由前述可知1号螺栓受力最大，为设计控制点， 则对其进行强度验算：
3）. 螺栓群同时承受剪力和弯矩（轴心拉力） 的计算
螺栓群同时承受剪力和拉力
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.2普通螺栓的抗拉连接
3）. 螺栓群同时承受剪力和拉力的计算 支托仅起安装作用：螺栓群承受弯矩M和剪力V
N t N1M My1
m y
2 i
Nv V n
螺栓不发生拉剪破坏
20 12 305 73200 N 73.2 kN
钢结构焊接、螺栓连接计算及实例
第一节 钢结构的连接方法钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成基本构件，如梁、柱、桁架等；再通过一定的安装连结装配成空间整体结构，如屋盖、厂房、钢闸门、钢桥等。
可见，连接的构造和计算是钢结构设计的重要组成部分。
好的连接应当符合安全可靠、节约钢材、构造简单和施工方便等原则。
钢结构的连接方法可分为焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种(详见附图十三)。
一、焊缝连接焊接是现代钢结构最主要的连接方法。
其优点是不削弱构件截面（不必钻孔），构造简单，节约钢材，加工方便，在一定条件下还可以采用自动化操作，生产效率高。
此外，焊缝连接的刚度较大密封性能好。
焊缝连接的缺点是焊缝附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区，热影响区由高温降到常温冷却速度快，会使钢材脆性加大，同时由于热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力及残余变形，甚至可能造成裂纹，导致脆性破坏。
焊接结构低温冷脆问题也比较突出。
二、铆钉连接铆接的优点是塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查和保证，可用于承受动载的重型结构。
但是，由于铆接工艺复杂、用钢量多，因此，费钢又费工。
现已很少采用。
三、螺栓连接螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。
普通螺栓通常用Q235钢制成，而高强度螺栓则用高强度钢材制成并经热处理。
高强度螺栓因其连接紧密，耐疲劳，承受动载可靠，成本也不太高，目前在一些重要的永久性结构的安装连接中，已成为代替铆接的优良连接方法。
螺栓连接的优点是安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸，适用于需要装拆结构和临时性连接。
其缺点是需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量；螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接的板件需要相互搭接或另加拼接板或角钢等连接件，因而比焊接连接多费钢材。
第二节 焊接方法、焊缝类型和质量级别一、钢结构中常用的焊接方法焊接方法很多，钢结构中主要采用电弧焊，薄钢板（mm t 3 ）的连接有时也可以采用电阻焊或气焊。
1．电弧焊电弧焊是利用焊条或焊丝与焊件间产生的电弧热，将金属加热并熔化的焊接方法。
钢结构的螺栓连接-附答案
钢结构练习四螺栓连接一、选择题（××不做要求）f y，其中∑t为（ D ）。
1．单个螺栓的承压承载力中，[N]= d∑t·A）a＋c＋e B）b＋dC）max{a+c+e，b+d}D）min{a+c+e，b+d}2．每个受剪拉作用的摩擦型高强度螺栓所受的拉力应低于其预拉力的（ C ）。
A）1.0倍B）0.5倍C）0.8倍D）0.7倍3．摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接的主要区别是（ D ）。
A）摩擦面处理不同B）材料不同C）预拉力不同D）设计计算不同4．承压型高强度螺栓可用于（ D ）。
A）直接承受动力荷载B）承受反复荷载作用的结构的连接C）冷弯薄壁型钢结构的连接D）承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接5．一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是（ D ）。
A）螺杆的抗剪承载力B）被连接构件（板）的承压承载力C）前两者中的较大值D）A、B中的较小值6．摩擦型高强度螺栓在杆轴方向受拉的连接计算时，（ C ）。
A）与摩擦面处理方法有关B）与摩擦面的数量有关C）与螺栓直径有关D）与螺栓性能等级无关7．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，则该连接中螺栓的受剪面有（ C ）个。
A）1 B）2 C）3 D）不能确定8．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，连接板厚度如图示，则该连接中承压板厚度为（ B ）mm。
A）10 B）20 C）30 D）409．普通螺栓和承压型高强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是：I ．螺栓剪断；Ⅱ．孔壁承压破坏；Ⅲ．板件端部剪坏；Ⅳ．板件拉断；Ⅴ．螺栓弯曲变形。
其中（B ）种形式是通过计算来保证的。
A ）I 、Ⅱ、ⅢB ）I 、Ⅱ、ⅣC ）I 、Ⅱ、ⅤD ）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ10．摩擦型高强度螺栓受拉时，螺栓的抗剪承载力（B ）。
A ）提高B ）降低C ）按普通螺栓计算D ）按承压型高强度螺栓计算11．高强度螺栓的抗拉承载力（B ）。
同济大学第八章(焊缝、螺栓连接)--钢结构习题参考解答
8.4 有一工字形钢梁，采用I50a （Q235钢），承受荷载如图8-83所示。
F=125kN ，因长度不够而用对接坡口焊缝连接。
焊条采用E43型，手工焊，焊缝质量属Ⅱ级，对接焊缝抗拉强度设计值2205/w t f N mm =，抗剪强度设计值2120/w v f N mm =。
验算此焊缝受力时是否安全。
图8-83 习题8.4解：依题意知焊缝截面特性：A=119.25cm 2，Wx ＝1858.9cm 3,Ix=46472cm 4,Sx=1084.1cm 3,截面高度h=50cm ，截面宽度b=158mm ，翼缘厚t=20mm ，腹板厚tw=12.0mm 。
假定忽略腹板与翼缘的圆角，计算得到翼缘与腹板交点处的面积矩S 1=20×158×（250－10）=7.584×105mm 3。
对接焊缝受力：125V F kN ==；2250M F kN m =⨯=⋅ 焊缝应力验算：最大正应力：622325010134.5/205/1858.910w t x M N mm f N mm W σ⨯===<=⨯ 最大剪应力：33224125101084.11024.3/120/464721012w x v x w VS N mm f N mm I t τ⨯⨯⨯===<=⨯⨯ 折算应力：22127.2/205/w zs t N mm f N mm σ=<= 故焊缝满足要求。
8.5 图8-84所示的牛腿用角焊缝与柱连接。
钢材为Q235钢，焊条用E43型，手工焊，角焊缝强度设计值2f 160/w f N mm =。
T=350kN ，验算焊缝的受力。
图8-84 习题8.5 图8-84-1 焊缝截面计算简图解：（注：焊缝上下翼缘长度114mm 有些问题，应取2130210110l t mm -=-⨯=，黄钜枝06年6月19日）此注错误，应取消。
罗烈08年10月28日如图8-84-1，截面特性计算如下：2(11425242882)0.75667.2f A h mm =⨯+⨯+⨯⨯= 228820.73225.6w f A h mm =⨯⨯=32741288288[2882114(16)252()4]0.77.913101222f f I h mm =⨯⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯=⨯焊缝受力：247.5N kN =；247.5V kN =； 49.5M V e kN m =⋅=⋅ 应力验算：危险点为a 、b 两点，下面分别验算： 对a 点： 32247.51043.67/5667.2N aN N mm A σ⨯===62749.510160100.09/7.91310M a af My N mm I σ⨯⨯===⨯ 2243.67100.09143.76/195.2/N Mw a a f f N mm f N mm σσβ+=+=<=对b 点：32247.51076.73/3225.6V bw V N mm A τ⨯=== 243.67/N Nb a N mm σσ==62749.51014490.16/7.91310M b bf My N mm I σ⨯⨯===⨯22133.87/160/w f N mm f N mm =<=故焊缝强度满足要求。
钢结构螺栓连接-附答案.
钢结构螺栓连接-附答案.钢结构练习四螺栓连接⼀、选择题（××不做要求）1．单个螺栓的承压承载⼒中，[N]= d∑t·f y，其中∑t为（ D ）。
A）a＋c＋e B）b＋dC）max{a+c+e，b+d}D）min{a+c+e，b+d}2．每个受剪拉作⽤的摩擦型⾼强度螺栓所受的拉⼒应低于其预拉⼒的（ C ）。
A）1.0倍B）0.5倍C）0.8倍D）0.7倍3．摩擦型⾼强度螺栓连接与承压型⾼强度螺栓连接的主要区别是（ D ）。
A）摩擦⾯处理不同B）材料不同C）预拉⼒不同D）设计计算不同4．承压型⾼强度螺栓可⽤于（ D ）。
A）直接承受动⼒荷载B）承受反复荷载作⽤的结构的连接C）冷弯薄壁型钢结构的连接D）承受静⼒荷载或间接承受动⼒荷载结构的连接5．⼀个普通剪⼒螺栓在抗剪连接中的承载⼒是（ D ）。
A）螺杆的抗剪承载⼒B）被连接构件（板）的承压承载⼒C）前两者中的较⼤值D）A、B中的较⼩值6．摩擦型⾼强度螺栓在杆轴⽅向受拉的连接计算时，（ C ）。
A）与摩擦⾯处理⽅法有关B）与摩擦⾯的数量有关C）与螺栓直径有关D）与螺栓性能等级⽆关7．图⽰为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，则该连接中螺栓的受剪⾯有（ C ）个。
A）1 B）2 C）3 D）不能确定8．图⽰为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，连接板厚度如图⽰，则该连接中承压板厚度为（ B ）mm。
A）10 B）20 C）30 D）409．普通螺栓和承压型⾼强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是：I ．螺栓剪断；Ⅱ．孔壁承压破坏；Ⅲ．板件端部剪坏；Ⅳ．板件拉断；Ⅴ．螺栓弯曲变形。
其中（ B ）种形式是通过计算来保证的。
A ）I 、Ⅱ、ⅢB ）I 、Ⅱ、ⅣC ）I 、Ⅱ、ⅤD ）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ10．摩擦型⾼强度螺栓受拉时，螺栓的抗剪承载⼒（ B ）。
A ）提⾼B ）降低C ）按普通螺栓计算D ）按承压型⾼强度螺栓计算11．⾼强度螺栓的抗拉承载⼒（ B ）。
钢结构大六角高强螺栓长度计算
表1 高强度螺栓附加长度△L（mm）
螺栓公称直径
高强度螺母公称厚度
高强度垫圈公称厚度
螺纹的螺距
大六角头高强度螺栓附加长度
M12
12.0
3.0
1.75
23.0
M16
16.0
4.0
2.0
30.0
M20
20.0
4.0
2.5
35.5
M22
22.0
5.0
2.5
39.5
M24
24.0
5.0
3.0
43.0
M27
27.0
5.0
3.0
46.0
M30
30.0
5.0
3.5
50.5
根据公式（1-1）计算所得值，当L≤100mm时，可按螺栓长度以5mm为一个规格的规定，将其个位数按2舍3入、7舍8入的原则，计算出使用长度；当L＞100mm时，可按螺栓长度以10mm为一个规格的规定，将其个位数按4舍5入的原则，计算出使用长度。
钢结构大六角高强螺栓长度计算
高强度螺栓的长度L应符合设计要求或按下式计算确定：
L=L′+△L (1-1)
式中 L′───连接板层总厚度（mm）；
△L ───附加长度（mm），
△L=m+2s+3p (1-2)
其中 m───高强度螺母公称厚度（mm）；
s───高强度垫圈公称厚度（mm）；
i───当L≤100mm时，i=2；当L＞100mm时，i=3；
钢结构的连接习题及答案
钢结构的连接习题及答案例 3.1 试验算图3-21所示钢板的对接焊缝的强度。
钢板宽度为200mm ，板厚为14mm ，轴心拉力设计值为N=490kN ，钢材为Q235 ，手工焊，焊条为E43型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。
（a ） （b ）图3-21 例题3-1 （a ）正缝；（b ）斜缝解：焊缝计算长度 mm l w172142200=⨯-=焊缝正应力为223/185/5.2031417210490mm N f mm N w t =>=⨯⨯=σ不满足要求，改为斜对接焊缝。
取焊缝斜度为1.5：1，相应的倾角056=θ,焊缝长度mm l w 2.21314256sin 200'=⨯-=此时焊缝正应力为2203'/185/1.136142.21356sin 10490sin mm N f mm N tl N w f w =<=⨯⨯⨯==θσ剪应力为2203'/125/80.91142.21356cos 10490cos mm N f mm N tl N w v w =<=⨯⨯⨯==θτ 斜焊缝满足要求。
48.1560=tg ，这也说明当5.1≤θtg 时，焊缝强度能够保证，可不必计算。
例 3.2 计算图3-22所示T 形截面牛腿与柱翼缘连接的对接焊缝。
牛腿翼缘板宽130mm ，厚12mm ，腹板高200mm ，厚10mm 。
牛腿承受竖向荷载设计值V=100kN ，力作用点到焊缝截面距离e=200mm 。
钢材为Q345，焊条E50型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。
解：将力V 移到焊缝形心，可知焊缝受剪力V=100kN ，弯矩 m kN Ve M ⋅=⨯==202.0100翼缘焊缝计算长度为mm 106122130=⨯-腹板焊缝计算长度为mm 19010200=-（a ） （b ）图3-22 例题3-2（a ）T 形牛腿对接焊缝连接；（b ）焊缝有效截面焊缝的有效截面如图3-22b 所示，焊缝有效截面形心轴x x -的位置cm y 65.60.1192.16.107.100.1196.02.16.101=⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=cm y 55.1365.62.1192=-+=焊缝有效截面惯性矩4223134905.62.16.1005.411919121cm I x =⨯⨯+⨯⨯+⨯=翼缘上边缘产生最大拉应力，其值为22461/265/59.981013491065.61020mm N f mm N I My w t x t =<=⨯⨯⨯⨯==σ 腹板下边缘压应力最大，其值为22462/310/89.2001013491055.131020mm N f mm N I My w c x a =<=⨯⨯⨯⨯==σ 为简化计算，认为剪力由腹板焊缝承受，并沿焊缝均匀分布223/180/63.521019010100mm N f mm N A V w v w =<=⨯⨯==τ腹板下边缘正应力和剪应力都存在，验算该点折算应力222222/5.2912651.11.1/6.22063.5239.2003mmN f mm N w t a =⨯=<=⨯+=+=τσσ焊缝强度满足要求。
螺栓连接的计算方法
承压型 —— 连接件间允许相互滑动。传力开始 时在标准荷载作用下动连接件间无滑动，剪力由摩 擦力和螺杆抗剪共同传递。但当荷载很大时，连接 件间有较大塑性变形。接近破坏时，连接件间有相 对滑动，摩擦只起推迟滑移作用。剪力由螺杆传递， 其特点与普通螺栓相同。因此，有与普通螺栓相同 的极限状态 — 螺栓剪坏，孔壁挤压坏，构件被拉断。 变形大，不适于受动荷载的连接。
o
1
P=768kN
一个摩擦型高强螺栓的抗剪设计承载力按式（3-55） 并引入后计算， b Nv = 0.9nt(P-1.25Nt) =0.89×0.9×1×0.45(155-1.25×48)=34kN 一个螺栓承受的剪力 b Nv=V/n=665/16=41.6kN＞Nv = 34kN (不可)
(2).构件净截面强度验算
N
+ + N+ + + + + + + + + +
N
N
N′
N′
A
孔前传力分析
N n1 N (1 0.5 ) f An n An
受剪连接计算 一个螺栓抗剪承载力 连接所需螺栓数
n N b NV
b NV 0.9nf μ P
净截面强度：考虑50％孔前传力
N, n1 N σ ＝ ＝（ 1 0.5 ） f An n An
高强螺栓群在扭矩作用下的计算公式与普通螺 栓同。高强螺栓的直径系列、连接中螺栓的排列及 有关构造要求与普通螺栓同。
V=60KN,选用10.9级M20摩擦型高强螺栓，钢材选用 Q235钢，接触面采用喷砂处理。验算此连接强度
e=300
改用M22，孔24，P=190kN，于是=0.906，这样： b Nv = 0.9nt(P-1.25Nt) =0.906×0.9×1×0.45(190-1.25×48)=48kN b Nv=41.6kN＜Nv = 48kN (可)
钢结构螺栓连接计算例题
b ——截面宽
ni ——截面上的螺栓数
d0 ——螺孔直径
t ——板厚
1
2 +
+ e4 +
+
② 螺栓为错列排列 N
+
+
+
+
+
+
N
时的验算
+
6e1 +
+
+
+
+
+
+
+2
1 e2
+ e4 +
+
1
除对1-1截面（绿
2 +
+ e4 +
+
线）验算外，还应对 N
+
+
+
+
+
+
N
2-2截面（粉红）进
4
抗压： Ncb d tfcb 208305 48800N
Nb min
min
Nvb , Ncb
48.8kN
3、设计
21
需螺栓数：
n
N Nb
min
325 48.8
6.7个
N
螺栓数可以≥6.7即可，所以取7个 螺栓布置如图所示。
N 21
净截面强度
在1-1断面： An (B n1d0 )t (360 2 21.5) 8 2536mm2 在2-2断面：An (280 4 802 502 5 21.5)8 3439mm2 所以，1-1断面起控制作用： N 325103 128.2N / mm2
++
螺栓预紧力计算例题
螺栓预紧力计算例题
问题描述：在某个机械设备中，需要使用螺栓将两个部件连接在一起。
已知螺栓的材料为碳钢，直径为10mm，材料的屈服强度为350MPa，螺栓长100mm。
设预紧力为F0，摩擦系数为0.15，计算预紧力的大小。
解决方案：
Step 1: 计算螺栓的截面面积
螺栓的直径为10mm，由于圆的面积公式为A = πr^2，所以螺栓截面的面积A为：
A = π × (5mm)^2
= 78.54mm^2
Step 2: 计算摩擦力
螺栓均匀摩擦系数μ为0.15，摩擦力Ff为：
Ff = μ × F0
Step 3：计算螺栓材料的抗拉强度
螺栓的材料为碳钢，抗拉强度为350MPa，抗拉强度Ft为：
Ft = A × σ
其中，σ为碳钢的抗拉强度，σ = 350 × 10^6 Pa
Step 4: 利用螺栓预紧力公式计算预紧力
根据螺栓预紧力公式F0 = Ft - Ff ，将Step 3和Step 2的结果代入计算：
F0 = A × σ - μ × F0
= 78.54mm^2 × 350 × 10^6 Pa - 0.15 × F0
= 27439789.24 - 0.15 × F0
将式中的F0整理，得到：
1.15 × F0 = 27439789.24
F0 = 27439789.24 / 1.15
≈ 23.874 × 10^6 N
所以，螺栓的预紧力大约为23.874N。
钢结构考试题库计算题版
1、试验算图示焊缝连接的强度。
已知作用力F=150kN(静力荷载)，手工焊，E43型焊条，w f f =160N/mm 2。
(12分)0.78384A =⨯⨯()10.786W =⨯截面内力：150,33VKN M KN m ==⋅321501034.9/4300.8Fe F N mm A τ⨯===623310119.9/275251.2Mf M N mm W σ⨯===故该连接可靠 2、如图所示一梁柱的端板连接，钢材为Q235，采用M20C 级普通螺栓，该连接所受的偏心力F=150kN ，试验算其连接的强度是否满足要求。
（2170/b t f N mm =，17.66e d mm =）(12分)解：偏心距e=80mm ，核心距：()22214801608010160iy mm ny ρ⨯+===⨯∑e ρ=，为小偏心 2245170416504b b e t t d N f N π==⨯=…()11222150000150000801603000010480160b bt t i F Fey N f N N n y ⨯⨯=+=+=<+∑3、图示简支梁，不计自重，Q235钢，，受压翼缘有做够约束能保证整体稳定，均布荷载设计值为50kN/m ，荷载分项系数为1.4，f =215N/mm 2。
问该梁抗弯强度及刚度是否满足要求。
已知：25N/mm 1006.2,3845,250][⨯===E EI qll xωω(16分)解：截面几何特征值：()3341150520142500 278433333.312x I mm =⨯-⨯= 3 1070897.4/2x x IW mm h ==…截面抗弯强度：取 1.05x γ=()1 1.450363158M kN m=⨯⨯=⋅62231510280.1/295/1.051070897.4x x x M N mm f N mm W σγ⨯===<=⨯，满足要求4455550600011384384 2.0610278433333.30.068250x ql EI ω⨯⨯===>⨯⨯⨯ 梁刚度不满足要求…1、试设计如图所示角钢与连接板的连接角焊缝。
钢结构螺栓连接计算例题
290
225
190
155
100
10.9
280
230
175
150
125
80
8.8
M30
M27
M24
M22
M20
M16
螺 栓 公 称 直 径（mm）
螺栓的性能 等 级
一个高强螺栓设计预拉力P值（kN）
表3-10
4、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数
连接板接触面之间摩擦力的大小与摩擦系数有关，称为抗滑移系数，与表面处理方式有关。
图示连接受偏拉及剪力作用，由于没有支托板，剪力由螺栓本身承担即要承担拉力，同时要承担剪力，即螺栓受剪和拉。
或
对于螺栓受拉剪同时作用的承载能力，按实验结果可用相关关系计算：
或者，螺栓的破坏是拉和剪共同作用下的破坏。另外螺栓的对孔壁的挤压破坏同时可能出现。
解： （1）承托承受全部剪力
先计算单个螺栓所能承受的拉力设计值。
查p276附表8和p249附表1-3：Ae=245mm2，ftb=170N/mm2
V
e
4×100
50
50
1
5
180
M
N1
N2
N3
N5
N4
y1
y2
y3
y4
这时，螺栓群只承受剪力所产生的弯矩 M=Ve=250×0.14=35kNm。 这时应当按螺栓的抵抗弯矩绕最下边一排螺栓转动。设螺栓为M20,螺栓为5排2列，共10个。
在式中各个系数的含义：使螺栓中的拉应力接近于所用材料的屈服点（f0.2）,考虑材料不均匀系数0.9、超张拉系数0.9和剪应力（拧螺母时产生）引起的承载力降低系数1.2,按5kN的模数，予拉力计算列表
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或者，螺栓的破坏是拉和剪共同作用下的破 坏。另外螺栓的对孔壁的挤压破坏同时可能出现。
对于螺栓受拉剪同时作用的承载能力，按实 验结果可用相关关系计算：
2
2
NV NVb
ห้องสมุดไป่ตู้
Nt Ntb
N/3
N/2
剪力小于
N/3 N/3
N/2
摩擦阻力
N/3
N/2 剪力超过
N/3 N/3
N/2 摩擦阻力
破坏形式和承载力与普通螺栓相同：（剪切破坏、承压破坏）
因此，承压型连接的设计准则：连接件间允许相互滑动。
传力开始时在标准荷载作用下连接件间无滑动，剪力由摩擦力和螺杆 抗剪共同传递。 当荷载很大时，连接件间有较大塑性变形。 接近破坏时，连接件间有相对滑动，摩擦只起推迟滑移作用。剪力由 螺杆传递，其特点与普通螺栓相同。 因此，有与普通螺栓相同的极限状态—螺栓剪坏，孔壁挤压坏，构件 被拉断。变形大，不适于受动荷载的连接。
(2) 转角法—先用普通扳手把连接件拧紧密， 称初拧。
以初拧位置为起点，用电动或风动扳手将螺 帽扭1/2～2/3圈，达到终拧角度。螺栓的拉力 即达到预拉力。终拧角度根据螺栓直径，连接 件厚度通过实测确定。方法简单，但每天标定 扳手，螺栓为大六角螺栓。
1
2
2
或
NV NVb
Nt Ntb
1
V
e N
2
2
NV NVb
Nt Ntb
1
式中：NV和Nt分别为螺栓的拉力和剪力； NVb和Ntb分别为螺栓的抗拉强度力和抗剪力强度
应当注意同时需满足：
NV
N
b c
Ncb是螺栓的挤压承载能力：
50 4×100 50 180
y1 y2 y3 y4
二、普通螺栓受拉性能
1、单个螺栓受拉破坏试验 螺杆受拉，连接板脱开，螺纹处拉断或连接板屈服，螺杆的拉力为：
a)
Pf Pf
b)
Pf Q
Pf Q
a)
刚度很大时
刚度较小时
b)
加劲肋
2Nt
2Nt
螺杆拉力 Nt=N+Q Q称为撬力，与连接板厚度和螺栓位置有关。
为了减小撬力可以设置加劲肋
单个螺栓承载能力计算公式
需要重新假定。所有的外力矩绕 顶排螺栓（1号）转动
5×100 50
N1
Ne1
n
y1
m yi2
i 1
1
N1
N2
N3
e y1 y2 y3
250200 250500
51.14kN
2 1002 2002 3002 4002 5002
N
N
6 最后根据N1的大小计算所需螺栓。
50
N6
e1
3、普通螺栓群受拉剪联合作用的计算
例3 图示牛腿，剪力V=250kN，e=140mm，螺栓C级，钢材Q235B,手工焊。 试分别考虑承托传递全部剪力V和不承受剪力V两种情况设计该连接。
解： （1）承托承受全部剪力 这时，螺栓群只承受剪力所产生 的弯矩
M=Ve=250×0.14=35kNm。
这时应当按螺栓的抵抗弯矩绕最 下边一排螺栓转动。设螺栓为 M20,螺栓为5排2列，共10个。
螺杆剪力
挤压力
抗拉时与普通螺栓 N 相同，但变形小，可
减少锈蚀，改善疲劳 性能。
3、紧固方法与预拉力P
高强度螺栓的预拉力是通过拧紧螺帽实现的。扭矩法，转角法和扭剪法 ，分成初拧和终拧两步完成，保证拉力均匀。
(1)扭矩法—专用扭矩板手，标定预拉力和扭矩之间的关系，通过施加一 定扭矩达到预拉力，螺栓为大六角螺栓。 扭矩法需要预先对扭矩扳手进行标定。
②本题为设计题，所包含的内容包 N
N
括：所需的螺栓数，螺栓的布置。
8 6
6
③已知条件为：N=325kN，材料即： fvb=140N/mm2，fcb=305N/mm2， d=20mm，t1=8，t2=6
2、计算单个螺栓的承载能力设计值
抗剪：
N
b v
nv
d 4
2
fvb
2 202 140 87964.6N
1、特点：予拉力很大，依直径等级不同，可达80～355kN。 2、分类：根据传力方式不同分为摩擦型连接和承压型连接
摩擦型连接——连接件间的剪力完全靠摩擦力传递。以剪力等于摩擦 力为设计极限状态。连接件间不允许相互滑动，变形小，承载力小。工 艺保证措施：喷砂，使=0.3～0.50。
连接板间摩擦力
承压型连接——其设计准则与摩擦型的不同，连接件间允许相互滑动。
4
抗压： Ncb d tfcb 208305 48800N
Nb min
min
Nvb , Ncb
48.8kN
3、设计
21
需螺栓数：
n
N Nb
min
325 48.8
6.7个
N
螺栓数可以≥6.7即可，所以取7个 螺栓布置如图所示。
N 21
净截面强度
在1-1断面： An (B n1d0 )t (360 2 21.5) 8 2536mm2 在2-2断面：An (280 4 802 502 5 21.5)8 3439mm2 所以，1-1断面起控制作用： N 325103 128.2N / mm2
2 1002 2002 3002 4002
23.3kN Ntb 41.7kN
满足要求
计算承托板，采用两侧边焊，取焊脚高度hf=10mm，则焊缝验算：
f
V 0.7hf
lw
250000
0.7 10 2 180 210
111.6N
/ mm2
f
w f
160N
/ mm2
在考虑剪力V对于承托产生的偏心影响时，乘上经验系数（如1.35）。
① 当螺栓为并列排列
N
++ ++
++ ++
N
++ ++
++ ++
N
N
N N/2
连接板受力变化图
N
N1 N2
N1 =N N2 =N-N/n×n1
N
N/n×n1 N1
NN12==NN-N/n×n1
验算公式
Ni f Ani
注意计算截面！
Ani (b nid0 )t
Ni ——连接件第i截面上的轴力 Ani ——连接件第i截面的净截面面积
f ——连接板钢材抗拉强度设计值
b ——截面宽
ni ——截面上的螺栓数
d0 ——螺孔直径
t ——板厚
1
2 +
+ e4 +
+
② 螺栓为错列排列 N
+
+
+
+
+
+
N
时的验算
+
6e1 +
+
+
+
+
+
+
+2
1 e2
+ e4 +
+
1
除对1-1截面（绿
2 +
+ e4 +
+
线）验算外，还应对 N
+
+
+
+
+
+
N
2-2截面（粉红）进
单个螺栓的破坏形态：螺栓被剪断
单个螺栓的破坏形态剪断：板被拉断
单个螺栓的破坏形态剪断：板端被拉豁
注意：
对于下图所示螺栓连接
N/3
a
N/3
b
N/3
c
d
N/2
e
N/2
①受剪计算中： Nvb计算式中的受剪面数nv ，即上图中nv =4。 ② 承压计算中： Ncb计算式中∑t 取 a+b+c和d+e 之间的最小值。 问题：在受剪计算中，对于螺杆的值d是否应当按螺纹处的值计算？
（2）承托不承受剪力
这时螺栓需要既承受剪力V=250kN, 也承受弯矩M=35kNm产生的拉力。
首先计算单个螺栓的承载能力
抗剪 承压
N
b v
d2
nv 4
f
b v
202
140 44kN
4
Ncb d t fcb 20 20305 122kN
抗拉 Ntb 41.7kN
计算螺栓所受的力 所受剪力（均匀受剪）
Ntb
Ae
ftb
d
2 e
4
ftb
（3-65）
de、Ae 分别为单个螺栓有效直径和有效截面积 ，见教材p279，附表7。
ftb为螺栓的抗拉强度设计值
2、普通螺栓群受轴拉计算
验算公式
N
N
b t
当需要确定所需螺栓数时
n——需要的螺栓数 N——总外拉力
n
N
N
b t
（3-66）
3、普通螺栓群受弯拉计算 螺栓群受力：螺栓群受拉弯（加托）
4N6
ftb
438.691000 17.02mm
170
根据反查可得，取M20的螺栓。
例3-13 同上题，但e=200mm
解： 这里计算1号螺栓
N1 N1N N1M
N1
N nm
Ney1 yi2
250
250 200 250
2 6 2 2 502 1502 2502
20.83 35.71 14.88kN