第三章钢结构连接螺栓连接
钢结构(第三版)戴国欣主编 课后习题答案
第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。
钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=，,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm =内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
223332480.720.76160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。
第三章 钢结构的连接自测题答案
第三章钢结构的连接一．选择题1.如图所示承受静力荷载的T形连接,采用双面角焊缝，手工焊，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为( B）A.4mm B。
6mm C.8mm D.10mm题1图题2图2。
如图所示连接，焊缝中最危险点为( A )A。
最上点 B.最下点 C.焊缝长度的中点 D.水平荷载延长线与焊缝相交处t,最大焊脚尺寸h fmax=1.2t1，式中的t1和t2分别3.T形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin=1。
52为（D）A.t1为腹板厚度,t2为翼缘厚度B.t1为翼缘厚度,t2为腹板厚度C。
t1为较小的被连接板件的厚度,t2为较大的被连接板件的厚度D.t1为较大的被连接板件的厚度，t2为较小的被连接板件的厚度4.根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难、质量最难于保证的施焊方位是（D ) A。
平焊 B.立焊 C。
横焊 D。
仰焊4。
钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用( A）的焊接位置。
A．俯焊 B．仰焊 C．立焊 D．任意6。
在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是( C ）。
A。
未焊透 B。
气孔 C.裂纹 D.夹渣7.结构焊接时,所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是( B )A.弹性模量相适应B.强度相适应C.伸长率相适应D.金属化学成份相适应8。
三级焊缝的质量检验内容为( C ）A.外观检查和100％的焊缝探伤B。
外观检查和至少20%的焊缝探伤C.外观检查D。
外观检查及对焊缝进行强度实测9．可不进行验算对接焊缝是( C ）.A ．I 级焊缝B ． 当焊缝与作用力间的夹角θ满足tan θ≤1。
5时的焊缝C ． II 级焊缝D ． A 、B 、C 都正确10。
图示焊接连接中,最大的焊缝应力发生在（ A ）A 。
a 点B 。
b 点C 。
c 点D 。
d 点11．如图所示,连接两工字钢的对接焊缝中,所受正应力最大的点是（ A ）A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点12.如图等边角钢与节点板仅采用侧面焊缝连接，角钢受轴心力N =500kN ，肢背焊缝受力N 1为（ D) A 。
钢结构的连接(焊接,螺栓连接)
F N
.
50
三、普通螺栓抗剪连接
（一）工作性能和破坏形式
N
1.工作性能
对图示螺栓连接做抗剪试验,即可 N/2 得到板件上a、b两点相对位移δ 和作用力N的关系曲线,该曲线清 N/2 a
楚的揭示了抗剪螺栓受力的四个 N 阶段,即：
(1)摩擦传力的弹性阶段(0~1段)
直线段—连接处于弹性状态； 该阶段较短—摩擦力较小。
端距 中距
边距 中距 边距
A 并列
B 错列
.
46
3.螺栓排列的要求
（1）受力要求:
垂直受力方向：为了防止螺栓应力集中相互影响、截 面削弱过多而降低承载力，螺栓的边距和端距不能 太小；
顺力作用方向：为了防止板件被拉断或剪坏，端距不 能太小；
对于受压构件：为防止连接板件发生鼓曲，中距不能 太大。
（2）构造要求；
Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--5518)
B、焊条的表示方法：
E—焊条(Electrode)
第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2)
第3、4适用焊接位置、电流及药皮的类型。
不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。
C、优、缺点
优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；
第三章
3.1 钢结构的连接方法 一、焊缝连接 优点：不削弱截面，方便施工，连接刚度大；
缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。
对接焊缝连接
.
角焊缝连接
2
二、铆钉连接
优点：连接刚度大，传力可靠； 缺点：对施工技术要求很高，劳动 强度大，施工条件差， 施工速度慢。
三、螺栓连接
分为： 普通螺栓连接 高强度螺栓连接
第三章钢结构的连接-螺栓连接
n
yi2
i1
i1
i1
i1
N1Ty
T r1
n
xi2
n
yi2
x1 r1
T x1
n
xi2
n
yi2
i1
i1
i1
i1
y1 r1
N1Tx N1T
x N1Ty
T
螺栓1的强度验算公式为:
N 1 2 T xN 1T yN 1F2N m b in
当螺栓布置比较狭长(如y1≥3x1)时, 可令:xi=0，则N1Ty=0
假定2：‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1
M
2
T N r 1 1 T r 1 2 r 2 2 r n 2 N r 1 1 T i n 1 r i2
N1T
Tr1
n
n
Tr1
n
ri2
xi2 yi2
i1
i1
i1
N1Tx
T r1
n
xi2
n
yi2
y1 r1
T y1
n
xi2
⑤沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板，应采取增强刚度 的措施。
第七节 普通螺栓连接的性能和计算
抗剪连接的工作性能 抗剪连接是最常见的螺栓连接。抗剪试验可得试件上a、
b两点间的相对位移δ 与作用力N的关系曲线。试件由零
载一直加载至连接破坏的全过程，经历三个阶段。
N/2 N/2 a
N
b
(1)摩擦传力弹性阶段 O1斜直线
钢结构螺栓连接.pdf
第三章钢结构螺栓连接第一节概述螺栓作为钢结构主要连接紧固件，通常用于钢结构中构件间的连接、固定、定位等，钢结构中使用的连接螺栓一般分普通螺栓和高强度螺栓两种。
选用普通螺栓作为连接的紧固件，或选用高强度螺栓但不施加紧固轴力，该连接即为普通螺栓连接，也即通常意义下的螺栓连接；选用高强度螺栓作为连接的紧固件，并通过对螺栓施加紧固轴力而起到连接作用的钢结构连接称高强度螺栓连接。
图!"#"$为两种螺栓连接工作机理的示意，其中图!"#"$（%）为摩擦型高强度螺栓连接的工作机理，通过对高强度螺栓施加紧固轴力，将被连接的连接钢板夹紧产生摩擦效应，当连接节头受外力作用时，外力靠连接板层接触面间的摩擦来传递，应力流通过接触面平滑传递，无应力集中现象。
普通螺栓连接在受外力后，节点连接板即产生滑动，外力通过螺栓杆受剪和连接板孔壁承压来传递，如图!"#"$（&）。
图!"#"$螺栓连接工作机理示意图!"#"’为典型螺栓连接拉伸曲线，从曲线上可以把螺栓连接工作过程分为四个阶段：阶段$为静摩擦抗滑移阶段，即为摩擦型高强度螺栓连接的工作阶段，对普通螺栓连接，阶段$不明显，可忽略不计，连接接头直接进入阶段’；阶段’为荷载克服摩擦阻力，接头产生滑移，螺栓杆与连接板孔壁接触进入承压状态，此阶段为摩擦型高强度螺栓连接的极限破坏状态；阶段#为螺栓和连接板处于弹性变形阶段，荷载—变形曲线呈现线性关系；阶段!为螺栓和连接板处于弹塑性变形阶段，最后螺栓剪断或连接板破坏（拉脱、承压和净截面拉断），整个连接接头破坏，曲线的终点即为普通螺栓连接的极限破坏状态；若采用高强度螺栓，则为承压型高强度螺栓连接的极限破坏状态。
图!"#"$螺栓连接的典型拉伸曲线对于高强度螺栓连接，阶段#和阶段!中连接板面间的摩擦效应仍然存在，该两阶段通称摩擦—承压型高强度螺栓连接，连接的设计计算应采用变形准则方法进行，即给定一个连接接头变形量（!），可以通过连接拉伸曲线（%&’（!））得到相应接头承载力，对于允许连接接头有一定变形的结构，可以采用摩擦—承压型高强度螺栓连接，其优点是比摩擦型连接提高了连接的承载力，避免了接头发生极限破坏（承压型连接）。
钢结构连接的三种方法
钢结构连接的三种方法
钢结构连接的三种方法分别是焊接、螺栓连接和铆接。
1. 焊接：利用高温将两个或多个零件熔合在一起，形成坚固的连接。
焊接连接可以适用于各种类型的结构，具有较高的承载能力和刚性，但需要在现场进行，且操作难度较大。
2. 螺栓连接：将零件通过螺栓和垫圈连接起来，形成可拆卸的连接方式。
该方法便于现场施工和维修，但需要注意螺栓预紧力的控制，以确保连接的稳定性。
3. 铆接：将两个或多个零件通过铆钉连接起来，形成永久性的连接。
铆接连接适用于需要远离现场制造的构件，具有较高的耐久性和抗震性，但需要在制造厂进行。
7钢结构螺栓连接
单个螺栓的抗拉承载力设计值为：
式中
Ae
N
b t
?
Ae
? ftb
?
——螺栓的有效面积，可查表；
πd
2 e
4
ftb
d e —— 螺栓的有效直径；
ftb ——螺栓抗拉强度设计值（已考虑杠杆效应的不利
影响）。
第二十页，共42页。
3.7 普通螺栓连接的工作性能和计算
第三章 钢结构的连接(liánjiē)
3.7.2 普通(pǔtōng)螺栓抗拉连接
弹性设计法的计算基于下列假设：
①连接板件为绝对刚性，螺栓为弹性体； ②连接板件绕螺栓群形心旋转，各螺栓所受剪力大小
与该螺栓至形心距离 ri成正比，其方向则与连线 ri垂直。
第十七页，共42页。
3.7 普通螺栓连接的工作性能和计算
第三章 钢结构的连接(liánjiē)
第十八页，共42页。
3.7 普通螺栓连接(liánjiē)的工作性能和计算
第三章 钢结构的连接(liánjiē)
3.7.1.1抗剪连接(liánjiē)的工作性能
2. 螺栓(luóshuān)连接可能的破坏形式
1）栓杆被剪断，螺栓剪切破坏（图 a）； 计算
2）被连接板被挤压破坏， 螺栓承压破坏 （图 b）； 计算
3）被 连接板被拉（压）破坏 （图 c）；
计算
4）被连接 板端部剪坏（图 d）；构造措施（端距 a1 ? 2d 0 ）
第三章 钢结构的连接(liánjiē)
3.7.2 普通(pǔtōng)螺栓抗拉连接
规范中考虑(kǎolǜ)杠杆效应的：方法 1）降低螺栓的抗拉强度，即取 ftb ? 0.8 f ；
2）设计中采取构造措施以减少不利影响，如设置加劲肋。
《钢结构设计原理》3-1 钢结构的连接-焊缝连接
3. 气体保护焊
气体保护焊是利用二氧化碳气体或其他惰性气体 作为保护介质的一种电弧熔焊方法。
直接依靠保护气体在电弧周围造成局部的保护层， 以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程中的稳 定性。
气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能够清 楚地看到焊缝成型的过程；由于保护气体是喷射 的，有助于熔滴的过渡；又由于热量集中，焊接 速度快，焊件熔深大，故所形成的焊缝强度比手 工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置 的焊接。但不适用于在风较大的地方施焊。
3.4.1 角焊缝的构造要求
4 侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端 大中间小。焊缝越长，应力集中越明显。
若焊缝长度适宜，两端点处的应力达到屈服强度后， 继续加载，应力会渐趋均匀。
若焊缝长度超过某一限值时，有可能首先在焊缝的两 端破坏，故一般规定侧面角焊缝的计算长度
A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加 工精制而成。表面光滑，尺寸准确，对成孔质量 要求高。有较高的精度，因而受剪性能好。制作 和安装复杂，价格较高，已很少在钢结构中采用
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。螺栓表面 粗糙，一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻 模钻成设计孔径的孔(II类孔)。
螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~2mm。螺栓 杆与螺栓孔之间有较大的间隙，受剪力作用时， 将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。安装 方便，且能有效地传递拉力，可用于沿螺栓杆轴 受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装 时的临时固定。
3.4.1 角焊缝的构造要求
3 角焊缝的最小计算长度 焊脚尺寸大而长度较小时，焊件的局部加热严重，焊缝 起灭弧所引起的缺陷相距太近，以及焊缝中可能产生的 其他缺陷(气孔、非金属夹杂等)，使焊缝不够可靠。 搭接连接的侧面角焊缝，如果焊缝长度过小，由于力线 弯折大，会造成严重应力集中。
第三章 钢结构连接(螺栓)
但在重要的连接中，例如：制动梁或吊车梁上翼缘与
施工图中螺栓及其孔眼图例
螺栓及其孔眼图例见表3.3，
3．7 普通螺栓连接的工作性能和计算
普通螺栓连接按受力情况可分为三类
①螺栓只承受剪力； ②螺栓只承受拉力； ③螺栓承受拉力和剪力的共同作用。
：
下面将分别论述这三类连接的工作性能和计算
方法。
3 钢结构的连接
3．6 螺栓连接的构造
3．6．1 螺栓的排列
规范规定的钢板上螺栓的容许距离见表3.5（p62)。 在角钢、普通工字钢、槽钢截面上排列螺栓的线距应满 足表3.6、表3.7、表3.8的要求。
螺栓或铆钉的最大、最小容许距离 名称 位置和方向
表 3.4 最大容许距离 (取两者的较小值) 最小容许 距 离
1
外排(垂直内力方向或顺内力方向) 中 垂直内力方向 压力 顺内力方向 排 拉力
8d0 或 12t 16d0 或 24t 12d0 或 18t 16d0 或 24t 3d0
中 心 间 间 距 顺内力方向 中心至 垂直 构件边 内力 缘距离 方向 气割或锯割边 其他螺栓或铆钉 1.2d0 注：(1) d0 为螺栓或铆钉孔直径，t 为外层较薄板件的厚度； (2)钢板边缘与刚性构件(如角钢、槽钢等)相连的螺栓或铆钉的最大间距，可按 中间排的数值采用。 轧制边自动精密 高强度螺栓 剪切边或手工气割边 4d0 或 8t 1.5d0
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) e
(b)
(c)
(d)
1-1 剖面 图 3-12 抗剪螺栓的破坏性式
(e)
jgj8291 钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程
钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ82-91目录第一章总则第二章连接设计第一节一般规定第二节摩擦型连接的计算第三节承压型连接的计算第四节接头设计第五节连接构造要求第三章施工及验收第一节高强度螺栓连接副的储运和保管第二节高强度螺栓连接构件的制作第三节高强度螺栓连接副和摩擦面的抗滑移系数检验第四节高强度螺栓连接副的安装第五节高强度螺栓连接副的施工质量检查和验收第六节油漆附录一非法定计量单位与法定附录二本规程用词说明附加说明主编单位：湖北省建筑工程总公司批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1992年11月1日关于发布行业标准《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》的通知建标〔1992〕231号各省、自治区、直辖市建委（建设厅），计划单列市建委，国务院有关部、委：根据原国家建工总局（82）建工科字第14号文的要求，由湖北省建筑工程总公司主编的《钢结构高强度螺栓连接设计、施工及验收规程》，业经审查，现批准为行业标准，编号JGJ82-91，自一九九二年十一月一日起施行。
本标准由建设部建筑工程标准技术归口单位中国建筑科学研究院归口管理，其具体解释等工作由湖北省建筑工程总公司负责。
本标准由建设部标准定额研究所组织出版。
中华人民共和国建设部一九九二年四月十六日主要符号作用和作用效应F——集中荷载；M——弯矩；N——轴心力；P——高强度螺栓的预拉力；V——剪力。
计算指标——每个高强度螺栓的受拉、受剪和承压承载力设计值；f——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；——高强度螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值；σ——正应力。
几何参数A——毛截面面积；An——净截面面积；I——毛截面惯性矩；S——毛截面面积矩；α——间距；D——直径；D0——孔径；L——长度；Lz——集中荷载在腹板计算高度边缘上的假定分布长度。
计算系数及其它n——高强度螺栓的数目；n1——所计算截面上高强度螺栓的数目；nf——高强度螺栓传力摩擦面数目；μ——高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数；Ψ——集中荷载的增大系数。
钢结构设计手册
不适于风大的地方施焊。
4、电阻焊等 利用电流通过焊件接触点表面的 电阻所产生的热量来熔化金属， 再通过压力使其焊合。 适用于薄壁型钢的焊接，板叠厚 度不超过12mm。焊点主要承受剪 力，抗拉能力较差。
2 3
6 1
4
5
电阻焊
1 电源 2 导线 3 夹头 4 焊件 5 压力 6 焊逢
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
五、焊缝质量检验 • 焊缝质量等级：《钢结构工程施工质量验收规范》
（GB50205）对焊缝依其质量检查标准分为一级、二级和三 级。 • 焊缝质量检验方法： 外观检查（外部尺寸和缺陷） 内部检查（内部缺陷）：超声波探伤检验（主要) 、X射线、 γ射线等（x射线应用广）检验、磁粉（辅助）、荧光检验 （辅助） 。 三级焊缝只要求进行外观检验并符合标准，即检查焊缝实际 尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹，咬边等缺陷 ；
• 材料等级：采用45号钢、40B和20MnTiB钢（热处理），材料 等级为 8.8级或10.9级。
• 孔径：摩擦型高强螺栓孔径比螺栓大1.5～2.0mm；承压型高 强螺栓孔径比螺栓大1.0～1.5mm。
4、射钉、自攻螺栓、焊钉连接 灵活，安装方便，构件无须予先处理，适用于轻钢、薄板结
构，不能受较大集中力 。焊钉用于混凝土和钢板的连接。
•搭接：不同厚度的两构件，传力不均匀，费材料
•T形连接（顶接）：组合截面
•角部连接：箱形截面
盖板对接
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
三、焊缝形式 按焊缝和两个被连接件间的相对位置分类。 对接焊缝：焊缝和两个被连接件的平行面相连。 角焊缝：焊缝和两个被连接件的相交面相连。
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
钢结构第3章(螺栓连接计算)
2
2
当螺栓群分布在一个狭长带内，如y1>3x1时，可近似取xi=0，这时
N N
T 2
1x
V 1y
2
Ty1 y2 i
V 2 b N min n
2
例3.11 设计两块钢板用普通螺栓连接的盖板拼接，构件受轴拉力设计值 为 N=325kN，钢材Q235A，粗制螺栓直径d=20mm，板宽360mm，盖板 厚6mm，杆件板厚8mm。
n
1.1n
（2）搭接接头或用拼接板单面连接的，由于容易弯曲，螺栓联接 数（不包括摩擦型连接的高强度螺栓），应按计算增加10%。 1.1n
1.1n 1.1n （3）在构件端部连接中，当利用短角钢与型钢（角钢、槽钢等）的外 伸肢相连以缩短连接长度时，在短角钢两肢中的任一肢上所用的螺栓数 目应当增加计算数的50%。
连接处接触面连接处接触面处理方法处理方法q235q235钢钢q345q345和和q390q390钢钢q420q420喷喷喷砂后涂无机富锌漆喷砂后涂无机富锌漆喷砂后生赤绣喷砂后生赤绣用钢丝刷清除浮锈或未用钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面经处理的干净轧制表面045045035035045045030030050050040040050050035035050050040040050050040040摩擦面抗滑移系数值表311当表面有水或漆或其它污物表面的摩擦系数将大幅下降
a) B A b) B A c)
A
d) e)
35º 35º
A
A
综上所述：在普通螺栓的抗剪连接中需要计算的内容主要有三项： （1）保证螺栓杆不被剪断； （2）保证螺栓孔壁不会因承压而破坏； （3）构件有足够的净截面强度，不被拉断。（实质上属于构件破坏 ） 当有螺栓孔削弱，除上述构件被拉断外，还有一种使构件破坏的可能 性，如图所示：这类破坏方式被成为块状拉剪破坏（block shear failure ）。这类破坏在过去并不注意，现在在设计规范中已经明确要求计算。 （《钢结构设计规范》7.5.1）
第三章 钢结构的连接-普通螺栓连接
公式的两点说明：
（1）螺栓的有效截面面积 因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以抗拉时公式取的是有效
直径de而不是净直径dn，现行国家标准取：
ded1 23 43t (t螺)距
dn de dm d
(2）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响
A、螺栓受拉时，一般是通过
与螺杆垂直的板件传递，即螺 杆并非轴心受拉，当连接板件 发生变形时，螺栓有被撬开的 趋势（杠杆作用），使螺杆中 的拉力增加（撬力Q）并产生 弯曲现象。连接件刚度越小撬 力越大。试验证明影响撬力的 因素较多，其大小难以确定， 规范采取简化计算的方法，取 ftb=0.8f（f—螺栓钢材的抗 拉强度设计值）来考虑其影响。
由假定‘(2)’得
y1 r1
N1Tx N1T
x N1Ty
T
N 1 TN 2 TN 3 T N nT
r1 r2 r3
rn
由上式得:
N 2 TN r1 1 Tr2 ； N 3 TN r1 1 Tr3 ； N nT N r1 1 Trn
得:
T N r 1 1 Tr 1 2 r 2 2 r n 2N r 1 1 Ti n 1r i2
简化计算： 令:xi=0，则NiTy=0
N 1Tx T ny r1 i2y r1 1T ny y1 i2
y 1 N1Tx
y1
r1
N1T
x N1Ty
i 1
i 1
x1
N 1 2 T x N 1 F 2 N m b in
三、普通螺栓的抗拉连接
（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能
N 1 TT nr1n
Tr1
n
ri2
xi2 yi2
钢结构的连接自测题答案
第三章 钢结构的连接一．选择题1.如图所示承受静力荷载的T 形连接，采用双面角焊缝，手工焊，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为（ B ）2.如图所示连接，焊缝中最危险点为（ A ）A.最上点B.最下点C.焊缝长度的中点D.水平荷载延长线与焊缝相交处形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin =2t ，最大焊脚尺寸h fmax =，式中的t 1和t 2分别为（ D ） 为腹板厚度，t 2为翼缘厚度 为翼缘厚度，t 2为腹板厚度为较小的被连接板件的厚度，t 2为较大的被连接板件的厚度为较大的被连接板件的厚度，t 2为较小的被连接板件的厚度4.根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难、质量最难于保证的施焊方位是( D ) A.平焊 B.立焊 C.横焊 D.仰焊4.钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用( A ) 的焊接位置。
A ．俯焊B ．仰焊C ．立焊D ．任意6.在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是( C )。
A.未焊透B.气孔C.裂纹D.夹渣7.结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是( B )A.弹性模量相适应B.强度相适应C.伸长率相适应D.金属化学成份相适应8.三级焊缝的质量检验内容为( C )A.外观检查和100％的焊缝探伤B.外观检查和至少20％的焊缝探伤C.外观检查D.外观检查及对焊缝进行强度实测9．可不进行验算对接焊缝是（ C ）。
A ．I 级焊缝B ． 当焊缝与作用力间的夹角θ满足tan θ≤时的焊缝 题1图 题2图C ． II 级焊缝D ． A 、B 、C 都正确10.图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（ A ）点 点 点 点11．如图所示，连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ A ）A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点12.如图等边角钢与节点板仅采用侧面焊缝连接，角钢受轴心力N =500kN ，肢背焊缝受力N 1为( D)13.如图，两钢板用直角角焊缝连接，手工焊，合适的焊角尺寸f h ( C )14．如图所示连接中，在拉力N 作用下，侧面角焊缝中沿焊缝长度方向的应力分布形式为（ D）15.对接焊缝采用引弧板的目的是( A )A.消除焊缝端部的焊接缺陷B.提高焊缝的设计强度题11图题10图 题12图 题13图题14图C.增加焊缝的变形能力D.降低焊接的施工难度16.图示连接，角钢肢背、肢尖处角焊缝的最大焊脚尺寸分别为( B )，9mm ，5mm ，5mm ，6mm17.在荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（ B ）18.规范规定侧焊缝的设计长度max 60w f l h ，这主要考虑到( B )A.焊缝的承载能力已经高于构件强度B.焊缝沿长度应力分布过于不均匀C.焊缝过长，带来施工的困难D.焊缝产生的热量过大而影响材质 19.焊接结构中的侧面角焊缝长度过长时,在外荷载作用下会造成（ B ）A.焊缝中间应力可能先达到极限值,从而先发生破坏B.焊缝两端应力可能先达到极限值,从而先发生破坏C.焊缝内部应力同时达到极限值,从而同时发生脆性破坏D.焊缝内部应力同时达到极限值,从而同时发生塑性破坏与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用( C )型 型 型21. 钢结构在搭接连接中，搭接的长度不得小于焊件较小厚度的（ B ）。
钢结构第三章螺栓连接
需验算 正交截 面和折 线截面 的强度
An t[2e4 (n2 1) e12 e22 n2d0 ]
例题3-14
设计两角钢用C级普通螺栓的拼接，已知角 钢型号为∟90×6，所承受的轴心拉力的设计 值为N=160KN，采用拼接角钢的型号与构件 的相同，钢材为Q235A，螺栓直径d=20mm， 孔径为21.5mm。
Nn yn
y2 n
N Myi
i
y2
i
要求：受力最大的最外排螺栓的拉力不超过一 个螺栓的抗拉承载力设计值，即：
N My1 N b
1
y2
i
t
4. 弯矩和拉力共同作用的普通螺栓群计算
根据偏心距的大小可能出现小偏心受拉和大偏 心受拉两种情况
（1）小偏心受拉：全部螺栓均为受拉
轴心力：由各螺栓均匀承受；
验算螺栓受力以及净截面强度
1、拼接板尺寸：长、宽、厚度
600mm
厚度的确定原则：拼接板的截面面积大于被 连接钢板的截面面积。
被连接钢板的截面面积：18×600
拼接板的截面面积：2×600×t
取10mm
长度的确定：与螺栓的布置间距有关
布置螺栓
2、螺栓布置：水平距离和竖向距离
距离的选取原则：在容许距离范围之内，水 平距离取较小值；竖向距离取较大值。
de2
4
ftb
2. 轴心拉力作用普通螺拴群的计算
螺栓群在轴心力作用下的抗拉连接，通常假定每 个螺栓平均受力，则连接所需螺栓数为：
n
N N tb
3.弯矩作用的普通螺栓群计算
中和轴
受拉区 受压区
由螺栓承担 由整个受压板承担
近似地取最下排螺栓中心处
钢结构的连接(螺栓)PPT
02
焊接过程中易产生热变 形，需进行焊后处理。
03
焊接过程中易产生焊接 缺陷，如气孔、夹渣、 未熔合等。
04
焊接过程中需要消耗大 量能源，且焊接设备成 本较高。
螺栓连接
01
02
03
04
通过螺栓和螺母将两个或多个 钢材连接在一起，操作简单，
安装方便。
螺栓连接可以拆卸，便于维修 和更换。
螺栓连接适用于承受静载和动 载的结构，承载能力较高。
优点
01
02
03
04
高强度
螺栓连接具有较高的承载能力 ，能够承受较大的拉力和压力
。
灵活性
螺栓连接适用于各种形状和尺 寸的钢结构，可以方便地连接
不同材料和厚度的构件。
易于安装
螺栓连接的安装过程相对简单 ，不需要焊接等复杂工艺，可
以快速装配和拆卸。
耐腐蚀
钢结构连接处使用螺栓连接可 以有效避免焊接区域的腐蚀问
06
螺栓连接的未来发展
新材料的应用
01
02
03
高强度钢材
随着材料科学的进步，高 强度钢材的研发和应用将 进一步提高螺栓连接的强 度和稳定性。
轻质材料
轻质材料的出现将降低结 构重量，提高螺栓连接的 效率，尤其在航空和汽车 领域具有广泛应用前景。
耐腐蚀材料
针对不同环境条件，研发 具有良好耐腐蚀性能的螺 栓材料，以提高结构的使 用寿命和安全性。
智能化连接技术
自动化装配
利用机器人和自动化设备 实现螺栓连接的快速、准 确装配，提高生产效率。
智能监测
通过传感器和智能化技术 对螺栓连接进行实时监测， 及时发现潜在问题，确保 结构安全。
预紧力控制
钢结构工程详解(三)节点连接普通螺栓
钢结构工程详解(三)节点连接普通螺栓范本一：1. 节点连接普通螺栓介绍1.1 节点连接普通螺栓的定义1.2 节点连接普通螺栓的作用1.3 节点连接普通螺栓的分类2. 节点连接普通螺栓的选取原则2.1 节点连接的承载力计算原则2.2 节点连接的可靠性原则2.3 节点连接的经济性原则3. 节点连接普通螺栓的基本构造3.1 螺栓的材质和规格3.2 螺母的材质和规格3.3 垫圈的材质和规格3.4 螺栓连接的步骤4. 节点连接普通螺栓的设计原则4.1 节点连接的受力分析4.2 节点连接的几何约束4.3 节点连接的刚度要求4.4 节点连接的预应力设计4.5 节点连接的可拆卸设计4.6 节点连接的防松设计5. 节点连接普通螺栓的施工与验收5.1 施工前的准备工作5.2 施工过程的要求5.3 施工后的验收标准6. 节点连接普通螺栓的检测与维护6.1 检测方法6.2 维护注意事项6.3 维护周期附件：1. 图纸一览2. 技术说明书法律名词及注释：1. 螺栓连接：指通过螺栓将构件连接起来的方式。
2. 承载力：指节点连接能够承受的最大荷载。
3. 可靠性：指节点连接的稳定性和安全性。
4. 经济性：指节点连接的成本和效益的平衡。
---范本二：1. 节点连接普通螺栓概述1.1 节点连接普通螺栓的定义1.2 节点连接普通螺栓的分类1.3 节点连接普通螺栓的作用2. 节点连接普通螺栓的设计原则2.1 节点连接的受力分析2.2 节点连接的数学模型2.3 节点连接的设计方法3. 节点连接普通螺栓的材料选择3.1 螺栓材料的选取3.2 螺母材料的选取3.3 垫圈材料的选取4. 节点连接普通螺栓的连接方式4.1 外侧连接方式4.2 内侧连接方式5. 节点连接普通螺栓的施工要点5.1 施工前的准备工作5.2 施工过程中的注意事项5.3 施工后的检验与验收6. 节点连接普通螺栓的维护与保养6.1 定期检查与维护6.2 保养措施附件：1. 图纸一览2. 技术规范书法律名词及注释：1. 节点连接：指通过螺栓将两个或多个构件连接起来的方式。
- 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)。
求 间 •构造要求： 螺距过大 连接不紧密，潮气侵入腐蚀
距
布
•施工要求： 螺距过小 施工时转动扳手困难
端距 中距
据以上要求，规范给定了螺栓的容许间距
边距 中距 边距
A 并列
第三章钢结构连接螺栓连接
B 错列
螺栓最大和最小容许间距
第三章钢结构连接螺栓连接
§3.6 C级普通螺栓连接的工作性能和计算
当15d0 l1 60d0时：
平均值
1.1 l1
150 d0
长连接螺栓的内力分布
当l1 60d0时：
β
1.0
0.7
0.75
我国规范
故，连接所需栓数：
0.5
0.25
N 第三章钢结构连接螺栓连接
n b
0 10
N min
试验曲线
8.8级 M22
l1/d0
20 30 40 50 60 70 80
第3章 钢 结 构 的 连 接
钢结构是由钢构件经连接而成的结构,因此连接在钢 结构总占有很重要的位置,它直接关系钢结构的安全和经 济。在受力过程中，连接应有足够的强度，被连接构件之 间应保持正确的相互位置。
第三章钢结构连接螺栓连接
§3.5 螺栓连接的构造
➢螺栓的排列和构造要求 螺距过小 钢板剪坏
置 螺 •受力要求 螺距过大 受压时钢板张开
柔性杆）
粗制 (C级)
较低 Ⅱ类孔
1)抗拉连接；
2)静力荷载下抗剪连接；
3)加防松措施后受风振作用抗剪
较低
低
4)可拆卸连接； 5)安装螺栓；
6)与抗剪支托配合抗拉剪联合作用
第三章钢结构连接螺栓连接
注：A级用于M24以下，B级用于M24以上。
2.C级普通螺栓连接的传力方式
A 只受剪力 F
B 只受拉力
刚度越小，撬力越大
产生撬力的原因 —— 角钢抗弯刚度不足，水平肢有较大变形 对螺栓受力影响 —— 使螺栓拉力增大 减小撬力的措施 —— 增第强三章角钢钢结构抗连接弯螺栓刚连度接 ，加大厚度或增设加劲肋
二、螺栓群的计算
1. 螺栓群轴心力作用下抗剪计算
试验证明,栓群在轴力 作用下各个螺栓的内力沿 栓群长度方向不均匀，两 N 端大,中间小。
✓抗剪螺栓连接
• 破坏形式
（4）板件端部被剪坏(拉豁)
端矩过小时；端矩不应小于2dO
这
N
N
两 种
（5）栓杆弯曲破坏 （螺栓杆过长；栓杆长度不应大于5d）
破 坏 构
造
N/2
解
N
决
N/2
第三章钢结构连接螺栓连接
✓抗剪螺栓连接
• 连接计算 抗剪螺栓的承载力取决于螺栓杆受剪和孔壁承
d
压两种情况，故单栓抗剪承载力由以下两式决
1. 螺栓群轴心力作用下抗剪计算
12
螺栓群在轴心力作用下，为了防止 板件被拉断尚应进行板件的净截面
N
b1
验算。 A、螺栓采用并列排列时:
12
t1tNb主板源自危险截面为1-1截面:N f
An,1
An,1 b m d0 t
拼接板的危险截面为2-2截面:
0.5N f
An,2
第三章钢结构连接螺栓连接 An,2 b1 m d0 t1
当l1≤15d0(d0为孔径)时， 连接进入弹塑性工作状态后， 内力重新分布，各个螺栓内 力趋于相同，故设计时假定N 有各螺栓均担。
所以，连接所需螺第三栓章钢数结构为连接：螺栓连接
N/2 N/2 l1
平均值
螺栓的内力分布
n
N Nb
min
1. 螺栓群轴心力作用下抗剪计算
当l1>15d0(d0为孔径)时，端部螺栓首先破坏,然后依次破坏。 由试验可得连接的抗剪强度折减系数β与l1/d0的关系曲线。
☻单个普通螺栓的抗拉承载力设计值
N
b t
Ae
ftb
d e 2
4
f
b t
式中：Ae--螺栓的有效截面面积（附表8-1）； de--螺栓的有效直径； ftb--螺栓的抗拉强度设计值。
第三章钢结构连接螺栓连接
第三章钢结构连接螺栓连接
✓拉力螺栓撬力的概念
撬力
N
加劲肋
N
螺栓拉力： Pf = N / 2+V
定:
抗剪承载力：
N
b v
nv
d
4
2
f vb
承压承载力：
N
b c
d
t
f
b c
单栓抗剪承载力：
N
b min
min
N
vb，N
b c
nv—剪切面数目； d—螺栓杆直径； fvb、fcb—螺栓抗剪和承压强度设计值； ∑t—同一受力方第向三章承钢结压构连构接螺件栓连总接 厚度的较小值。
✓抗拉螺栓连接
• 工作性能和承载力 ☻破坏形式：栓杆被拉断
C 剪力和拉力 共同作用
F
N
N
抗剪螺栓连接
抗拉螺栓连接
第三章钢结构连接螺栓连接
同时抗拉抗剪 螺栓连接
✓抗剪螺栓连接
• 工作性能 (1)摩擦传力的弹性阶段(0~1段) 直线段—连接处于弹性状态； 该阶段较短—摩擦力较小。 (2)滑移阶段(1~2段) 水平段 最大滑移量为栓孔和栓杆间的距离 (3)栓杆传力的弹性阶段(2~3段) 栓杆与孔壁的接触传力 N-δ关系以曲线状态上升 (4)弹塑性阶段(3~4段) 剪切变形迅速增大，直到连接破坏 ‘4’点（曲线的最高点）即为Nu
0.5N An
第三f章钢结构连接螺栓连接
2. 螺栓群在扭矩作用时的抗剪计算
螺栓受力分析假定
受扭矩 T
（1）板件为刚体，螺栓为弹性体
（2）各螺栓绕螺栓群形心旋转
（3）产生的剪力与形心距离正比
力矩平衡：
(a)
各螺栓剪力与 r 正比：
各剪力都用N1表示：
(b) 代入 (a)得：
第三章钢结构连接螺栓连接
验算剪力最大的螺栓：
B、螺栓采用错列排列时:
1 1’ 2 2’
t1t
N
N
b
c4 c1
主板的危险截面为1--1和1′--1′截面: N f An
对于11截面：An b m d0 t;
c3 c2 2 2’
1 1’
对于1 1截面：An 2c4 m 1
c12
c22
m
d
0
t;
拼接板的危险截面为2--2和2′--2′截面:
一、C级普通螺栓连接的工作性能 1.普通螺栓的分类及性能 2.C级普通螺栓连接的传力方式
二、螺栓群的计算
第三章钢结构连接螺栓连接
1.普通螺栓的分类及性能
类别
精制 (A、 B)级
加工精度
高 I类孔
抗剪 性能
成本
使用范围
1)构件精度很高的结构，机械结构； 2)连接点仅用一个螺栓或有模具套
高 高 钻的多个螺栓连接的可调节杆件（
第三章钢结构连接螺栓连接
N
N
N/2 N/2 a
N
b
N
Nu
4
3
2
1
O
δ
δ－ a、b两点相对位移
✓抗剪螺栓连接
• 破坏形式
N/2
N
(1)螺栓杆被剪坏
N/2
栓杆较细而板件较厚时
(2)孔壁的挤压破坏
N
N
栓杆较粗而板件较薄时
(3)板件被拉断
截面削弱过多时
N
N
以上破坏形式予以计算解决。
第三章钢结构连接螺栓连接