《鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)（51頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、《,建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與識(shí)圖,》,第九章 鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,《,建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與識(shí)圖,》,第九章 鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí),《,建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與識(shí)圖,》,,建筑力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),1,,緒論,0,,建筑結(jié)構(gòu)材料,2,,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)指標(biāo),3,,混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件,4,,鋼筋混凝土樓（屋）蓋、樓梯,5,,基礎(chǔ),6,鋼筋混凝土多層與高層結(jié)構(gòu),,7,砌體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí),8,鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí),9,建筑結(jié)構(gòu)施工圖的識(shí)讀,,10,目,,,錄,第,9,章,,鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí),§,9-1,鋼結(jié)構(gòu)的連接方法,,§,9-2,鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件,

2、,§,9-1,鋼結(jié)構(gòu)的連接方法,一、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法,,,鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有,焊縫連接,、,螺栓連接,和,鉚釘連接,三種。,,,,鉚釘連接,螺栓連接,焊縫連接,（一）焊縫連接,,,焊縫連接是通過電弧產(chǎn)生的熱量使焊條和焊件局部熔化，經(jīng)冷卻凝結(jié)成焊縫，從而將焊件連接成為一體。,,,優(yōu)點(diǎn)：,不削弱構(gòu)件截面，節(jié)約鋼材，構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造方便，連接剛度大，密封性能好，在一定條件下易于采用自動(dòng)化作業(yè)，生產(chǎn)效率高。,,,缺點(diǎn)：,焊縫附近鋼材因焊接高溫作用形成的熱影響區(qū)可能是某些部位材質(zhì)變脆；焊接過程中鋼材受到分布不均勻的高溫和冷卻，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力、剛度和使用性能有一定影響；焊接

3、結(jié)構(gòu)由于剛度大，局部裂紋一經(jīng)發(fā)生很容易擴(kuò)展到整體，尤其是在低溫下易發(fā)生脆斷；焊縫連接的塑性和韌性較差，施焊時(shí)可能產(chǎn)生缺陷，使疲勞強(qiáng)度降低。,（二）螺栓連接,,,螺栓連接是通過螺栓這種緊固件把連接件連接成為一體。,,螺栓連接分,普通螺栓連接,和,高強(qiáng)度螺栓連接,兩種。,,,,優(yōu)點(diǎn)：,施工工藝簡(jiǎn)單、安裝方便，特別適用于工地安裝連接，也便于拆卸，適用于需要裝拆結(jié)構(gòu)和臨時(shí)性連接。,,,,,缺點(diǎn)：,需要在板件上開孔和拼裝時(shí)對(duì)孔，增加制造工作量，且對(duì)制造的精度要求較高；螺栓孔還使構(gòu)件截面削弱，且被連接件常需相互搭接或增設(shè)輔助連接板（或角鋼），因而構(gòu)造較繁且多費(fèi)鋼材。,,（三） 鉚釘連接,,,鉚釘連接是將一

4、端帶有半圓形預(yù)制釘頭的鉚釘，將釘桿燒紅后迅速插入連接件的釘孔中，然后用鉚釘槍將另一端也打鉚成釘頭，以使連接達(dá)到緊固。,,,,優(yōu)點(diǎn)：,鉚接傳力可靠，塑性、韌性均較好，質(zhì)量易于檢查和保證，可用于重型和直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。,,,缺點(diǎn)：,鉚接工藝復(fù)雜、制造費(fèi)工費(fèi)料，且勞動(dòng)強(qiáng)度高，故已基本被焊接和高強(qiáng)度螺栓連接所取代。,,二、焊接連接,,（一）焊接方法,,,鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法是電弧焊，包括,手工電弧焊,、,自動(dòng)或半自動(dòng)電弧焊,以及,氣體保護(hù)焊,等。,,,手工電弧焊,是鋼結(jié)構(gòu)中最常用的焊接方法，其設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便。但勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)效率比自動(dòng)或半自動(dòng)焊低，焊縫質(zhì)量的變異性大，在一定程度上取決于

5、焊工的技術(shù)水平。,,導(dǎo)線,,自動(dòng)焊,的焊縫質(zhì)量穩(wěn)定，焊縫內(nèi)部缺陷較少，塑性好，沖擊韌性好，適合于焊接較長的直接焊縫。半自動(dòng)焊因人工操作，適用于焊曲線或任意形狀的焊縫。自動(dòng)和半自動(dòng)焊應(yīng)采用與主體金屬相適應(yīng)的焊絲和焊劑，焊絲應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，焊劑應(yīng)根據(jù)焊接工藝要求確定。,氣體保護(hù)焊,是用惰性氣體（或,CO,2,）氣體作為電弧的保護(hù)介質(zhì)，使熔化金屬與空氣隔絕，以保持焊接過程穩(wěn)定。氣體保護(hù)焊電弧加熱集中，焊接速度快，熔深大，故焊縫強(qiáng)度比手工焊的高。且塑性和抗腐蝕性好，適合于厚鋼板的焊接。,,焊絲,,（二）焊縫形式,,,,焊縫連接形式根據(jù)被連接構(gòu)件間的相互位置可分為,對(duì)接,、,搭接,、,T,形連接,

6、和,角接,等四種形式。這些連接所用的焊縫有,對(duì)接焊縫,和,角焊縫,兩種基本形式。在具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)連接的受力情況，結(jié)合制造、安裝和焊接條件進(jìn)行選擇。,,,,,,,,,,（,a,） （,b,） （,c,）,,,,,,,,,（,d,） （,e,） （,f,） （,g,）,,,,,,,,,,（,a,）對(duì)接連接；（,b,）用拼接蓋板的對(duì)接連接；（,c,）搭接連接；,,（,d,）、（,e,）,T,形連接；（,f,）、（,g,）角部連接,

7、,,,焊縫按其,工作性質(zhì)來,分有強(qiáng)度焊縫和密強(qiáng)焊縫兩種。強(qiáng)度焊縫只作為傳遞內(nèi)力之用，密強(qiáng)焊縫除傳遞內(nèi)力外，還必須保證不使氣體或液體滲漏。,,,焊縫按,施焊位置,分，有平焊、立焊、橫焊和仰焊四種。平焊的施焊工作方便，質(zhì)量好，效率高；立焊和橫焊是在立面上施焊的豎向和水平焊縫，生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量比俯焊的差一些；仰焊是仰面向上施焊，操作條件最差，焊縫質(zhì)量不易保證，因此應(yīng)盡量避免采用。,,,,俯焊,橫焊,,立焊,,仰焊,,根據(jù),焊縫截面、構(gòu)造,可分為對(duì)接焊縫和角焊縫兩種基本形式。,（三）焊縫構(gòu)造,,,1.,對(duì)接焊縫,,,,,對(duì)接焊縫傳力直接、平順、沒有顯著的應(yīng)力集中現(xiàn)象，因而受力性能良好，對(duì)于 承受靜、

8、動(dòng)荷載的構(gòu)件連接都適用。但由于對(duì)接焊縫的質(zhì)量要求較高，焊件之間施焊間隙要求較嚴(yán)，一般多用于工廠制造的連接中。,,,對(duì)接焊縫又稱坡口焊縫，因?yàn)樵谑┖笗r(shí)應(yīng)對(duì)板件邊緣加工成適當(dāng)形式和尺寸的坡口,（如后圖所示）,以便焊接時(shí)有焊條運(yùn)轉(zhuǎn)的必要空間，保證對(duì)接焊縫內(nèi)部有足夠的熔透深度。坡口基本形式可分為,I,形、單邊,V,形、,V,形、,X,形、,U,形和,K,形等。坡口形式隨板厚和焊接方法而不同。采用手工焊時(shí)，當(dāng)板厚,t≤10mm,，可采用不切坡口的,I,形縫，只需保持間隙,0.5~2mm,，,t≤5mm,時(shí)可單面焊；當(dāng)板厚,t=10~20mm,時(shí)，采用,V,形或半,V,形坡口；對(duì)于較厚的板件,t≥20mm

9、,時(shí)，采用,X,形、,U,形或,K,形。對(duì)于,V,形和,U,形縫的根部還需要清除焊根，并進(jìn)行補(bǔ)焊。,,,,沒有條件清根和補(bǔ)焊者，要事先加墊板。當(dāng)采用自動(dòng)焊時(shí)，因所用電流強(qiáng)、熔深大，只在,t≥16mm,時(shí)，才采用,V,形坡口。,,,,,（,a,） （,b,） （,c,）,,,,,（,d,） （,e,） （,f,）,,,,,對(duì)接焊縫的坡口形式,,（,a,）,I,形縫；（,b,）單邊,

10、V,形坡口；（,c,）,V,形坡口；,,（,d,）,U,形坡口；（,e,）,K,形坡口；（,f,）,X,形坡口,,在焊件寬度或厚度有變化的連接中，為了減緩應(yīng)力集中，應(yīng)從板的一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于,1,：,2.5,的斜坡如圖所示，形成平緩過渡。如板厚相差不大于,4mm,時(shí)，可不做斜坡。,,,,,,,,（,a,） （,b,）,,,,變截面板的拼接,,（,a,）改變寬度；（,b,）改變厚度,,2.,角焊縫,,,（,1,）角焊縫的形式,,,角焊縫按其長度方向和外力作用方向的不同，可分為平行于力作用方

11、向的側(cè)面角焊縫、垂直于力作用方向的正面角焊縫與力作用方向斜交的斜向角焊縫以及圍焊縫。,,角焊縫截面形式又分為普通式、平坡式和深熔式。圖中,h,f,稱為角焊縫的焊腳尺寸。普通式截面焊腳邊比例為,1,：,1,，近似于等腰直角三角形，其傳力線彎折較劇烈，故應(yīng)力集中嚴(yán)重。對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，為使傳力平順，正面角焊縫宜采用兩焊角邊尺寸比例,1,：,1.5,的平坡式（長邊順內(nèi)力方向），側(cè)面角焊縫宜采用比例為,1,：,1,的深熔式。,,,,,,,,,,,,,,,,（,a,） （,b,）

12、 （,c,）,,,,角焊縫截面形式,,（,a,）普通式；（,b,）平坡式；（,c,）深熔式,（,2,）角焊縫的構(gòu)造要求,,1,）最小角焊腳尺寸 角焊縫的焊腳尺寸與焊件的厚度有關(guān)，當(dāng)焊件較厚而焊腳尺寸又過小時(shí)，焊縫內(nèi)部將因冷卻過快而產(chǎn)生淬硬組織，降低塑性，容易形成裂紋。因此，角焊縫的最小焊腳尺寸應(yīng)滿足，為較厚焊件厚度（單位,mm,）。對(duì)自動(dòng)焊因熱量集中，熔深較大，可減小,1mm,；,T,形連接的單面焊縫的性能較差，應(yīng)增加,1mm,；當(dāng)焊件厚度等于或小于,4mm,時(shí)，應(yīng)與焊件厚度相同。,,,2,）大焊腳尺寸 角焊縫的焊腳尺寸過大，易使焊件形成燒傷、燒穿等“過燒”現(xiàn)象，且使焊件產(chǎn)生較

13、大的焊接殘余應(yīng)力和焊接變形。因此，角焊縫的最大焊腳尺寸應(yīng)符合的要求，為較薄焊件的厚度。對(duì)焊件邊緣的角焊縫，為防止施焊時(shí)產(chǎn)生“咬邊”， 還應(yīng)符合下列要求：當(dāng) 時(shí)， ；當(dāng) 時(shí)，,,,3,）不等焊腳尺寸 當(dāng)兩焊件的厚度相差較大，且采用等焊腳尺寸無法滿足最大和最小焊腳尺寸的要求時(shí)，可采用不等焊腳尺寸，即與較厚焊件接觸的焊腳符合 ，與較薄焊件接觸的焊腳滿足 的要求。,,,4,）最小焊縫計(jì)算長度 當(dāng)角焊縫焊腳尺寸大

14、而長度過小時(shí)，將使焊件局部受熱嚴(yán)重，且焊縫起滅弧的弧坑相距太近，加上可能出現(xiàn)的其他缺陷，也使焊縫不夠可靠。因此，角焊縫的計(jì)算長度應(yīng)滿足 和,40mm,。,,,,,,,,,,5,）側(cè)面角焊縫最大計(jì)算長度 側(cè)面角焊縫沿長度方向的剪應(yīng)力分布很不均勻，兩端大中間小，且隨焊縫長度與其焊腳尺寸之比增大而差別愈大。當(dāng)此比值過大時(shí)，焊縫兩端將會(huì)首先出現(xiàn)裂紋，而此時(shí)焊縫中部還未充分發(fā)揮其承載能力，在動(dòng)力荷載作用下這種應(yīng)力集中現(xiàn)象更為不利。因此，側(cè)面角焊縫的計(jì)算長度不宜大于,60h,f,（承受靜載或間接承受動(dòng)載時(shí)）或,40h,f,（直接承受動(dòng)載時(shí)）。當(dāng)大于上述限制時(shí)，其超過部

15、分在計(jì)算中不予考慮。若內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時(shí)，其計(jì)算長度不受此限制，如工字形截面梁或柱的翼緣與腹板連接焊縫等。,,6,）當(dāng)板件的端部僅有兩側(cè)面角焊縫連接時(shí)（如圖所示），為了避免應(yīng)力傳遞過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力過分不均，應(yīng)使每條側(cè)焊縫長度大于它們之間的距離， 。另外為了避免焊縫收縮時(shí)引起板件的拱曲過大，還應(yīng)使 （當(dāng) ）或,190mm,（當(dāng) ）。當(dāng)不滿足此規(guī)定時(shí)，則應(yīng)加正面角焊縫。,,,,,側(cè)面角焊縫引起焊件拱曲,7,）在搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度的,5,倍并不

16、得小于,25mm,，以減小因焊縫收縮而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力及因傳力偏心而產(chǎn)生的附加應(yīng)力。,,,8,）在次要構(gòu)件或次要焊縫連接中，若焊縫受力很小，采用連續(xù)焊縫其計(jì)算焊腳尺寸,h,f,小于最小容許值時(shí)，可采用間斷角焊縫。間斷角焊縫焊段的長度不得小于,10hf,或,500mm,。各段之間凈距 （受壓構(gòu)件）或 （受拉構(gòu)件），以防板件局部凸曲鼓起，而對(duì)受力不利或潮氣侵入而引起銹蝕。,,,9,）當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，為比避免起落弧的缺陷發(fā)生在此應(yīng)力集中較大部位，宜作長度為,2h,f,的繞角焊，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊，不能斷弧。,,,（四）焊縫符號(hào)集及標(biāo)注方法,,

17、,,《,焊縫符號(hào)表示法,》,規(guī)定：焊縫符號(hào)一般由基本符號(hào)與指引線組成，必要時(shí)還可加上補(bǔ)充符號(hào)和焊縫尺寸。,,,,,基本符號(hào)：,表示焊縫的橫截面形狀，如用“ ”表示角焊縫,,,用“,V”,表示,V,形坡口的對(duì)接焊縫；,,,,,補(bǔ)充符號(hào)：,補(bǔ)充說明焊縫的某些特征，用“ ”表示現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫，用“ ”,,表示焊件三面帶有焊縫；,,,,,指引線 ：,一般由橫線和帶箭頭的斜線組成，箭頭指向圖形相應(yīng)焊縫處，橫線上方和下方用來標(biāo)注基本符號(hào)和焊縫尺寸等。,,,,,,焊縫符號(hào),,焊縫符號(hào),,續(xù)表,,當(dāng)焊縫分布比較復(fù)雜或用上述標(biāo)注方法不能表達(dá)清楚時(shí),,,在標(biāo)注焊縫符號(hào)的同時(shí),,,可在圖形上加?xùn)啪€表示。

18、,用柵線表示焊縫,,(a),正面焊縫；,(b),背面焊縫；,(c),安裝焊縫,,當(dāng)焊縫中存在氣孔，夾渣、咬邊等缺陷時(shí)，它們不但使焊縫受力面積削弱，而且還在缺陷處引起應(yīng)力集中，易于形成裂紋。在受拉連接中，裂紋更易擴(kuò)展延伸，從而使焊縫在低于母材強(qiáng)度的情況下破壞。同樣，缺陷也降低連接的疲勞強(qiáng)度。因此，,對(duì)焊縫質(zhì)量應(yīng)按其受力性質(zhì)和所處部位進(jìn)行分級(jí)。,,根據(jù)結(jié)構(gòu)類型和重要性，,《,鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范,》,將,焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)級(jí)別分為三級(jí),。,Ⅲ,級(jí)檢驗(yàn)項(xiàng)目規(guī)定只對(duì)全部焊縫做外觀檢查,，即檢驗(yàn)焊縫實(shí)際尺寸是否符合要求和有無外觀缺陷；,Ⅰ,級(jí)、,Ⅱ,級(jí)焊縫除對(duì)全部焊縫作相應(yīng)等級(jí)的外觀缺陷檢查外，還應(yīng),采

19、用超聲波探傷進(jìn)行內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn),，當(dāng)超聲波探傷不能對(duì)缺陷作出判斷時(shí)，應(yīng),采用射線探傷,。,Ⅰ,級(jí)焊縫超聲波和射線探傷的比例均為,100%,，,Ⅱ,級(jí)焊縫超聲波和射線探傷的比例均為,20%,，且均不小于,200mm,。當(dāng)焊縫長度小于,200mm,時(shí)，應(yīng)對(duì)整條焊縫探傷。,,,鋼結(jié)構(gòu)中一般采用,Ⅲ,級(jí)焊縫即可滿足的強(qiáng)度要求,，但對(duì)接焊縫的抗拉強(qiáng)度有較大的變異性，,《,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,》,規(guī)定，其設(shè)計(jì)值僅為主體鋼材的,85%,左右。因而對(duì)有較大拉應(yīng)力的對(duì)接焊縫以及直接承受動(dòng)力荷載構(gòu)件的較重要的焊縫，可部分采用,Ⅱ,級(jí)焊縫，對(duì)抗動(dòng)力和疲勞性能有較高要求處可采用,Ⅰ,級(jí)焊縫。焊縫質(zhì)量等級(jí)必須在施工圖中標(biāo)注

20、，但,Ⅲ,級(jí)焊縫不需要標(biāo)注。,,（五）焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)和焊縫質(zhì)量級(jí)別,三、螺栓連接,,（一）普通螺栓連接的構(gòu)造,,1.,普通螺栓的形式和規(guī)格,,,,鋼結(jié)構(gòu)采用的普通形式為大六角頭型，其代號(hào)用字母,M,與公稱和直徑（,mm,）表示。工程中常用,M18,，,M20,，,M22,，,M24,。按國際標(biāo)準(zhǔn)，螺栓統(tǒng)一用螺栓的性能等級(jí)來表示，如,“,4.6,級(jí)”、“,8.8,級(jí)”,等。小數(shù)點(diǎn)前數(shù)字表示螺栓材料的最低抗拉強(qiáng)度，如“,4”,表示,400N/mm,2,，“,8”,表示,800N/mm,2,。小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字（,0.6,、,0.8,）表示螺栓材料的屈強(qiáng)比，即屈服點(diǎn)與最低抗拉強(qiáng)度的比值。,,,根據(jù)螺栓的加

21、工精度，普通螺栓又分為,A,、,B,、,C,三級(jí)。,A,、,B,級(jí)螺栓,（精制螺栓）采用,8.8,級(jí)鋼材制作，經(jīng)機(jī)床車削加工而成，表面光滑，尺寸準(zhǔn)確，且配用,Ⅰ,類孔（即螺栓孔在裝配好的構(gòu)件上鉆成或擴(kuò)鉆成，孔壁光滑，對(duì)孔準(zhǔn)確）。由于其加工精度高，與孔壁接觸緊密，其連接變形小，受力性能好，可用于承受較大剪力和拉力的連接。但制造和安裝較費(fèi)工，成本高，故在鋼結(jié)構(gòu)中較少采用。,,C,級(jí)螺栓,（粗制螺栓）用,4.6,或,4.8,級(jí)鋼制作，加工粗糙，尺寸不夠準(zhǔn)確，只要求,Ⅱ,類孔（即螺栓孔在單個(gè)零件上一次沖成或不用鉆模鉆成。一般孔徑比螺栓桿徑大,1~2mm,）。在傳遞剪力時(shí)，連接變形大，但傳遞拉力的性能尚

22、好，操作無需特殊設(shè)備，成本低。常用于承受拉力的螺栓連接和承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中的次要受剪連接。,,,螺栓及其孔眼圖例,,,,,螺栓的排列應(yīng)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一而緊湊，滿足受力要求，構(gòu)造合理又便于安裝。排列方式有并列和錯(cuò)列兩種排列（如圖所示）。并列較簡(jiǎn)單，錯(cuò)列較緊湊。,,,,,,,,,,,,,,（,a,） （,b,）,,,,螺栓的排列及間距,,（,a,）并列排列；（,b,）錯(cuò)列排列,,,2.,普通螺栓連接的排列,,（,1,）受力要求,螺栓孔（,d,0,）的最小端距（沿受力方向）為,2,d,0,，以免板端被剪掉；螺栓孔的

23、最小邊距（垂直于受力方向）為,1.5,d,0,（切割邊）或,1.2,d,0,（軋成邊）。中間螺孔的最小間距（栓距和線距）為,3,d,0,，否則螺孔周圍應(yīng)力集中的相互影響較大，且對(duì)鋼板的截面削弱過多，從而降低其承載力。,,,,（,2,）構(gòu)造要求,螺栓的間距也不宜過大，尤其是受壓板件當(dāng)栓距過大時(shí)，容易發(fā)生凸曲現(xiàn)象。板和剛性構(gòu)件（如槽鋼、角鋼等）連接時(shí)，栓距過大不易緊密接觸，潮氣易于侵入縫隙而銹蝕。按規(guī)范規(guī)定，栓孔中心最大間距受壓時(shí)為,12,d,0,或,18,t,min,（,t,min,為外層較薄板件的厚度），受拉時(shí)為,16,d,0,或,24,t,min,，中心至構(gòu)件邊緣最大距離為,4,d,0,或,

24、8,t,min,。,,,,（,3,）施工要求,螺栓間應(yīng)有足夠距離，以便轉(zhuǎn)動(dòng)扳手，擰緊螺母。,,,,根據(jù)上述螺栓的最大、最小容許距離，排列螺栓時(shí)宜按最小容許距離取用，且宜取,5mm,的倍數(shù)，并按等距離布置，以縮小連接的尺寸。最大的容許距離一般只在起聯(lián)系作用的構(gòu)造連接中采用。,,（二）普通螺栓連接的受力特點(diǎn),,,1.,受剪螺栓連接,（,a,） （,b,） （,c,）,,單個(gè)受剪螺栓的受力情況,,（,a,）單剪；（,b,）雙剪；（,c,）四剪,,,,受拉螺栓連接,栓桿受剪和孔壁承壓傳力,沿栓桿軸方向受拉傳力,受剪螺栓連接

25、,拉剪螺栓連接,螺栓傳力方式,,受剪螺栓連接在達(dá)到極限承載力時(shí)，可能出現(xiàn)如下五種破壞形式：,,（,1,）,栓桿剪斷,（如圖,9-10,（,a,）所示） 當(dāng)螺栓直徑較小鋼板相對(duì)較厚時(shí)，可能發(fā)生。,,（,2,）,孔壁擠壓壞,（如圖,9-10,（,b,）所示） 當(dāng)螺栓直徑較大鋼板相對(duì)較薄時(shí)，可能發(fā)生。,,（,3,）,鋼板拉斷,（如圖,9-10,（,c,）所示） 當(dāng)鋼板因螺孔削弱過多時(shí)，可能發(fā)生。,,（,4,）,端部鋼板剪斷,（如圖,9-10,（,d,）所示） 當(dāng)順受力方向的端距過小時(shí)，可能發(fā)生。,,（,5,）,栓桿受剪破壞,（如圖,9-10,（,e,）所示） 當(dāng)螺栓過于細(xì)長時(shí)，可能發(fā)生。,,上

26、述破壞形式中的后兩種在選用最小容許端距,2,d,0,和使螺栓的夾緊長度不超過,5,d,0,的條件下，均不會(huì)發(fā)生。前三種形式的破壞，則需要通過計(jì)算來防止。,（,a,）,（,d,）,,1-1,,（,b,）,（,c,）,（,e,）,2.,受拉螺栓連接,,,,如圖所示受拉螺栓連接中，在外力,N,作用下，構(gòu)件相互間有分離趨勢(shì)，從而使螺栓沿桿軸方向受拉。受拉螺栓的破壞形式是栓桿被拉斷，其部位多在被螺紋削弱的截面處。,,,3.,拉剪螺栓連接,,,由于,C,級(jí)螺栓的抗剪能力差，故對(duì)重要連接一般均應(yīng)在端板下設(shè)置支托，以承受剪力（如圖所示）。對(duì)次要連接，若端板下不設(shè)支托，則螺栓將同時(shí)承受剪力和沿桿軸方向的拉力的作

27、用。,N,受拉螺栓連接,拉剪螺栓連接,（三）高強(qiáng)度螺栓的受力特點(diǎn),,,高強(qiáng)度螺栓連接按設(shè)計(jì)和受力要求可分為,摩擦型,和,承壓型,兩種。,,,摩擦型連接,在承受剪切時(shí)，以外剪力達(dá)到板件間可能發(fā)生的最大摩阻力為極限狀態(tài)；當(dāng)超過時(shí)板件間發(fā)生相對(duì)滑移，即認(rèn)為連接已失效而破壞。,,,,承壓型連接,在受剪時(shí)，則允許摩擦力被克服并發(fā)生板件間相對(duì)滑移，然后外力可以繼續(xù)增加，并以此后發(fā)生的螺桿剪切或孔壁承壓的最終破壞為極限狀態(tài)。,,,兩種形式螺栓在受拉時(shí)沒有區(qū)別。,,,高強(qiáng)度螺栓和普通螺栓連接受力的主要區(qū)別是：普通螺栓連接的螺母擰緊的預(yù)拉力很小，受力后全靠螺桿承壓和抗剪來傳遞剪力。而高強(qiáng)度螺栓時(shí)靠擰緊螺母，對(duì)螺

28、桿施加強(qiáng)大而受控制的預(yù)拉力，此預(yù)拉力將被連接的構(gòu)件夾緊?？繕?gòu)件夾緊而由接觸面間的摩阻力來承受連接內(nèi)力是高強(qiáng)度螺栓連接受力的特點(diǎn)。,§,9-2,鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件,一、軸心受力構(gòu)件,,,軸心受力構(gòu)件是指承受通過截面形心的軸向力作用的構(gòu)件,，分為軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件。它們廣泛的應(yīng)用于柱、桁架、網(wǎng)架、塔架和支撐等結(jié)構(gòu)中,。,,,（一）軸心受力構(gòu)件的受力特點(diǎn),,,,,軸心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足,強(qiáng)度,和,剛度,的要求。按承載力極限狀態(tài)的要求，軸心受拉構(gòu)件凈截面的平均應(yīng)力不應(yīng)超過鋼材的屈服強(qiáng)度；按正常使用極限狀態(tài)的要求，應(yīng)具有必要的剛度，否則在制造、運(yùn)輸和安裝過程中容易彎扭變形，在自重的作用下會(huì)產(chǎn)生較大撓

29、度，在承受動(dòng)力荷載時(shí)會(huì)引起較大的振動(dòng)等。軸心受拉構(gòu)件的剛度是以它的長細(xì)比來控制的。,,,軸心受壓構(gòu)件的受力性能與受拉構(gòu)件不同，除有些短粗或截面有較大削弱的構(gòu)件其承載力由強(qiáng)度條件起控制作用外，一般情況下，軸心受壓構(gòu)件的承載能力是由穩(wěn)定條件決定的。因此設(shè)計(jì)時(shí)除滿足強(qiáng)度和剛度的條件外，還應(yīng)滿足,整體穩(wěn)定性,和,局部穩(wěn)定性,的要求。,（二）軸心受壓柱的構(gòu)造,,,,軸心受壓柱由柱頭、柱身、柱腳三部分組成。按柱身的構(gòu)造型式可分為實(shí)腹式和格構(gòu)式兩類。,,,1.,實(shí)腹式軸心受壓柱,,,（,1,）,截面形式,實(shí)腹式軸心受壓柱一般選用雙軸對(duì)稱的型鋼截面或組合截面。在選擇截面形式時(shí)，主要考慮等穩(wěn)定性、肢寬壁薄、制造

30、省工、構(gòu)造簡(jiǎn)便等原則。,,,,（,2,）,設(shè)置加勁肋,為了提高構(gòu)件的抗扭剛度，防止構(gòu)件在施工和運(yùn)輸過程中發(fā)生變形，當(dāng) 時(shí)，應(yīng)在一定位置設(shè)置成對(duì)的橫向加勁肋（如圖所示）。橫向加勁肋的間距不得大于,3,h,0,，其外伸寬度,b,s,不小,,于,mm,，厚度,t,s,不得小于 。,實(shí)腹柱的橫向加勁肋加強(qiáng),b,s,a,t,w,,,,,（,3,）,柱頭的構(gòu)造,軸心受壓柱主要承受與其相連的梁傳來的荷載（梁的支承反力），梁與柱的連接構(gòu)造與梁的端部構(gòu)造有關(guān)。連接設(shè)計(jì)應(yīng)傳力可靠，便于制作、運(yùn)輸、安裝和經(jīng)濟(jì)合理。軸心受壓柱與梁為鉸接，一般有兩種構(gòu)造方案。一種是將梁支承于柱頂（

31、如圖所示），另一種是將梁支承于柱的側(cè)面（如圖所示）。,① 柱頂支承梁的構(gòu)造 梁的反力通過柱的頂板傳給柱；頂板一般可以取,16~20mm,厚，與柱用焊縫相連；梁與頂板用普通螺栓相連，以便安裝,,定位。,圖（,a,）中，梁支承加勁肋應(yīng)對(duì)準(zhǔn)柱的翼緣，使梁的支承反力通過支承加勁肋及墊板傳遞給柱的翼緣。為了便于安裝，相鄰梁之間留一空隙，最后用夾板和構(gòu)造螺栓相連，以防止單個(gè)梁的傾斜。這種連接形式傳力明確，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，但當(dāng)兩相鄰反力不等時(shí)即引起柱的偏心受壓，一側(cè)梁傳遞的反力很大時(shí)，還可能引起柱翼緣的局部屈曲。,圖（,b,）中，梁通過端板連接于柱的軸線附近，這樣即使相鄰反力不等，柱仍接近軸心受壓。

32、突緣加勁肋底部應(yīng)刨平頂緊于柱頂板；柱的腹板是主要受力部分，其厚度不能太薄，同時(shí)在柱頂板之下，腹板兩側(cè)應(yīng)設(shè)置加勁肋，兩相鄰梁之間應(yīng)留一定空隙便于安裝時(shí)調(diào)節(jié)，最后嵌入合適的填板并用構(gòu)造螺栓相連。,（,a,）,（,b,）,②柱側(cè)支承梁的構(gòu)造,梁連接在柱的側(cè)面，當(dāng)梁的反力較小時(shí)，可采用如圖（,a,）所示的連接，直接將梁擱置在柱的承托上，用普通螺栓連接，梁與柱側(cè)間留一空隙，用角鋼和構(gòu)造螺栓相連。這種連接形式比較簡(jiǎn)單，施工方便。,當(dāng)梁反力較大時(shí)，可采用如圖（,b,）所示的方案，用厚鋼板作承托，承托與柱側(cè)面用焊縫相連，這種連接方式，制造與安裝的精度要求較高，承托板的端面必須刨平頂緊以便直接傳遞壓力。梁玉柱側(cè)

33、仍留一定空隙，梁吊裝就位后，用填板和構(gòu)造螺栓將柱翼緣和梁端板連接起來。,（,a,）,（,b,）,（,4,）,柱腳的構(gòu)造,,,,柱腳的作用是將,柱身的壓力均勻的傳給基礎(chǔ),，,并和基礎(chǔ)牢固的連接起來。,在整個(gè)柱中，柱腳是比較費(fèi)鋼費(fèi)工的部分。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求簡(jiǎn)明，并盡可能符合結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖，便于安裝固定。,,,柱腳按其與基礎(chǔ)的連接方式的不同可分為,鉸接,和,剛接,兩類，軸心受壓柱、框架柱或壓彎構(gòu)件，這兩種形式均有采用。其中鉸接主要承受軸心壓力，剛接主要承受壓力和彎矩。本節(jié)只講鉸接柱腳。,,,柱腳通過錨栓固定于基礎(chǔ)。鉸接柱腳只沿著一條軸線設(shè)置兩個(gè)連接于底板上的錨栓，錨栓的直徑一般為,20~25mm,。為了

34、便于安裝，底板上的錨栓孔徑取為錨栓直徑的,1.5~2,倍。待柱就位并調(diào)整到設(shè)計(jì)位置后，再用墊板套住錨栓并與底板焊牢。,圖示是常用的鉸接柱腳的幾種形式，主要用于軸心受壓柱。當(dāng)柱軸力很小時(shí)，可采用圖（,a,）的形式，在柱的端部只焊一塊不太厚的底板，柱身的壓力經(jīng)過焊縫傳到底板，底板再將柱身的壓力傳到基礎(chǔ)上。當(dāng)柱軸力較大時(shí)，可采用圖（,b,）、（,c,）的形式，柱端通過豎焊縫將力傳給靴梁，靴梁通過底部焊縫降壓力傳給底板。靴梁不僅增加了傳力焊縫的長度，同時(shí)也將底板分成較小的區(qū)格，減小了底板在反力作用下的最大彎矩值。當(dāng)采用靴梁后，底板的彎矩值仍較大時(shí)，可再采用隔板和肋板，如圖（,c,）所示。,（,a,）

35、 （,b,） （,c,）,,,圖示是常用的軸心受壓格構(gòu)柱的截面形式。由于柱肢布置在距截面形心一定距離的位置上，通過調(diào)整肢間距離可以使兩個(gè)方向具有相同的穩(wěn)定性。與實(shí)腹柱相比，在用料相同的情況下可增大截面慣性矩，提高剛度和穩(wěn)定性。,,,,,,,,,,,（,a,） （,b,） （,c,）,（,d,） （,e,）,2.,格構(gòu)

36、式軸心受壓柱,格構(gòu)式軸心受壓柱常用兩槽鋼組成，通常使翼緣朝內(nèi)，這樣綴材長度較小，外部平整。當(dāng)荷載較大時(shí)，也常用兩工字鋼組成的雙肢截面柱。對(duì)于軸向力較小但長度較大的桿件，也可以采用鋼管或角鋼組成的三肢或四肢截面形式。肢件通過綴材連成一體，根據(jù)綴材的不同可分為綴條柱和綴板柱兩種。綴條常采用單角鋼，一般與構(gòu)件軸線成,α=40°~70°,夾角斜放，此稱為斜綴條，如圖（,a,）所示，也可同時(shí)增設(shè)與構(gòu)件軸線垂直的橫綴條。綴板用鋼板制造，一律按等距離垂直于構(gòu)件軸線橫放，如圖（,b,）所示。,（,a,）,（,b,）,二、受彎構(gòu)件,,（一）受彎構(gòu)件的類型和應(yīng)用,,,承受橫向荷載的實(shí)腹式受彎構(gòu)件通常稱為梁，它是組

37、成鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件之一，應(yīng)用廣泛，例如房屋建筑中的樓蓋梁、工作平臺(tái)梁、屋面檁條和墻架橫梁、吊車梁以及橋梁、水工閘門、起重機(jī)、海上采油平臺(tái)中的梁等。,,鋼梁按截面的形式分為,型鋼梁,和,組合梁,兩大類。型鋼梁構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造省工，成本較低，故應(yīng)用較多。但在荷載較大或構(gòu)件的跨度較大時(shí)，所需梁的截面尺寸較大時(shí)，由于軋制條件的限制，型鋼的尺寸、規(guī)格不能滿足梁承載力和剛度的要求，這時(shí)常采用組合梁。,型鋼梁的截面形式,（,a,） （,b,） （,c,） （,d,） （,e,） （,f,）,組合梁的

38、截面形式,（,g,） （,h,） （,i,） （,j,） （,k,）,鋼梁按支承情況可分為,簡(jiǎn)支梁,、,連續(xù)梁,、,懸伸梁,等。簡(jiǎn)支梁不受溫度變化和支座沉陷的影響，并且制造、安裝、維修、拆換較方便，因而受到廣泛的應(yīng)用。,,鋼梁按荷載作用情況不同，還可分為僅在一個(gè)主平面內(nèi)受彎的,單向彎曲梁,和在兩個(gè)主平面內(nèi)受彎的,雙向彎曲梁,。,,圖示即為工作平臺(tái)梁布置示例。,,根據(jù)主梁和次梁的排列情況，梁格可分為三種類型：,,（,1,）,單向梁格,【,如圖（,a,）所示,】,只有主梁，

39、適用于樓蓋或平臺(tái)結(jié)構(gòu)的橫向尺寸較小或面板跨度較大的情況。,,（,2,）,雙向梁格,【,如圖（,b,）所示,】,有主梁及一個(gè)方向的次梁，次梁由主梁支承，是最為常用的梁格類型。,,（,3,）,復(fù)式梁格,【,如圖（,c,）所示,】,在主梁間設(shè)縱向次梁，縱向次梁間再設(shè)橫向次梁。荷載傳遞層次多，梁格構(gòu)造復(fù)雜，故應(yīng)用較少，只適用于荷載重和主梁間距很大的情況。,（,a,） （,b,） （,c,）,（二）受彎構(gòu)件（梁）的穩(wěn)定性,,,1.,梁整體穩(wěn)定性

40、,,,為了提高抗彎強(qiáng)度，節(jié)省鋼材，鋼梁截面一般做成高而窄的形式，受荷方向剛度大而側(cè)向剛度較小，如果梁的側(cè)向支承較弱（比如僅在支座處有側(cè)向支承），梁的彎曲會(huì)隨荷載大小的不同而呈現(xiàn)兩種截然不同的平衡狀態(tài)。,,如圖所示的工字形截面梁，荷載作用在其最大剛度平面內(nèi)，當(dāng)荷載較小時(shí)，梁的彎曲平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。雖然外界各種因素會(huì)使梁產(chǎn)生微小的側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，但外界影響消失后，梁仍能恢復(fù)原來的彎曲平衡狀態(tài)。然而，當(dāng)荷載增大到某一數(shù)值后，梁在向下彎曲的同時(shí)，將突然發(fā)生側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形的破壞，這種現(xiàn)象稱之為梁的整體失穩(wěn)，為側(cè)向彎扭屈曲。因此鋼梁設(shè)計(jì)時(shí)不僅要滿足強(qiáng)度、剛度要求，還應(yīng)保證梁的整體穩(wěn)定性。,《,鋼結(jié)

41、構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,》,規(guī)定，符合下列情況之一時(shí)，可不計(jì)算梁的整體穩(wěn)定性：,,（,1,）有剛性鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時(shí)。,（,2,）工字形截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣的自由長度與其寬度之比,l,1,/b,1,不超過表所規(guī)定的數(shù)值時(shí)；箱形截面（如圖所示）簡(jiǎn)支梁，其截面尺寸滿足,h/b,0,≤6,，且,l,1,/b,0,≤95(235/f,y,),時(shí)（箱形截面的此條件很容易滿足）。,,H,型鋼和等截面工字形簡(jiǎn)支梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定性的最大,l,1,/b,1,值,,鋼號(hào),跨中無側(cè)向支撐點(diǎn)的梁,,跨中受壓翼緣有側(cè)向支撐點(diǎn)的梁,,無論荷載作用于何處,,荷載作用在上翼緣,荷載作用于

42、下翼緣,,Q235,13.0,20.0,16.0,Q345,10.5,16.5,13.0,Q390,10.0,15.5,12.5,Q420,9.5,15.0,12.0,2.,梁局部穩(wěn)定性,,,,組合梁一般由翼緣和腹板等板件組成，如果將這些板件不適當(dāng)?shù)臏p薄加寬，板中壓應(yīng)力或剪應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值后，腹板或受壓翼緣有可能偏離其平面位置，出現(xiàn)波形鼓曲（如圖所示），這種現(xiàn)象稱為局部失穩(wěn)。,熱軋型鋼由于軋制條件，其板件寬厚比較小，都能滿足局部穩(wěn)定要求，不需要計(jì)算。對(duì)冷彎薄壁型鋼梁的受壓或受彎板件，寬厚比不超過規(guī)定的限制時(shí)，認(rèn)為板件全部有效；當(dāng)超過此限制時(shí)，則只考慮一部分寬度有效（稱為有效寬度），應(yīng)按現(xiàn)行,《

43、,冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范,》,計(jì)算。,,,（,1,）,受壓翼緣局部穩(wěn)定,梁受壓翼緣自由外伸寬度,b,與其厚度之比應(yīng)滿足，當(dāng)計(jì)算梁抗彎強(qiáng)度時(shí)，可放寬。,,,（,2,）,腹板的局部穩(wěn)定,,腹板若采用限制高厚比的辦法顯然是不經(jīng)濟(jì)的。因此常采用設(shè)置加勁肋的方法予以加強(qiáng)（如圖所示）。通過在腹板兩側(cè)成對(duì)布置加勁肋，將腹板分隔成較小的區(qū)格來提高其抵抗局部屈曲的能力。加勁肋可以分為橫向加勁肋、縱向加勁肋、短加勁肋和支承加勁肋等幾種，設(shè)計(jì)時(shí)可按,《,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,》,有關(guān)規(guī)定采用。,,,,腹板加勁肋的布置形式,,,1—,橫向加勁肋；,2—,縱向加勁肋；,3—,短加勁肋,（三）梁的拼接和連接,,,1.,梁的拼

44、接：,工廠拼接,和,工地拼接,兩種。,,2.,次梁與主梁的連接：次梁和主梁的連接形式有,疊接,和,平接,兩種。,,,,疊接,（如圖所示）是將次梁直接擱在主梁上面，用螺栓或焊縫連接，構(gòu)造簡(jiǎn)單，但需要的結(jié)構(gòu)高度大，其使用常受到限制，且連接剛性差一些。圖（,a,）所示是次梁為簡(jiǎn)支梁時(shí)與主梁連接的構(gòu)造，而圖（,b,）所示是次梁為連續(xù)梁時(shí)與主梁的連接的構(gòu)造。如次梁截面較大時(shí)，應(yīng)另采取構(gòu)造措施防止支承處截面的扭轉(zhuǎn)。,,,（,a,） （,b,）,平接,也稱側(cè)面連接（如圖所示），它是使次梁頂面與主梁相平和略高

45、、略低于主梁頂面，從側(cè)面與主梁的加勁肋或腹板上設(shè)的短角鋼或支托相連接。圖（,a,）、（,b,）、（,c,）是次梁為簡(jiǎn)支梁時(shí)與主梁連接的構(gòu)造，圖（,d,）是次梁與主梁剛連接的構(gòu)造。平接雖構(gòu)造復(fù)雜，但可降低結(jié)構(gòu)高度，故在實(shí)際工程中應(yīng)用較廣泛。,（,a,） （,b,）,（,c,） （,d,）,本章小結(jié),一、知識(shí)點(diǎn),,1.,鋼結(jié)構(gòu)的連接方法主要有焊接連接、螺栓連接和鉚釘連接三種方式。,,2.,鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法、焊縫連接；對(duì)接焊縫和角焊縫的構(gòu)造；焊縫符號(hào)集及標(biāo)注方法；焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)和焊縫質(zhì)量級(jí)別。,,3.,普通螺栓連接的構(gòu)造、受力特點(diǎn)；高強(qiáng)度螺栓的受力特點(diǎn)。,,4.,軸心受力構(gòu)件的受力特點(diǎn)，軸心受壓柱的構(gòu)造。,,5.,受彎構(gòu)件的類型和應(yīng)用，受彎構(gòu)件（梁）的穩(wěn)定性以及梁的拼接和連接。,,二、重點(diǎn)內(nèi)容,,1.,鋼結(jié)構(gòu)的連接方法,,2.,普通螺栓連接的構(gòu)造,,3.,軸心受壓柱的構(gòu)造,,4.,受彎構(gòu)件（梁）的穩(wěn)定性以及梁的拼接和連接。,,