1、鋼結構的連接和節點構造 連接要求連接要求 足夠的強度、剛度和延性連接方法連接方法 焊接、鉚接和螺栓連接1 鋼結構對連接的要求及連接方法（a）焊接連接；（b）鉚釘連接；（c）螺栓連接 2 焊接連接的特性焊接連接的特性 1 焊接方法 電弧焊、電渣焊、氣體保護焊和電阻焊等2 焊接連接的優缺點優點 省工省材 任何形狀的構件均可直接連接 密封性好，剛度大缺點 材質劣化 殘余應力、殘余變形 一裂即壞、低溫冷脆3 焊縫缺陷 焊縫缺陷 裂紋、氣孔、燒穿、夾渣、未焊透、咬邊、 焊瘤等(a) 熱裂紋；(b) 冷裂紋；(c) 氣孔；(d) 燒穿；(e) 夾渣(f) 根部未焊透；(g) 邊緣未熔合；(h) 層間未熔合

2、；(i) 咬邊；(j) 焊瘤 焊縫等級：鋼結構工程施工質量驗收規范（GB50205）三級三級焊縫：外觀檢查二級焊縫：在外觀檢查的基礎上再做無損檢驗，用超聲波檢驗每條焊縫的20長度，且不小于200mm一級焊縫：在外觀檢查的基礎上用超聲波檢驗每條焊縫全部長度，以便揭示焊縫內部缺陷 強度折減： 高空安裝焊縫，強度設計值乘以0.9 4 焊縫連接型式及焊縫型式連接型式 平接、搭接、T形連接和角接連接型式 對接焊縫和角焊縫正面角焊縫側面角焊縫連續角焊縫斷續角焊縫施焊位置 俯焊（平焊）、立焊、橫焊和仰焊5 焊縫代號作用 表明焊縫型式、尺寸和輔助要求表示方法 由圖形符號、輔助符號和引出線等部分組成3 對接焊縫

3、的構造和計算對接焊縫的構造和計算 1 構造要求坡口形式 分為I形縫、V形縫、帶鈍邊單邊V形縫、帶鈍邊V形縫（也叫Y形縫）、帶鈍邊U形縫、帶鈍邊雙單邊V形縫和雙Y形縫等（a）I形縫；（b）帶鈍邊單邊V形縫；（c）Y形縫（d）帶鈍邊U形縫；（e）帶鈍邊雙單邊V形縫；（f）雙Y形縫；（g）、（h）、（i）加墊板的I形縫、帶鈍邊單邊V形縫和Y形縫 2 對接焊縫的計算計算原則 用計算 焊件的方法。I、II級等強不計算，僅計算III級焊縫（1）軸心受力的對接焊縫 N（lwt）fwt或fwc（2）受彎、受剪的對接焊縫計算 MWw fwt VS（Iwt ） fwVwtzsf1 . 132B2B3 部分焊透的對

4、接焊縫計算原則：按角焊縫計算4 角焊縫的構造和計算角焊縫的構造和計算 1 構造和強度截面形狀 應力分布 側面角焊縫的應力分布角焊縫的應力位移曲線 正面角焊縫的應力分布焊腳尺寸 hf 應與焊件的厚度相適應。 對手工焊，hf應不小于 ，t為較厚焊件的厚度（mm），對自動焊，可減小1mm； hf應不大于較薄焊件厚度的1.2倍。 t5.1 對于板件邊緣的焊縫，當t 6mm時， hf t ；當t 6mm時， hf t (12)mm。焊縫長度焊縫長度 lw也不應太長或太短，其計算長度不宜小于8hf或40mm ，且不宜大于60hf2 角焊縫計算的基本公式wff3)( 32/22fxfxefyfyefzfze

5、, , NAVAVAefxfyfxefye/2+/2 /2/2ANNAAfxfy/2/2fyfx/fz/2/2, 則有22w2ffzfyfzfyfz33/2/2/2/2f可得角焊縫計算的基本公式為222wfxfyfxfyfzf2()3f僅有平行于焊縫長度方向的軸心力時wfewf/()Nhlf僅有垂直于焊縫長度方向的軸心力時wfewff/()Nhlf受各力綜合作用時22wffff/f3 常用連接方式的角焊縫計算1、受軸心力作用的拼接板連接僅側面角焊縫（圖a）wffewNfhl 僅正面角焊縫（圖b）wfffewNfhl 三面圍焊時（圖c） 先計算計算正面角焊縫受力N1，剩 余的N N1由側面角焊縫

6、承擔。菱形拼接板（圖d） 簡化計算不計正面及斜焊縫的f：wfewNfhl 2、受軸心力作用的角鋼連接當用側面角焊縫連接時（圖a）肢背 N1=e2 N /（e1+e2）=K1 N 肢尖 N2=e1 N /（e1+e2）=K2 N 三面圍焊時（圖b）正面角焊縫承擔的力為 N3 =0.7hflw3f ffw側面角焊縫承擔的力為 肢背 N1 =e2 N /（e1+e2）N3 /2=K1 NN3 /2 肢尖 N2 =e1 N /（e1+e2）N3 /2=K2NN3 /2 L形焊縫（圖c）正面角焊縫承擔的力為 N3 =0.7hflw3f ffw側面角焊縫承擔的力為 N1 = N N33、彎矩作用下的焊縫w

7、fffwMfW4、扭矩作用下的焊縫焊縫群受扭：焊縫群受扭：假定 被連接構件是絕對剛性的，而螺栓則是彈性的； 被連接板件繞角焊縫有效截面形心o旋轉，角焊縫上任一點的應力方向垂直于該點與形心o的連線，應力的大小與其距離r的大小成正比。 AAxy; T rJIIJAyTAxTrJTAxAyTrJ環焊縫受扭環焊縫受扭5、彎矩、剪力和軸心力共同作用MVNAAAwewew; ; MVNWhlhlMN2V2wAAAff()()f6、扭矩、剪力和軸心力共同作用yVNTTxAAAAewew; ; ; T rVNT rhlhlJJTV2TT2wAAAAff()()f7、塞焊計算1 焊接殘余應力的分類和產生的原因縱

8、向殘余應力5 焊接殘余應力和殘余變形焊接殘余應力和殘余變形橫向殘余應力厚度方向的殘余應力約束狀態下的焊接應力2 焊接殘余應力的影響對結構靜力強度的影響對結構剛度的影響對壓桿穩定的影響對低溫冷脆的影響對疲勞強度的影響3 焊接殘余變形殘余變形形式殘余變形形式4 減小焊接殘余應力和焊接殘余變形的方法采取合理的施焊次序施焊前加相反的預變形（圖a、b）焊前預熱，焊后回火（圖c）5 合理的焊縫設計焊接位置要合理，布置應盡量對稱于截面重心焊縫尺寸要適當，采用較小的焊腳尺寸焊縫不宜過分集中（圖a）應盡量避免三向焊縫交叉（圖b）考慮鋼板分層問題（圖c）焊條易達到（圖d）避免仰焊6 普通螺栓的構造和計算普通螺栓的

9、構造和計算 普通螺栓連接 A、B級螺栓5.6級和8.8級，d0-d=0.30.5mm，鉆成孔 C級螺栓4.6級和4.8級，d0-d=1.01.5mm，沖成孔 高強度螺栓連接 8.8級和10.9級， d0-d=1.01.5mm，鉆成孔 摩擦型連接，承壓型連接1 螺栓連接的排列和構造要求 排列方式：并列或錯列 排列要求 受力要求： 鋼板端部剪斷，端距不應小于2d0; 受拉時，栓距和線距不應過??； 受壓時，沿作用力方向的栓距不宜過大 構造要求 栓距和線距不宜過大 施工要求 有一定的施工空間 孔、螺栓圖例 2 普通螺栓連接的構造和計算 傳力方式：抗剪螺栓 抗拉螺栓 同時抗剪抗拉螺栓計算方法：螺栓承載力

10、計算 螺栓群中受力最大螺栓 1 單個螺栓的承載力設計值單個螺栓的承載力設計值 = 螺栓螺栓1的內力的內力 （1）單個螺栓的承載力設計值 （2）螺栓群內力計算btbCVNNN、b1、抗剪螺栓連接、抗剪螺栓連接破壞形式：螺栓桿剪斷；孔壁壓壞；板被拉斷；板端被剪斷；螺栓桿彎曲 受力狀態：彈性時兩端大而中間小，進入塑性階段后，因內力重分布使各螺栓受力趨于均勻。 為防止“解紐扣”破壞，當連接長度l1 較大時，應將螺栓的承載力乘以折減系數 ：當 l115d0 時， =1.0當 15d0l160d0 時， =1.1l1/150d0 當 l160d0 時， =0.7 一個抗剪螺栓的設計承載力計算 抗剪抗剪承載

11、力設計值： bvvbvfdnN42 承壓承壓承載力設計值： bcbcftdN(a) 單剪 (b) 雙剪 (c) 四剪面一個抗剪螺栓的承載力設計值應取上面兩式的較小值較小值。 2、抗拉螺栓連接、抗拉螺栓連接破壞形式：螺栓桿拉斷抗拉承載力設計值btebtebtfAfdN42為考慮撬力撬力的影響，規范規定普通螺栓抗拉強度設計值ftb取同樣鋼號鋼材抗拉強度設計值f的0.8倍(即ftb=0.8f ) 3、螺栓群的內力計算a.螺栓在軸心力作用下的抗剪計算螺栓在軸心力作用下的抗剪計算 軸力通過螺栓群的形心，內力均勻分布 螺栓數目bmin/nNN 板件凈截面強度 n/NAf 凈截面面積和受力 并列并列（圖a）

12、N1=N； N2 =N(n1/n) N ；N3 = N (n1+n2)/n N 對被連接板：An=t (bn1d0)對拼接板： An =2t1 (bn3d0)錯錯 列列（圖b） 除考慮1-1截面破壞外，還要考慮2-2截面的破壞，凈截面面積為 22n4212202(1)Ateneen db、螺栓群在扭矩作用下的抗剪計算、螺栓群在扭矩作用下的抗剪計算 基本假定 被連接構件是絕對剛性的，而螺栓則是彈性的； 各螺栓繞螺栓群形心o旋轉，其受力大小與其至螺栓群形心o的距離r成正比，力的方向與其至螺栓群形心的連線相垂直。TTT1122nnTN rN rN r 平衡條件： 根據螺栓受力大小與其至形心o的距離r

13、成正比條件 TTT12n12nNNNrrr 則 TTn22221112n111()iiNNTrrrrrr 或 T111222iiiTrTrNrxyT11x22iiTyNxyT11y22iiTxNxybvTNN1驗算 c、螺栓群在扭矩、剪力和軸心力作用下的抗剪計算、螺栓群在扭矩、剪力和軸心力作用下的抗剪計算在剪力V和軸力N作用下，螺栓均勻受力： V1y/NVnN1x/NNn則螺栓1受的最大剪力N1應滿足： NT2VT2b11x1x1y1ymin()()NNNNNN在扭矩T作用下，螺栓1 受力為 d、螺栓群在軸心力作用下的抗拉計算、螺栓群在軸心力作用下的抗拉計算 軸力通過螺栓群的形心，內力均勻分布

14、bt/nNNe、螺栓群在彎矩作用下的抗拉計算、螺栓群在彎矩作用下的抗拉計算假定：中和軸在 指向的第一排螺栓處 Mb11t2iMyNNmy則 M2iym指所有螺栓對中和軸之距平方和。 f、螺栓群同時受剪力和拉力的計算、螺栓群同時受剪力和拉力的計算支托僅起安裝作用： 螺栓群受力為M=Ve和剪力V，則M2t11/()iNNMymyv/NVn螺栓不發生拉剪破壞： 22vtbbvt()()1NNNN板不發生承壓破壞： bvcNN支托承受剪力： 螺栓群只承受彎矩M=Ve作用，則M2bt11t/()iNNMymyN支托和柱翼緣的角焊縫驗算： wfewf()V hlf為考慮剪力V偏心對角焊縫的影響，取1.25

15、1.351 高強度螺栓連接的性能 級別：10.9級和8.8級 （小數點前為螺栓熱處理后的最低抗拉強度，小數點后的數字是屈強比） 栓孔：鉆成孔 按受力特征分類：摩擦型連接、承壓型連接 影響承載力的因素： 栓桿預拉力、連接表面抗滑移系數和鋼材種類7 高強度螺栓連接的性能和計算高強度螺栓連接的性能和計算1、高強螺栓連接的預拉力、高強螺栓連接的預拉力 施加方法：施加方法：扭矩法、轉角法和扭剪法 預拉力設計值：預拉力設計值：高強度螺栓預拉力設計值按材料強度和螺栓有效截面積確定，取值時考慮：螺栓材料抗力的變異性，引入折減系數0.9；施加預應力時為補償預拉力損失超張拉5%10%，引入折減系數0.9；在扭緊螺

16、栓時，扭矩使螺栓產生的剪力將降低螺栓的抗拉承載力，引入折減系數1/1.2；鋼材由于以抗拉強度為準，引入附加安全系數0.9。ueue/1.20.608PfAf A2、高強螺栓連接摩擦面抗滑移系數、高強螺栓連接摩擦面抗滑移系數 對于承壓型連接，只要求清除油污及浮銹；對于摩擦型連接，要求見下表：3、高強螺栓的排列、高強螺栓的排列 要求同普通螺栓，同樣要考慮連接長度對承載力的不利影響。2 高強度螺栓的抗剪承載力設計值1、高強螺栓摩擦型連接、高強螺栓摩擦型連接bvRfNnPR為抗力分項系數R的倒數，一般取0.9，最小板厚t6mm的冷彎薄壁型鋼結構取0.8 2、高強螺栓承壓型連接、高強螺

17、栓承壓型連接 破壞狀態同普通螺栓，極限承載力由桿身抗剪和孔壁承壓決定，摩擦力只起延緩滑動作用，計算方法和普通螺栓相同。3 高強度螺栓群的抗剪計算1、軸心力作用時（內力均勻分布）、軸心力作用時（內力均勻分布） 螺栓數： 構件凈截面強度： 對于承壓型連接，驗算與普通螺栓相同對于承壓型連接，驗算與普通螺栓相同；對于摩擦型連接，要考慮孔前傳力的影響（占螺栓傳力的50%）bmin/nNN10.5(1)nNNn 高強度螺栓摩擦型連接的孔前傳力2、扭矩作用時，及扭矩、剪力和軸心力共同時、扭矩作用時，及扭矩、剪力和軸心力共同時 螺栓群受扭矩T、剪力V和軸心力N共同作用的高強度螺栓連接的抗剪計算與普通螺栓相同，

18、只是用高強度螺栓的承載力設計值。4 高強度螺栓的抗拉計算1、高強度螺栓的抗拉連接性能、高強度螺栓的抗拉連接性能當Nt=0.8P時，Pf=1.07P?？烧J為螺栓中的預拉力基本不變。 撬力的影響：撬力的影響：限制抗拉承載力在0.8P以內2、高強度螺栓的抗拉連接計算、高強度螺栓的抗拉連接計算 抗拉承載力bt0.8NP 軸心拉力的螺栓數：bt/ 0.8nNNNP 彎矩作用時：承載力極限狀態： 板不被拉開時，中和軸在螺栓群形心處； 板可被拉開時，與普通螺栓一樣，中和軸在M指向的 第一排螺栓處M211/()0.8iNMymyP5 同時承受剪力和拉力的高強度螺栓連接計算1、高強度螺栓摩擦型連接、高強度螺栓摩

19、擦型連接由于外拉力的作用，板件間的擠壓力降低；每個螺栓的抗剪承載力也隨之減少；抗滑移系數隨板件間的擠壓力的減小而降低。 vtbbvt1NNNN2、高強度螺栓承壓型連接、高強度螺栓承壓型連接22vtbbvt()()1NNNNbvc/1.2NN且 當剪切面在螺紋處時，取 b2bvev/ 4Ndf 疊放板材的彎曲變形8 焊接梁翼緣焊縫的計算焊接梁翼緣焊縫的計算 無局部壓應力時的梁翼緣焊縫受力11x w/()VSI tH1w1x ww1x1/()/TtVSI ttVSI wfhe1fxf/(21)/(1.4)ThVSh Ifwf1fx/(1.4)hVSfI焊縫受力： 焊腳尺寸： 雙層翼緣板時的焊縫受力 有局部壓應力時的梁翼緣焊縫受力vcwww zz11FFTttt ll vfef z211.4TFhh l22wffff/f則 221fwff zx11.4FVShflI焊腳尺寸為： 功能： 將柱子內力可靠地傳給基礎； 和基礎有牢固連接； 盡可能符合計算簡圖。 連接方式： 鉸接：支承式 剛接：支承式(外露