鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法1.1結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)當(dāng)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。

承載能力極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形

正常使用極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值結(jié)構(gòu)的工作性能可用結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)Z來描述，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)可取荷載效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力R兩個(gè)基本隨機(jī)變量來表達(dá)結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)，即

Z=g（R，S）＝R－S

（1-1）顯然，Z是隨機(jī)變量，有以下三種情況：Z＞0結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；Z＝0結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)；Z＜0結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。可見，結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)由可靠轉(zhuǎn)變?yōu)槭У呐R界狀態(tài)。由于R和S受到許多隨機(jī)性因素影響而具有不確定性，

Z≥0不是必然性的事件。因此科學(xué)的設(shè)計(jì)方法是以概率為基礎(chǔ)來度量結(jié)構(gòu)的可靠性。1.2可靠度按照概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，結(jié)構(gòu)的可靠度定義為結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。“完成預(yù)定功能”指對(duì)某項(xiàng)規(guī)定功能而言結(jié)構(gòu)不失效。結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)滿足的功能有：

(1)在正常施工和正常使用時(shí)，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；

(2)在正常使用時(shí)具有良好的工作性能；

(3)在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性；

(4)在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期）是指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目使用的年限。大陸規(guī)范規(guī)定建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。若以Pr表示結(jié)構(gòu)的可靠度，則有Pr=P（Z≥0） （1-2）記Pf為結(jié)構(gòu)的失效概率，則有Pf=P（Z<0） （1-3）顯然

Pr=1－Pf（1-4）因此結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算可轉(zhuǎn)換為失效概率的計(jì)算。可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指的是使失效概率小到可以接受程度的設(shè)計(jì)，絕對(duì)可靠的結(jié)構(gòu)（失效概率等于零）是不存在的。由于與Z有關(guān)的多種影響因素都是不確定的，其概率分布很難求得，目前只能用近似概率設(shè)計(jì)方法，同時(shí)采用可靠指標(biāo)表示失效概率。

1.3可靠指標(biāo)

為了使結(jié)構(gòu)達(dá)到安全可靠與經(jīng)濟(jì)上的最佳平衡，必須選擇一個(gè)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)失效概率或目標(biāo)可靠指標(biāo)。可采用“校準(zhǔn)法”求得。即通過對(duì)原有規(guī)范作反演分析，找出隱含在現(xiàn)有工程中相應(yīng)的可靠指標(biāo)值，經(jīng)過綜合分析，確定設(shè)計(jì)規(guī)范采用的目標(biāo)可靠指標(biāo)值。《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠指標(biāo)不應(yīng)小于表1-1中的規(guī)定。鋼結(jié)構(gòu)連接的承載能力極限狀態(tài)經(jīng)常是強(qiáng)度破壞而不是屈服，可靠指標(biāo)應(yīng)比構(gòu)件為高，一般推薦用4.5。表1－11概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法1.4極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式除疲勞計(jì)算外，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算

(1)對(duì)于承載能力極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)采用荷載效應(yīng)的基本組合和偶然組合進(jìn)行設(shè)計(jì)

基本組合

按下列極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式中最不利值確定

由可變荷載效應(yīng)控制的組合：

（1-5）

由永久荷載效應(yīng)控制的組合：

（1-6）

0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按下列規(guī)定采用：對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為100年及以上的

結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.1；對(duì)安全等級(jí)為二級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于

1.0；對(duì)安全等級(jí)為三級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為5年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于0.9；G——永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用：當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力不利時(shí)，對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.2，對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.35；當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力有利時(shí)，一般情況下取1.0；Q1,

Qi——第1個(gè)和第i個(gè)可變荷載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用：當(dāng)可變荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力不利時(shí)，在一般情況下應(yīng)取1.4，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于4.0kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.3；當(dāng)可變荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力有利時(shí)，應(yīng)取為0；

S——永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；

1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法SQ1k——在基本組合中起控制作用的第1個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；

SQik——第i個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；

ci——第i個(gè)可變荷載的組合值系數(shù)，其值不應(yīng)大于1；

R——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力設(shè)計(jì)值，R=Rk/R，Rk為結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力標(biāo)準(zhǔn)值，R為抗力分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)于Q235

鋼，R=1.087；對(duì)于Q345、Q390和Q420鋼，R=1.111。對(duì)于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，可以采用簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)表達(dá)式：由可變荷載效應(yīng)控制的組合：

（1-7）

——簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)表達(dá)式中采用的荷載組合系數(shù)，一般情況下可取=0.9，當(dāng)只有一個(gè)可變荷載時(shí)，取=1.0。由永久荷載效應(yīng)控制的組合仍按式（1-6）計(jì)算。

偶然組合對(duì)于偶然組合，極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式宜按下列原則確定：偶然作用的代表值不乘以分項(xiàng)系數(shù)；與偶然作用同時(shí)出現(xiàn)的可變荷載，應(yīng)根據(jù)觀測(cè)資料和工作經(jīng)驗(yàn)采用適當(dāng)?shù)拇碇怠?2)對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)不同設(shè)計(jì)目的，分別選用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合和準(zhǔn)永久組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，使變形、裂縫等荷載效應(yīng)的設(shè)計(jì)值符合下式的要求：Sd≤C

（1-8）

Sd——變形、裂縫等荷載效應(yīng)的設(shè)計(jì)值；

C——設(shè)計(jì)對(duì)變形、裂縫等規(guī)定的相應(yīng)限值。

1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法

鋼結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)只涉及變形驗(yàn)算，僅需考慮荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合：

（1-9）1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法1.5鋼結(jié)構(gòu)的疲勞計(jì)算

疲勞斷裂的概念

鋼結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂是裂紋在連續(xù)重復(fù)荷載作用下不斷擴(kuò)展以至斷裂的脆性破壞。疲勞破壞經(jīng)歷三個(gè)階段：裂紋的形成，裂紋的緩慢擴(kuò)展和最后迅速斷裂。與疲勞破壞有關(guān)的幾個(gè)概念

應(yīng)力集中應(yīng)力循環(huán)特征連續(xù)重復(fù)荷載之下應(yīng)力從最大到最小重復(fù)一周叫做一個(gè)循環(huán)。應(yīng)力循環(huán)特征常用應(yīng)力比來表示，拉應(yīng)力取正值，壓應(yīng)力取負(fù)值。應(yīng)力幅應(yīng)力幅表示應(yīng)力變化的幅度，用△=max-min表示，應(yīng)力幅總是正值。

1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法疲勞壽命（致?lián)p循環(huán)次數(shù)）疲勞壽命指在連續(xù)反復(fù)荷載作用下應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)，一般用n表示。（1）疲勞曲線（—n曲線）

(1-11)1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法大陸2鋼結(jié)構(gòu)材料2.1結(jié)構(gòu)鋼材的破破壞形式:塑性破壞脆性破壞2.2鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材材性能的要求求(1)較高的強(qiáng)度:屈服強(qiáng)度（屈屈服點(diǎn)）fy和抗拉強(qiáng)度fu(2)良好的塑性:伸長(zhǎng)率鋼材拉伸圖(3)韌性好:沖擊韌性值Cv沖擊韌性圖(4)可焊性好(5)合格的冷彎性性能2.3影響鋼材性能能的主要因素素(1)化學(xué)成分鋼材由各種化化學(xué)成分組成成的，其基本本元素為鐵（（Fe），碳素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼中鐵占99%。碳和其它元元素僅占1%，但對(duì)鋼材的的性能有著決決定性的影響響。普通低合合金鋼中還含含有低于5%的合金元素。。2鋼結(jié)構(gòu)材料碳（C）、硫（S）、磷（P）、氧（O）和氮（N）、錳（Mn）、硅（Si）(2)冶煉、軋制、熱處處理(3)鋼材的硬化時(shí)效硬化冷作硬化(4)溫度的影響(5)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)(6)應(yīng)力集中(7)反復(fù)荷載作用2.4結(jié)構(gòu)鋼材種類及其其選擇(1)鋼材的種類和牌號(hào)號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)的數(shù)值（（N/mm2）、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)號(hào)和脫氧方法符號(hào)號(hào)等四個(gè)部分按順順序組成。如Q235－AF表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的A級(jí)沸騰鋼；Q235-Bb表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的B級(jí)半鎮(zhèn)靜鋼；Q235-C表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的C級(jí)鎮(zhèn)靜鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼低合金鋼是在冶煉煉過程中添加一種種或幾種少量合金金元素，其總量低低于5％的鋼材。其牌號(hào)號(hào)與碳素結(jié)構(gòu)鋼牌牌號(hào)的表示方法相相同，常用的低合合金鋼有Q345、Q390、Q420等。2鋼結(jié)構(gòu)材料低合金鋼的脫氧方方法為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼。Q345-B表示屈服強(qiáng)度為345N／mm2的B級(jí)鎮(zhèn)靜鋼；Q390－D表示屈服強(qiáng)度為390N／mm2的D級(jí)特殊鎮(zhèn)靜鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合合金鋼都可以采取取適當(dāng)?shù)臒崽幚?如調(diào)質(zhì)處理)進(jìn)一步提高其強(qiáng)度度。例如用于制造造高強(qiáng)度螺栓的45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼以及及40硼（40B）、20錳鈦硼（20MnTiB）就是通過調(diào)質(zhì)處處理提高強(qiáng)度的。。(2)鋼材的選用原則鋼材選用的原則是是既要使結(jié)構(gòu)安全全可靠和滿足使用用要求，又要最大大可能節(jié)約鋼材和和降低造價(jià)。為保保證承重結(jié)構(gòu)的承承載力和防止在一一定條件下可能出出現(xiàn)的脆性破壞，，應(yīng)綜合考慮下列列因素：結(jié)構(gòu)的重要性、荷荷載的性質(zhì)、連接接方法、結(jié)構(gòu)的工工作環(huán)境、鋼材厚厚度（3）鋼材的規(guī)格鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主主要為熱軋成型的的鋼板、型鋼，以及冷彎成型的的薄壁型鋼等。鋼板鋼板有薄鋼板（厚厚度0.35~4mm）、厚鋼板（厚度度4.5~60mm）、特厚板（板厚厚＞60mm）和扁鋼(厚度4~60mm，寬度為12~200mm)等。鋼板用“—寬×厚×長(zhǎng)”或“—寬×厚”表示，單位為為mm，如—450×8×3100，—450×8。型鋼鋼結(jié)構(gòu)常用的型鋼鋼是角鋼、工字型型鋼、槽鋼和H型鋼、鋼管等。除除H型鋼和鋼管有熱軋軋和焊接成型外，，其余型鋼均為熱熱軋成型。冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼采用用薄鋼板冷軋制成成。其壁厚一般為為1.5~12mm，但承重結(jié)構(gòu)受力力構(gòu)件的壁厚不宜宜小于2mm。薄壁型鋼能充分分利用鋼材的強(qiáng)度度以節(jié)約鋼材，在在輕鋼結(jié)構(gòu)中得到到廣泛應(yīng)用。常用用冷彎薄壁型鋼截截面型式有等邊角角鋼]、卷邊等邊角鋼、、Z型鋼、卷邊Z型鋼、槽鋼、卷邊邊槽鋼（C型鋼）、鋼管等。。2鋼結(jié)構(gòu)材料3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法法在傳力過程中，連連接部位應(yīng)有足夠夠的強(qiáng)度。被連接接件間應(yīng)保持正確確的位置，以滿足足傳力和使用要求。鋼結(jié)構(gòu)的連連接通常有有焊接，鉚接和螺栓連接三種方式（（圖3-1）。3.2焊接連接的的特性鋼結(jié)構(gòu)常用用的焊接方法有電弧焊，，電渣焊、、氣體保護(hù)護(hù)焊和電阻阻焊等。焊縫連接形形式按構(gòu)件件的相對(duì)位置可分為平接接、搭接、、T形連接和角角接四種。。（圖3-2）焊縫形式主主要有對(duì)接接焊縫和角角焊縫。其其中對(duì)接焊焊縫按受力力方向可分分為對(duì)接正正焊縫和對(duì)對(duì)接斜焊縫；角焊縫縫長(zhǎng)度方向向垂直于力力作用方向向的稱正面面角焊縫，，平行于力力作用方向向的稱側(cè)面面角焊縫。。焊縫缺陷和和焊縫等級(jí)級(jí)焊縫中可能能存在裂紋紋、氣孔、、燒穿、夾夾渣、未焊焊透、咬邊邊、焊瘤等等缺陷。（（圖3-3）《鋼結(jié)構(gòu)工程程施工質(zhì)量量驗(yàn)收規(guī)范范》（GB50205）規(guī)定，焊焊縫依其質(zhì)質(zhì)量檢查標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分為三級(jí)，其中三級(jí)焊縫只只要求通過過外觀檢查查，即檢查查焊縫實(shí)際際尺寸是否符合設(shè)設(shè)計(jì)要求和和有無看得見的裂裂紋，咬邊等缺陷。對(duì)于重要要結(jié)構(gòu)或要要求焊縫金金屬?gòu)?qiáng)度等等于被焊金金屬?gòu)?qiáng)度的的對(duì)接焊縫縫，必須進(jìn)進(jìn)行一級(jí)或或二級(jí)質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)，即在外外觀檢查的的基礎(chǔ)上再再做無損檢驗(yàn)。其中二級(jí)級(jí)要求用超超聲波檢驗(yàn)驗(yàn)每條焊縫縫的20％長(zhǎng)度，且不不小于200mm；一級(jí)要求求用超聲波波檢驗(yàn)每條條焊縫全部部長(zhǎng)度，以以便揭示焊焊縫內(nèi)部缺缺陷。焊縫代號(hào)焊縫符號(hào)主主要由圖形符號(hào)、、輔助符號(hào)號(hào)和引出線線等部分組成成。（表3-1a）（表3-1b）3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)3.3對(duì)接焊縫的的構(gòu)造和計(jì)計(jì)算對(duì)接焊縫按按坡口形式分為I形縫、V形縫、帶鈍鈍邊單邊V形縫、帶鈍鈍邊V形縫（也叫叫Y形縫）、帶鈍邊U形縫、帶鈍鈍邊雙單邊邊V形縫和雙Y形縫等。（圖3-4）對(duì)基焊縫計(jì)計(jì)算對(duì)接焊縫的的應(yīng)力分布布情況基本本上與焊件件相同。可可用計(jì)算焊件的的方法計(jì)算對(duì)接焊焊縫。對(duì)于于重要的構(gòu)件，按按一、二級(jí)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)驗(yàn)焊縫質(zhì)量量，焊縫和和構(gòu)件等強(qiáng)強(qiáng)，不必另另行計(jì)算，，只有對(duì)三三級(jí)焊縫，，才需要計(jì)算。。（1）軸心受力力的對(duì)接焊焊縫＝N／（lwt）≤fwt或fwc(3-1)式中N——軸心拉力或或壓力的設(shè)設(shè)計(jì)值；lw——焊縫計(jì)算長(zhǎng)長(zhǎng)度，當(dāng)采采用引弧板板施焊時(shí)，，取焊縫實(shí)實(shí)際長(zhǎng)度；；當(dāng)無法采采用引弧板板時(shí)，每條條焊焊縫取實(shí)實(shí)際長(zhǎng)度減減去2t；t——在對(duì)接接頭頭中為連接接件的較小小厚度，不不考慮焊縫縫的余高；；在T形接頭中為為腹板厚度度;ftw，fcw——對(duì)接焊縫的的抗拉、抗抗壓強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值。抗抗壓焊縫和和質(zhì)量等級(jí)級(jí)為一、二二級(jí)的抗拉拉焊縫與母母材等強(qiáng)，，三級(jí)抗拉拉焊縫強(qiáng)度度為母材的的85%。（2）受彎、受剪剪的對(duì)接焊焊縫計(jì)算＝M／Ww≤fwt(3-2)＝VS／（Iwt）≤fwV(3-3)(3-4)3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)3.4角焊縫的構(gòu)構(gòu)造和計(jì)算算(1)角焊縫的截截面角焊縫兩邊邊夾角一般般為900（直角角焊焊縫），夾夾角大于1350或小于600的斜角交焊焊縫，除鋼鋼管結(jié)構(gòu)外，一般般不宜用作作受力焊縫縫。（圖3-5）角焊縫的有有效截面為平分角焊焊縫夾角的截面，破破壞往往從從這個(gè)截面面發(fā)生。有有效截面的的高度（不考慮焊焊縫余高））稱為角焊焊縫的有效效厚度he，當(dāng)≤90o時(shí)，he＝0.7hf；當(dāng)>90o時(shí)，he＝hfcos(/2)。(2)角焊縫的尺尺寸限制焊腳尺寸hf應(yīng)與焊件的厚厚度相適應(yīng)，，不宜過大或或過小。對(duì)手工焊，hf應(yīng)不小于，，t為較厚焊件的的厚度（mm），對(duì)自動(dòng)焊焊，可減小1mm；hf應(yīng)不大于較薄薄焊件厚度的的1.2倍。對(duì)于板件邊緣緣的焊縫，當(dāng)當(dāng)t≤6mm時(shí)，hf≤t；當(dāng)t>6mm時(shí)，hf＝t－(1~2)mm。（圖3-6）焊縫長(zhǎng)度lw也不應(yīng)太長(zhǎng)或或太短，其計(jì)計(jì)算長(zhǎng)度不宜小于8hf或40mm，且不宜大于60hf。(3)角焊縫計(jì)算的的基本公式(3-5)式中f——正面角焊縫的的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值增大系數(shù)，，；但對(duì)直接承承受動(dòng)力荷載載結(jié)構(gòu)中的角焊焊縫，由于正正面角焊縫的的剛度大，韌韌性差，應(yīng)取取f＝1.0；x、y——按角焊縫有效效截面計(jì)算，，垂直于焊縫縫長(zhǎng)度方向的的正應(yīng)力；z——按角焊縫有效效截面計(jì)算，，沿焊縫長(zhǎng)度度方向的剪3(4)常用連接方式式的角焊縫計(jì)計(jì)算①受軸心力作用用時(shí)（圖3-7）焊縫長(zhǎng)度與受受力方向垂直直（正面角焊縫）：(3-6)焊縫長(zhǎng)度與受受力方向平行行（側(cè)面角焊縫）：(3-7)式中l(wèi)w為連接一側(cè)所所有焊縫的計(jì)計(jì)算長(zhǎng)度之和和，每條焊縫縫按實(shí)際長(zhǎng)度度減去2hf。三面圍焊時(shí)，，先按式（3－6）計(jì)算計(jì)算正正面角焊縫受受力N1，再由N－N1按式（3－7）計(jì)算。②彎矩單獨(dú)作作用時(shí)（圖3-8）(3-8)式中Ww——角焊縫有效效截面的截截面模量。。③扭矩單獨(dú)作作用時(shí)（圖3-9）(3-9)式中J——角焊縫有效效截面的極極慣性矩，，J=Ix＋I(xiàn)y；rA——A點(diǎn)至形心o點(diǎn)的距離。。3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)將A分解到x和y方向，有④彎矩、扭矩矩、軸心力力共同作用用時(shí)，分別別計(jì)算受力力最不利點(diǎn)點(diǎn)的正應(yīng)力力和剪應(yīng)力力，按下式式計(jì)算：(3-10)3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)3.5螺栓連接的的排列和構(gòu)構(gòu)造要求螺栓在構(gòu)件件上的排列列可以是并列或錯(cuò)列（圖3-11），排列時(shí)應(yīng)應(yīng)考慮下列列要求:1．受力要求：對(duì)于受拉拉構(gòu)件，螺螺栓的栓距距和線距不不應(yīng)過小，，否則對(duì)鋼鋼板截面削削弱太多，，構(gòu)件有可可能沿直線線或折線發(fā)發(fā)生凈截面面破壞。對(duì)對(duì)于受壓構(gòu)構(gòu)件，沿作作用力方向向螺栓間距距不應(yīng)過大大，否則被被連接的板板件間容易易發(fā)生凸曲曲現(xiàn)象。因因此，從受受力角度應(yīng)應(yīng)規(guī)定螺栓栓的最大和和最小容許許間距。2．構(gòu)造要求：若栓距和和線距過大大，則構(gòu)件件接觸面不不夠緊密，，潮氣易于于侵入縫隙隙而產(chǎn)生腐腐蝕，所以以，構(gòu)造上上要規(guī)定螺螺栓的最大大容許間距距。3．施工要求：為便于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓扳扳手，就要要保證一定定的作業(yè)空空間。所以以，施工上上要規(guī)定螺螺栓的最小小容許間距距。圖3-11鋼板上螺栓栓的排列(a)并列；(b)錯(cuò)列；(c)容許間距3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)根據(jù)以上要要求，規(guī)范范規(guī)定螺栓栓的最大和和最小容許許間距見表表3-2。注:1.d0為螺栓孔徑徑，t為外層薄板板件厚度。。2.鋼板邊緣與與剛性構(gòu)件件(如角鋼、槽槽鋼)相連的螺栓栓最大間距距，可按中中間排數(shù)值值采用。表3-2螺栓的最大大和最小容容許間距3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)3.6普通螺栓連連接的性能能和計(jì)算1.普通螺栓連連接的性能能普通螺栓連連接按螺栓栓傳力方式式，可分為為抗剪螺栓連連接和抗拉螺栓連連接。抗剪螺栓連連接有五種破壞壞形式，見見圖3-12。3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)??3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)抗拉螺栓連連接3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)2.螺栓群計(jì)算算當(dāng)螺栓連接處于彈彈性階段時(shí)時(shí)，螺栓群群中各螺栓栓受力并不不相等，兩兩端大而中中間小(圖3-15a)；當(dāng)螺栓群群連接長(zhǎng)度度l1不太大時(shí)，，隨著外力力增加連接接超過彈性性變形而進(jìn)進(jìn)入塑性階階段后，因因內(nèi)力重分分布使各螺螺栓受力趨趨于均勻(圖3-15b)。但當(dāng)構(gòu)件件的節(jié)點(diǎn)處處或拼接縫縫的一側(cè)螺螺栓很多，，且沿受力力方向的連連接長(zhǎng)度l1過大時(shí)，端端部的螺栓栓會(huì)因受力力過大而首首先發(fā)生破破壞，隨后后依次向內(nèi)內(nèi)逐排破壞壞（即所謂謂解鈕扣現(xiàn)現(xiàn)象）。因因此規(guī)范規(guī)規(guī)定當(dāng)連接接長(zhǎng)度l1大于15d0時(shí)，應(yīng)將螺栓栓的承載力力乘以折減減系數(shù)=1.1－l1/150d0，當(dāng)l1大于60d0時(shí)，折減系數(shù)取0.7。因此，當(dāng)當(dāng)外力通過過螺栓群中中心時(shí)，可可認(rèn)為所有有的螺栓受受力相同。。①螺栓群在軸軸心力作用用下的抗剪剪計(jì)算n=N/Nbmin(3-15)此時(shí)應(yīng)驗(yàn)算算板的凈截截面強(qiáng)度=N/An≤f(3-16)??3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)②螺栓群在扭扭矩作用下下的抗剪計(jì)計(jì)算圖3-18螺栓群受扭扭矩作用3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)③螺栓群在扭扭矩、剪力力、軸心力力共同作用用下的抗剪剪計(jì)算分別算出扭扭矩、剪力力、軸心力力作用下受受力最大螺螺栓的受力力，將其分分解到x和y兩個(gè)方向，，按下式驗(yàn)驗(yàn)算：④螺栓群在軸軸心力作用用下的抗拉拉計(jì)算n=N/Ntb(3-19)⑤螺栓群在彎彎矩作用下下的抗拉計(jì)計(jì)算螺栓群在彎彎矩作用下下上部螺栓栓受拉，因因而有使連連接上部分分離的趨勢(shì)勢(shì)，使螺栓栓群形心下下移。通常常假定中和和軸在最下下排螺栓處處，則螺栓栓的最大拉拉力為：圖3-19彎矩作用下下的抗拉螺螺栓計(jì)算?3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)⑥螺栓群同時(shí)時(shí)承受剪力和和拉力的計(jì)計(jì)算圖3-20螺栓群同時(shí)時(shí)承受剪力力和拉力此時(shí)連接傳傳遞的力有有彎矩M=V?e和剪力V，Nt按式(3-20)計(jì)算。3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)3.7高強(qiáng)螺栓連連接的性能能和計(jì)算1.高強(qiáng)螺栓連連接的性能能高強(qiáng)螺栓連連接按受力力特征分為為高強(qiáng)螺栓摩摩擦型連接接、高強(qiáng)螺栓承承壓型連接接和承受拉力的的高強(qiáng)螺栓栓連接。高強(qiáng)螺栓連連接的預(yù)拉拉力高強(qiáng)度螺栓栓預(yù)拉力設(shè)設(shè)計(jì)值按材料強(qiáng)度和螺栓有效截截面積確定，取值值時(shí)考慮①①螺栓材料料抗力的變變異性，引引入折減系系數(shù)0.9；②施加預(yù)預(yù)應(yīng)力時(shí)為為補(bǔ)償預(yù)拉拉力損失超超張拉5%~10%，引入折減減系數(shù)0.9；③在扭緊緊螺栓時(shí)，，扭矩使螺螺栓產(chǎn)生的的剪力將降降低螺栓的的抗拉承載載力，引入入折減系數(shù)數(shù)1/1.2；④鋼材由由于以抗拉拉強(qiáng)度為準(zhǔn)準(zhǔn)，引入附附加安全系系數(shù)0.9。故高強(qiáng)度度螺栓預(yù)拉拉力為3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)高強(qiáng)度螺栓栓連接的摩摩擦面抗滑滑移系數(shù)2.高強(qiáng)螺栓的的抗剪承載載力設(shè)計(jì)值值高強(qiáng)度螺栓栓摩擦型連連接??3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)高強(qiáng)度螺栓栓承壓型連連接極限承載力力由螺栓桿桿身抗剪和和孔壁承壓壓決定，摩摩擦力只起起延緩滑動(dòng)動(dòng)作用，計(jì)計(jì)算方法與與普通螺栓栓相同，見見式(3-11)和(3-12)。3.高強(qiáng)螺栓群群的抗剪計(jì)計(jì)算①軸心力作用用時(shí)螺栓數(shù)按式(3-15)計(jì)算，其中中Nbmin對(duì)摩擦型為為式(3-23)，對(duì)承壓型型用高強(qiáng)度度螺栓的抗抗剪、承壓壓承載力設(shè)設(shè)計(jì)值。構(gòu)件凈截面面強(qiáng)度對(duì)于承壓型型連接，與與普通螺栓栓驗(yàn)算相同同；對(duì)于摩摩擦型連接接，要考慮慮摩擦力的的作用，一一部分剪力力由孔前接接觸面?zhèn)鬟f遞(圖3-21)。按規(guī)范規(guī)規(guī)定，孔前前傳力占螺螺栓傳力的的50%，則截面1－1處凈截面?zhèn)鱾髁橛辛薔′以后，凈截截面驗(yàn)算按按式(3-16)進(jìn)行。②扭矩作用時(shí)時(shí)，及扭矩矩、剪力、、軸心力共共同作用時(shí)時(shí)的抗剪高高強(qiáng)度螺栓栓所受剪力力的計(jì)算，，其方法與與普通螺栓栓相同，單單個(gè)螺栓所所受剪力應(yīng)應(yīng)不超過高高強(qiáng)度螺栓栓的承載力力設(shè)計(jì)值。。圖3-21摩擦型高強(qiáng)強(qiáng)螺栓孔前前傳力3鋼結(jié)構(gòu)的連連接設(shè)計(jì)4.高強(qiáng)螺栓群群的抗拉計(jì)計(jì)算抗拉承載力力設(shè)計(jì)值高強(qiáng)度螺栓栓連接由于于螺栓中的的預(yù)拉力作作用，構(gòu)件件間在承受受外力作用用前已經(jīng)有有較大的擠擠壓力，高高強(qiáng)度螺栓栓受到外拉拉力作用時(shí)時(shí)，首先要要抵消這種種擠壓力。。分析表明

Nbt=0.8P(3-25)

①受軸心拉力作用時(shí)，螺栓數(shù)為n=N/Nbt=N/(0.8P)(3-26)

②受彎矩作用，當(dāng)板沒有被拉開時(shí)，接觸面保持緊密貼合，中和軸可以認(rèn)為在螺栓群的形心軸線上(圖3－22)，則受力最大的螺栓應(yīng)滿足

N1M=My1/m∑yi2(3-27)對(duì)于承受靜力荷載的結(jié)構(gòu)，板被拉開并不等于達(dá)到承載能力的極限，此時(shí)可按圖(3-19)所示的內(nèi)力分布計(jì)算。圖3-22高強(qiáng)螺栓受彎連連接?3鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)設(shè)計(jì)5.同時(shí)承受剪力和和拉力的高強(qiáng)螺螺栓群連接計(jì)算算對(duì)于高強(qiáng)度螺栓栓摩擦型連接，按下式計(jì)算對(duì)于高強(qiáng)度螺栓栓承壓型連接，按下式計(jì)算3鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)設(shè)計(jì)3鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)設(shè)計(jì)4軸心受力構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)4軸心受力構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)4.1軸心受力力構(gòu)件的的應(yīng)用和和截面形形式軸心受力力構(gòu)件的的截面形形式有三三種：第第一種是是熱軋型鋼鋼截面，如圖4-1(a)中的工字字鋼、H型鋼、槽槽鋼、角角鋼、T型鋼、圓圓鋼、圓圓管、方方管等；；第二種種是冷彎薄壁壁型鋼截截面，如圖4-1(b)中冷彎角角鋼、槽槽鋼和冷冷彎方管管等；第第三種是是用型鋼鋼和鋼板板或鋼板板和鋼板板連接而而成的組合截面面，如圖4-1(c)所示的實(shí)實(shí)腹式組組合截面面和圖4-1(d)所示的格格構(gòu)式組組合截面面等。4軸心受力力構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)4.2軸心受力力構(gòu)件的的強(qiáng)度和和剛度強(qiáng)度軸心受力力構(gòu)件的的強(qiáng)度應(yīng)應(yīng)以凈截面的的平均應(yīng)應(yīng)力不超超過鋼材材的屈服服強(qiáng)度為準(zhǔn)則：：應(yīng)力－應(yīng)應(yīng)變關(guān)系系圖對(duì)于高強(qiáng)強(qiáng)螺栓的的摩擦型型連接，，計(jì)算板板件強(qiáng)度度時(shí)要考考慮孔前前傳力的的影響（式3-24）。4軸心受力力構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)剛度剛度通過過限制構(gòu)構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比來實(shí)現(xiàn)。4軸心受力力構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)4.3實(shí)腹式軸軸心受壓壓構(gòu)件的的整體穩(wěn)穩(wěn)定計(jì)算算實(shí)際的壓壓桿不可可避免地地存在著著初彎曲曲、荷載載作用點(diǎn)點(diǎn)的初偏偏心和截截面的殘殘余應(yīng)力力，它們們對(duì)壓桿桿的承載載力有不不利的影影響。同同時(shí)，構(gòu)構(gòu)件兩端端可能存存在著不不同程度度的約束束，使得得構(gòu)件的的承載力力有所提提高。對(duì)對(duì)于桿端端約束，，可以用用計(jì)算長(zhǎng)長(zhǎng)度l0代替構(gòu)件件的幾何何長(zhǎng)度l，將其等等效為兩兩端簡(jiǎn)支支的構(gòu)件件，即l0=l，稱計(jì)算長(zhǎng)長(zhǎng)度系數(shù)數(shù)。典型型約束的理論值值和建議議值見表表4－3。對(duì)于初彎曲、、初偏心心和殘余余應(yīng)力的影影響，考考慮到材材料的彈彈塑性性性能，用用數(shù)值積積分法求求得構(gòu)件件的極限限強(qiáng)度Nu，相應(yīng)的的穩(wěn)定系系數(shù)=Nu/(Afy)。按照概率率統(tǒng)計(jì)理理論，影影響柱承承載力的的幾個(gè)不不利因素素，其最最大值同同時(shí)出現(xiàn)現(xiàn)的可能能性是極極小的。。理論分分析表明明，考慮慮初彎曲曲和殘余余應(yīng)力兩兩個(gè)最主主要的不不利因素素比較合合理，初初偏心不不必另行行考慮。。初彎曲曲的矢高高取構(gòu)件件長(zhǎng)度的的千分之之一，殘殘余應(yīng)力力根據(jù)截截面的加加工條件件確定。。軸心受受壓構(gòu)件件應(yīng)按下下式計(jì)算算整體穩(wěn)穩(wěn)定：4軸心受力力構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)p764軸心受力力構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)軸心受壓壓構(gòu)件的的整體穩(wěn)穩(wěn)定系數(shù)數(shù)E4軸心受力力構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)圖4-3GB50017的柱曲線線4軸心受力力構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)為便于計(jì)計(jì)算，規(guī)規(guī)范根據(jù)據(jù)構(gòu)件的的長(zhǎng)細(xì)比比、鋼材材屈服強(qiáng)強(qiáng)度和截截面分類類編制了了計(jì)算表表格。另外，穩(wěn)穩(wěn)定系數(shù)數(shù)值可以用用Perry公式：4軸心受力力構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)4軸心受力力構(gòu)件