第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接1

上節(jié)復(fù)習(xí)要點第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料1．鋼材的塑性破壞和脆性破壞各有何特點?如何防止脆性破壞?用作鋼結(jié)構(gòu)上的鋼材必須滿足哪些性能?2．建筑鋼材的主要機械性能指標有哪些?各反映材料的什么性質(zhì)?3．什么叫鋼材的疲勞?它屬于什么性質(zhì)的破壞?其主要影響因素和防止措施有哪些?4．影響鋼材性能的因素有哪些?各有何影響?（7）5．簡述鋼材的牌號表示方法。6．選擇建筑鋼材時主要應(yīng)考慮哪些因素?7．鋼結(jié)構(gòu)按概率極限狀態(tài)設(shè)計法與容許應(yīng)力設(shè)計法有何不同?8、鋼結(jié)構(gòu)計算采用什么計算方法？影響鋼材性能的主要因素：1、化學(xué)成分：碳(C)、錳（Mn）、釩（V）是有利元素，但也要注意對含量的限制。

硫（S）、氧（O）、磷（P）、氮（N）會降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞性能。應(yīng)嚴格限制含量。2、生產(chǎn)過程3、溫度4、冷加工硬化和時效硬化5、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下：同號應(yīng)力場使材料脆性加大。

6、應(yīng)力集中的影響7、其他影響因素：反復(fù)荷載、殘余應(yīng)力影響疲勞破壞的主要因素鋼材本身質(zhì)量、構(gòu)件幾何尺寸和缺陷（結(jié)構(gòu)措施）最大應(yīng)力和應(yīng)力比越大，越安全。裂縫傳遞壓應(yīng)力（非焊接）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)應(yīng)力集中程度應(yīng)力幅（焊接）第五節(jié)鋼材的鋼種、鋼號及選擇一、鋼種、鋼號鋼種：鋼材的種類，鋼結(jié)構(gòu)常用的是碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼。鋼號：鋼材的牌號簡稱為鋼號。一、鋼種、鋼號1.碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號由等四個部分按順序組成:代表屈服點的字母Q；屈服強度數(shù)值：fy，單位是N/mm2；質(zhì)量等級符號：分為A、B、C、D四級,質(zhì)量依次提高;（依據(jù)）脫氧方法符號：沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼的代號分別為F、b、Z和TZ，其中Z和TZ在鋼號中省略不寫。

鋼材的質(zhì)量等級中，A、B級鋼按脫氧方法可為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼或鎮(zhèn)靜鋼，C級為鎮(zhèn)靜鋼，D級為特殊鎮(zhèn)靜鋼。

Q195及Q215的強度比較低，而Q255的含碳量上限和Q275的含碳量都超出低碳鋼的范圍。所以建筑結(jié)構(gòu)在碳素結(jié)構(gòu)鋼這一鋼種中主要應(yīng)用Q235這一牌號，該牌號鋼材強度適中，塑性、韌性均較好，加工和焊接方面的性能也都比較好。

例如:Q235-B·F普通碳素鋼的標號按鋼類、爐種、鋼號、澆注方法，用漢字或符號來表示Q235A·FQ235A．bQ235AQ235B·FQ235B．bQ235BQ235CQ235DQ195、Q215、Q235、Q255、Q275為常用牌號一、鋼種、鋼號2.低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼是在冶煉碳素結(jié)構(gòu)鋼時加入一種或幾種適量的合金元素而成的鋼。鋼的強度明顯提高，合金元素的總量低于5％，故稱為低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。其鋼材牌號的表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相似，但質(zhì)量等級分為A、B、C、D、E五級，且無脫氧方法符號。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼分為Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五種不同強度等級的牌號。其中Q345、Q390和Q420是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定選用的鋼種，其質(zhì)量等級分為A、B、C、D、E五級，字母順序越靠后的鋼材質(zhì)量越高，這三種牌號的鋼材均具有較高的強度和較好的塑性、韌性、焊接性能。其牌號與碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號的表示方法類似，只是前者的A、B級屬于鎮(zhèn)靜鋼，C、D、E級屬于特殊鎮(zhèn)靜鋼。A例如Q345-B，Q390-D，Q420-E。一、鋼種、鋼號3.專用結(jié)構(gòu)鋼

特殊用途的鋼結(jié)構(gòu)常采用專用結(jié)構(gòu)鋼。專用結(jié)構(gòu)鋼的鋼號用在相應(yīng)鋼號后再加上專業(yè)用途代號（壓力容器、橋梁、船舶和鍋爐用鋼材的專業(yè)用途代號分別為R、q、C和g、DR）來表示。耐候鋼：在鋼材冶煉時加入少量的合金元素如Cu、Cr、Ni、Mo、Nb、Ti、Zr、V等，提高鋼材的耐腐蝕性能。也稱為耐大氣腐蝕鋼。例如15MnCuCr—QT鋼表示含碳量為0.15%，合金元素為錳、銅、鉻的淬火加回火熱處理耐候鋼。連接用鋼：鋼結(jié)構(gòu)連接中的鉚釘、高強度螺栓、焊條用鋼絲等，也采用滿足各自連接件要求的專門用鋼。二、鋼材的選擇

鋼材的選擇既要確定所用鋼材的鋼號，又要提出應(yīng)有的機械性能和化學(xué)成分保證項目，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要環(huán)節(jié)。選材的基本原則是既保證安全可靠，又經(jīng)濟合理。鋼材的質(zhì)量等級愈高，其價格也愈高。因此應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點，來選擇適宜的鋼材。綜合考慮以下因素①結(jié)構(gòu)的重要性。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》(GB50068--2001)中結(jié)構(gòu)破壞后的嚴重性，首先應(yīng)判明建筑物及其構(gòu)件的分類(為重要、一般還是次要)及安全等級(為一級、二級還是三級)。②荷載的性質(zhì)。要考慮結(jié)構(gòu)所受荷載的特性，如是靜荷還是動荷，是直接動荷還是間接動荷。③連接方法。需考慮鋼材是采用焊接連接還是非焊接連接形式，以便選擇符合實際要求的鋼材。④結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境。需考慮結(jié)構(gòu)的工作溫度及周圍環(huán)境中是否有腐蝕性介質(zhì)。⑤鋼材的厚薄程度。需選用厚度較大的鋼材時，應(yīng)考慮其厚度方向抗撕裂性能較差的因素，從而決定是否選擇z向鋼。

按照上述原則，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》結(jié)合我國多年來的工程實踐和鋼材生產(chǎn)情況，對承重結(jié)構(gòu)的鋼材推薦采用Q235、Q345、Q390、Q420鋼。規(guī)范要求1、承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材宜采用Q235、Q345、Q390、Q420.其質(zhì)量符合現(xiàn)行國家標準《碳素結(jié)構(gòu)鋼》、《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》的規(guī)定。具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量的合格保證對焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。2、對Q235鋼宜選用鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，下列承重結(jié)構(gòu)和構(gòu)件不應(yīng)采用Q235沸騰鋼。(1)焊接結(jié)構(gòu)1）直接承受動力荷載或振動荷載且需要驗算疲勞的結(jié)構(gòu)2）工作溫度低于-20攝氏度的直接承受動力荷載或振動荷載但可不驗算疲勞的結(jié)構(gòu)以及承受靜力荷載的受彎及受拉的重要承重結(jié)構(gòu)。3）工作溫度不高于-30攝氏度的所有承重結(jié)構(gòu)（2）非焊接結(jié)構(gòu)工作溫度不高于-20攝氏度的直接承受動力荷載且需要驗算疲勞的。3、焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)還要具有冷彎試驗的合格保證4、對需要疲勞驗算的焊接結(jié)構(gòu)鋼材及非焊接結(jié)構(gòu)鋼材，應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。

當結(jié)構(gòu)工作溫度不高于0攝氏度但高于-20攝氏度，Q235和Q345應(yīng)具有0攝氏度沖擊韌性合格保證，對Q390和Q420應(yīng)具有。。。5、其它重要的受拉或受彎的焊接構(gòu)件中，厚度大于36的鋼材應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。6、焊接承重結(jié)構(gòu)為防止鋼材的層狀撕裂而采用Z向鋼時，其材質(zhì)符合《厚度方向性能鋼板》規(guī)定7、對處于外露環(huán)境，且對大氣腐蝕有特殊要求的或在腐蝕性氣態(tài)和固態(tài)介質(zhì)作用下的承重結(jié)構(gòu)，宜采用耐候鋼《焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼》原因？Q235一A鋼不應(yīng)用于焊接結(jié)構(gòu)對處于低溫環(huán)境需驗算疲勞的結(jié)構(gòu)，就不能采用Q235一B鋼三、常用鋼材的規(guī)格鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要是熱軋成型的鋼板、型鋼（和冷加工（冷彎、冷壓和冷軋）成型的薄壁型鋼。)1.熱軋鋼板

鋼板的標注符號是“－（截面代號）寬度×厚度×長度”，單位為mm，亦可用“－寬度×厚度”或“－厚度”來表示。如－360×12×3600，亦可表示如－360×12或－12。厚鋼板常用來組成焊接構(gòu)件和連接鋼板；薄鋼板主要用來制造冷彎薄壁型鋼。

厚鋼板：厚度4．5～60mm，寬度600～3000mm，長度4～12m；薄鋼板：厚度0．35～4mm，寬度500～1500mm，長度0．5～4m。扁鋼：厚度4～60mm，寬度12～200mm，長度3～9m。三、常用鋼材的規(guī)格2.熱軋型鋼（角鋼、槽鋼、工字鋼、H型鋼、T型鋼、鋼管）（1）角鋼分為等邊和不等邊角鋼兩種。角鋼標注符號是“∟邊寬×厚度（等邊角鋼）或∟長邊寬×短邊寬×厚度（不等邊角鋼），單位為mm”。如∟100×8和∟100×80×8。

主要用來制作桁架等格構(gòu)式結(jié)構(gòu)的桿件和支撐等連接桿件。我國目前生產(chǎn)的角鋼最大邊長為200mm，角鋼的供應(yīng)長度般為4～19m。（2）槽鋼有熱軋普通槽鋼和輕型槽鋼兩種。槽鋼規(guī)格用槽鋼符號（普通槽鋼和輕型槽鋼的符號分別為[和Q[）和截面高度（單位為cm）表示，當腹板厚度不同時，還要標注出腹板厚度類別符號a、b、c，例如[10、[20a、Q[20a。與普通槽鋼截面高度相同的輕型槽鋼的翼緣和腹板均較薄，截面面積小但回轉(zhuǎn)半徑大。（3）工字鋼有普通工字鋼和輕型工字鋼兩種。標注方法與槽鋼相同，但槽鋼符號“[”

應(yīng)改為“I”,例如I18、I50a、QI50。普通工字鋼和輕型工字鋼的兩個主軸方向的慣性矩相差較大，不宜單獨用作受壓構(gòu)件，而宜用作腹板平面內(nèi)受彎的構(gòu)件，或由工字型和其他型鋼組成的組合構(gòu)件或格構(gòu)式構(gòu)件。

三、常用鋼材的規(guī)格三、常用鋼材的規(guī)格（4）H型鋼

H型鋼比工字鋼的翼緣寬度大并為等厚度，截面抵抗矩較大且質(zhì)量較小，便于與其它構(gòu)件連接。熱軋H型鋼分為寬、中、窄翼緣H型鋼，它們的代號分別為HW、HM（受壓構(gòu)件：鋼柱）和HN（受彎構(gòu)件：鋼梁）。標注方法與槽鋼相同，但代號“[”

應(yīng)改變?yōu)椤癏”

，單位為mm。例如HW260a、HM360、HN300b。我國目前最大型號HN700×300×13×24（5）鋼管鋼結(jié)構(gòu)中常用熱軋無縫鋼管和焊接鋼管。用“Ф外徑×壁厚”表示，單位為mm，例如Ф360×6。3.薄壁型鋼薄壁型鋼通常是用1.5～6mm厚的薄鋼板冷加工而成，其截面形式和尺寸可按工程要求合理設(shè)計。與相同截面積的熱軋型鋼相比，其截面抵抗矩大，鋼材用量可顯著減少，在輕鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。但因板壁較薄，對銹蝕影響較為敏感。（承重）壓型鋼板：0.4～2mm鋼板、鍍鋅鋼板、彩色涂層鋼板經(jīng)冷軋而成的波形板，輕型屋面或墻面。

三、常用鋼材的規(guī)格四、其它鋼材的使用當上述鋼材不能滿足要求時，還可選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或其它低合金鋼。當在有腐蝕介質(zhì)中使用鋼結(jié)構(gòu)時，可采用耐侯鋼。具體可參考《鋼結(jié)構(gòu)材料手冊》。

五、我國目前建筑鋼材存在的主要問題1．厚板可焊性差，Q345等厚板焊接時，易出現(xiàn)層狀撕裂。應(yīng)采用Z向鋼，即《厚度方向性能鋼板GB5313》，要求沿厚度方向有良好的抗層狀撕裂性能，用厚度方向拉力試驗的斷面收縮率來評定。應(yīng)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)特厚鋼。2．高強度低合金結(jié)構(gòu)鋼在冷彎薄壁型鋼中的應(yīng)用尚未解決好，不能滿足輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的需要。主要應(yīng)解決其沖壓性差的問題。3．我國現(xiàn)只能生產(chǎn)鍍鋅鋼板，不能生產(chǎn)抗腐蝕性能更好的鍍鋁鋅鋼板。需引進生產(chǎn)線或?qū)＠麃斫鉀Q。4．型材品種規(guī)格還不能滿足建筑需要。要開發(fā)生產(chǎn)薄壁熱軋H型鋼等。5．建筑用高強度低合金結(jié)構(gòu)鋼品種太少，應(yīng)用比重較低。生產(chǎn)耐火鋼。第六節(jié)國外鋼材品種和鋼號簡介各國的鋼號基本上是以強度等級來劃分，表示方式為：字首符號鋼材的強度值鋼材質(zhì)量等級字首符號：美國采用A(Alloy)；日本采用SS（一般結(jié)構(gòu)用軋制鋼材，第一個S為Steel的第一個字母）、SM（焊接結(jié)構(gòu)用軋制鋼材）、SMA（焊接結(jié)構(gòu)用耐候性軋制鋼材）等；德國采用St（德文鋼Stahl）；意大利采用Fe；法國采用A、E等；獨聯(lián)體各國采用C（俄文鋼的第一個字母）；英國無字首符號。

鋼材的強度值：單位一般為N/mm2

，但美國為Ksi(千磅／英寸2)。強度值有的采用fu，有的采用fy

。ISO國際標準、歐共體各國、日本等采用fu，美國、獨聯(lián)體各國等采用fy。

鋼材質(zhì)量等級：分為A、B、C、D、E等。

各國的鋼號各國鋼材品種與我國鋼材品種對應(yīng)表中國美國日本英國法國德國俄羅斯Q235A36SS400SM400SMA40040E24St37C235Q345A572-50SM490YASM490YBSM52050DE36St44C345Q390A572-60SM57050FA50St50C390Q420A572-65A60St60C440

各國鋼材標準不同，很難明確地找出與我國鋼材品種之間的相應(yīng)關(guān)系，正確做法是檢查它們提供的質(zhì)保書(化學(xué)成分和機械性能)，以確定該鋼種與我國哪個鋼種是可代替的。以強度為依據(jù)的各國鋼材與我國鋼材相應(yīng)關(guān)系列于下表。練習(xí)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017--2003推薦采用的鋼材是A．3號鋼、16Mn、15MnVNB．HPB235、HRB335、HRB400、RRB400C，Q235、Q345，Q390，Q420D．Q235、Q345、Q390對于Q235系列鋼材，下列鋼號中不能用于焊接承重結(jié)構(gòu)的是()。A．Q235AB．Q235BC．Q235CD．Q235D依據(jù)國家標準《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB／T700--2006，碳素結(jié)構(gòu)鋼分為A、B、C、D四個質(zhì)量等級，其中，質(zhì)量要求最為嚴格的是()。A．A級

B．B級

C．C級

D．D級

下列說法，正確的是()。A．同一個鋼材牌號，厚度越小，其強度設(shè)計值越高B．鋼材的化學(xué)成分中，碳含量越高，可焊性越好C．鋼材的化學(xué)成分中，碳含量越高，塑性越好D．應(yīng)力集中對構(gòu)件受力產(chǎn)生有利影響鋼筋的含碳量越高，則()。A．強度越高，延性越好

B．強度越低，延性越好C．強度越高，延性越低

D．強度越低，延性越低Q235鋼材的質(zhì)量等級分為A、B、C、D四級，其劃分依據(jù)為()。A．沖擊韌性

B．冷彎試驗

C．含碳量

D．伸長率以下元素，含量過高會引起“熱脆”的是()。A．硅

B．錳

C．磷

D．硫以下應(yīng)力狀態(tài)，最容易發(fā)生脆性破壞的是()。A．單向拉應(yīng)力B．雙向應(yīng)力，一向為拉，一向為壓，且數(shù)值相等C．三向等值切應(yīng)力D．三向拉應(yīng)力且等值復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，鋼材由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)入塑性狀態(tài)的綜合強度指標稱作()。A．屈服應(yīng)力

B．折算應(yīng)力

C．設(shè)計應(yīng)力

D．計算應(yīng)力

今設(shè)計某地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)建筑，其冬季計算溫度為一28℃，焊接承重結(jié)構(gòu)，宜采用的鋼號是()。A．Q235AB．Q235BC．Q235CD．Q235D思考碳、錳、硫、磷對碳素結(jié)構(gòu)鋼的機械性能分別有哪些影響?鋼材的力學(xué)性能為什么要按厚度或直徑進行劃分?什么是應(yīng)變硬化和時效硬化?在一般的鋼結(jié)構(gòu)中，是否利用應(yīng)變硬化來提高鋼材的強度?為什么?什么情況下會產(chǎn)生應(yīng)力集中?應(yīng)力集中對鋼材的性質(zhì)有什么影響?隨著溫度的變化，鋼材的力學(xué)性能有什么變化?什么是鋼材的可焊性?影響鋼材可焊性的化學(xué)元素有哪些?鋼材選用應(yīng)考慮哪些因素?承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)保證哪幾項性能和化學(xué)成分?第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板、型鋼通過必要的連接組成基本構(gòu)件，再通過一定的安裝連結(jié)裝配成空間整體結(jié)構(gòu)。連接的構(gòu)造和計算是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分。第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的連接方法連接要求和方法要求：(1)連接部位應(yīng)有足夠的強度（承載力）、剛度及延性。(2)傳力路徑直接(被連接構(gòu)件及節(jié)點部件間的相互位置合理準確)

(3)構(gòu)造簡單。連接的構(gòu)造應(yīng)便于制作、運輸和安裝，降低綜合造價。方法：焊縫連接、螺栓連接、鉚釘連接、射釘、自攻螺釘連接、一、結(jié)構(gòu)的連接方法連接方式連接方式匯總焊縫連接：電弧焊、氣焊、電渣焊；電阻焊緊固件連接：鉚接（圓頭，平頭）（冷，熱）螺栓：普通（精致、粗制）、高強（摩擦型、承壓型）射釘、自攻釘、焊釘*其他連接：焊釘（栓釘）——協(xié)調(diào)組合樓板和組合梁化學(xué)漿錨螺栓（結(jié)構(gòu)膠把錨栓與錨固基礎(chǔ)結(jié)合）——鋼柱與基礎(chǔ)、擴建

一、結(jié)構(gòu)的連接方法1、焊縫連接

焊縫連接是通過熱熔并加填料的方法完成構(gòu)件之間的連接20世紀初開始在工程結(jié)構(gòu)上較廣泛應(yīng)用。焊接是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣泛。優(yōu)點：任何形狀構(gòu)件可直接連接（接觸），無需輔助零配件——構(gòu)造簡單；節(jié)約鋼材，不鉆孔，加工方便，不削弱構(gòu)件截面——省工省料，可采用自動化操作，生產(chǎn)效率高——施工快速。剛度較大（連續(xù)）、密封性能好，整體性好。缺點：焊縫附近存在熱影響區(qū)，由高溫快速降到常溫，降低塑性和韌性，使鋼材脆性加大；存在焊接殘余應(yīng)力及殘余變形，微裂紋和焊渣等；焊接結(jié)構(gòu)低溫冷脆問題也比較突出（裂紋），質(zhì)量依賴焊工技術(shù)水平；質(zhì)檢要求高時質(zhì)檢工作量大。工廠焊接、現(xiàn)場焊接一、結(jié)構(gòu)的連接方法2、鉚釘連接

19世紀20～30年代出現(xiàn)鉚釘連接?，F(xiàn)代：現(xiàn)場、高空。。。熱鉚和冷鉚。把鉚釘加熱到1000～1500℃,用鉚釘槍鉚合。優(yōu)點：塑性和韌性較好，傳力可靠，質(zhì)量易于檢查和保證，可用于承受動載的重型結(jié)構(gòu)。缺點：工藝復(fù)雜（定位、預(yù)緊、燒釘、鉚合）、噪音大、勞動條件差，用鋼量大，現(xiàn)已很少采用。一、結(jié)構(gòu)的連接方法3、螺栓連接1)螺栓連接方法：連接件上鉆孔，裝入，擰緊螺母2）優(yōu)點：不需要特殊設(shè)備；操作簡單；便于拆卸；耐疲勞，承受動載可靠。缺點：精加工，母材削弱，費料，應(yīng)力集中3）適用：安裝連接，經(jīng)常拆卸的結(jié)構(gòu)，臨時固定連接。永久性結(jié)構(gòu)的安裝連接中代替鉚接4）常用直徑：5）普通螺栓按加工精度：6）按材料性能等級：3.6、4.6、4.8、5.6、6.6、8.8、9.8、3、螺栓連接

1)普通螺栓連接

（1）C級螺栓連接：用未經(jīng)加工的圓鋼鍛壓制成，桿身粗糙，尺寸不很準確。主要用于受拉連接和安裝螺栓。臨時、拆卸（2）A、B級螺栓連接：毛坯用車床加工制成，尺寸準確，孔加工精度高。制造安裝費工。2)高強度螺栓連接

20世紀中鋼結(jié)構(gòu)開始采用。高強度螺栓則用高強度鋼材制成并經(jīng)熱處理。特殊扳手擰緊螺栓使板件接觸面產(chǎn)生很大摩擦力，依靠摩擦力傳力。變形小，受力性能好，連接緊密，耐疲勞，承受動載可靠。是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法之一。8.8，10.9摩擦連接和承壓連接一、結(jié)構(gòu)的連接方法高強度螺栓一、結(jié)構(gòu)的連接方法4、射釘、自攻螺釘連接冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)中經(jīng)常采用自攻螺釘、鋼拉鉚釘、射釘?shù)葯C械式緊固件連接方式。拉鉚釘由鋁材或鋼材制作，為防止電化學(xué)反應(yīng)，輕鋼結(jié)構(gòu)均采用鋼制拉鉚釘。安裝方便、構(gòu)件無須預(yù)先處理等特點，適用于輕鋼、薄板結(jié)構(gòu)，缺點是不能承受較大集中力。射釘、自攻螺釘專用工具焊釘、栓釘適用范圍：1焊縫連接：角焊縫適于靜力結(jié)構(gòu)的連接，對接焊縫適用于承受各種荷載的永久性結(jié)構(gòu)。2鉚釘連接：適用于承受各種荷載的永久性結(jié)構(gòu)，目前工程上已很少采用。

3普通螺栓連接：適用于內(nèi)力較小、次要位置、臨時結(jié)構(gòu)的連接和安裝連接等，如：輸電線塔，通信塔和輔助現(xiàn)場安裝的措施。4摩擦型高強度螺栓連接:適用于內(nèi)力較大的永久性結(jié)構(gòu)，以及直接承受動載的結(jié)構(gòu)。

5承壓型高強度螺栓連接:承載力高，適用于承受靜力荷載的永久性結(jié)構(gòu)，不得用于直接承受動載的結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)中主要承受靜力荷載，應(yīng)用廣泛。橋梁結(jié)構(gòu)中不得使用此種螺栓類型。

6射釘、自攻螺釘連接:適用于輕鋼、薄板結(jié)構(gòu)。連接的剛度焊接，摩擦型高強度螺栓連接，鉚釘連接，承壓型高強度螺栓連接，普通螺栓連接?！朵撘?guī)》規(guī)定：在同一接頭同一受力部位上不得采用高強度螺栓摩擦型連接與承壓型連接混用的連接，亦不得采用高強度螺栓與普通螺栓混用的連接。在改建擴建或加固工程中以靜載為主的結(jié)構(gòu)，其同一接頭同一受力部位上允許采用高強度螺栓摩擦型連接與側(cè)角焊縫或鉚釘?shù)幕煊眠B接，并考慮其共同工作。區(qū)別：思考：鋼結(jié)構(gòu)各種連接方式優(yōu)缺點比較表（1）下列表述中，正確的是。（A）焊接連接適應(yīng)性強，有利于鋼結(jié)構(gòu)抵抗疲勞作用；（B）鉚釘連接抗動力性能優(yōu)越，施工方便；（C）螺栓連接方便現(xiàn)場施工，但對加工精度要求較高；（D）螺栓連接節(jié)點剛度高于焊接連接節(jié)點剛度。（2）下列表述中，不正確的是。（A）焊接施工可以手工操作，具備條件時也可以自動化操作；（B）焊接施工對工人的技術(shù)水平要求較高；（C）鉚釘連接打錨施工時一般需對鉚釘進行加熱處理；（D）焊接有質(zhì)量檢驗要求，螺栓連接無施工質(zhì)量要求。第二節(jié)焊接方法、焊縫類型和質(zhì)量級別一、鋼結(jié)構(gòu)中常用的焊接方法1．電弧焊焊條或焊絲與焊件間產(chǎn)生的電弧熱，使焊條和焊件熔化，二者凝結(jié)成焊縫。(1)手工電弧焊設(shè)備簡單，操作靈活，適用性和可達性強，適用各種焊縫。應(yīng)用最廣泛。生產(chǎn)效率較低，勞動強度大，質(zhì)量變異性大，施焊時弧光外露。

手工焊采用的是焊條，

焊條應(yīng)和焊件的強度和性

能相適應(yīng)。Q235鋼用E43

型焊條(E4300一E4316)，

Q345鋼用E50型焊條(E5000～E5018)，Q390和Q420鋼用E55型焊條(E5500～E5518)。E（Electrode）表示焊條。手工以及自動、半自動焊接一、鋼結(jié)構(gòu)中常用的焊接方法1．電弧焊(2)自動或半自動埋弧焊長直水平俯

屬于機械化焊接，電弧埋在焊劑層下。采用盤狀連續(xù)的光焊絲在散粒狀焊劑下燃弧焊接，散粒狀焊劑的作用與手工焊焊條的藥皮相同。自動焊的引弧、焊絲送下、焊劑堆落和焊絲沿焊縫方向的移動都是自動的。埋弧焊節(jié)省焊絲和電能，勞動條件好，生產(chǎn)效率高；焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠，塑性和韌性也較好，但不如手工焊靈活.埋弧焊所采用的焊絲和焊劑應(yīng)與焊件鋼材相匹配。對Q235鋼常用H08A等焊絲，對Q345鋼和Q390和Q420鋼常用H08MnA，H10Mn2等焊絲。選擇焊絲時，尚需同時選用相應(yīng)的焊劑。焊劑有無錳型及高、中、低錳型焊劑。一、鋼結(jié)構(gòu)中常用的焊接方法1．電弧焊

(3)二氧化碳氣體保護焊

利用CO2氣體作為保護氣體，使焊縫金屬不與空氣接觸，電弧加熱集中，焊接速度快，熔化深度大，焊縫強度高，塑性好。CO2氣體保護焊采用高錳高硅型焊絲，具有較強的抗銹能力。全位置焊接。不適合風(fēng)大。392．電阻焊電阻焊是利用電流通過焊件接觸點表面的電阻所產(chǎn)生的熱量來熔化金屬，再通過壓力使其焊合。冷彎薄壁型鋼的焊接，常用電阻點焊，板疊總厚度一般不超過12mm，焊點應(yīng)主要承受剪力，其抗拉(撕裂)能力較差。生產(chǎn)率高、低成本、自動化、節(jié)省材料氣體保護焊（工廠常用）電阻焊工藝3、電渣焊（高層箱柱隔板）4、氣焊（小型構(gòu)件及薄鋼板）焊接材料是指焊接時所消耗的材料，包括焊條、焊絲、焊劑和氣體等。防止空氣中的氮、氧與熔融金屬發(fā)生作用；同時通過冶金作用向焊縫過渡有益的合金元素，使焊接材料具有穩(wěn)弧性好、脫渣性強、焊縫成形性好、飛濺小等良好的焊接操作性能。鋼結(jié)構(gòu)施工圖中都明確規(guī)定焊接材料的類型、品種、性能及要執(zhí)行的有關(guān)標準、規(guī)范和規(guī)程。常用焊接材料的類型有：

1．焊條焊條按用途不同分為結(jié)構(gòu)鋼焊條、低溫鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、鎳和鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條、特殊用途焊條等十大類，并有相應(yīng)的國家標準。

焊條按熔渣酸性和堿性的不同分為酸性焊條和堿性焊條。酸性焊條焊接的焊縫外表美觀、焊波密、成形平滑，但焊接過程中合金元素?zé)齻^多，焊縫金屬中氧和氫的含量較多，熔敷金屬的塑性、韌性較低。堿性焊條的焊縫外觀波紋粗糙，但焊縫金屬中含氫量較低，塑性、沖擊韌性較好。

建筑施工圖焊條用型號或牌號表示;型號是國家標準中對焊條規(guī)定的編號，用來標識焊條熔敷金屬力學(xué)性能和化學(xué)成分、藥皮類型、焊接位置和焊接電流種類。牌號是制造商對每種出廠產(chǎn)品標識的特定編號，用來區(qū)別不同焊條的化學(xué)成分、力學(xué)性能、藥皮類型、焊接位置和焊接電流種類。國家標準只規(guī)定焊條的最基本要求，不同的生產(chǎn)廠家要使用統(tǒng)一牌號。二、焊縫連接形式及焊縫類型焊縫連接形式按被連接構(gòu)件間的相對位置分為對接、搭接、T形連接和角接四種。焊縫按其構(gòu)造來分，可分為對接焊縫和角焊縫兩種類型。對接焊縫與角焊縫

對接焊縫：

與焊件在同一平面內(nèi)，且焊縫金屬充滿母材的焊縫。對接焊縫主要用于厚度相同或接近相同的兩構(gòu)件的相互連接。由于相互連接的兩構(gòu)件在同一平面內(nèi)，因而傳力均勻平緩，沒有明顯的應(yīng)力集中，動力性能好，且用料經(jīng)濟，對厚度較大的構(gòu)件來講費料，施焊前焊口處需開坡口，對被連接兩板的間隙和坡口尺寸有嚴格的要求以保證焊透。

角焊縫：

連接板件板邊不必精加工，板件無縫隙，焊縫金屬直接填充在兩焊件形成的直角或斜角的區(qū)域內(nèi)。角焊縫不要求焊透，焊縫材料將被焊件“粘”在一起，特別適用于不同厚度構(gòu)件的連接。角焊縫傳力不均勻，材料較費，但構(gòu)造簡單，施工方便，目前在工程中廣泛應(yīng)用。角焊縫對焊件尺寸、焊接工藝要求低，適應(yīng)性強，在焊縫中所占比例約為80％，但角焊縫應(yīng)力集中程度高，受力條件差，疲勞強度低，不能直接承受動載。受力特點選擇焊縫形式焊縫若按其工作性質(zhì)來分有強度焊縫和密強焊縫兩種。強度焊縫只作為傳遞內(nèi)力之用，密強焊縫除傳遞內(nèi)力外，還須保證不使氣體或液體滲漏。焊縫按其施焊位置分為俯焊(平焊)、立焊、橫焊和仰焊。設(shè)計和施工時應(yīng)盡量避免采用仰焊焊縫。二、焊縫連接形式及焊縫類型三、焊縫缺陷、質(zhì)量檢驗和焊縫級別1．焊縫缺陷主要有：外觀缺陷：①焊縫尺寸偏差；②咬邊；③弧坑，起弧或落弧處焊縫所形成的凹坑；內(nèi)部缺陷：④未熔合；⑤母材被燒穿；⑥氣孔；⑦非金屬夾渣；⑧裂紋等缺陷，均會引起應(yīng)力集中削弱焊縫有效截面，降低承載能力。若發(fā)現(xiàn)焊縫有裂紋，應(yīng)徹底鏟除后補焊。

2．焊縫質(zhì)量檢驗和焊縫級別焊縫質(zhì)量檢驗分為三級。41III級只對全部焊縫做外觀檢查，抗拉0.85基材；Ⅱ級除對全部焊縫做外觀檢查外，還要用超聲波抽查焊縫長度的20％；I級除全部做外觀檢查外，還須按要求用超聲波檢查，并用X射線抽查焊縫長度的2％，且部分拍片。各級焊縫的應(yīng)用見規(guī)范要求。常見缺陷：工藝、清理、化學(xué)成分焊縫的質(zhì)量控制和質(zhì)量檢驗由于焊縫缺陷的存在將削弱焊縫的受力面積，在缺陷處引起應(yīng)力集中，使得連接的強度、沖擊韌性及冷彎性能等均受不利的影響。

焊縫的質(zhì)量控制：包括焊工應(yīng)有資質(zhì)，需持證上崗，合格焊位。焊接過程中應(yīng)注意焊接材料的烘干、防潮，清理焊面，焊件定位，焊前焊后熱處理，焊接環(huán)境溫濕度控制、防風(fēng)避雨、施焊過程的溫度控制等。超聲波四、焊縫符號及標注方法按《建筑結(jié)構(gòu)制圖標準》(GB/T50105-2001)和《焊縫符號表示法》(GB324-88)執(zhí)行。第三節(jié)對接焊縫連接的構(gòu)造和計算

對接焊縫傳力直接、平順、沒有顯著的應(yīng)力集中現(xiàn)象，受力性能良好。但質(zhì)量要求高，焊件間施焊間隙要求嚴，一般多用于工廠制造的連接中。一、對接焊縫連接的構(gòu)造要求⑴坡口加工：應(yīng)對板件邊緣加工成適當型式和尺寸的坡口(圖3-7)，以便焊接時有焊條運轉(zhuǎn)的必要空間。對于手工焊，當板厚超過10mm時，就應(yīng)開坡口；而對自動焊，則當板厚超過16mm時，開V形坡口即可。一、對接焊縫連接的構(gòu)造要求⑵對于不同截面尺寸構(gòu)件的拼接，應(yīng)采用平緩過度的連接方式（圖3-8），以減小應(yīng)力集中。拼接處4mm變化二、對接焊縫的強度計算（應(yīng)力分布與母材同）1．對接直焊縫承受軸心力N

或式中:

lw—焊縫的計算長度，當未采用引弧板時，每條焊縫取實際長度減去2t，當采用引弧板時，取焊縫實際長度，t—為焊縫的計算厚度。（較小厚度，T形連接為腹板厚度）

N-按最大荷載得出的軸心拉力或壓力強度驗算范圍：抗壓抗剪。。。三級且抗拉靜力荷載或間接承受動力荷載2．對接焊縫承受剪力和彎矩45對接焊縫承受彎矩M和剪力V作用(圖3-10b)時，按下式驗算其焊縫強度在正應(yīng)力和剪應(yīng)力都較大之處，還應(yīng)按下式驗算該點的折算應(yīng)力：3．工字形截面對接焊縫承受彎矩、剪力和軸心力共同作用時（圖3-10c），應(yīng)按下列各式驗算焊縫強度：練習(xí)：練習(xí)1：第四節(jié)角焊縫連接的構(gòu)造和計算

角焊縫為沿兩直交或斜交焊件的交線焊接的焊縫，可用于對接、搭接以及直角或斜角相交的T形和角接接頭中。角焊縫施焊時板邊不需要加工坡口，施焊較方便。一、受力情況和構(gòu)造要求1、角焊縫的形式和受力情況

側(cè)焊縫：長度方向與

作用力方向平行的角

焊縫稱為側(cè)焊縫。端焊縫：長度方向與

作用力方向垂直的角

焊縫稱為端焊縫。角焊縫兩焊腳邊的夾

角α一般為90°(直

角角焊縫)，若該夾角大于或小于90°;則稱為斜角角焊縫(圖3-14)。1、角焊縫的形式和受力情況按照焊縫長度方向與外力方向相互位置分：正、側(cè)、斜、圍按夾角分為直角和斜角側(cè)焊縫主要承受剪力作用。在彈性階段，應(yīng)力沿焊縫長度分布不均，但由于其塑性較好，在出現(xiàn)塑性變形后，將產(chǎn)生應(yīng)力重分布，在規(guī)范規(guī)定的焊縫長度范圍內(nèi)，應(yīng)力分布可趨于均勻。端焊縫的應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜，其破壞強度比側(cè)焊縫的高（約高22%左右），但塑性變形要差一些。側(cè)焊縫和端焊縫的受力情況和可能的破壞情況分別如圖3-15和圖3-16所示。2、角焊縫的構(gòu)造要求（承載）

1）焊腳尺寸：如圖3-14，稱角焊縫截面直角邊的尺寸hf為角焊縫的焊腳尺寸。若hf過小，熱量小，易被周圍金屬快速吸收，從而冷卻過快而產(chǎn)生淬硬組織，使金屬變脆，容易形成裂紋。hf過大，易使焊件過燒，改變金相組織，且易燒穿較薄焊件。所以hf

不能過大或過小，一般應(yīng)滿足，當焊縫位于板邊時，應(yīng)hf≤t

。48

2）焊縫長度lw：當hf大而lw過小時，易使焊件局部受熱嚴重，且焊縫起滅弧的弧坑相距太近，起滅弧區(qū)段占比例高，加上可能出現(xiàn)的其他缺陷，也使焊縫不夠可靠。lw過大，側(cè)面角焊縫沿長度方向的剪應(yīng)力分布很不均勻，焊縫兩端已達破壞應(yīng)力，而中部應(yīng)力還較小。故側(cè)焊縫長度應(yīng)滿足：8hf≤lw≤60hf（承受靜力荷載或間接受動力荷載），8hf≤lw≤40hf（直接承受動力荷載）。

3．計算截面（有效截面）

4.有效截面上的應(yīng)力二、角焊縫的強度計算角焊縫的計算方法：不同的《規(guī)范》有不同的計算方法。折算應(yīng)力法—考慮焊縫有效截面的應(yīng)力狀態(tài)，按第四強度理論計算（GB50017—采用的方法）；單一應(yīng)力法—不考慮焊縫有效截面的實際應(yīng)力狀態(tài)，均按單一剪應(yīng)力計算（SL74-95鋼閘門規(guī)范采用）1、角焊縫計算的基本公式如圖3-19所示，角焊縫有效截面上同時存在正應(yīng)力和剪應(yīng)力，則可按第四強度理論計算其等效應(yīng)力為：(2)

軸向力垂直于焊縫長度方向作用時（軸向力作用的正面角焊縫）強度可提高22%。(3)

平行于焊縫長度方向的應(yīng)力τf和垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力σf共同作用時對于比較簡單的受力情況，該計算公式可簡化為：(1)51軸向力沿焊縫長度方向作用時（軸向力作用的側(cè)面角焊縫）1、角焊縫計算的基本公式1、角焊縫計算的基本公式(4)

上述公式適用條件適用于非直接動力荷載作用。當直接動力荷載作用時，考慮正面角焊縫塑性性能較差，取它和側(cè)面角焊縫的強度相同，把式中1.22變?yōu)?。按容許應(yīng)力法計算焊接連接時，強度均取角焊縫的容許剪應(yīng)力，應(yīng)力根據(jù)荷載標準值求得。3.軸心力作用時的角焊縫計算：軸心力作用（軸心力通過連接角焊縫群的中心）時的角焊縫計算：取應(yīng)力是均勻分布的。（1）只采用側(cè)面角焊縫和只采用正面角焊縫時:分別按上述公式（3-9）和（3-10）計算。（2）三面圍焊時:先取hf

值，求出正面角焊縫所能承擔(dān)的內(nèi)力N3，再由N-N3，再計算側(cè)面角焊縫。

(3)當用側(cè)面角焊縫連接鋼

板與角鋼時:應(yīng)使焊縫受力

合力通過角鋼軸線。通過調(diào)

節(jié)焊縫面積來實現(xiàn)。依

∑M=0得3.軸心力作用時的角焊縫計算：其中，K1和K2是角鋼和節(jié)點板搭接時兩側(cè)焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)，可近似地按下圖所示數(shù)據(jù)進行分配。3.軸心力作用時的角焊縫計算：焊縫內(nèi)力N1和N2求得后，再根據(jù)構(gòu)造要求和強度計算確定肢背和肢尖的焊腳尺寸和長度。為使連接緊湊，可采用圍焊縫。先選定正面角焊縫的hf，其承載力N3=0.7hf∑lw3×1.22ffw，肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力：N1=k1N-N3/2，N2=k2N-N3/2然后按側(cè)焊縫確定肢背和肢尖焊縫尺寸。當受力較小而采用L形焊縫時，由N2=0，可得N3=2k2N，及N1=N-N3，然后可確定各焊縫尺寸。肢背和肢尖可采用不同的焊腳尺寸hf，這樣可使肢背和肢尖的焊縫長度lw接近相等。3.軸心力作用時的角焊縫計算：4．彎矩、剪力和軸心力共同作用時T形接頭的角焊縫計算把荷載向焊縫中心平移，確定受力最大的應(yīng)力點，依應(yīng)力性質(zhì)組合，驗算最危險點的強度。5．扭矩T作用(T平面‖焊縫平面)

扭矩T作用(T平面‖焊縫平面)假定：(1)被連接件是剛性的，焊縫是彈性的；(2)

被連接件繞焊縫形心O點轉(zhuǎn)動，焊縫上任一點應(yīng)力與該點與焊縫中心距離r的大小成正比，方向與r垂直。按《材力》理論，可得該點應(yīng)力沿x、y方向的分量為：式中，rx、ry——分別為r在x和y方向上的分量。因此，在扭矩T作用下，距焊縫形心最遠的強度驗算公式為：6.扭矩、剪力和軸力共同作用下搭接連接的角焊縫計算

把荷載向焊縫中心平移，確定受力最大的應(yīng)力點，依應(yīng)力性質(zhì)組合，驗算最危險點的強度。練習(xí)2練習(xí)2第五節(jié)焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形一、焊接殘余應(yīng)力的種類和產(chǎn)生的原因

焊接殘余應(yīng)力是指焊件冷卻后殘留在焊件內(nèi)的應(yīng)力。1、縱向殘余應(yīng)力（應(yīng)力方向‖焊縫長度方向）構(gòu)件產(chǎn)生縱向殘余應(yīng)力的三個充分必要條件：⑴構(gòu)件上存在不均勻的溫度場；⑵構(gòu)件進入了熱塑性狀態(tài)；⑶組成構(gòu)件的各個縱向纖維不能自由縱向變形。在同時滿足上述三個條件的情況下，構(gòu)件將產(chǎn)生縱向殘余應(yīng)力。構(gòu)件在焊接、熱軋、熱切割等熱處理時將會同時滿足上述三個充分必要條件；因此將會產(chǎn)生縱向殘余應(yīng)力。1、縱向殘余應(yīng)力縱向殘余應(yīng)力的分布規(guī)律：構(gòu)件的縱向殘余應(yīng)力為自相平衡的內(nèi)應(yīng)力（合力為零），其分布表現(xiàn)為溫度高的焊縫

附近區(qū)域為拉應(yīng)力，而遠離

焊縫區(qū)溫度較低的區(qū)域為壓

應(yīng)力。拉壓應(yīng)力的合力為零。

縱向殘余應(yīng)力的分布如下圖

所示。2．橫向殘余應(yīng)力

橫向殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因有兩方面：⑴焊后焊縫縱向收縮，兩塊鋼板趨向于彎成弓形，但由于焊縫將兩塊鋼板連成整體，于是在焊縫中部和兩端分別產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力和橫向壓應(yīng)力如圖（3-10a、b）。⑵施焊時先焊的焊縫先

冷卻凝固，具有一定

的強度，會阻止后焊

焊縫在橫向的自由變

形，從而產(chǎn)生橫向應(yīng)

力。3．沿焊縫厚度方向的殘余應(yīng)力外邊先冷卻而受壓，中間冷卻慢而受拉。這三種應(yīng)力可能形成比較嚴重的同號三軸應(yīng)力；會大大降低結(jié)構(gòu)連接的塑性。這就是焊接結(jié)構(gòu)易發(fā)生脆性破壞的原因之一。二、焊接殘余變形焊接過程中的局部加熱和不均勻的冷卻收縮，使焊件在產(chǎn)生殘余應(yīng)力的同時還將伴隨產(chǎn)生焊接殘余變形，如縱向和橫向收縮、彎曲變形、角變形、波浪變形和扭曲變形等。三、焊接殘余應(yīng)力和殘余變形的影響1．焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能的影響(1)強度方面：殘余應(yīng)力是自平衡力系，不影響結(jié)構(gòu)的強度。(2)剛度方面：殘余應(yīng)力與荷載應(yīng)力相加以后，部分材料將提前進入屈服階段，繼續(xù)增加的外力將僅由彈性區(qū)承擔(dān)，因此構(gòu)件變形將加快，剛度降低。(3)構(gòu)件的穩(wěn)定性：荷載引起的壓應(yīng)力與截面殘余壓應(yīng)力疊加時，會使部分截面屈服，降低抗彎剛度EI，將降低構(gòu)件的整體穩(wěn)定性。(4)疲勞和低溫冷脆：殘余應(yīng)力為三向同號應(yīng)力狀態(tài)時，材料易轉(zhuǎn)向脆性，使裂紋容易產(chǎn)生和開展，導(dǎo)致疲勞強度降低，易導(dǎo)致低溫脆性斷裂。2．焊接殘余變形對結(jié)構(gòu)的影響影響結(jié)構(gòu)的尺寸，使裝配困難，影響使用質(zhì)量;過大的變形將顯著降低結(jié)構(gòu)的承載能力，甚至使結(jié)構(gòu)不能使用。四、減小焊接殘余應(yīng)力和殘余變形的方法。1.合理設(shè)計：

hf不宜過大；焊縫不宜過分集中和三向交叉。2.合理制造：合理的焊接工藝。3.矯正。螺栓鏈接螺栓連接類型：普通螺栓：抗剪時依靠桿身承壓和螺栓抗剪傳遞剪力（1）高強螺栓：材料強度高，扭緊螺栓時給螺栓施加很大的預(yù)應(yīng)力，使被連接構(gòu)件的接觸面之間產(chǎn)生擠壓力，從而沿接觸面產(chǎn)生很大的摩擦力，對外力的傳遞有很大影響。依相關(guān)標準，螺栓性能等級分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余個等級，其中8.8級及以上螺栓材質(zhì)為低碳合金鋼或中碳鋼并經(jīng)熱處理（淬火、回火），通稱為高強度螺栓，其余通稱為普通螺栓。螺栓性能等級標號有兩部分數(shù)字組成，分別表示螺栓材料的抗拉強度值和屈強比值。

錨固螺栓：只能承受拉力（軸力或彎矩引起）第六節(jié)普通螺栓連接的構(gòu)造和計算一、普通螺栓的種類和特性1.表示方法：普通螺栓為粗牙大六角頭型，代號用字母M與公稱直徑(毫米)表示，如M18，M20，M22，M24。普通螺栓按照形式可分為六角頭螺栓、雙頭螺栓、沉頭螺栓等鋼結(jié)構(gòu)常用普通螺栓技術(shù)規(guī)格見《常用鋼材與緊固件速查手冊》

2.按制作精度分類：分為A、B、C級螺栓。C級采用4.6、4.8級（小數(shù)點前的數(shù)字代表抗拉強度，單位為MPa，小數(shù)部分代表屈強比)材料制作，只要求Ⅱ類孔(在單個零件上一次沖成或不用鉆模鉆成設(shè)計孔徑的孔)，栓徑比孔徑?。?.0～1.5）mm。A、B級螺栓采用8.8級材料（45號和35號鋼）制作，要求Ⅰ類孔（用鉆模鉆成或在裝配好后鉆成或擴鉆止設(shè)計孔徑），栓徑比孔徑?。?.2～～0.5）mm。常用的孔、螺栓表示方法見圖3-36。除特殊注明外，一般為普通粗制C級螺栓。二、普通螺栓連接的構(gòu)造要求1、螺栓的直徑在同一結(jié)構(gòu)連接中，為便于鉆孔及螺栓安裝并方便計算，宜采用同一直徑的螺栓。其直徑大小有受力和構(gòu)件尺寸綜合確定。常用直徑為M16、M18、M20、M22、M24、M27、M30等。2、螺栓的排列和間距螺栓的排列應(yīng)

簡單、統(tǒng)一而

緊湊，既要滿

足受力要求，

又要構(gòu)造合理

便于安裝。三、普通螺栓連接受力性能和強度計算1.分類按螺栓受力方式可分為受剪螺栓連接、受拉螺栓連接和拉剪螺栓連接。2.受剪螺栓連接1）受力性能：靠栓桿受剪和孔壁承壓傳力。2）破壞形式：a.栓桿剪斷；b.孔壁擠壓壞；c.鋼板拉斷；d.端部鋼板剪斷；e.栓桿受彎破壞。

前三種通過計算來防止。后兩種通過限制端距和螺栓的夾緊長度不超過5d來防止。3）單個螺栓承載力計算a.單個螺栓抗剪承載力設(shè)計值b.

承壓承載力設(shè)計值單個螺栓承載力應(yīng)為a和b承載力中的較小值，即：4）螺栓群受軸心力N作用時的連接計算

①確定所需螺栓數(shù)目n

當沿受力方向的螺栓連接長度l1過大時，各螺栓的受力將很不均勻，易發(fā)生解扣破壞。需將螺栓的承載力設(shè)計值乘以折減系數(shù)給予降低。

②凈截面強度驗算σ=N/An≤f

選擇構(gòu)件或連接板內(nèi)力大或凈截面小的截面。5）受扭矩和剪力作用的抗剪螺栓群計算

計算假定：①被連接鋼板是剛性的，螺栓是彈性的；②鋼板繞螺栓群中心O點轉(zhuǎn)動，螺栓的剪切變形與它到中心O的距離成正比，螺栓所受的剪切力或鋼板所受的反作用力與r成正比，方向與r垂直。

根據(jù)扭矩平衡條件和計算假定得在T作用下螺栓所受的最大剪力為其水平和豎直分力為V由螺栓平均分擔(dān)，每個螺栓承受T和V共同作用時，受力最大的螺栓1應(yīng)滿足5）受扭矩和剪力作用的抗剪螺栓群計算3.受拉螺栓連接（1）單個受拉螺栓的承載力設(shè)計值破壞形式是在被螺紋削弱的截面處栓桿被拉斷。普通螺栓（bolt）

錨栓（anchorbolt）（2）螺栓群的受拉連接計算

a.

軸心力N作用時

然后按實際確定的螺栓數(shù)目n進行布置排列。b.螺栓群在彎矩M作用下的抗拉計算上部螺栓受拉，壓力產(chǎn)生于牛腿和柱的接觸面上，精確確定中和軸的位置的計算比較復(fù)雜。通常近似地取中和軸在最下邊一排螺栓軸線上，并且忽略壓力區(qū)所產(chǎn)生的彎矩（因力臂很小）。可得螺栓所受最大拉力為：式中m為螺栓的列數(shù)。3.受拉螺栓連接4.拉剪螺栓連接（M、V共同作用）(1)無支托或不考慮支托受力時，螺栓既受拉又受剪，應(yīng)同時滿足(2)考慮支托承受剪力

M由螺栓承受，V由支托承受。支托與柱之間的焊縫引入偏心系數(shù)（1.25～1.35）。第七節(jié)高強度螺栓連接的性能和計算一、高強度螺栓連接的性能1.材料：螺栓采用8.8級和10.9級兩種強度性能等級的材料制成。2.工作特點：高強度螺栓連接是通過擰緊螺母，靠接觸面間的摩擦阻力來承受荷載。普通螺栓連接的擰緊力很小，靠螺桿承壓和抗剪來傳遞剪力。3.分類：分為高強度螺栓摩擦型連接和承壓型連接。摩擦型連接受剪時，以剪力達到板件間的最大摩擦阻力為極限狀態(tài)；當超過摩擦阻力時，認為連接已失效。承壓型連接在受剪時，允許剪力超過摩擦力，以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沒有區(qū)別。

高強度螺栓的預(yù)拉力1.緊固方法：有扭矩法、轉(zhuǎn)角法或扭剪法。2.預(yù)拉力的大?。簲Q至fy以獲得最大承載力。但設(shè)計取值要考慮：①在擰緊螺栓時，扭矩使螺栓產(chǎn)生的剪力對材料屈服強度的影響(根據(jù)試驗結(jié)果，除以1.2)；②施工要超張拉來彌補擰螺栓先后造成的松弛影響(乘以0.9)；③材料抗力的變異影響(乘以0.9)。預(yù)拉力設(shè)計值P由下式計算：

P=fy*Ae*0.9*0.9/1.2=0.675fy*Ae

設(shè)計預(yù)拉力P的取值如表3-2所示。3.摩擦面抗滑移系數(shù)μ主要與構(gòu)件材料和表面處理方法有關(guān)，見表3-3。4.螺栓的排列及間距要求同普通螺栓。二、高強度螺栓連接的抗剪承載力1.摩擦型連接一個螺栓的抗剪承載力設(shè)計值

NVb=nfμP/rR=0.9nfμP式中0.9—抗力分項系數(shù)rR的倒數(shù)（1/1.111）。2.承壓型連接摩擦力只起延緩滑移作用，要求在荷載標準值作用時，不產(chǎn)生滑移，近似取荷載系數(shù)為1.3，單個螺栓應(yīng)有：

NV=N設(shè)/1.3≤0.9nfμP極限承載力的確定同普通螺栓。三、高強度螺栓群的抗剪計算1.軸心力N作用1)被連接構(gòu)件接縫一側(cè)所需螺栓數(shù)n=N/Nbmin式中Nbmin—摩擦型為NVb;承壓型為NVb和Ncb中小者.

在確定所需n后，按構(gòu)造要求布置、排列螺栓。2)構(gòu)件凈截面強度驗算

(1)摩擦型:凈截面內(nèi)力要考慮孔前傳力。N’=N-0.5Nn1/n=(1-0.5n1/n)N。應(yīng)N’/An≤f0.5—考慮螺栓所分擔(dān)剪力的50％由螺孔前構(gòu)件接觸面?zhèn)鬟f到被連接的另一構(gòu)件中。此外，尚應(yīng)驗算構(gòu)

件的毛截面強度。

(2)承壓型:同普通螺栓。