钢结构教学课件-基础知识.ppt

钢钢 结结 构构n n第一章第一章 概述概述n n第二章第二章 建筑钢材建筑钢材n n第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接n n第四章第四章 轴心受力构件轴心受力构件n n第五章第五章 梁（受弯构件）梁（受弯构件）n n第六章第六章 拉弯与压弯构件拉弯与压弯构件第一章第一章 概述概述n n第一节第一节第一节第一节 钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用n n第二节第二节第二节第二节 钢结构的设计方法钢结构的设计方法钢结构的设计方法钢结构的设计方法n n第三节第三节第三节第三节 钢结构的设计要求钢结构的设计要求钢结构的设计要求钢结构的设计要求n n第四节第四节第四节第四节 钢结构的发展方向钢结构的发展方向钢结构的发展方向钢结构的发展方向n n第五节第五节第五节第五节 本课程的主要内容、特点和学习本课程的主要内容、特点和学习本课程的主要内容、特点和学习本课程的主要内容、特点和学习方法方法方法方法第一节第一节 钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用一、钢结构的特点1 1、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。2 2、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。3 3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。4 4、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。二、钢结构的应用1 1、重型结构及大跨度建筑结构。、重型结构及大跨度建筑结构。、重型结构及大跨度建筑结构。、重型结构及大跨度建筑结构。二、钢结构的应用2 2、多层、高层及超高层建筑结构。、多层、高层及超高层建筑结构。、多层、高层及超高层建筑结构。、多层、高层及超高层建筑结构。二、钢结构的应用3 3、塔桅等高耸结构。、塔桅等高耸结构。、塔桅等高耸结构。、塔桅等高耸结构。二、钢结构的应用4 4、钢混凝土组合结构。、钢混凝土组合结构。、钢混凝土组合结构。、钢混凝土组合结构。第二节第二节 钢结构的设计方法钢结构的设计方法极限状态设计法极限状态设计法极限状态设计法极限状态设计法承载能力极承载能力极承载能力极承载能力极 限状态限状态限状态限状态正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态经济、安全、适用、耐久经济、安全、适用、耐久经济、安全、适用、耐久经济、安全、适用、耐久颠覆颠覆颠覆颠覆强度破坏强度破坏强度破坏强度破坏疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏丧失稳定丧失稳定丧失稳定丧失稳定变为可变体系变为可变体系变为可变体系变为可变体系 第二章第二章 钢结构的材料钢结构的材料n n第一节第一节第一节第一节 钢结构对钢材性能的要求钢结构对钢材性能的要求钢结构对钢材性能的要求钢结构对钢材性能的要求n n第二节第二节第二节第二节 结构钢材的主要力学性能结构钢材的主要力学性能结构钢材的主要力学性能结构钢材的主要力学性能n n第三节第三节第三节第三节 影响结构钢材力学性能的主要因素影响结构钢材力学性能的主要因素影响结构钢材力学性能的主要因素影响结构钢材力学性能的主要因素n n第四节第四节第四节第四节 复杂应力作用下结构钢材的屈服条件复杂应力作用下结构钢材的屈服条件复杂应力作用下结构钢材的屈服条件复杂应力作用下结构钢材的屈服条件n n第五节第五节第五节第五节 钢材的破坏形式钢材的破坏形式钢材的破坏形式钢材的破坏形式n n第六节第六节第六节第六节 结构钢材的种类、规格及其应用结构钢材的种类、规格及其应用结构钢材的种类、规格及其应用结构钢材的种类、规格及其应用n n第七节第七节第七节第七节 钢结构的连接材料钢结构的连接材料钢结构的连接材料钢结构的连接材料 第一节第一节 钢结构对钢材性能的要求钢结构对钢材性能的要求钢钢材材性性能能要要求求较高的强度较高的强度较高的强度较高的强度足够的变形能力（较好的塑性和韧性）足够的变形能力（较好的塑性和韧性）足够的变形能力（较好的塑性和韧性）足够的变形能力（较好的塑性和韧性）良好的加工性能良好的加工性能良好的加工性能良好的加工性能钢钢材材的的主主要要力力学学性性能能强度塑性冲击韧性冷弯性能可焊性Z向收缩率屈服强度fy 为设计依据抗拉强度fu为安全储备伸长率、断面收缩率衡量钢材承受动力荷载的能力钢材承受动力荷载的能力是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标 第三节第三节 钢材的主要力学性能钢材的主要力学性能一、钢结构的特点一、钢结构的特点1 1、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。2 2、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。3 3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。4 4、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。三、钢结构的设计方法（极限状态设计法）三、钢结构的设计方法（极限状态设计法）1 1、承载能力极限状态设计法、承载能力极限状态设计法2 2、正常使用极限状态设计法、正常使用极限状态设计法、正常使用极限状态设计法、正常使用极限状态设计法四、钢材的主要力学性能四、钢材的主要力学性能四、钢材的主要力学性能四、钢材的主要力学性能强度、塑性、冲击韧性、冷弯性能、可焊性、强度、塑性、冲击韧性、冷弯性能、可焊性、强度、塑性、冲击韧性、冷弯性能、可焊性、强度、塑性、冲击韧性、冷弯性能、可焊性、Z Z向性能向性能向性能向性能二、钢结构的应用二、钢结构的应用重型工业厂房、大跨度建筑的屋盖、多层及超高层建筑、重型工业厂房、大跨度建筑的屋盖、多层及超高层建筑、高耸结构、组合结构高耸结构、组合结构第五节第五节 复杂应力作用下结构钢材的屈服条件复杂应力作用下结构钢材的屈服条件只有正应力只有正应力只有正应力只有正应力只有剪应力只有剪应力只有剪应力只有剪应力既有正应力又有剪应力既有正应力又有剪应力既有正应力又有剪应力既有正应力又有剪应力 第六节第六节 钢材的破坏形式钢材的破坏形式塑性破坏脆性破坏疲劳破坏破坏时有很大的塑性变形破坏突然、几乎不出现塑性变形没有明显变形的突然破坏原因：1、钢材质量差2、结构、构件的构造不当3、制造安装质量差4、结构受较大动力荷载一、一、一、一、二、钢材的破坏形式塑性破坏脆性破坏三、发生脆性破坏的原因1、钢材质量差2、结构、构件的构造不当3、制造安装质量差4、结构受较大动力荷载钢材疲劳破坏的影响因素应力循环形式应力循环次数应力集中程度及残余应力反复荷载引起的应力种类（拉、压应力、剪应力等）应力幅（即最大应力和最小应力的差值）疲劳计算的条件直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接，且当应力变化循环次数超过5万次。疲劳计算1、常幅疲劳计算例题：某承受轴心拉力的钢板（两侧为半自动切割）钢板承受重复荷载作用，预期循环次数n=5105，其容许应力幅为多少？2、变幅疲劳计算第七节第七节 结构钢材的种类、规格及其选用结构钢材的种类、规格及其选用一、结构钢材的种类一、结构钢材的种类一、结构钢材的种类一、结构钢材的种类Q235A.bQ235A.b1 1、QQ：表示：表示：表示：表示“屈屈屈屈”字拼音首位字母，意为字拼音首位字母，意为字拼音首位字母，意为字拼音首位字母，意为“屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度”；2 2、质量等级：分、质量等级：分、质量等级：分、质量等级：分AEAE五级（字序越高质量越好）；五级（字序越高质量越好）；五级（字序越高质量越好）；五级（字序越高质量越好）；3 3、脱氧方法：、脱氧方法：、脱氧方法：、脱氧方法：F F沸腾钢；沸腾钢；沸腾钢；沸腾钢；b b半镇静钢；半镇静钢；半镇静钢；半镇静钢；Z Z镇静钢（一般省镇静钢（一般省镇静钢（一般省镇静钢（一般省 略）；略）；略）；略）；TZTZ特殊镇静钢。特殊镇静钢。特殊镇静钢。特殊镇静钢。注：注：注：注：1 1、炭素结构钢（、炭素结构钢（、炭素结构钢（、炭素结构钢（Q235)Q235)分：分：分：分：A A、B B、C C、D D 四级，含四级，含四级，含四级，含 所所所所 有脱氧方法；有脱氧方法；有脱氧方法；有脱氧方法；2 2、低合金结构钢、低合金结构钢、低合金结构钢、低合金结构钢(Q345Q390Q420)(Q345Q390Q420)分：分：分：分：A A、B B、C C、D D、E E五级，只有镇静钢和特殊镇静钢。五级，只有镇静钢和特殊镇静钢。五级，只有镇静钢和特殊镇静钢。五级，只有镇静钢和特殊镇静钢。二、结构钢材选材原则二、结构钢材选材原则二、结构钢材选材原则二、结构钢材选材原则2 2、荷载性质、荷载性质、荷载性质、荷载性质1 1、结构或构件的重要性、结构或构件的重要性、结构或构件的重要性、结构或构件的重要性4 4、应力特征、应力特征、应力特征、应力特征3 3、连接方法、连接方法、连接方法、连接方法5 5、结构的工作温度、结构的工作温度、结构的工作温度、结构的工作温度6 6、钢材厚度、钢材厚度、钢材厚度、钢材厚度1 1、为什么要求结构用钢有较高的屈服强度和抗拉强度？、为什么要求结构用钢有较高的屈服强度和抗拉强度？2 2、结构用钢的力学性能有哪些？、结构用钢的力学性能有哪些？3 3、什么是承载能力极限状态？什么是正常使用极限状态？、什么是承载能力极限状态？什么是正常使用极限状态？4 4、塑性破坏和脆性破坏的特点是什么？什么时候容易发生脆性、塑性破坏和脆性破坏的特点是什么？什么时候容易发生脆性破坏？破坏？5 5、导致构件发生脆性破坏的原因有哪些？、导致构件发生脆性破坏的原因有哪些？6 6、影响疲劳破坏的因素有哪些？、影响疲劳破坏的因素有哪些？7 7、什么情况下构件需要验算其疲劳强度？、什么情况下构件需要验算其疲劳强度？8 8、钢材中碳的含量与钢材的各项力学性能之间有什么关系？、钢材中碳的含量与钢材的各项力学性能之间有什么关系？9 9、什么情况下会发生应力集中现象？它对构件有什么影响？、什么情况下会发生应力集中现象？它对构件有什么影响？第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接n n第一节第一节第一节第一节 连接分类及特点连接分类及特点连接分类及特点连接分类及特点n n第二节第二节第二节第二节 对接焊缝连接设计对接焊缝连接设计对接焊缝连接设计对接焊缝连接设计n n第三节第三节第三节第三节 角焊缝连接设计角焊缝连接设计角焊缝连接设计角焊缝连接设计n n第四节第四节第四节第四节 焊接残余应力和焊接残余应变焊接残余应力和焊接残余应变焊接残余应力和焊接残余应变焊接残余应力和焊接残余应变n n第五节第五节第五节第五节 普通螺栓连接设计普通螺栓连接设计普通螺栓连接设计普通螺栓连接设计n n第六节第六节第六节第六节 高强度螺栓连接设计高强度螺栓连接设计高强度螺栓连接设计高强度螺栓连接设计第一节第一节 连接分类及特点连接分类及特点一、连接概述一、连接概述连连连连接接接接焊缝连接焊缝连接焊缝连接焊缝连接紧固件连接紧固件连接紧固件连接紧固件连接二、焊缝连接二、焊缝连接焊接优点焊接优点焊接优点焊接优点用料经济用料经济用料经济用料经济不削弱截面不削弱截面不削弱截面不削弱截面连接密封性好、整体性好连接密封性好、整体性好连接密封性好、整体性好连接密封性好、整体性好焊接缺点焊接缺点焊接缺点焊接缺点焊接部位附近材质变脆焊接部位附近材质变脆焊接部位附近材质变脆焊接部位附近材质变脆产生残余应力及残余应变产生残余应力及残余应变产生残余应力及残余应变产生残余应力及残余应变焊缝连接形式和种类焊缝连接形式和种类按被连接钢材的相对位置分按被连接钢材的相对位置分按施焊的方位分按施焊的方位分按受力特点分按受力特点分角焊缝角焊缝对接焊缝对接焊缝三、铆钉、螺栓连接三、铆钉、螺栓连接铆钉连接铆钉连接铆钉连接铆钉连接普通螺栓连接普通螺栓连接普通螺栓连接普通螺栓连接高强度螺栓连接高强度螺栓连接高强度螺栓连接高强度螺栓连接承压型承压型承压型承压型摩擦型摩擦型摩擦型摩擦型通过摩擦力抗剪通过摩擦力抗剪通过摩擦力抗剪通过摩擦力抗剪通过孔壁与螺栓杆通过孔壁与螺栓杆通过孔壁与螺栓杆通过孔壁与螺栓杆相互挤压抗剪相互挤压抗剪相互挤压抗剪相互挤压抗剪第二节第二节 对接焊缝连接设计对接焊缝连接设计一、对接焊缝的构造一、对接焊缝的构造焊接材料与构件钢材匹配焊接材料与构件钢材匹配焊接材料与构件钢材匹配焊接材料与构件钢材匹配Q235用E43Q345用E50对接焊缝的坡口形式对接焊缝的坡口形式对接焊缝的坡口形式对接焊缝的坡口形式见P54图3.9厚度不等的两钢板的对接厚度不等的两钢板的对接厚度不等的两钢板的对接厚度不等的两钢板的对接关于用引弧板焊接的问题关于用引弧板焊接的问题关于用引弧板焊接的问题关于用引弧板焊接的问题二、对接焊缝的计算二、对接焊缝的计算1 1、轴向受力的对接焊缝、轴向受力的对接焊缝、轴向受力的对接焊缝、轴向受力的对接焊缝例题：例题：试验算左图所示钢板的对试验算左图所示钢板的对试验算左图所示钢板的对试验算左图所示钢板的对接焊缝的强度。图中接焊缝的强度。图中接焊缝的强度。图中接焊缝的强度。图中a=540mma=540mm，t=22mmt=22mm，轴心拉力的设计值，轴心拉力的设计值，轴心拉力的设计值，轴心拉力的设计值N=2150KNN=2150KN。钢材为。钢材为。钢材为。钢材为Q235BFQ235BF，手，手，手，手工焊，焊条为工焊，焊条为工焊，焊条为工焊，焊条为E43E43型，三级焊缝，型，三级焊缝，型，三级焊缝，型，三级焊缝，施焊时使用引弧板。施焊时使用引弧板。施焊时使用引弧板。施焊时使用引弧板。2 2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用一、焊缝连接的一、焊缝连接的 优缺点优缺点优点：用料经济、不削弱截面、连接密封性好、整体性好。优点：用料经济、不削弱截面、连接密封性好、整体性好。优点：用料经济、不削弱截面、连接密封性好、整体性好。优点：用料经济、不削弱截面、连接密封性好、整体性好。缺点：焊接部位附近材质变脆，产生残余应力及残余应变。缺点：焊接部位附近材质变脆，产生残余应力及残余应变。缺点：焊接部位附近材质变脆，产生残余应力及残余应变。缺点：焊接部位附近材质变脆，产生残余应力及残余应变。二、焊缝连接形式和种类二、焊缝连接形式和种类1、按被连接钢材的相对位置分：对接、搭接、按被连接钢材的相对位置分：对接、搭接、T行连接、角接行连接、角接2、按施焊的方位分：平焊、立焊、横焊、仰焊、按施焊的方位分：平焊、立焊、横焊、仰焊3、按受力特点分：对接焊缝、角焊缝、按受力特点分：对接焊缝、角焊缝三、高强度螺栓连接三、高强度螺栓连接三、高强度螺栓连接三、高强度螺栓连接（摩擦型、承压型）（摩擦型、承压型）（摩擦型、承压型）（摩擦型、承压型）四、对接焊缝的计算四、对接焊缝的计算四、对接焊缝的计算四、对接焊缝的计算1 1、轴向受力的对接焊缝、轴向受力的对接焊缝、轴向受力的对接焊缝、轴向受力的对接焊缝2 2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用第三节第三节 角焊缝连接设计角焊缝连接设计一、角焊缝形式一、角焊缝形式正面角焊缝正面角焊缝正面角焊缝正面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝斜角焊缝斜角焊缝斜角焊缝斜角焊缝二、角焊缝截面形状二、角焊缝截面形状直角角焊缝直角角焊缝直角角焊缝直角角焊缝斜角角焊缝斜角角焊缝斜角角焊缝斜角角焊缝三、角焊缝的尺寸要求三、角焊缝的尺寸要求最小焊角尺寸最小焊角尺寸最小焊角尺寸最小焊角尺寸最大焊角尺寸最大焊角尺寸最大焊角尺寸最大焊角尺寸侧面角焊缝的侧面角焊缝的侧面角焊缝的侧面角焊缝的最小计算长度最小计算长度最小计算长度最小计算长度侧面角焊缝的侧面角焊缝的侧面角焊缝的侧面角焊缝的最大计算长度最大计算长度最大计算长度最大计算长度四、直角角焊缝的强度验算四、直角角焊缝的强度验算四、直角角焊缝的强度验算四、直角角焊缝的强度验算正面角焊缝的验算正面角焊缝的验算正面角焊缝的验算正面角焊缝的验算侧面角焊缝的验算侧面角焊缝的验算侧面角焊缝的验算侧面角焊缝的验算r1 1、承受轴心力作用时角焊缝连接计算、承受轴心力作用时角焊缝连接计算、承受轴心力作用时角焊缝连接计算、承受轴心力作用时角焊缝连接计算例题例题例题例题1 1：两钢板：两钢板：两钢板：两钢板A A、B B通过上下两块拼接板连接在一起。已通过上下两块拼接板连接在一起。已通过上下两块拼接板连接在一起。已通过上下两块拼接板连接在一起。已知知知知l l1 1=500mm=500mm，l l2 2=300mm=300mm，角焊缝采用，角焊缝采用，角焊缝采用，角焊缝采用E43E43型的手工型的手工型的手工型的手工焊（采用引弧板），焊角高度焊（采用引弧板），焊角高度焊（采用引弧板），焊角高度焊（采用引弧板），焊角高度h hf f=7mm=7mm，求该角焊缝所能，求该角焊缝所能，求该角焊缝所能，求该角焊缝所能承担的最大拉力承担的最大拉力承担的最大拉力承担的最大拉力NN。例题例题例题例题2 2：钢板：钢板：钢板：钢板A A通过两条角焊缝固定在通过两条角焊缝固定在通过两条角焊缝固定在通过两条角焊缝固定在HH型钢柱上，已知作用型钢柱上，已知作用型钢柱上，已知作用型钢柱上，已知作用在钢板在钢板在钢板在钢板A A上的拉力上的拉力上的拉力上的拉力N=500KNN=500KN，L=600mmL=600mm，焊条采用，焊条采用，焊条采用，焊条采用E43E43手手手手工焊（采用引弧板），焊角高工焊（采用引弧板），焊角高工焊（采用引弧板），焊角高工焊（采用引弧板），焊角高h hf f=8mm=8mm，等于等于等于等于30303030度度度度。试验。试验。试验。试验算焊缝的强度。算焊缝的强度。算焊缝的强度。算焊缝的强度。钢板钢板钢板钢板A AHH型钢柱型钢柱型钢柱型钢柱一、角焊缝的形式一、角焊缝的形式一、角焊缝的形式一、角焊缝的形式正面角焊缝正面角焊缝正面角焊缝正面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝斜角焊缝斜角焊缝斜角焊缝斜角焊缝（焊缝长度方向（焊缝长度方向（焊缝长度方向（焊缝长度方向 受力方向）受力方向）受力方向）受力方向）（焊缝长度方向（焊缝长度方向（焊缝长度方向（焊缝长度方向 受力方向）受力方向）受力方向）受力方向）一、角焊缝的尺寸要求一、角焊缝的尺寸要求一、角焊缝的尺寸要求一、角焊缝的尺寸要求1 1、最小焊角尺寸、最小焊角尺寸、最小焊角尺寸、最小焊角尺寸2 2、最大焊角尺寸、最大焊角尺寸、最大焊角尺寸、最大焊角尺寸3 3、侧面角焊缝的最小计算长度、侧面角焊缝的最小计算长度、侧面角焊缝的最小计算长度、侧面角焊缝的最小计算长度4 4、侧面角焊缝的最大计算长度、侧面角焊缝的最大计算长度、侧面角焊缝的最大计算长度、侧面角焊缝的最大计算长度例题例题例题例题3 3：如下图所示，两等边角钢：如下图所示，两等边角钢：如下图所示，两等边角钢：如下图所示，两等边角钢2 21251251251251010通过角焊缝通过角焊缝通过角焊缝通过角焊缝与一厚度为与一厚度为与一厚度为与一厚度为8mm8mm的节点板连接，不采用引弧板，已知的节点板连接，不采用引弧板，已知的节点板连接，不采用引弧板，已知的节点板连接，不采用引弧板，已知N=300KNN=300KN，焊角高度，焊角高度，焊角高度，焊角高度h hf f=8mm=8mm，求焊缝的最小长度，求焊缝的最小长度，求焊缝的最小长度，求焊缝的最小长度l l1 1和和和和l l2 2.2 2、弯矩、轴力和剪力共同作用时角焊缝连接计算、弯矩、轴力和剪力共同作用时角焊缝连接计算、弯矩、轴力和剪力共同作用时角焊缝连接计算、弯矩、轴力和剪力共同作用时角焊缝连接计算例题例题例题例题1 1：钢板：钢板：钢板：钢板A A通过两条角焊缝固定在通过两条角焊缝固定在通过两条角焊缝固定在通过两条角焊缝固定在HH型钢柱上，已知作用型钢柱上，已知作用型钢柱上，已知作用型钢柱上，已知作用在钢板在钢板在钢板在钢板A A上的拉力上的拉力上的拉力上的拉力N=500KNN=500KN，L=600mmL=600mm，偏心距，偏心距，偏心距，偏心距e=100mme=100mm焊条采用焊条采用焊条采用焊条采用E43E43手工焊（采用引弧板），手工焊（采用引弧板），手工焊（采用引弧板），手工焊（采用引弧板），等于等于等于等于3030度，度，度，度，焊角高焊角高焊角高焊角高h hf f=8mm=8mm，试验算焊缝的强度。，试验算焊缝的强度。，试验算焊缝的强度。，试验算焊缝的强度。钢板钢板钢板钢板A AHH型钢柱型钢柱型钢柱型钢柱例题例题例题例题2 2：试验算图：试验算图：试验算图：试验算图3.433.43（a a）所示牛腿与钢柱连接角焊缝的强度。）所示牛腿与钢柱连接角焊缝的强度。）所示牛腿与钢柱连接角焊缝的强度。）所示牛腿与钢柱连接角焊缝的强度。钢材为钢材为钢材为钢材为Q235Q235，焊条为，焊条为，焊条为，焊条为E43E43型，手工焊。荷载设计值型，手工焊。荷载设计值型，手工焊。荷载设计值型，手工焊。荷载设计值N=365KNN=365KN，偏心距偏心距偏心距偏心距e=350mme=350mm，焊角尺寸，焊角尺寸，焊角尺寸，焊角尺寸h hf1f1=8mm=8mm，h hf2f2=6mm=6mm。图图图图3.433.43（b b）为焊缝有效截面。）为焊缝有效截面。）为焊缝有效截面。）为焊缝有效截面。第四节第四节 焊接残余应力和焊接残余变形焊接残余应力和焊接残余变形一、焊接残余应力产生的原因一、焊接残余应力产生的原因一、焊接残余应力产生的原因一、焊接残余应力产生的原因二、焊接残余应力对结构性能的影响二、焊接残余应力对结构性能的影响二、焊接残余应力对结构性能的影响二、焊接残余应力对结构性能的影响1 1、当构件具有良好的塑性时，残余应力不影响构件的强度。、当构件具有良好的塑性时，残余应力不影响构件的强度。、当构件具有良好的塑性时，残余应力不影响构件的强度。、当构件具有良好的塑性时，残余应力不影响构件的强度。2 2、残余应力降低了构件的刚度及构件的稳定承载能力。、残余应力降低了构件的刚度及构件的稳定承载能力。、残余应力降低了构件的刚度及构件的稳定承载能力。、残余应力降低了构件的刚度及构件的稳定承载能力。3 3、残余应力降低了构件的疲劳强度并且容易使构件发生脆、残余应力降低了构件的疲劳强度并且容易使构件发生脆、残余应力降低了构件的疲劳强度并且容易使构件发生脆、残余应力降低了构件的疲劳强度并且容易使构件发生脆性破坏。性破坏。性破坏。性破坏。第五节第五节 普通螺栓连接设计普通螺栓连接设计一、普通螺栓的连接构造一、普通螺栓的连接构造一、普通螺栓的连接构造一、普通螺栓的连接构造1 1、螺栓的规格与表示、螺栓的规格与表示、螺栓的规格与表示、螺栓的规格与表示钢结构一般选用钢结构一般选用钢结构一般选用钢结构一般选用C C级（粗制）六角螺母螺栓，标识用级（粗制）六角螺母螺栓，标识用级（粗制）六角螺母螺栓，标识用级（粗制）六角螺母螺栓，标识用MM和螺和螺和螺和螺栓直径（栓直径（栓直径（栓直径（mmmm）表示，例如）表示，例如）表示，例如）表示，例如M16M16、M20M20等。主要用于受拉连等。主要用于受拉连等。主要用于受拉连等。主要用于受拉连接及次要构件和临时固定构件的受剪连接。接及次要构件和临时固定构件的受剪连接。接及次要构件和临时固定构件的受剪连接。接及次要构件和临时固定构件的受剪连接。2 2、螺栓的排列应考虑以下因素、螺栓的排列应考虑以下因素、螺栓的排列应考虑以下因素、螺栓的排列应考虑以下因素受力要求受力要求受力要求受力要求构造要求构造要求构造要求构造要求施工要求施工要求施工要求施工要求二、普通螺栓的抗剪连接计算二、普通螺栓的抗剪连接计算普通螺栓连接按受力分类普通螺栓连接按受力分类普通螺栓连接按受力分类普通螺栓连接按受力分类受剪受剪受剪受剪受拉受拉受拉受拉剪拉共同作用剪拉共同作用剪拉共同作用剪拉共同作用1 1、受剪连接的破坏形式、受剪连接的破坏形式、受剪连接的破坏形式、受剪连接的破坏形式破破破破坏坏坏坏形形形形式式式式螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏连接板净截面破坏连接板净截面破坏连接板净截面破坏连接板净截面破坏螺栓受弯破坏螺栓受弯破坏螺栓受弯破坏螺栓受弯破坏连接板冲剪破坏连接板冲剪破坏连接板冲剪破坏连接板冲剪破坏连接计算保证连接计算保证连接计算保证连接计算保证验算钢板的强度保证验算钢板的强度保证验算钢板的强度保证验算钢板的强度保证构造要求保证构造要求保证构造要求保证构造要求保证2 2、抗剪连接的工作性能、抗剪连接的工作性能、抗剪连接的工作性能、抗剪连接的工作性能0-1 0-1 摩擦传力的弹性阶段摩擦传力的弹性阶段摩擦传力的弹性阶段摩擦传力的弹性阶段1-2 1-2 滑移阶段滑移阶段滑移阶段滑移阶段2-32-3栓杆直接传力的弹性阶段栓杆直接传力的弹性阶段栓杆直接传力的弹性阶段栓杆直接传力的弹性阶段3-43-4栓杆直接传力的弹塑性阶段栓杆直接传力的弹塑性阶段栓杆直接传力的弹塑性阶段栓杆直接传力的弹塑性阶段3 3、单个普通螺栓的抗剪承载力计算、单个普通螺栓的抗剪承载力计算、单个普通螺栓的抗剪承载力计算、单个普通螺栓的抗剪承载力计算螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏例题1：两截面为-14400mm的钢板，采用双盖板（厚度为7mm）和C级普通螺栓拼接，螺栓M20，钢板为Q235，求每个螺栓所能承担的最大剪力。4 4、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算例题2：两截面为-14400mm的钢板，采用双盖板(厚度为7mm）和C级普通螺栓拼接，螺栓M20，钢材Q235，试计算该连接所能承担的最大拉力N。普通螺栓连接按受力分类普通螺栓连接按受力分类普通螺栓连接按受力分类普通螺栓连接按受力分类受剪受剪受剪受剪受拉受拉受拉受拉剪拉共同作用剪拉共同作用剪拉共同作用剪拉共同作用1 1、受剪连接的五种破坏形式、受剪连接的五种破坏形式、受剪连接的五种破坏形式、受剪连接的五种破坏形式螺栓杆受剪破坏螺栓杆受剪破坏螺栓杆受剪破坏螺栓杆受剪破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏2 2、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算5 5、普通螺栓群偏心受剪承载力计算、普通螺栓群偏心受剪承载力计算、普通螺栓群偏心受剪承载力计算、普通螺栓群偏心受剪承载力计算例题例题例题例题3 3、一厚度为、一厚度为、一厚度为、一厚度为12mm12mm的钢板与的钢板与的钢板与的钢板与HH型钢柱的翼缘板（厚型钢柱的翼缘板（厚型钢柱的翼缘板（厚型钢柱的翼缘板（厚14mm14mm）通过通过通过通过8 8个个个个C C级普通螺栓连接，钢板均为级普通螺栓连接，钢板均为级普通螺栓连接，钢板均为级普通螺栓连接，钢板均为Q345Q345，螺栓直径为，螺栓直径为，螺栓直径为，螺栓直径为20mm20mm，孔径为孔径为孔径为孔径为21.5mm21.5mm，F=200KNF=200KN，e=100mme=100mm，螺栓水平间距为，螺栓水平间距为，螺栓水平间距为，螺栓水平间距为120mm120mm，竖向间距为，竖向间距为，竖向间距为，竖向间距为80mm80mm，验算螺栓强度。，验算螺栓强度。，验算螺栓强度。，验算螺栓强度。三、普通螺栓的抗拉连接计算三、普通螺栓的抗拉连接计算普通螺栓抗拉强度普通螺栓抗拉强度普通螺栓抗拉强度普通螺栓抗拉强度设计值取螺栓钢材设计值取螺栓钢材设计值取螺栓钢材设计值取螺栓钢材抗拉强度设计值的抗拉强度设计值的抗拉强度设计值的抗拉强度设计值的0.80.80.80.8倍用以考虑撬倍用以考虑撬倍用以考虑撬倍用以考虑撬力的不利影响。力的不利影响。力的不利影响。力的不利影响。1 1、普通螺栓群的轴心受拉承载力计算、普通螺栓群的轴心受拉承载力计算、普通螺栓群的轴心受拉承载力计算、普通螺栓群的轴心受拉承载力计算例题例题例题例题3 3：一：一：一：一HH型钢柱与一型钢柱与一型钢柱与一型钢柱与一T T型板通过型板通过型板通过型板通过1010个个个个M22M22的普通的普通的普通的普通C C级螺栓连接，已级螺栓连接，已级螺栓连接，已级螺栓连接，已知轴向拉力设计值知轴向拉力设计值知轴向拉力设计值知轴向拉力设计值NN为为为为250KN250KN，验，验，验，验算该连接的强度。算该连接的强度。算该连接的强度。算该连接的强度。2 2、普通螺栓群的偏心受拉承载力计算、普通螺栓群的偏心受拉承载力计算、普通螺栓群的偏心受拉承载力计算、普通螺栓群的偏心受拉承载力计算=+=小小小小偏偏偏偏心心心心受受受受拉拉拉拉例题例题例题例题4 4：一：一：一：一HH型钢柱与一型钢柱与一型钢柱与一型钢柱与一T T型板通过型板通过型板通过型板通过1010个个个个M22M22的普通的普通的普通的普通C C级螺栓连接，已知拉力级螺栓连接，已知拉力级螺栓连接，已知拉力级螺栓连接，已知拉力设计值设计值设计值设计值NN为为为为250KN250KN，偏心距，偏心距，偏心距，偏心距e=100mme=100mm，螺栓间沿，螺栓间沿，螺栓间沿，螺栓间沿y y轴方向的间距轴方向的间距轴方向的间距轴方向的间距为为为为100mm100mm，验算该连接的强度。，验算该连接的强度。，验算该连接的强度。，验算该连接的强度。抗剪抗剪抗剪抗剪抗拉抗拉抗拉抗拉偏心抗剪偏心抗剪偏心抗剪偏心抗剪轴心抗剪轴心抗剪轴心抗剪轴心抗剪偏心抗拉偏心抗拉偏心抗拉偏心抗拉轴心抗拉轴心抗拉轴心抗拉轴心抗拉大偏心抗拉大偏心抗拉大偏心抗拉大偏心抗拉小偏心抗拉小偏心抗拉小偏心抗拉小偏心抗拉+=例题例题例题例题5 5：一：一：一：一HH型钢柱与一型钢柱与一型钢柱与一型钢柱与一T T型板通过型板通过型板通过型板通过1010个个个个M22M22的普通的普通的普通的普通C C级螺栓连接，已级螺栓连接，已级螺栓连接，已级螺栓连接，已知拉力设计值知拉力设计值知拉力设计值知拉力设计值NN为为为为250KN250KN，偏心距，偏心距，偏心距，偏心距e=150mme=150mm，螺栓间沿，螺栓间沿，螺栓间沿，螺栓间沿y y轴方向的间轴方向的间轴方向的间轴方向的间距为距为距为距为100mm100mm，验算该连接的强度。，验算该连接的强度。，验算该连接的强度。，验算该连接的强度。3 3、普通螺栓受剪力和拉力联合作用的连接计算、普通螺栓受剪力和拉力联合作用的连接计算、普通螺栓受剪力和拉力联合作用的连接计算、普通螺栓受剪力和拉力联合作用的连接计算螺栓杆受剪、拉破坏螺栓杆受剪、拉破坏螺栓杆受剪、拉破坏螺栓杆受剪、拉破坏孔壁承压破坏孔壁承压破坏孔壁承压破坏孔壁承压破坏破破破破坏坏坏坏形形形形式式式式例题例题例题例题6 6：一：一：一：一HH型钢柱型钢柱型钢柱型钢柱(翼缘厚翼缘厚翼缘厚翼缘厚16mm16mm）与一）与一）与一）与一T T型板（翼缘厚型板（翼缘厚型板（翼缘厚型板（翼缘厚14mm14mm）通过）通过）通过）通过8 8个个个个M22M22的普通的普通的普通的普通C C级螺级螺级螺级螺栓连接，钢材为栓连接，钢材为栓连接，钢材为栓连接，钢材为Q345Q345，已知，已知，已知，已知F=200KNF=200KN，偏心距，偏心距，偏心距，偏心距e=100mme=100mm，螺栓间竖向的间距为螺栓间竖向的间距为螺栓间竖向的间距为螺栓间竖向的间距为100mm100mm，验算，验算，验算，验算该连接的强度。该连接的强度。该连接的强度。该连接的强度。抗剪抗剪抗剪抗剪抗拉抗拉抗拉抗拉偏心抗剪偏心抗剪偏心抗剪偏心抗剪轴心抗剪轴心抗剪轴心抗剪轴心抗剪偏心抗拉偏心抗拉偏心抗拉偏心抗拉轴心抗拉轴心抗拉轴心抗拉轴心抗拉大偏心抗拉大偏心抗拉大偏心抗拉大偏心抗拉小偏心抗拉小偏心抗拉小偏心抗拉小偏心抗拉剪、拉剪、拉剪、拉剪、拉第六节高强度螺栓连接设计一、概述一、概述一、概述一、概述1 1、按受力特性分：摩擦型与承压型、按受力特性分：摩擦型与承压型、按受力特性分：摩擦型与承压型、按受力特性分：摩擦型与承压型2 2、抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极、抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极、抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极、抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉孔壁承压破坏为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉孔壁承压破坏为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉孔壁承压破坏为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区别。时两者无区别。时两者无区别。时两者无区别。3 3、受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距、受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距、受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距、受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距1.5d1.5d0 0外其它同普通螺栓。外其它同普通螺栓。外其它同普通螺栓。外其它同普通螺栓。4 4、高强螺栓按强度等级分、高强螺栓按强度等级分、高强螺栓按强度等级分、高强螺栓按强度等级分10.910.9与与与与8.88.8级。级。级。级。5 5、高强螺栓的预拉力（、高强螺栓的预拉力（、高强螺栓的预拉力（、高强螺栓的预拉力（P99P99表表表表3.63.6）二、摩擦型高强螺栓连接计算二、摩擦型高强螺栓连接计算二、摩擦型高强螺栓连接计算二、摩擦型高强螺栓连接计算1 1、单个螺栓抗剪承载力、单个螺栓抗剪承载力、单个螺栓抗剪承载力、单个螺栓抗剪承载力2 2、单个螺栓抗拉承载力、单个螺栓抗拉承载力、单个螺栓抗拉承载力、单个螺栓抗拉承载力3 3、拉、剪共同作用连接计算、拉、剪共同作用连接计算、拉、剪共同作用连接计算、拉、剪共同作用连接计算例题例题例题例题7 7、图示摩擦型高强螺栓连、图示摩擦型高强螺栓连、图示摩擦型高强螺栓连、图示摩擦型高强螺栓连接接接接Q235Q235构件，构件，构件，构件，M20M20，10.910.9级，级，级，级，喷砂生赤锈，验算连接强度。已喷砂生赤锈，验算连接强度。已喷砂生赤锈，验算连接强度。已喷砂生赤锈，验算连接强度。已知：知：知：知：M=106k.mM=106k.m；N=384kN N=384kN；V=450kNV=450kN。三、承压型高强螺栓连接三、承压型高强螺栓连接三、承压型高强螺栓连接三、承压型高强螺栓连接1 1、单个螺栓抗剪承载力、单个螺栓抗剪承载力、单个螺栓抗剪承载力、单个螺栓抗剪承载力2 2、单个螺栓抗拉承载力、单个螺栓抗拉承载力、单个螺栓抗拉承载力、单个螺栓抗拉承载力3 3、拉、剪共同作用连接计算、拉、剪共同作用连接计算、拉、剪共同作用连接计算、拉、剪共同作用连接计算 1 1：一：一：一：一HH型钢柱与一型钢柱与一型钢柱与一型钢柱与一T T型板通过型板通过型板通过型板通过1010