冷弯薄壁结构设计.ppt

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1、冷弯薄壁结构设计原理,课程描述： 本课程为我校土木工程专业钢结构方向的必修课程，共计24学时，1.5学分。本课程是针对钢结构设计课程中轻钢结构部分的延续，主要介绍冷弯薄壁型钢结构的特点、类型以及几种主要构件的设计方法和构造要求等内容。 在学习的过程中要注意此结构形式与普通钢结构在设计、构造、施工等方面的区别。,参考书目： 本课程原本只为研究生开设，因此目前并没有适合的教材，学习中可参考以下书目： 1.冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002； 2.钢结构设计规范GB50017-2003； 3. 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS 102：2002 ； 4.冷弯薄壁型钢结构构件：中国

2、铁道出版社。,课程学习要求： 本课程一共12次课，没有教材，结课采用非考试形式，因此做出如下要求： 1.缺课2次，取消本课程成绩； 2. 上课必须记笔记，结课时要提交课程笔记，否则取消本课程成绩； 3.上课不能迟到，迟到视为缺课； 4.上课不允许发生与课程无关的行为。,第一章 概 述,概念认知： 1、什么是冷弯型钢？ 2、什么是冷弯薄壁型钢？ 3、冷弯型钢的发展现状?,成型灵活，截面种类多，可制作特殊形状 成型方式：辊式冷弯型钢机组连续生产、压模成型、冷拔成型 截面种类：闭口方管、矩形管、圆管、槽钢、帽形钢、卷边槽钢、角钢、Z形钢、组合形状 厚度：小至0.4mm，大到25.4mm 截面：小至2

3、0mm，大到700mm, 1.1 冷弯型钢的特点,截面形状,板型 法国勒普罗菲（Le Profile）公司可生产2500多种型钢。 我国目前主要生产薄板、中厚板、夹芯板等。 夹芯板：保温、隔热、防腐 防火板：阻燃涂层（合成树脂化合物）,优化截面几何形状，提高材料的利用率 受力性能好， 提高承载能力，整体刚度较大 统计资料表明： 同样面积的冷弯型钢与热轧型钢相比，其回转半径可增大50%以上，其惯性矩和面积矩可增大50180%。,可节约材料，减少结构自重，制作、施工简单，运输、安装方便，宜于工业化、商品化生产，有利于改善劳动条件，缩短建设周期，取得较好经济与社会效益。,实例说明 制作车厢：可节约钢

4、材约35% 制作汽车大梁：可节约钢材2530%，降低造价2540% 用于农机制造、运输机械制造：可节约钢材1560%，降低造价1228% 用于建筑材料：可节约钢材3060%,冷弯薄壁构件的母材 用于承重结构的冷弯薄壁型钢的钢板或钢带： Q235钢（碳素钢） Q345钢（低合金钢） 保证：抗拉强度、伸长率、屈服强度、冷弯性能、硫磷含量、焊接结构保证含碳量 在经济技术合理的情况下，同一构件中可采用不同牌号的钢材。, 1.2 冷弯薄壁构件的材料,冷弯薄壁构件的母材 选择钢种时，要考虑结构构件的受力状态。 构件由强度控制时，可选择强度高的Q345钢，可节约钢材1525%； 构件由稳定或变形控制时，可能

5、用Q235钢更为经济。,冷弯薄壁构件的连接材料 焊接材料应符合下列要求; 1、手工焊接用的焊条，应符合现行国家标准碳钢焊条GB/T5117或低合金钢焊条GB/T5118的规定。选择的焊条型号应与主体金属力学性能相适应。 2、自动或半自动焊接用的焊丝，应符合现行国家标准熔化焊用钢丝GB/T14957的规定。选择的焊丝和焊剂应与主体金属相适应。,焊接材料应符合下列要求; 3、CO2气体保护焊接用的焊丝，应符合现行国家标准气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝BT/T8110的规定。同时对CO2气体的纯度也有要求。 4、当Q235钢和Q345钢相焊接时，宜采用与Q235钢相适应的焊条或焊丝。,螺栓连接材

6、料应符合下列要求; 全螺纹螺栓：保证连接质量，减少材料耗材 1、普通螺栓应符合现行国家标准六角头螺栓C级GB/T5780的规定，其机械性能应符合现行国家标准紧固件机械性能、螺栓、螺钉和螺柱GB/T3089.1的规定。 2、高强度螺栓应符合现行国家标准钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件GB/T12281231或钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副GB/T36323633的规定。,螺栓连接材料应符合下列要求; 全螺纹螺栓：保证连接质量，减少材料耗材 3、连接薄钢板或其他金属板采用的自攻螺钉应符合现行国家标准自钻自攻螺钉GB/T15856.14、GB/T3098.11或自攻螺栓GB/T

7、52825285的规定。,在冷弯薄壁型钢结构设计图纸和材料订货文件中，应注明所采用的钢材的牌号和质量等级、供货条件等以及连接材料的型号（或钢材的牌号）。 必要时尚应注明对钢材所需要的机械性能和化学成分的附加保证项目。,第二章 冷弯薄壁构件 的基本设计规定,重点掌握： 冷弯薄壁构件设计的基本规定：强度取值与限制, 冷弯薄壁构件设计应遵循以下基本准则： 以概率理论为基础的极限状态设计方法，以分项系数设计表达式进行计算。 冷弯薄壁型钢承重结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。 设计冷弯薄壁型钢结构时的重要性系数 应根据结构的安全等级、设计年限确定。, 2.1 设计原则, 冷弯薄壁构件设

8、计应遵循以下基本准则： 按承载能力极限状态设计时，应考虑荷载效应的基本组合，采用荷载设计值和强度设计值进行计算。 荷载设计值=荷载标准值荷载分项系数 强度设计值=材料强度标准值抗力分项系数 按正常使用极限状态设计时，应考虑荷载效应的标准组合，采用荷载标准值和变形限值进行计算。,冷弯薄壁构件设计应遵循以下基本准则： 计算结构构件和连接时，荷载、荷载分项系数、荷载效应组合和荷载组合值 系数的取值应符合建筑结构荷载规范GB50009的规定。 截面选取 受拉强度 净截面 受压强度 有效净截面 稳定性 有效截面 变形、稳定系数 毛截面,冷弯薄壁构件设计应遵循以下基本准则： 设计在地震区的、有防火要求的以

9、及其他特殊情况下的冷弯薄壁构件，尚需另行考虑有关专门规范或规定的要求。 设计中可考虑受力蒙皮作用 条件：采用不能滑动的连接件连接压型钢板及其支承构件形成屋面和墙面等围护体系。, 冷弯薄壁构件设计应遵循以下基本准则： 设计中可考虑受力蒙皮作用 要求： 1、应有试验或可靠的分析方法获得蒙皮组合体的强度和刚度参数，对结构进行整体分析和设计。 2、屋脊、檐口和山墙等关键部位的檩条、墙梁、立柱及其连接等，除了考虑直接作用的荷载产生的内力外，还必须考虑由整体分析算得的附加内力进行承载力验算。, 冷弯薄壁构件设计应遵循以下基本准则： 设计中可考虑受力蒙皮作用 3、必须在建成的建筑物的显眼位置设立永久性标牌，

10、标明在使用和维护过程中，不得随意拆卸压型钢板，只有设置了临时支撑后方可拆换压型钢板，并在设计文件中加以规定。,钢材的强度设计值, 2.2 设计指标,对于全截面有效的构件，计算受拉、受压或受弯强度时，可采用考虑冷弯效应的强度设计值,式中： 成型方式系数 冷弯高频焊（圆变）方、矩形管，取 圆管和其他方式成型的方、矩形管及开口型钢，取,式中： 钢材的抗拉强度与屈服强度的比值 Q235钢，取 ；Q345钢， 型钢截面所含棱角数目 型钢截面上第i个棱角所对应的圆周角，弧度为单位 型钢截面中心线长度，可取型钢截面积与其厚度的比值，亦可按下式计算：,连接的强度设计值 焊缝的强度设计值,C级普通螺栓连接的强度

11、设计值,电阻电焊每个焊点的抗剪承载力设计值,折减系数,出现下列情况应对连接强度设计值进行折减，同时出现连乘,冷弯薄壁构件所用钢材的物理性能,构件的厚度, 2.3 构造上的一般规定,壁厚不宜大于6mm，也不宜小于1.5mm（压型钢板除外），主要承重结构构件的壁厚不宜小于2mm。 圆管截面构件的外径与壁厚之比 Q235钢：不宜大于100；Q345钢：不宜大于68 构件受压部分的壁厚应符合最大宽厚比的限值,构件的长细比,受压构件的容许长细比,受拉构件的长细比不宜超过350，但张紧的圆钢拉条不受此限制。受拉构件在永久荷载和风荷载组合下受压时，长细比不宜超过250；在吊车荷载作用下受压时，长细比不宜超过

12、200。,横隔的设置,用缀板或缀条连接的格构式柱宜设置横隔，其间距不宜大于23m。 每个运输单元的两端均应设置横隔。,横向加劲肋的设置,实腹式受弯及受压构件的两端和较大集中荷载作用处。 构件腹板高厚比较大时，按构造设置。,第三章 冷弯薄壁型钢构件计算,重点掌握： 冷弯薄壁基本构件的设计公式，分为轴心受力构件、受弯构件、拉（压）弯构件以及受压板件几个部分进行学习，要求掌握构件的计算及构造要求。,与普通钢结构轴心受拉构件相同，拉弯薄壁型钢受拉构件也是强度控制，非稳定控制。, 3.1 轴心受拉构件,强度计算公式,式中： 正应力 轴心力 净截面面积 钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值,对于有摩擦型高强螺

13、栓连接的受拉构件，在螺栓连接处的强度应按下式进行计算,式中： 所计算截面（最外列螺栓）处的高强度螺栓数 在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数 毛截面面积, 3.2 轴心受压构件,式中： 有效净截面面积,强度计算,式中： 轴心受压构件的稳定系数（可查表） 有效截面面积,稳定性计算,对于的确定，查表时与有关，因此确定值是关键,的计算,对于闭口截面、双轴对称的开口截面、截面全部有效的不卷边的等边单角钢轴心受压构件：,式中： 构件对截面主轴x轴和y轴的长细比 构件在垂直于截面主轴x轴和y轴的平面内的计算长度 构件毛截面对其主轴x轴和y轴的回转半径,的计算,对于单轴对称的开口截面轴心受压构件：,取

14、y与的较大值,式中： 弯扭屈曲的换算长细比 毛截面扇形惯性矩 毛截面抗扭惯性矩 毛截面的弯心在对称轴上的坐标 扭转屈曲的计算长度， 无缀板时，为构件的几何长度；有缀板时，取两相邻缀板中心线的最大间距 约束系数,开口截面轴心受压和压弯构件的约束系数,的计算,对于格构式轴心受压构件：,取换算长细比0x与0y的较大值,缀板连接的双肢格构式构件 缀条连接的双肢格构式构件 缀条连接的三肢格构式构件,式中： 格构式构件的换算长细比 整个构件对x轴的长细比 整个构件对虚轴（y轴）的长细比 单肢对其自身主轴（1轴）的长细比，计算长度取缀板间净距 所有单肢毛截面的面积之和 构件横截面所截各斜缀条毛截面面积之和,

15、注意：,当缀材为缀条时，其分肢的长细比1不应大于构件最大长细比max的0.7倍； 当缀材为缀板时， 1不应大于40，且不应大于max的0.5倍（ 当max50时，取max=50），此时可不计算单肢的强度和稳定性。 斜缀条与构件轴线间的夹角宜不小于40，不大于70。,格构式构件的缀板和缀条设计,设计内容： 外荷载引起的内力； 有初始缺陷的格构式轴心受压构件弯曲失稳时产生的剪力； 相应的构造要求。,缀板和缀条的内力计算 1、缀条的内力按桁架腹杆计算。 2、缀板的内力： 剪力: 弯矩：,式中： 一块缀板所分担的剪力 缀板中心线之间的距离 两单肢重心轴线间的距离,格构式轴心受压构件的剪力,式中： 剪力

16、 构件所有单肢毛截面面积之和 钢材的屈服强度,剪力V值沿构件全长不变，由承受该剪力的有关缀板或缀条分担。,缀板的构造要求,式中： 缀板的厚度 缀板的高度, 3.3 受弯构件,荷载通过截面弯心并与主轴平行的受弯构件,受弯构件通常分为三类进行强度和稳定性验算,强度： 稳定性：,式中： 跨间对主轴x轴的最大弯矩 最大剪力 对主轴x轴的较小有效净截面模量 计算剪应力处以上截面对中和轴的面积矩,式中： 毛截面惯性矩 腹板厚度之和 受弯构件的整体稳定系数 对截面主轴x轴的受压边缘的有效截面模量 钢材抗剪强度设计值,受弯构件的整体稳定系数的确定,对于单轴或双轴对称截面的简支梁，当绕对称轴（x轴）弯曲时，其整

17、体稳定系数计算如下：,式中： 梁在弯矩作用平面外的长细比 毛截面面积 截面高度 梁的侧向计算长度， 梁的侧向计算长度系数 梁的跨度 系数,式中： 对x轴的受压边缘毛截面模量 横向荷载作用点到弯心的距离 对于偏心压杆或当横向荷载作用在弯心时 为零； 当荷载不作用在弯心且荷载方向指向弯心时 为负； 当荷载不作用在弯心且荷载方向离开弯心时 为正。,式中： 毛截面扇形惯性矩 对y轴的毛截面惯性矩 扭转惯性矩,当按上式算得的 时，则应以 值代替 。,受弯构件的整体稳定系数的确定,对于单轴对称截面简支梁，x轴（强轴）为不对称轴，当绕x轴弯曲时，其整体稳定系数计算如下：,式中： 对x轴的毛截面惯性矩 弯心的

18、y轴坐标,受弯构件的整体稳定系数的确定,对于单轴或双轴对称截面的简支梁，当绕y轴（弱轴）弯曲时，如需计算稳定性，其整体稳定系数 计算如下：,式中： 截面宽度 弯矩作用平面外的长细比（对x轴） 对y轴的受压边缘毛截面模量 弯心的x轴坐标,当按上式算得的 时，则应以 值代替 。,当y轴为对称轴时： 当y轴为非对称轴时：,荷载偏离截面弯心但与主轴平行的受弯构件,强度： 稳定性：,式中： 计算弯矩 与所取弯矩同一截面的双力矩 当受弯构件的受压翼缘上有铺板，且与受压翼缘 牢固相连并能阻止受压翼缘侧向变位和扭转时取 零；其他情况下，可按后面的表格进行计算。 与弯矩引起的应力同一验算点处的毛截面扇形模量,荷

19、载偏离截面弯心且与主轴倾斜的受弯构件,强度： 稳定性：,式中： 对截面主轴x、y轴的弯矩（x轴为强轴） 对截面主轴y轴的有效净截面模量 对截面主轴y轴的受压边缘的有效截面模量,简支梁双力矩B的计算公式,简支梁双力矩B的计算公式,双力矩B所引起的正应力符号,注意：,受弯构件的支座处的腹板，由于受到集中的支座反力的作用，常需设置加劲肋，而加劲肋应按下式 验算其平面外的稳定性（作为轴心受压构件）； 计算长度取受弯构件截面的高度。 截面积取加劲肋截面积及加劲肋两侧各 宽度范围内的腹板截面积之和（t为腹板厚度） 若无加劲肋，应验算腹板的局部受压承载力。, 3.4 拉弯构件,拉弯构件一般由强度控制截面：,

20、式中： 对截面主轴x、y轴的净截面模量,若拉弯构件截面内出现受压区，且受压板件的宽厚比超出限值时，应按有效截面验算受压板件。, 3.5 压弯构件,压弯构件需要验算强度和稳定性,强度：,稳定性验算：,1、 对于双轴对称截面的压弯构件，当弯矩作用于对称平面内时，按下式验算弯矩作用平面内的稳定性：,式中： 计算弯矩，取构件全长范围内的最大弯矩 等效弯矩系数 系数， 钢材的弹性模量 构件在弯矩作用平面内的长细比 对最大受压边缘的有效截面模量,压弯构件的等效弯矩系数的计算规定,构件端部无侧移且无中间横向荷载时：,分别为绝对值较大和较小的端弯矩 当构件以单曲率弯曲时， 取正值； 当构件以双曲率弯曲时， 取

21、负值。,构件端部无侧移但有中间横向荷载时：,构件端部有侧移时：,当弯矩作用在最大刚度平面内时，还应验算弯矩作用平面外的稳定性：,式中： 截面系数，对闭口截面取0.7；对其他截面取1.0。 对y轴的轴心受压构件的稳定系数，其长细比按 计算。 当弯矩作用于最大刚度平面内时，受弯构件的整体稳定系数。对于闭口截面取1.0。 应取构件计算段的最大弯矩。,2、 对于单轴对称开口截面的压弯构件 当弯矩作用于对称平面内时，验算弯矩作用平面内的稳定性： 验算弯矩作用平面外的稳定性：,上述公式中的值需要通过弯扭屈曲的换算长细比来查表，可按下式计算：,式中： 等效偏心距 当偏心在截面弯心一侧时为负值；当偏心在与截面

22、弯心相对的另一侧时为正值。M取构件计算段的最大弯矩 横向荷载作用位置影响系数，可查表A.2.1 计算系数，可按公式 计算,式中： 横向荷载作用点到弯心的距离 对于偏心压杆或当横向荷载作用在弯心时取零； 当荷载不作用在弯心且荷载方向指向弯心时取负值； 当荷载不作用在弯心且荷载方向离开弯心时取正值。,当弯矩作用于对称平面内时，且使截面在弯心一侧受压时，还应按下式验算：,式中： 对y轴的等效弯矩系数 截面的较小有效截面模量 系数，,3、 对于单轴对称开口截面的压弯构件，当弯矩作用于非对称主平面时： 弯矩作用平面内的稳定性： 弯矩作用平面外的稳定性：,式中： 对x轴的轴心受压构件的稳定系数 系数，,4

23、、 对于双轴对称截面双向的压弯构件的稳定性验算：,式中： 当弯矩作用于最小刚度平面内时，受弯构件的整体稳定系数 对x轴的等效弯矩系数,格构式压弯构件,1、格构式压弯构件应按整个构件验算强度和稳定性，此时还要验算单肢的强度和稳定性，这点与普通格构式构件相同。 2、计算缀板或缀条内力时，剪力应取构件的实际剪力和公式 计算所得的较大值。 3、当弯矩绕实轴（x轴）作用时，其弯矩作用平面内和平面外的整体稳定性计算均与实腹式构件相同。,4、当弯矩绕虚轴（y轴）作用时，其弯矩作用平面内的整体稳定性验算公式为：,式中： 均应按换算长细比 确定。,注：弯矩作用平面外的整体稳定性可不计算，但应计算分肢稳定性。,

24、3.6 构件中受压板件局部稳定性的计算,计算受压板件局部稳定性的两种情况,两边支承板件和均匀受压的一边支承、一边卷边板件采用有效宽厚比法计算，考虑了由薄膜应力及边缘效应所引起的超屈曲（post-buckling）强度的影响。 一边支承、一边自由板件和非均匀受压的一边支承、一边卷边板件采用容许宽厚比法计算，不考虑超屈曲强度的影响，保证板件截面全部有效；若板件宽厚比大于容许宽厚比则需改变截面。,实际中的情况是：对局部受压的腹板应验算局部稳定，设置加劲肋。 对于冷弯薄壁构件就是要确定其截面的有效部分（受压截面），受拉截面全部有效，在规范型钢表中查到的型钢截面可认为全截面有效。,构件中受压板件的计算,

25、1、宽厚比限值 加劲板件、部分加劲板件和非加劲板件的有效宽厚比计算如下：,根据受压板件的宽厚比来确定构件受压板件是否全截面有效,构件中受压板件的计算,当 时： 当 时： 当 时：,式中： 板件宽度 板件厚度 板件有效宽度 计算系数， ，当 时，取 压应力分布不均匀系数，,式中： 受压板件边缘的最大压应力，取正值 受压板件另一边缘的应力，压应力为正，拉应力为负 板件受压区宽度，当 时， ；当 时， 计算系数，,（1）1 轴心受压构件：应取由构件最大长细比所确定的轴心受压构件的稳定系数与钢材强度设计值的乘积。 压弯构件： 截面上各板件的压应力分布不均匀系数应由构件毛截面按强度计算，不考虑双力矩的影

26、响。 最大压应力板件的1取钢材的强度设计值f，其余板件的最大压应力按推算。,上述公式计算时需确定其中三个参数,（1）1 受弯及拉弯构件 截面上各板件的压应力分布不均匀系数及最大压应力应由毛截面按强度计算，不考虑双力矩的影响。,上述公式计算时需确定其中三个参数,注：板件的受拉部分全部有效。,（2）k（受压板件的稳定系数） 加劲板件 当 时， 当 时，,上述公式计算时需确定其中三个参数,（2）k（受压板件的稳定系数） 部分加劲板件 最大压应力作用于支承边：（如图a） 当 时， 最大压应力作用于部分加劲边：（如图b） 当 时，,上述公式计算时需确定其中三个参数,（2）k（受压板件的稳定系数） 非加劲

27、板件 最大压应力作用于支承边：（如图c） 当 时， 当 时， 当 时，,上述公式计算时需确定其中三个参数,（2）k（受压板件的稳定系数） 非加劲板件 最大压应力作用于自由边：（如图d） 当 时，,上述公式计算时需确定其中三个参数,注：当 时，按 采用。,（3） （受压板件的板组约束系数） 当 时， 当 时，,上述公式计算时需确定其中三个参数,上述公式计算时需确定其中三个参数,式中： 计算板件的宽度 与计算板件邻接的板件的宽度，如果计算板件两边均有邻接板件时，即计算板件为加劲板件时，取压应力较大一边的邻接板件的宽度。 计算板件的受压稳定系数 邻接板件的受压稳定系数,（3） （受压板件的板组约束系

28、数） 的上限值为 ，即当 时，取 对于加劲板件： 对于部分加劲板件： 对于非加劲板件： 当计算板件只有一边有邻接板件，即计算板件为非加劲板件或部分加劲板件，且邻接板件受拉时，取 。 若不计相邻板件的约束作用，取 。,上述公式计算时需确定其中三个参数,2、带卷边板件卷边的宽厚比限值 部分加劲板件中卷边的高厚比不宜大于12，卷边的最小高厚比应根据部分加劲板的宽厚比按下表取值：,卷边的最小高厚比,3、受压板件有效截面的计算 当受压板件的宽厚比大于规定的有效宽厚比限值时，受压板件的有效截面应自截面的受压部分按图示位置扣除其超出部分（即图中不带斜线部分）来确定，截面的受拉部分全部有效。,图中的 和 按下

29、列规定计算： 对于加劲板件： 当 时， 当 时， 对于部分加劲板件及非加劲板件：,4、受压圆管 外径与壁厚的比值： Q235钢：不宜大于100 Q345钢：不宜大于68 不超过此限值可认为截面全部有效,第四章 连接的计算和构造要求,重点掌握： 冷弯薄壁构件设计的焊接、栓接的计算及构造, 4.1 连接方法,焊接,普通焊缝,喇叭形焊缝,螺栓连接,普通螺栓连接,高强螺栓连接,抽芯铆钉（拉铆钉）、自攻螺钉、射钉, 4.2 连接的计算及构造要求,1、对接焊接的计算,轴心受拉： 轴心受压： 受弯同时受剪： 拉应力： 剪应力：,焊接 （一）对接焊缝,对接焊接中剪应力和正应力均较大处，尚应按下式计算折算应力：

30、,式中： 焊缝计算长度之和（与普通钢结构取法相同） 连接构件中较薄板件的厚度 焊缝截面模量,式中： 焊缝截面的最大面积矩 焊缝截面惯性矩 对接焊缝的抗压、抗拉强度设计值 对接焊缝的抗剪强度设计值,2、对接焊接的构造要求,冷弯薄壁型钢结构所用对接焊缝，通常采用不剖口的矩形截面，对接板件之间预留0.52mm的间隙，厚度5mm者可单面施焊，厚度5mm者则需双面施焊，焊缝长度不得小于30mm。 变截面钢板的拼接，应做成坡度不大于1/4的斜面，与普通钢结构相同。,1、角焊接的计算,正面直角角焊缝受剪（作用力垂直于焊缝长度方向） 侧面直角角焊缝受剪（作用力平行于焊缝长度方向） 在垂直于角焊缝长度方向的应力

31、f和沿角焊缝长度方向的剪应力f共同作用处,（二）角焊缝,式中： 角焊缝的焊脚尺寸 垂直于焊缝长度方向的应力，按焊缝有效截面 （ ）计算 沿焊缝长度方向的剪应力，按焊缝有效截面（ ）计算 角焊缝的抗压、抗拉和抗剪强度设计值,2、角焊缝的构造要求,当被连接板件的厚度t6mm，焊缝的计算长度不得小于30mm；当t6mm时，不得小于40mm。 角焊缝的焊脚尺寸不宜大于1.5t（t为相连板件中较薄板件的厚度）。 直接相贯的钢管节点的角焊缝尺寸放大到2.0t。,1、焊点的设计承载力,电阻点焊连接中每个焊点的抗剪设计承载力 电阻点焊连接中每个焊点的抗拉设计承载力,（三）电阻点焊连接,2、电阻点焊连接的计算,

32、目前，在冷弯薄壁型钢结构中，电阻点焊尚限用于构件的缀合或组合连接（两槽钢组合而成的工字型截面）。,注： 系单个槽钢的弯心； 系单个槽钢腹板中心线与对称轴x的交点。 可用焊缝、点焊、螺栓连接,当此组合工字型截面用作压弯构件（如偏心受压柱或有节间荷载的屋架上弦）时： 连接点的最大纵向间距 应取下列公式的较小值。,式中： 同一截面处的连接件数 一个连接件的抗剪承载力设计值，对于电阻点焊取 组合工字型截面对平行于腹板的重心轴y的惯性矩 剪力，取实际剪力及公式 算得的剪力中的较大值,式中： 单个槽钢对y轴的面积矩 构件支承点间的长度 单个槽钢对其自身平行于腹板的重心轴的回转半径 组合工字型截面对y轴的回

33、转半径,当此组合工字型截面用作受弯构件时：,式中： 一个连接件的抗拉承载力设计值，对电阻点焊可取 最靠近上、下翼缘的两排连接件间的垂直距离 单个槽钢的腹板中面至其弯心的距离,式中： 等效荷载集度：对于分布荷载应取实际荷载集度的3倍；对于集中荷载或反力，应将集中力除以荷载分布长度或连接件的纵向间距，取其中的较大值。,3、电阻点焊连接的构造要求,焊点直径不宜小于 ，t为相焊板件中外侧较薄板件的厚度（mm）。 焊点中距不宜小于 ，焊点边距不宜小于,1、喇叭形焊接的计算,（1）当连接板件的最小厚度4mm时 轴力N垂直于焊缝轴线方向作用的焊缝的抗剪强度计算：,（四）喇叭形焊缝,轴力N平行于焊缝轴线方向作

34、用的焊缝的抗剪强度计算：,式中： 连接钢板的最小厚度 焊缝计算长度之和，每条焊缝的计算长度均取 连接钢板的抗拉强度设计值,焊脚尺寸的确定：,（2）当连接板件的最小厚 度4mm时 纵向受剪的喇叭形焊缝的强度应按 公式 和公式 计算。,2、喇叭形焊接的构造要求,单边喇叭形焊缝的焊脚尺寸 不得小于被连接板件的最小厚度的1.4倍。,1、普通螺栓连接的计算,在普通螺栓杆轴方向受拉的连接中，每个螺栓所受的拉力不应大于按下式计算的抗拉承载力设计值,螺栓连接 （一）普通螺栓连接,式中： 螺栓螺纹处的有效直径 螺栓抗拉强度设计值,在普通螺栓的受剪连接中，每个螺栓所受的剪力不应大于按下式计算的抗剪承载力设计值 和

35、承压承载力设计值 的较小值 抗剪承载力设计值： 承压承载力设计值：,式中： 剪切面数 螺杆直径，对于全螺纹螺栓，取 同一受力方向的承压构件的较小总厚度 螺栓的承压、抗剪强度设计值,同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓连接，应符合下列公式要求：,式中： 每个螺栓所承受的剪力和拉力,2、普通螺栓连接的构造要求,在每根杆件的节点及接头的一侧，永久性的螺栓不得少于2个。 螺栓的中距不得小于螺栓孔径d0的3倍，端距不得小于螺栓孔径的2倍，边距不得小于螺栓孔径的1.5倍。在靠近弯角边缘处的螺栓孔边距，尚应满足使用紧固工具的要求。,2、普通螺栓连接的构造要求,当螺栓直径不大于16mm时，螺栓孔径宜比螺栓直径

36、大1mm；螺栓直径大于16mm时，螺栓孔径宜比螺栓直径大1.5mm。,1、摩擦型高强度螺栓连接的计算 （1）高强度螺栓的设计承载力,受剪螺栓的抗剪承载力设计值,（二）高强度螺栓连接（摩擦型）,式中： 系数，当最小板厚 时取0.8，当 最小板厚 取0.9 传力摩擦面数目 抗滑移系数，按下表选取 高强度螺栓的预拉力，按下表选取,受拉螺栓的抗拉承载力设计值,同时承受摩擦面间的剪力 和沿螺栓杆轴方向的拉力 作用的高强度螺栓应符合下列公式要求：,（2）高强度螺栓群数目的确定,高强度螺栓仅承受沿其杆轴方向的拉力的连接（如受拉的钢管法兰接头、加端板的受拉杆件的接头等）所需的高强度螺栓数,式中： 作用在连接处

37、的轴心力,抗剪连接中所需的高强度螺栓数,式中： 作用在连接处的剪力,（3）高强度螺栓连接处的轴心受拉构件截面强度验算,式中： 所计算截面（最外列螺栓处）上的高强度螺栓数 在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数 构件净截面面积 构件毛截面面积,2、摩擦型高强度螺栓连接的构造要求,在构件的节点处或拼接接头的一端，当螺栓沿受力方向的连接长度 时，应将螺栓的承载力设计值乘以折减系数（ ）；当 时，折减系数为0.7， 为孔径。 高强度螺栓孔应采用钻成孔，M16以下的小直径高强度螺栓孔径应较螺栓公称直径大1.5mm。,2、摩擦型高强度螺栓连接的构造要求,在节点或接头一边的高强度螺栓数不得少于2个。 当

38、采用钢丝刷清除板件接触面上的浮锈时，除锈方向宜与受力方向相垂直。 其他构造要求与普通螺栓连接基本相同。,1、对于受拉构件，每个自攻螺钉或射钉所受的拉力应不大于按下列公式计算的抗拉承载力设计值 当只受静荷载作用时： 当受含有风荷载的组合荷载作用时：,抽芯铆钉（拉铆钉）、自攻螺钉和射钉连接 （一）承载力设计值计算,式中： 一个自攻螺钉或射钉的抗拉承载力设计值 紧挨钉头侧的压型钢板厚度，应满足 被连接钢板的抗拉强度设计值,自攻螺钉在基材中的钻入深度 应大于0.9mm，其所受的拉力应不大于按下式计算的抗拉承载力设计值,式中： 自攻螺钉的直径 钉杆的圆柱状螺纹部分钻入基材中的深度 基材的抗拉强度设计值,

39、当连接件位于压型钢板波谷的一个四分点时，其抗拉强度设计值应乘以折减系数0.9；当两个四分点均设置连接件时，则应乘以折减系数0.7。,注：如图所示，应对抗拉承载力设计值进行折减,2、当连接件受剪时，每个连接件所承受的剪力应不大于按下列公式计算的抗剪承载力设计值 抽芯铆钉和自攻螺钉： 当 时： 且 当 时： 当 介于1和2.5之间时， 可由以上公式插值求得。,式中： 一个连接件的抗剪承载力设计值 铆钉或螺钉直径 较薄板（钉头接触侧的钢板）的厚度 较厚板（在现场形成钉头一侧的板或钉尖侧的板）的厚度 被连接钢板的抗拉强度设计值,射钉：,式中： 被固定的单层钢板的厚度 射钉直径 被固定钢板的抗拉强度设计

40、值,注：当抽芯铆钉或自攻螺钉用于压型钢板端部与支承构件（如檩条）的连接时，其抗剪承载力设计值应乘以折减系数0.8。,3、同时承受剪力和拉力作用的自攻螺钉和射钉连接，应符合下式要求：,式中： 一个连接件所承受的剪力和拉力 一个连接件的抗剪和抗拉承载力设计值,1、抽芯铆钉（拉铆钉）和自攻螺钉的钉头部分应靠在较薄的板件一侧。连接件的中距和端距不得小于连接件直径的3倍，边距不得小于连接件直径的1.5倍。受力连接中的连接件数不宜少于2个。 2、抽芯铆钉的适用直径为2.66.4mm，在受力蒙皮结构中宜选用直径不小于4mm的抽芯铆钉；自攻螺钉的适用直径为3.08.0mm，在受力蒙皮结构中宜选用直径不小于5m

41、m的自攻螺钉。,（二）连接构造要求,3、自攻螺钉连接的板件上的预制孔径d0应符合下式要求： 且,式中： 自攻螺钉的公称直径 被连接板的总厚度,4、射钉只用于薄板与支承构件（即基材如檩条）的连接。射钉的间距不得小于射钉直径的4.5倍，且其中距不得小于20mm，到基材的端部和边缘的距离不得小于15mm，射钉的适用直径为3.76.0mm。 5、射钉的穿透深度（指射钉尖端到基材表面的深度）应不小于10mm，如图所示。,6、基材的屈服强度应不小于150 ，被连钢板的最大屈服强度应不大于360 。 7、基材和被连接钢板的厚度应满足下表要求。,8、在抗拉连接中，自攻螺钉和射钉的钉头或垫圈直径不得小于14mm

42、；且应通过试验保证连接件由基材中的拔出强度不小于连接件的抗拉承载力设计值。,第五章 压型钢板,重点掌握： 压型钢板的有效宽厚比的知识和构造要求。,常用彩板加工设备, 5.1 压型钢板有效宽厚比的确定,1、边加劲肋： 且 2、中间加劲肋： 且,压型钢板受压翼缘的纵向加劲肋的要求,式中： 边加劲肋截面对平行于被加劲板件截面之重心轴的惯性矩 中间加劲肋截面对平行于被加劲板件截面之重心轴的惯性矩 子板件的宽度 边加劲板件的宽度 板件的厚度,1、两纵边均与腹板相连，或一纵边与腹板相连，另一纵边与符合上一项要求的中间加劲肋相连的受压翼缘，可按加劲肋按第三章的规定确定其有效宽厚比。 2、有一纵边与符合上一项

43、要求的边加劲肋相连的受压翼缘，可按部分加劲板件按第三章的规定确定其有效宽厚比。 3、压型钢板腹板的有效宽厚比应按第三章的规定确定。,压型钢板受压翼缘的有效宽厚比的相关规定, 5.2 压型钢板的构造要求,除钢结构设计中讲述的内容外，增加几条。,1、屋面、墙面压型钢板的基材厚度宜取0.40.6mm，用作楼面模板的压型钢板厚度不宜小于0.5mm。 2、铺设高波压型钢板屋面时，应在檩条上设置固定支架，檩条上翼缘宽度应比固定支架宽度大10mm，固定支架用自攻螺钉或射钉与檩条连接，每波设置一个；低波压型钢板可不设固定支架，宜在波峰处采用带有防水密封胶垫的自攻螺钉或射钉与檩条连接，连接件可每波或隔波设置一个

44、，但每块低波压型钢板不得小于3个连接件。,3、用作非组合楼面的压型钢板支承在刚架上，其支承长度不得小于50mm；支承在混凝土、砖石砌体等其他材料上时，支承长度不得小于75mm。在浇注混凝土前，应将压型钢板上的油脂、污垢等有害物质清除干净。 4、铺设楼面压型钢板时，应避免过大的施工集中荷载，必要时可设置临时支撑。,第六章 檩条,重点掌握： 檩条的计算和构造要求。,分实腹式和格构式两种，当檩条跨度小于9m时优先选用实腹式檩条。格构式檩条分为平面桁架式、空间桁架式、下撑式。, 6.1 檩条的截面形式,轻型檩条主要有C型和Z型两种截面形式，C型截面檩条适用于坡度较小的屋面，Z型截面檩条适用于坡度较大的屋面，存放时可叠层堆放，占地少。 檩条一般设计成单跨简支构件。 檩条是由交替的撑杆和拉条支承的。 在斜梁的下翼缘受压区设置隅撑，保证刚架平面外的稳定性。,适