钢结构材料 强度 钢结构知识课件.ppt

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1、,第三篇 钢结构,第1章 概述（1学时） 第2章 钢结构的材料（1学时） 第3章 构件的截面承载能力强度（1学时） 第4章 单个构件的承载能力稳定性（1学时） 第7章 钢结构的连接和节点构造（4学时） 钢结构识图（1学时） 复习（1学时）,优点 建筑钢材强度高，塑性韧性好 强度高大跨、高层、高负荷结构 塑性好防止超载引起的脆性破坏 韧性好承受动力荷载，抗震性能好 钢结构的重量轻，质强比小 质强比：材料的质量密度与强度的比值 建筑钢材质强比：1.73.7104 木材质强比：5.4104 钢筋混凝土质强比：18104,1.1.1 钢结构的特点,1.1 钢结构的特点和应用,第1章 概述,材质均匀、性

2、能好，结构可靠性高 钢材接近于各向同性的理想弹塑性体，实际受力同工程力学计算理论比较符合，因此钢结构的可靠性高 钢结构施工简便，工期短，易于改造和加固 钢材可加工性能好，工业化机械化程度高，构件轻，连接简单，安装方便,几种类型结构比较,缺点 耐腐蚀性差 使用环境，钢材极易锈蚀，需注意保护，特殊环境下不易使用钢结构 耐火性差 耐热性较好（200以下钢材性质变化很小），高于200 后钢材强度下降很快，600 时钢材进入塑性状态，强度几乎降为零丧失承载力，需采取隔热防火措施 钢材价格相对较高,1.1.2 钢结构的应用范围,大跨结构 结构跨度越大，自重在荷载中所占的比例就越大。因此钢结构在大跨结构中得

3、到了广泛的应用。有空间桁架、网架、网壳、悬索（包括斜拉体系）、实腹或格构式拱架和框架等。,南通体育会展中心-开合结构（网架体系）,北京奥运会主会场-鸟巢（门式钢架组合体系）,南京火车站,重型工业厂房 吊车起重量较大或者其工作较繁重的车间的主要承重骨架多采用钢结构。 随着门式刚架或排架、网架屋盖，压型钢板屋面板的应用，轻钢结构厂房得到了迅速的发展。 受动力荷载影响的结构 由于钢材韧性良好，有动力作用的厂房、对抗震要求高的结构，采用钢结构也是比较适宜的。,东方明珠电视塔,巴黎铁塔,高耸结构,大连西太平洋石化有限公司 1500立方米CF-62钢球罐,海上石油平台,容器和其他特种结构 由于密封性好、耐

4、高压，用于油罐、煤气罐、高炉、热风炉等。此外，支架等构筑物和海上采油平台也大都采用钢结构。,可拆卸、活动结构,活动车库,活动桥,多高层建筑 钢结构的综合效益指标优良，在多、高层民用建筑中也得到了广泛的应用。其结构形式主要有多层框架、框架支撑结构、框筒、悬挂、巨型框架等,上海环球金融大厦492米,香港汇丰银行（框支悬挂体系）,轻钢结构 当屋面活荷载特别轻时，小跨结构的自重也成为一个重要因素。轻钢结构有实腹变截面门式刚架、冷弯薄壁型钢结构（包括金属拱形波纹屋盖）以及钢管结构等。 冷弯薄壁型钢屋架在一定条件下的用钢量可比钢筋混凝土屋架的用钢量还少。,门式刚架结构,轻钢结构住宅, 组合结构,主要构件形

5、式有钢与混凝土组合梁和钢管混凝土柱等。,常用钢混凝土组合截面,同混凝土结构设计第三章,1.2 钢结构的极限状态和概率极限状态法,区别：钢结构的材料分项系数 取值： Q235钢：s1.087 Q345、Q390、Q420钢： s 1.111,2.1 钢结构对材料的要求,较高的抗拉强度fu和屈服点fy 较高的塑性和韧性 良好的加工性能 在一定特殊情况下，适应低温、高温和腐蚀行环境的能力,涉及：强度、塑性、韧性、可焊性、冷弯性、耐久性等。,第2章 钢结构材料,2.2.1 单向拉伸时的工作性能 试验条件常温、静载、标准试件、一次拉伸 钢材的主要强度指标和变形性能都是根据标准试件一次拉伸试验确定的。,2

6、.2 钢材的主要性能及其鉴定,单向均匀拉伸试验,比例极限 应力-应变图中直线段的最大应力值。 屈服点 应力不变而应变持续发展。 抗拉强度 最高点应力为抗拉强度 。 伸长率 代表材料断裂前具有的塑性变形的能力。 屈服点、抗拉强度和伸长率，是钢材的三个重要力学性能指标。,指钢材在冷弯产生塑性变形时，对产生裂纹和分层的抵抗能力。 是判定钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标。,2.2.2 冷弯性能,冲击韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，是衡量钢材抗脆断的性能指标。 钢材强度与塑性的综合表现。,2.2.3 冲击韧性,小结 钢材的五项主要机械性能指标,抗拉强度 fu,衡量钢材的承载能力和确定

7、钢材强度设计值的指标,钢材的强度极限，仅作为安全储备。,伸长率5,冷弯性能 ,冲击韧性 ,衡量钢材塑性变形能力的重要指标。,衡量钢材塑性性能和冶金质量的综合指标。,衡量钢材在动荷载作用下抵抗脆性破坏能力的指标,屈服点 fy ,2.2.4 可焊性 可焊性 指采用一般焊接工艺就可完成合格的（无裂纹的）焊缝的性能。 钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。 碳含量在0.120.20%范围内的碳素钢，可焊性最好。碳含量再高可使焊缝和热影响区变脆。如：Q235B Q235A的碳含量略高于B级，通常不能用于焊接构件。,2.2.5 钢材性能的鉴定 对下列情况的钢材，应根据国家标准进行抽样复检。 1）国家进

8、口钢材； 2）钢材混批； 3）厚度40，且有Z向性能要求的厚板； 4）一级建筑，大跨度建筑中的主要受力构件； 5）设计由复检要求； 6）对钢材质量有异议。 钢材质量的抽样检验，应由相应资质的单位进行。,2.3.1 化学成分的影响,2.3 影响钢材性能的因素,铁：钢的基本元素 ，普通碳素钢中占99% 碳：碳含量增加，钢材强度提高，降低塑性、韧性、耐腐蚀性、疲劳强度、冷弯性能、可焊性 硅、锰：脱氧剂，提高钢材强度 钒、钛：提高钢的强度和抗腐蚀性 硫、磷：降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度，分别加剧热脆和冷脆，磷能提高强度和抗锈性 氧、氮：分别加剧热脆和冷脆 铜：降低可焊性，提高钢的强度和抗腐蚀

9、性,2.3.2成材过程的影响（了解） 1、冶炼 平炉炼钢质量好，但效率低（已停产）； 氧气顶吹转炉炼钢质量好，效率高（主要的炼钢方法） 碱性侧吹转炉炼钢质量差（禁用）； 电炉炼钢质量好，但成本高（不用）； 冶金过程形成不同化学成分、含量、组织结构、质量，从而确定不同的钢种、钢号及其相应的力学性能。,2、浇铸 方法：、浇入铸模做成钢锭；（传统） 、浇入连续浇铸机做成钢坯；（现代） 沸腾钢加弱脱氧剂（锰），脱氧不充分，浇铸时有大量气体逸出，引起钢液剧烈沸腾，冷却快，晶粒粗，缺陷较严重； 镇静钢加强脱氧剂（硅、铝或钛），保温时间长，氧气杂质少且晶粒较细，偏析等缺陷不严重，所以钢材性能比较好。,冶金缺

10、陷： 偏析指金属结晶后化学成分分布不匀； 非金属夹杂指钢中含有如硫化物等杂质； 气泡指浇铸时由FeO与C作用所生成的CO气不能充分逸出 而留在钢锭内形成的微小空洞。,3、轧制 钢材的轧制能使金属的晶粒变细，也能使气泡、裂纹等焊合，因而改善了钢材的力学性能。薄板因辊轧次数多，其强度比厚板略高。,4、热处理 目的：取得高强度的同时，保持良好的塑性好韧性。 正火 回火 淬火加回火,2.3.3 影响钢材性能的其他因素（了解）,1、冷加工硬化 (应变硬化) 2、温度影响 3、应力集中,2.4 钢材的延性破坏和非延性破坏、循环加载的效应 （不要求）,2.5 建筑钢材的类别和钢材的选用 2.5.1建筑钢材的

11、类别 钢结构用的钢材主要有两个种类，即碳素结构钢和低合金高强度结构钢。,1、碳素结构钢 碳素结构钢的牌号 (简称钢号)有Q195、Q215A及B，Q235A、B、C及D，Q255A及B以及Q275。 A、B、C或D表示按质量划分的级别。 脱氧方法的符号如“F”、 “Z” 、“TZ”、 “b” 等。镇静钢和特殊镇静钢的符号可省略。 建筑结构在碳素结构钢这一钢种中主要应用Q235这一钢号。,钢号中质量分级由A到D，表示质量的由低到高。 A级钢冲击韧性不作为要求条件，冷弯试验只在需方要求时进行； B级钢要求常温（205 ）冲击值AKV 27J、冷弯合格； C级钢要求常温（0 ）冲击值AKV 27J、

12、冷弯合格； D级钢要求常温（20 ）冲击值AKV 27J、冷弯合格； 对Q235钢来说，A、B两级的脱氧方法可以是Z、b或F，C级只能是Z，D级只能是TZ。,2、低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢是在冶炼过程中添加少量合金元素（总量低于5），使钢的强度明显提高。Q345、Q390和Q420是钢结构设计规范规定采用的钢种。抗震结构只能用Q345。,质量等级： A级钢冲击韧性不是要求条件，冷弯试验在需方要求时进行； B级钢要求常温（205 ）冲击值AKV 34J、冷弯合格； C级钢要求0 冲击值AKV 34J、冷弯合格； D级钢要求负温（20 ）冲击值AKV 34J、冷弯合格； E级钢要求负温

13、（40 ）冲击值AKV 27J、冷弯合格。 其中A、B级属于镇静钢，C、D、E级属于特殊镇静钢。,2.5.2 钢材的选择,总的原则：安全可靠、经济合理 需考虑因素： 结构的重要性 荷载情况 连接方法 结构所处的温度和环境 钢材厚度,1、选用原则,承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证 焊接结构应保证碳的极限含量 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材应具有冷弯试验的合格保证 需要验算疲劳以及主要的受拉或受弯的焊接结构的钢材应具有的冲击韧性合格保证,2、选用建议,钢结构所用钢材主要有： 热轧钢板、热轧型钢、 冷轧薄钢板、冷弯薄壁型钢 热轧钢板 符号“”“

14、宽度厚度” 厚钢板：厚度4.560mm，宽度6003000mm，长度412m 用做大型实腹式梁柱翼缘、腹板 薄钢板：厚度0.354mm，宽度5001500mm，长度0.54m 用于制作冷弯薄壁型钢 扁钢：厚度460mm，宽度12200mm，长度39m 焊接组合梁柱翼缘板，各种连接板、加劲肋等,2.5.3 钢材的规格,热轧型钢 角钢： 等边角钢 不等边角钢 等边（等肢）符号“L”“边长厚度” 不等边（不等肢）符号“L”“长边宽短边宽厚度” 主要用来制作桁架等格构式结构的杆件和支撑等连接杆件,工字钢： 工字钢 H型钢及剖分T型钢 工字钢符号“I”号数（截面高cm）类别（a、b、c腹板厚度） H型钢

15、符号“HW、HM、HN”“高H宽B腹板厚t1翼缘t2” T型钢符号“TW、TM、TN”“高H宽B腹板厚t1翼缘t2”,槽钢： 普通槽钢 轻型槽钢 表示方法符号“”号数（截面高cm）类别（a、b、c腹板厚度） 适于作檩条等双向受弯的构件，也可用其组成组合或格构式构件 钢管 无缝钢管 焊接钢管 表示方法符号“”“外径厚度” 常用作桁架、网架、网壳等平面和空间格构式结构的杆件；在钢管混凝土柱中也有广泛的应用,冷扎薄钢板冷弯薄壁型钢： 采用0.41.6mm的薄钢板经辊压成型的压型钢板和采用1.56mm厚的钢板经冷弯和辊压成型的型材，广泛地应用于国内外轻钢建筑结构中或用作轻型屋面及墙面等构件 钢压型钢板

16、 冷弯薄壁型钢,3.1 轴心受力构件的强度及截面选择 钢结构的承载能力分为： 截面承载能力取决于材料强度、应力性质及其在截面上的 分布； 构件承载能力稳定承载能力，和构件的整体刚度有关； 结构承载能力也由结构的稳定承载力决定。,第3章 构件的截面承载力强度,1、轴心受力构件的应用 定义指力的作用线和杆的形心轴线相互重合的一类受力构件。 应用轴心受力构件在实际工程中的应用非常普遍，例如各种支撑、桁架、塔架、网架和网壳中的杆件基本都是轴心受力构件。,柱通常由柱头、柱身和柱脚三部分组成,2、轴心受力构件的截面形式,截面形式可分为：实腹式 和 格构式 两大类。,1）实腹式截面,2）格构式截面,截面由两

17、个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。,3、轴心受力构件的设计内容,保证构件刚度通过限制其长细比，保证构件在运输、安 装、使用时不会产生过大变形。,轴心受力构件强度承载力以截面平均应力达到钢材屈服应力为极限 对有削弱的截面，虽然存在应力集中现象，但应力高峰区会率先屈服使应力塑性重分布，最终达到均匀分布,塔架,桁架,网架,梁主要是用作承受横向荷载的构件，主要内力为弯矩与剪力。,一、梁的类型,3.2 梁的类型和强度,3.2.1 梁的类型,按受力不同分为：单向弯曲梁和双向弯曲梁,按制作方法分：型钢梁 和 组合梁,热轧型钢梁 焊接组合梁 冷弯薄壁型钢梁 蜂窝梁 钢砼组合梁,二、梁的计算内容,正常使用极限状

18、态刚度,3.2.2 梁的弯曲、剪切强度 1、梁的正应力（抗弯强度）,弹性阶段：正应力为直线分布，梁最外缘正应力不超过屈服点 弹塑性阶段：梁边缘区域应力屈服，而中和轴附近仍处于弹性 塑性阶段：梁全截面应力等于屈服点，形成塑性铰达到承载极限,2、梁的剪应力,1、拉弯、压弯构件的应用 拉弯构件同时承受轴线拉力和弯矩的构件； 压弯构件同时承受轴线压力和弯矩的构件； 应用框架柱、刚架柱、海洋平台的立柱、有非节间荷载下的桁架弦杆等。,3.6 拉弯和压弯构件,一般工业厂房和多层房屋的框架柱均为拉弯和压弯构件。,2、截面形式,多为单轴对称的实腹式截面或格构式截面。,3、计算内容 拉弯构件： 承载能力极限状态：

19、强度 正常使用极限状态：刚度 压弯构件（见下页）,承载能力极限状态,正常使用极限状态,刚度,拉弯构件的容许长细比和轴心拉杆相同； 压弯构件的容许长细比和轴心压杆相同。,一、失稳的类别（了解） 1、分支点失稳（分岔屈曲）亦称为第一类稳定问题。在临界状态时，结构（构件）从初始的平衡状态突变到与其临近的另一平衡状态。又分为： 稳定分岔屈曲分岔屈曲后，结构还可承受荷载增量。 不稳定分岔屈曲分岔屈曲后，结构只能在比临界荷载低 的荷载下才能保持平衡状态。,第4章 单个构件的承载能力稳定性,例如：有初弯曲的轴压杆。随荷载增加到一定程度时，截面的塑性区域不断发展，内外力不能继续保持稳定的平衡。,2、极值点失稳

20、结构（构件）从受力开始到破坏没有平衡状态分岔，临界状态表现为不能再承受荷载增量，杆件只能在卸载下才能保持平衡，这类稳定问题也称为第二类稳定问题。,跃越屈曲结构（构件）以大幅度的变形从一个平衡状态跳到另一个平衡状态。,二、轴心受压构件的整体稳定计算（了解）,-整体稳定系数，根据构件截面类型和长细比 查表确定。,选择原则 面积的分布应适当远离轴线，以增加截面的惯性矩和回转半径。在保证局部稳定的条件下，提高柱的整体稳定性和刚度 两个主轴方向的长细比应尽量接近，即 ，比较经济； 便于与其他构件连接 构造简便，制造省工 选用能够供应的钢材规格等,1、实腹柱的截面形式,三、实腹式柱和格构式柱,实腹式轴压杆

21、常用截面形式及其优缺点,实腹式轴压杆常用截面形式及其优缺点,一般采用双轴对称截面，分肢通常采用槽钢和工字钢， 有时也采用四个角钢或三个圆管作为肢件。,2、格构柱的截面形式,a、b、c截面： x为虚轴 y为实轴,d、e截面： x、 y 均为虚轴,缀条式格构柱常采用角钢作为缀条 缀条可布置成不带横杆或带横杆的三角形体系 缀板式格构柱常采用钢板作为缀板,第7章 钢结构的连接和节点构造,钢结构连接原则： 安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便、节约钢材 连接方法 焊接连接、铆钉连接、螺栓连接,a-焊缝连接； b-铆钉连接； c-螺栓连接;,7.1 钢结构的连接方法,7.1.1 焊缝连接（最主要的连接方

22、法） 优点： 构造简单，任何形式的构件都可直接相连； 用料经济，不削弱截面； 制作加工方便，可实现自动化操作； 连接的密闭性好，结构刚度大 缺点： 在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆； 焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低； 对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出,7.1.2 铆钉连接（很少采用） 缺点：构造复杂，费钢费工； 优点：塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查。 在重型和直接承受动载的结构中，有时采用。 7.1.3 螺栓连接 普通螺栓连接；高强螺栓连接,1、普通螺栓连接 分为A、B、C三个等级,A级、B级螺栓材料性能

23、为8.8级 表示螺栓的抗拉强度下限值为800N/mm2，屈强比为0.8 C级螺栓材料性能为4.6级或4.8级 表示螺栓的抗拉强度下限值为400N/mm2，屈强比为0.6或0.8,2、高强螺栓连接,高强度螺栓分为大六角头型和扭剪型两种,摩擦型高强螺栓 靠摩擦阻力传力，并以剪力不超过接触面摩擦力作为设计准则 螺杆与螺孔之差1.52.0mm 剪切变形小，弹性性能好，施工较简单，可拆卸，耐疲劳、抗动力荷载性能好，承载力较承压型低 特别适用于承受动力荷载的结构 承压型高强螺栓 允许接触面滑移，以连接达到破坏极限承载力为设计准则。螺杆与螺孔之差1.01.5mm 承载力高，连接紧凑，但抗剪变形大，不能重复使

24、用 一般仅用于承受静载和间接承受动载结构中的连接,按传力机理分两种：,7.2 焊接连接的特性,7.2.1 常用焊接方法(了解）,电弧焊（最常用） 手工电弧焊：工地焊接时使用。优点：设备简单，使用方便；缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。 埋弧焊：分自动或半自动埋弧焊，在工厂加工时使用。优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。缺点：设备投资大，施工位置受限等。 电阻焊：点焊，多用于模压和冷弯薄壁型钢等薄板焊接。 电渣焊：一般在立焊位置进行。 气体保护焊：在工厂加工时使用，多用于厚钢板的焊接。优点：焊接速度快，焊接质量好。缺点：施工条件受限制等。, 优点构造简单，

25、节约钢材、加工方便，便于采用 自动化操作，连接的密闭性好，结构的刚 度大。 缺点在焊缝以及焊缝附近的热影响区材质变脆，焊接会产生残余应力，导致受压构件的承载力减低，裂纹的扩展会发展到整体。,焊条与焊件强度相适应；不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。焊条的型号有：E43型、 E50型、 E55型,7.2.2 焊缝连接形式和焊缝形式,1、焊缝的连接形式,对 接,搭接,角接,2、焊缝的形式,按构件相对位置,对接焊缝,角焊缝,按施焊的相对位置,平焊（俯焊）,横焊,立焊,仰焊,7.2.3 焊缝缺陷及焊缝焊缝质量检查,(一) 焊缝缺陷,（二）焊缝质量检查,焊缝按检验方法和质量要求分一、二、

26、三级。,三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查（检查外观缺陷和几何尺寸）；且符合三级质量标准； 一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数量内部无损检验（超声波检验、有时还用X或射线拍片），并符合相应级别的质量标准。,7.2.4 焊缝代号,7.3 对接焊缝连接的构造与计算,一、对接焊缝的构造要求,1、坡口：为使焊件能焊透，根据板厚采用不同的坡口形式。,2、引弧板,为了消除起弧、落弧点不能焊透引起的焊口，可加引弧板。,焊缝的计算长度取值：,无引弧板时：每条焊缝的计算长度等于实际长度减去2t1， t1较薄焊件厚度 采用引弧板时：每条焊缝的计算长度等于实际长度,3、当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应

27、做坡度不大于 1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜角，以减小应力集中。,二、对接焊缝的计算（不要求）,对接焊缝的应力分布基本与焊件相同，对一二级焊缝不必计算。只有三级焊缝受拉力作用才需进行计算！,7.4 角焊缝的构造与计算,一、角焊缝的形式和强度,直角角焊缝,斜角角焊缝,焊脚尺寸hf,角焊缝按其与作用力的关系可分为：,焊缝长度方向与作用力平行,正面角焊缝,侧面角焊缝,焊缝长度方向与作用力垂直,侧面角焊缝： 应力分布不均匀。弹模低强度低，但塑性较好。,正面角焊缝：应力集中严重，易于开裂。破坏强度要高一些，但塑性差。,二、角焊缝的构造要求,1、焊脚尺寸hf 不应过小。保证焊缝最小承载力，并防止焊

28、缝冷却过快而产生裂纹； 不应太大。防止焊缝收缩产生较大的焊接变形，防止热影响区扩大，而产生裂缝和烧穿。 2、焊缝长度lw 焊缝长度过小，焊局部加热严重，起落弧坑相距太近，是焊缝不可靠； 焊缝长度太大，焊缝应力不均匀，可能焊缝端部道道极值破坏，中部应力还为发挥承载力。此现象对承受动载尤为不利。 3、转角处：围焊需连续施焊；焊缝端部做绕角焊，避免起落弧焊缺陷发生在应力集中的转角处。 4、板件仅用两侧焊缝连接时：为避免应力传递过于弯折或应力过分不均，焊缝长度和侧焊缝距离应满足一定的要求。 5、搭接连接：不能只用1条正面焊缝穿力，且长度满足要求。,产生的原因：不均匀的加热和冷却,二、焊接残余应力的分类

29、,纵向焊接残余应力沿焊缝长度方向;,横向焊接残余应力垂直于焊缝长度方向;,沿厚度方向的焊接残余应力,焊接残余应力是内应力，在焊件内自相平衡。,焊缝附近为拉应力，焊缝稍远区产生压应力。,7.5 焊接热效应,一、焊接残余应力产生的原因,三、焊接残余应力对结构性能的影响,1、对结构静力强度的影响,因焊接残余应力自相平衡，故：,焊接残余应力对结构的静力强度没有影响。,2、对结构刚度的影响,焊接残余应力的存在降低结构的刚度。,3、焊接残余应力会降低压杆的稳定承载力,对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接残余拉应力，增加了钢材低温脆断倾向。,4、对低温冷脆的影响,5、对疲劳强度的影响,三向焊接残余拉应力降低材

30、料的塑性，从而疲劳强度降低！,四、焊接残余变形,五、减小焊接残余应力和残余变形的措施,1、设计上的措施； （1）焊接位置的合理安排 （2）焊缝尺寸要适当 （3）焊缝数量要少，且不宜过分集中 （4）应尽量避免两条以上的焊缝垂直交叉 （5）应尽量避免母材在厚度方向的收缩应力 2、加工工艺上的措施 （1）采用合理的施焊顺序 （2）采用反变形处理 （3）小尺寸焊件，应焊前预热或焊后回火处理,原则：简单、统一、整齐而紧凑。 并列和错列两种形式： 并列：比较简单整齐，连接板尺寸小，但对构件截面削弱较大 。 错列：可以减小螺栓孔对截面的削弱，但螺栓孔排列不紧凑，连接板尺寸较大。,7.5 螺栓连接的构造,一、

31、 螺栓的排列,螺栓的排列要求,受力要求： 垂直于受力方向：螺孔中距和边距限制 顺力作用方向：端距限制防止孔端钢板剪断，2d0 ； 构造要求：防止板翘曲后浸入潮气而腐蚀，限制螺孔中矩最大值； 施工要求：为便于拧紧螺栓，留适当间距（不同的工具有不同要求），最小中距为3d0；,螺栓或铆钉的最大、最小容许长度,二、普通螺栓的种类,A、B级,- 精制螺栓,- 粗制螺栓,C级,类孔，孔径(do)比栓杆直径(d)大0.30.5mm； 性能等级为8.8级。,类孔，孔径(do)比栓杆直径(d)大1.53mm； 性能等级为4.6或4.8级。,钢结构一般选用C级（粗制）六角螺母螺栓，用M表示，例如 M16、M20

32、等。,每一杆件在节点及拼接接头一端，不宜少于两个永久螺栓； 对直接承受动载的普通螺栓连接应采取防止螺帽松动措施； C级螺栓只宜用于杆轴方向受拉，或承受静载结构的次要连接、可拆卸结构的连接和临时固定构件的受剪连接；对重要的或受反复动载作用的连接不得采用C级螺栓。 型钢拼接采用高强度螺栓连接时，应采用钢板作为拼接件； 在高强度螺栓连接范围内，应说明构件接触面的处理方法； 沿杆轴方向受拉的螺栓连接中，应适当加强端板刚度（如加设加劲肋），以减少撬力对螺栓抗拉承载力的不利影响。,三、 螺栓连接的构造（了解）,按受力情况分： 螺栓只承受剪力 螺栓只承受拉力 螺栓承受拉力和剪力共同作用,7.6 普通螺栓连接

33、的工作性能（了解）,一、 普通螺栓的抗剪连接,1、 抗剪连接的工作性能,抗剪螺栓的破坏形式： 1、螺栓杆被剪断 2、板件被挤坏（孔壁承压破坏） 3、板件被拉断 4、板件冲剪破坏 5、螺栓杆弯剪破坏 6、螺栓双剪破坏,板件被拉断破坏形式属于构件的强度计算； 只考虑螺栓杆被剪断和孔壁承压破坏两种破坏。,端矩不应小于2dO,栓杆长度不应大于5d,以上1、2、3三种破坏形式通过强度计算避免。,4、5、6破坏由构造解决。,普通螺栓受剪承载力主要由栓杆受剪和孔壁承压两种破坏模式控制，分别计算，取其小值进行设计,2、单个普通螺栓的抗剪承载力,3、普通螺栓群抗剪连接计算,a）普通螺栓群轴心受剪,b）普通螺栓群

34、偏心受剪,抗拉螺栓连接破坏形式为螺栓杆被拉断。 螺栓有效直径：抗拉计算采用有效直径de和有效面积Ae计算。,二、 普通螺栓的抗拉连接,1、单个普通螺栓的抗拉承载力,连接件刚度对螺栓抗拉承载力的影响： 翼缘板刚度不是很大，由于翼缘弯曲，螺栓受到撬力的附加作用，杆力增加。,我国规范将螺栓的抗拉强度设计值降低20%来简化考虑撬力影响。,由于垂直于连接板的肋板刚度很大，通常假定各个螺栓平均受拉。,2、 普通螺栓群轴心受拉,3、 普通螺栓群弯距受拉,剪力V通过承托板传递 弯矩作用下，离中和轴越远的螺栓所受拉力越大，而压力则由部分受压的端板承受。,4、 普通螺栓群偏心受拉,三、普通螺栓受剪力和拉力的联合作

35、用,有两种可能破坏形式： 螺栓杆受剪受拉破坏； 孔壁承压破坏；,高强度螺栓摩擦型连接抗剪 不容许接触面出现滑移，以出现滑动为抗剪承载力极限状态,1、高强度螺栓抗剪连接的工作性能,高强度螺栓承压型连接抗剪 容许接触面出现滑移，以连接达到破坏为承载力极限状态 达到极限承载力时预拉力几乎完全消失。,7.7 高强度螺栓连接的工作性能（了解）,螺杆中预拉力P与板层间则存在预压力C维持平衡 外界Nt作用下螺杆中拉力增加，板件中压力减少,2、 高强度螺栓抗拉连接的工作性能,3、高强度螺栓抗拉剪的工作性能,钢结构识图,一、常用型钢表示方法,二、螺栓、孔、电焊铆钉的表示方法,三、焊缝的表示方法,1、单面焊缝,1

36、）当箭头指向焊缝所在的一面时，应将图形符号和尺寸标注在横线的上方(图a)；当箭头指向焊缝所在另一面时，应将图形符号和尺寸标注在横线的下方(图b)。 2）表示环绕工作件周围的焊缝时，其围焊焊缝符号为圆圈，绘在引出线的转折处，并标注焊角尺寸K(图c)。,2、双面焊缝,1）双面焊缝的标注，应在横线的上、下都标注符号和尺寸。上方表示箭头一面的符号和尺寸，下方表示另一面的符号和尺寸(图a)； 2）当两面的焊缝尺寸相同时，只需在横线上方标注焊缝的符号和尺寸(图b、c、d)。,3个和3个以上的焊件相互焊接的焊缝，不得作为双面焊缝标注。其焊缝符号和尺寸应分别标注。,3、三个以上焊件的焊缝,4、相同焊缝的表示,

37、1）在同一图形上，当焊缝型式、断面尺寸和辅助要求均相同时，可只选择一处标注焊缝的符号和尺寸，并加注“相同焊缝符号”，相同焊缝符号为3/4圆弧，绘在引出线的转折处(图a)。 2）在同一图形上，当有数种相同的焊缝时，可将焊缝分类编号标注。在同一类焊缝中可选择一处标注焊缝符号和尺寸。分类编号采用大写的拉丁字母A、B、C(图b)。,5、现场焊缝的表示,6、熔透角焊缝的表示,现场焊缝符号为涂黑的三角形旗号，绘在引出线的转折处。,熔透角焊缝的符号为涂黑的圆圈，绘在引出线的转折处。,四、尺寸标注,不等边角钢的构件，必须标注出角钢一肢的尺寸。,1、不等边角钢的标注,节点尺寸，应注明节点板的尺寸和各杆件螺栓孔中心或中心距，以及杆件端部至几何中心线交点的距离。,2、节点尺寸的标注,3、缀板的标注,双型钢组合截面的构件,应注明缀板的数量及尺寸。引出横线上方标注缀板的数量及缀板的宽度、厚度，引出横线下方标注缀板的长度尺寸。,非焊接的节点板，应注明节点板的尺寸和螺栓孔中心与几何中心线交点的距离。,4、非焊接节点板的尺寸标注,