1、2022年11月28日灵犀地教师根据高等职业院校土建类建筑结构课程教学要求制作钢 结 构模块6建筑钢材的力学性能及强度设计值钢结构的连接目录CATALOG01了解建筑钢材的力学性能。02掌握钢结构焊缝连接的方式及构造。03掌握钢结构焊缝连接的承载力计算方法。04掌握钢结构螺栓连接的类型与构造。教学目标05掌握钢结构螺栓连接的承载力计算方法。建筑钢材的力学性能及强度设计值u 6.1.1 建筑钢材的力学性能u 6.1.2 建筑钢材的强度设计值6.1.1 建筑钢材的力学性能1.强度对于没有明显屈服点的钢材（如热处理钢材），以残余变形（=0.2%）时的应力作为名义屈服点，其值约等于极限强度的85%。提
2、示6.1.1 建筑钢材的力学性能伸长率是衡量钢材塑性的重要指标。伸长率是指断裂前试件的永久变形与原标定长度的百分比，取5d或10d（d为圆形试件直径）为标定长度，其相应的伸长率用5或10表示。伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形能力。2.塑性进行结构制造时，这种能力可使材料经受剪切、冲压、弯曲及锤击所产生的局部屈服而无明显损坏。提示6.1.1 建筑钢材的力学性能冷弯性能是指钢材在冷加工（常温下加工）下产生塑性变形时，对所产生裂缝的抵抗能力。冷弯试验是在材料试验机上进行的，利用冷弯冲头进行加压。当试件弯曲至180时，检查试件弯曲部分的外面、里面和侧面，如无裂纹、断裂或分层，即认为试件的冷弯性能合格
3、。3.冷弯性能6.1.1 建筑钢材的力学性能韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力。韧性是钢材强度和塑性的综合指标。冲击韧性随温度的降低而降低。其规律是开始下降缓慢，当达到一定温度时，突然下降很多而呈脆性，这种性质称为钢材的冷脆性，这时的温度称为脆性临界温度。4.冲击韧性钢材的脆性临界温度越低，低温冲击韧性越好。提示6.1.2 建筑钢材的强度设计值钢材强度设计值根据钢材的厚度或直径按表6-1采用。6.1.2 建筑钢材的强度设计值钢材强度设计值根据钢材的厚度或直径按表6-1采用。钢 结 构 的 连 接u 6.2.1 焊缝连接u 6.2.2 螺栓连接6.2.1 焊缝连接1.焊接方法 钢结构中常用的焊接方法是
4、电弧焊，即利用焊条与焊丝及焊件间产生的电弧热，将金属加热并熔化的焊接方法。电弧焊包括手工电弧焊、半自动电弧焊及气体保护焊等。6.2.1 焊缝连接2.焊缝连接形式及焊缝构造1）焊缝连接形式焊缝连接形式按被连接构件间的相对位置分为对接连接、搭接连接、T形连接和角部连接，如图所示。6.2.1 焊缝连接2.焊缝连接形式及焊缝构造2）焊缝构造焊缝按构造分为对接焊缝和角焊缝两种类型。（1）对接焊缝。对接焊缝按所受力的方向分为正对接焊缝和斜对接焊缝。（2）角焊缝。角焊缝按所受力的方向分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜面角焊缝。焊缝连接形式按被连接构件间的相对位置分为对接连接、搭接连接、T形连接和角部连接，如图所
5、示。6.2.1 焊缝连接3.焊缝连接计算1）轴心受力对接焊缝的计算（1）对接焊缝受垂直于焊缝长度方向的轴向力（拉力或压力）时，其焊缝强度应按式计算。6.2.1 焊缝连接【例6-1】试验算图所示钢板对接焊缝的强度。钢板的宽度为b=600mm，板厚为t=20mm，轴向力设计值为N=2200 kN，钢材为Q235B，手工焊，焊条为E43型，焊缝质量为三级。6.2.1 焊缝连接3.焊缝连接计算6.2.1 焊缝连接3.焊缝连接计算【例6-2】如图所示的角钢与连接板的三面焊连接，轴向力设计值为N=800kN（静力荷载），角钢为21107010（长肢相连），连接板的厚度为12mm，钢材为Q235，焊条为E4
6、3型，手工焊。试确定所需焊脚尺寸和焊缝长度。肢背和肢尖焊缝需要的实际长度为6.2.2 螺栓连接1.普通螺栓连接1）普通螺栓连接的构造螺栓的排列应简单、统一而紧凑，满足受力要求，构造合理又便于安装。螺栓的排列方式有并列排列和错列排列两种，如图所示。并列排列较简单，但栓孔对截面削弱较大；错列排列较紧凑，可减小截面削弱。6.2.2 螺栓连接1.普通螺栓连接2）普通螺栓连接的计算（1）受剪螺栓的承载力计算。在受剪螺栓中，假定栓杆剪应力沿受剪面均匀分布，孔壁承压应力换算为沿栓杆直径投影宽度内板件面上均匀分布的应力。普通螺栓受剪承载力设计值为普通螺栓承压承载力设计值为由于螺栓削弱了构件的截面，因此在排列好
7、所需螺栓后，还需验算构件净截面强度（见图）。【例6-3】两截面尺寸均为360 mm8 mm的钢板，采用C级普通螺栓的双盖板拼接。试设计此连接。已知轴心拉力设计值为N=325 kN，钢材为Q235，螺栓采用M20。6.2.2 螺栓连接2.高强度螺栓连接高强度螺栓有摩擦型和承压型两种。摩擦型高强度螺栓在抗剪连接设计中以剪力达到板件接触面间可能发生的最大摩擦力为极限状态。而承压型高强度螺栓在受剪时则允许摩擦力被克服并发生相对滑移，之后外力还可继续增加，并以栓杆抗剪或孔壁承压的最终破坏为极限状态。在受拉时，两者没有区别。思考与练习1.思考题（1）对接焊缝有几种？各有哪些构造要求？（2）角焊缝的截面形式
8、有哪些？角焊缝有什么特点？（3）角焊缝的构造要求有哪些？（4）角焊缝的受力特点有哪些？（5）螺栓连接中螺栓的排列方式有哪些？螺栓排列应考虑哪些问题？（6）按受力形式的不同，普通螺栓连接可分为哪几类？（7）高强度螺栓连接的受力机理是什么？与普通螺栓连接有什么区别？思考与练习2.判断题（1）100808表示不等边角钢的长边宽为100mm，短边宽为80mm，厚为8mm。（）（2）螺栓排列分为并列排列和错列排列两种形式，其中并列排列比较简单整齐，布置紧凑，所用连接板尺寸小，但对构件截面的削弱较大。（）（3）钢结构设计标准中规定角焊缝的最小焊脚尺寸为hf=1.5t，其中t为较薄焊件的厚度。（）（4）当采
9、用引弧板时，对接焊缝的计算长度取焊缝的实际长度。（）（5）角焊缝的破坏截面均为最小截面，面积为角焊缝的计算厚度与焊缝计算长度的乘积。（）思考与练习2.判断题（6）角钢与连接板用角焊缝连接可以采用两侧缝、三面围焊和L形围焊。（）（7）焊缝长度方向与作用力方向垂直的为侧面角焊缝。（）（8）所有对接焊缝都需要进行强度验算。（）（9）螺栓实际剪力小于单个螺栓承压承载力是为防止连接板较薄时，可能因承压强度不足而引起破坏。（）（10）在静力或间接动力荷载作用下，正面角焊缝的强度设计增大系数为f=1.0；但对直接承受动力荷载的结构，应取f=1.22。（）思考与练习3.单项选择题（1）钢材的设计强度是根据（）
10、确定的。A.比例极限 B.弹性极限 C.屈服点 D.抗拉强度（2）一宽度为b、厚度为t的钢板有一直径为d0的孔，则钢板的净截面面积为（）。（3）高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接相比，（）。A.承载力计算方法不同 B.施工方法不同 C.没有本质区别 D.材料不同（4）一个承受剪力作用的普通螺栓在抗剪连接中的承载力是（）。A.栓杆的抗剪承载力 B.被连接构件的承压承载力 C.A、B中的较大值 D.A、B中的较小值思考与练习3.单项选择题（5）高强度螺栓承压型连接适用于（）。A.直接承受动力荷载的连接B.冷弯薄壁型钢结构的连接 C.承受反复荷载作用的结构D.承受静力荷载及间接承受动力荷载的连接（6）
11、摩擦型高强度螺栓抗剪时依靠（）承载。A.螺栓的预拉力 B.螺栓杆的抗剪 C.孔壁承压 D.板件间的摩阻力（7）抗剪连接中，与C级普通螺栓相比较，摩擦型高强度螺栓的特点是（）。A.连接变形大 B.承载力低 C.仅用于安装连接 D.适用于动力荷载（8）螺栓连接采用端距等于或大于2d0，是为了防止（）。A.钢板被冲剪破坏 B.螺栓杆被剪坏 C.螺栓杆被压坏 D.螺栓产生过大的弯曲变形思考与练习4.计算题（1）试设计50014钢板的对接焊缝拼接。钢板承受轴心拉力，其中恒荷载和活荷载标准值所引起的轴心拉力值分别为700 kN和400 kN，相应的荷载分项系数为1.2和1.4。已知钢材为Q235，采用E43型焊条，手工电弧焊，三级质量标准，施焊时未用引弧板。（2）截面为34012的钢板构件的拼接采用双盖板普通螺栓连接，盖板厚度为8 mm，钢材为Q235，螺栓为C级，M20，构件承受轴心拉力设计值为N=600 kN。试设计该拼接接头的普通螺栓连接。思考与练习4.计算题（3）试设计用高强度螺栓摩擦型连接的钢板进行拼接连接。采用双盖板，钢板截面为34020，盖板采用两块30010的钢板。已知钢材为Q345，螺栓为8.8级，M22，接触面采用喷砂处理，承受轴心拉力设计值为N=1 600 kN。谢谢观赏 敬请指正2022年11月28日灵犀地教师
