1、钢结构可能的破坏形式 结构的脆性断裂 结构的塑性破坏 结构的疲劳破坏 结构的损伤累积破坏 结构的整体失稳 结构和构件的局部失稳结构的损伤累积破坏结构的损伤累积破坏 土木工程结构在施工过程和使用期间，总会受到各种不利因素（如施工过程中的损伤，材料老化、锈蚀等）或灾害因素（如地震、强风等）的作用，使结构某一部分发生损伤。如果该结构继续使用，随着时间增长，结构的损伤不断积累而导致破坏，称为损伤累积破坏。结构的整体失稳结构的整体失稳 结构所承受的外荷载尚未达到按强度计算得到的结构破坏荷载时，结构已不能承担荷载，并产生较大变形，整个结构偏离原来的平衡位置而倒塌。结构和构件的局部失稳结构和构件的局部失稳
2、结构或构件在保持整体稳定的条件下，结构中的局部构件或结构中的板件已不能承受外荷载的作用而失去稳定。构件：受压柱、受弯梁 板件：受压翼缘、受压腹板第六节第六节 钢结构的连接钢结构的连接钢结构连接的基本方式钢结构连接的基本方式(1)1)铆钉连接铆钉连接 螺栓连接螺栓连接 焊缝连接焊缝连接 钢结构的基本连接方式钢结构的基本连接方式钢结构连接的基本方式钢结构连接的基本方式(2)2)1.焊接连接焊接连接（冶金式）（冶金式）使金属高温融化后形成整体使金属高温融化后形成整体采用焊接材料：采用焊接材料：电弧焊、气焊、电渣焊电弧焊、气焊、电渣焊不采用焊接材料：不采用焊接材料：电阻焊电阻焊2.紧固件连接紧固件连接
3、（机械式）（机械式）3.其他其他（化学式）（化学式）螺栓：螺栓：普通螺栓：精制螺栓普通螺栓：精制螺栓(A(A、B B级级)粗制螺栓粗制螺栓(C(C级级)高强度螺栓：高强度螺栓：铆钉：铆钉：钉连接：钉连接：(射钉、自攻螺钉、焊钉射钉、自攻螺钉、焊钉)强力胶：直接粘合零件强力胶：直接粘合零件化学浆锚螺栓：通过结构胶将锚栓与锚固基础结化学浆锚螺栓：通过结构胶将锚栓与锚固基础结合成一个整体，用于钢构件与混凝土构件的连接合成一个整体，用于钢构件与混凝土构件的连接 钢结构的基本连接方式钢结构的基本连接方式钢结构连接的基本方式钢结构连接的基本方式(3)3)材质易变脆材质易变脆产生残余应力、残余变形、焊接缺陷
4、产生残余应力、残余变形、焊接缺陷对钢结构疲劳、稳定有不利影响对钢结构疲劳、稳定有不利影响较多地依赖焊工的技能水平较多地依赖焊工的技能水平质量检验要求较高时检验工作量较大质量检验要求较高时检验工作量较大缺点缺点 现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛优点优点构造简单构造简单 任何形状的构件可直接连接，无需辅助零配件任何形状的构件可直接连接，无需辅助零配件省工省料省工省料 加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面施工快速施工快速 可自动化操作可自动化操作连接的密闭性好，刚度大，整体性好连接的密闭性好，刚度大，整体性好 焊接的特点焊接
5、的特点钢结构连接的基本方式钢结构连接的基本方式(4)4)工厂构件焊接、工地节点螺栓连接工厂构件焊接、工地节点螺栓连接钢结构发展方向钢结构发展方向优点优点施工简单，装拆方便，对安装工的要求高施工简单，装拆方便，对安装工的要求高 摩擦型高强度螺栓连接动力性能好摩擦型高强度螺栓连接动力性能好耐疲劳，易阻止裂纹扩展耐疲劳，易阻止裂纹扩展缺点缺点费料、开孔截面削弱费料、开孔截面削弱螺栓孔加工精度要求螺栓孔加工精度要求高高 螺栓连接的特点螺栓连接的特点钢结构连接的基本方式钢结构连接的基本方式(5)5)优点优点塑性、韧性好，动力性能塑性、韧性好，动力性能好好缺点缺点费料、加热铆合过程极其费工费料、加热铆合过
6、程极其费工目前承重钢结构连接中已很少应用目前承重钢结构连接中已很少应用 铆钉连接的特点铆钉连接的特点钢结构连接的基本方式钢结构连接的基本方式(6)6)栓钉将钢板与混凝土板连接起来栓钉将钢板与混凝土板连接起来栓钉承受剪力栓钉承受剪力 栓（焊）钉连接的特点栓（焊）钉连接的特点钢结构连接的基本方式钢结构连接的基本方式(7)7)射射钉钉枪枪用于薄壁构件（压型钢板屋面板、墙板与梁、柱）的连接用于薄壁构件（压型钢板屋面板、墙板与梁、柱）的连接可采用射枪、铆枪等专用工具安装可采用射枪、铆枪等专用工具安装 射钉、自攻螺钉射钉、自攻螺钉的特点的特点钢结构连接的基本方式钢结构连接的基本方式(8)8)连接方法优 点
7、缺 点焊 接对焊件几何形体适应性强，构造简单，省材省工，工效高，连接连续性强,可达到气密和水密要求，节点刚度大对材质要求高，焊接程序严格，质量检验工作量大,要求高;存在有焊接缺陷的可能，产生焊接应力和焊接变形，导致材料脆化，对构件的疲劳强度和稳定性产生影响;一旦开裂则裂缝开展较快,对焊工技术等级要求较高铆 接传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力性能好费钢、费工，开孔对构件截面有一定削弱普通螺栓连 接装拆便利，设备简单粗制螺栓不宜受剪，精制螺栓加工和安装难度较大，开孔对构件截面有一定削弱高强螺栓连 接加工方便，可拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好摩擦面处理及安装工艺略为复杂，造价
8、略高，对构件截面削弱相对较小，质量检验要求高射钉、自攻螺栓连接灵活，安装方便，构件无须预先处理，适用于轻钢、薄板结构不能承受较大集中力 基本连接方式对比基本连接方式对比焊接连接形式及特性（焊接连接形式及特性（1 1）根据焊件相对位置根据焊件相对位置根据焊缝构造根据焊缝构造根据焊缝连续性根据焊缝连续性根据施焊位置根据施焊位置平接平接搭接搭接顶接（顶接（T T形）形）角接角接对接焊缝（直缝和斜缝）对接焊缝（直缝和斜缝）角焊缝（侧缝和端缝）角焊缝（侧缝和端缝）组合形式组合形式连续焊连续焊间断焊间断焊俯焊俯焊立焊立焊横焊横焊仰焊仰焊平接平接（对接焊对接焊缝）缝）搭接搭接（角焊缝）（角焊缝）顶接顶接（T
9、 T型连接）型连接）对接对接焊缝焊缝角焊缝角焊缝角接角接对接焊缝对接焊缝角焊缝角焊缝 焊缝形式焊缝的不同分类焊缝形式焊缝的不同分类灵活，安装方便，构件无须预先处理，适用于轻钢、薄板结构省工省料 加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面A级B级区别：仅尺寸不同，A级d24，L 150mm；焊缝越长应力不均匀程度越高传力不均，应力集中严重，搭接时费料焊脚尺寸是指角焊缝根角至焊缝截面外边缘（焊趾）的尺寸另:对于自动埋弧焊hf,min可减去1mm;连接变形小，螺栓不易松动高强度螺栓连接的构造（4）第六节 钢结构的连接结构的整体失稳钉连接：(射钉、自攻螺钉、焊钉)普通螺栓受力特点和设计承载力（3）7 h f(
10、焊缝高度)（2）最大焊脚尺寸hf,max确定焊缝质量检验等级射钉、自攻螺钉的特点不采用焊接材料：电阻焊剪力螺栓 受力垂直螺杆，螺杆承剪、孔壁承压。典型节点（1）拼接板连接 承受轴力N作用焊接连接形式及特性（焊接连接形式及特性（2 2）用料经济，传力平稳，动力性能好用料经济，传力平稳，动力性能好较厚的板需开剖口，费工较厚的板需开剖口，费工施工简便施工简便传力不均，应力集中严重，搭接时费料传力不均，应力集中严重，搭接时费料对接焊缝对接焊缝直焊缝直焊缝斜焊缝斜焊缝角焊缝角焊缝侧焊缝侧焊缝（与力平行）（与力平行）端焊缝端焊缝（与力垂直）（与力垂直）焊缝形式对接焊缝与角焊缝焊缝形式对接焊缝与角焊缝焊接连
11、接形式及特性（焊接连接形式及特性（3 3）间断焊缝间断焊缝连续焊缝连续焊缝不重要或受力小的构件，可采用间断焊缝连接焊缝形式连续焊缝与间断焊缝焊缝形式连续焊缝与间断焊缝焊接连接形式及特性（焊接连接形式及特性（4 4）俯焊俯焊横焊横焊 立焊立焊 仰焊仰焊 质量好质量好质量一般质量一般质量差质量差 焊缝形式施焊方位焊缝形式施焊方位对接焊缝对接焊缝的计算（的计算（1 1）1.1.确定计算截面上的内力（荷载效应）确定计算截面上的内力（荷载效应）注意点：防止内力漏项注意点：防止内力漏项2.2.确定焊缝质量检验等级确定焊缝质量检验等级 根据结构重要性、荷载特性、焊缝形式、工作根据结构重要性、荷载特性、焊缝形
12、式、工作环境以及应力状态等对接焊缝一般均有全熔透环境以及应力状态等对接焊缝一般均有全熔透要求，等级为二级或一级要求，等级为二级或一级 3.3.确定焊缝强度设计值确定焊缝强度设计值 抗拉强度抗拉强度 抗压强度抗压强度 抗剪强度抗剪强度 4.4.计算焊缝截面特性计算焊缝截面特性 截面面积截面面积A A、惯性矩、惯性矩I I、截面模量、截面模量W W、面积矩、面积矩S S等等5.5.应力计算应力计算6.6.强度校核强度校核 计算步骤计算步骤wtfwcfwVf 对接焊缝对接焊缝的计算（的计算（2 2）直直焊焊缝缝引弧板引弧板wcwtwwfftlN 或N 轴心拉力或压力轴心拉力或压力tw 焊缝厚度（不同
13、板连接时为较小板厚）焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）lw 焊缝计算长度，焊缝计算长度，有引弧板有引弧板lwL，无引弧板无引弧板lwL2t（较小板厚）（较小板厚）对接焊缝抗拉或抗压设计强度强度对接焊缝抗拉或抗压设计强度强度wcwtff 或焊缝应力验算焊缝应力验算式中：式中：典型节点（典型节点（1）焊缝轴心受力直缝）焊缝轴心受力直缝直缝直缝对接焊缝对接焊缝的计算（的计算（3 3）斜斜焊焊缝缝焊缝应力焊缝应力简化验算简化验算wcwtwwfftlN sin或 coswvwwftlNlw 斜焊缝计算长度，斜焊缝计算长度，对接焊缝抗剪设计强度强度对接焊缝抗剪设计强度强度 wVf规范规定规范规定当当 ，可
14、不验算。，可不验算。5.1tg斜缝斜缝 典型节点（典型节点（1）焊缝轴心受力斜缝）焊缝轴心受力斜缝对接焊缝对接焊缝的计算（的计算（4 4）弯矩弯矩 M剪力剪力 V平板梁平板梁 工字形梁工字形梁应力分布应力分布应力分布应力分布弯矩弯矩 M剪力剪力 V轴力轴力 N应力分应力分布布)(maxwcwtxffWMwvwwwftIVSmaxwtzsf1.132121 典型节点（典型节点（2）梁的拼接弯矩、剪力、轴力作用）梁的拼接弯矩、剪力、轴力作用对接焊缝对接焊缝的计算（的计算（5 5）弯矩弯矩 M 剪力剪力 V梁柱连接处梁柱连接处柱牛腿处柱牛腿处atw焊缝截焊缝截面面应力分应力分布布与一般梁中连接计算不
15、同：与一般梁中连接计算不同：剪力仅由梁或牛腿腹板承受剪力仅由梁或牛腿腹板承受 wAV 典型节点（典型节点（3）牛腿焊接弯矩、剪力作用）牛腿焊接弯矩、剪力作用对接焊缝对接焊缝的计算（的计算（6 6）)(11wcwtwwffIMyANwtzswwwfAVIMyAN1.13,2222222wtzswwwfAVIMyAN1.13,2323333wtwwfIMyAN44wwthA0焊缝有效抗剪面积，wA整个焊缝截面的面积；典型节点（典型节点（4）牛腿焊接弯矩、剪力、轴力作用）牛腿焊接弯矩、剪力、轴力作用 角焊缝角焊缝的的构造构造（1）直角焊缝直角焊缝斜角焊缝斜角焊缝 角焊缝截面角焊缝截面（1）按）按两焊
16、角边夹角划分两焊角边夹角划分 除钢管结构外除钢管结构外,对于对于135o或或6mm 6mm时，时，h hf,maxf,max t t-(12)mm-(12)mm；钢管构件除外钢管构件除外 对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大于对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大于圆孔直径或槽孔短径的圆孔直径或槽孔短径的1/31/3 角焊缝角焊缝的的构造构造（5 5）（3）最小焊脚尺寸最小焊脚尺寸hf,minhf,min 角焊缝截面尺寸角焊缝截面尺寸)(5.12min,计计算算数数值值只只进进不不舍舍！thf 式中式中:t t2 2-较厚焊件厚度。较厚焊件厚度。当当t24mm时时,hf,min=t2另另
17、:对于自动埋弧焊对于自动埋弧焊h hf,minf,min可减去可减去1mm;1mm;对于对于T T型连接单面角焊缝型连接单面角焊缝hf,min应加上应加上1mm;1mm;角焊缝角焊缝的的构造构造（6 6）（4）侧缝的最大计算长度侧缝的最大计算长度 角焊缝截面尺寸角焊缝截面尺寸fwhl60 当实际长度大于以上值时，计算时不考虑超过部分的强度；当实际长度大于以上值时，计算时不考虑超过部分的强度；但当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。但当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。（5）角焊缝的最小计算长度角焊缝的最小计算长度mmhlfw408且不得小于当焊件的焊接长度不受限制时，在满足最大焊缝长度的
18、当焊件的焊接长度不受限制时，在满足最大焊缝长度的要求下，小而长的焊缝比大而短的焊缝好！要求下，小而长的焊缝比大而短的焊缝好！角焊缝角焊缝的的构造构造（7 7）（6）搭接连接的构造要求搭接连接的构造要求 角焊缝截面尺寸角焊缝截面尺寸板件与节点板的连接仅用两侧缝焊接时：板件与节点板的连接仅用两侧缝焊接时：A A、为避免应力传递过分弯折导致应力不均：、为避免应力传递过分弯折导致应力不均：blw B B、为避免焊缝横向收缩引起的板件拱曲太大：、为避免焊缝横向收缩引起的板件拱曲太大：）（或或）（mmtmmmmttb121901216111 不满足此条件时，应加塞焊或采用三面围焊！不满足此条件时，应加塞焊
19、或采用三面围焊！bwlt1t2 角焊缝角焊缝的的构造构造（8 8）（6）搭接连接的构造要求搭接连接的构造要求 角焊缝截面尺寸角焊缝截面尺寸C C、角焊缝的端部位于构件转角处时，应作、角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2 2hfhf的绕角焊，且的绕角焊，且转角处必须连续施焊。转角处必须连续施焊。D D、在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的、在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5 5倍，倍，且不得小于且不得小于25mm25mm。b2hft1t225,51t 角焊缝角焊缝的的构造构造（9 9）（7）构造要求汇总构造要求汇总 角焊缝截面尺寸角焊缝截面尺寸 角焊缝角焊缝的受力特点（的受力
20、特点（1 1）侧缝的应力状态侧缝的应力状态主要受剪应力，分布不均，两头大中间小，主要受剪应力，分布不均，两头大中间小，焊缝越长应力不均匀程度越高焊缝越长应力不均匀程度越高强度相对较低，塑性较好强度相对较低，塑性较好破坏常发生在近似破坏常发生在近似4545斜平面上斜平面上端焊缝端焊缝侧焊缝侧焊缝 角焊缝角焊缝的受力特点（的受力特点（2 2）计算截面计算截面 均取均取焊缝焊缝45喉部为有效截面喉部为有效截面（假定破坏截面）（假定破坏截面）有效焊缝高度有效焊缝高度 h e 0.7 h f(焊缝高度焊缝高度)h fh fh e有效截面有效截面计算焊缝长度计算焊缝长度lw 每条连续焊缝的长度每条连续焊缝
21、的长度2h f（每端扣（每端扣h f）角焊缝的计算截面角焊缝的计算截面hfhehfh1h2deh-h-焊缝厚度、焊缝厚度、h h1 1熔深熔深h h2 2凸度、凸度、d d焊趾、焊趾、e e焊根焊根高强度螺栓设计预拉力 P（kN）焊缝形式施焊方位弯矩 M 剪力 V计算长度：非连续焊缝计算长度Lw=L-nhf结构和构件的局部失稳弯矩 M 剪力 VI 类孔：孔壁粗糙度小，孔径偏差允许+0.角焊缝的受力特点（3）普通螺栓连接的构造(4)连接的密闭性好，刚度大，整体性好抗压强度弯矩及与轴力、剪力的共同作用高强度螺栓设计预拉力 P（kN）B级d24，L150mm高强度螺栓：lw 每条连续焊缝的长度2h
22、f（每端扣h f）破坏常发生在近似45斜平面上焊缝越长应力不均匀程度越高（2）按焊缝截面形式划分弯矩 M 剪力 V角焊缝角焊缝的受力特点（的受力特点（3 3）破坏面破坏面wf2/223)(3f试验公式试验公式 角焊缝的计算应力角焊缝的计算应力NyNx=fh he el lw w45O45Oh hf f角焊缝角焊缝的受力特点（的受力特点（4 4）简化公式简化公式 wf2f2f)(ff 端焊缝强度增大系数端焊缝强度增大系数 f直角焊缝直角焊缝斜角焊缝斜角焊缝 1.01.22 静载、静载、间接动载间接动载 1.0 直接动载直接动载 fwffff当当 0 时fwfff 0 时式中：式中：f 平行平行焊
23、缝长度方向的计算应力焊缝长度方向的计算应力 f 垂直垂直焊缝长度方向的计算应力焊缝长度方向的计算应力 wff 角焊缝强度设计值角焊缝强度设计值 危险点危险点 角焊缝的计算应力角焊缝的计算应力weyflhNwexflhN2f f：得 1.22整理上式，并令23f 角焊缝角焊缝的计算（的计算（1 1）计算步骤计算步骤轴力、剪力及联合作用轴力、剪力及联合作用弯矩及与轴力、剪力的共同作用弯矩及与轴力、剪力的共同作用扭矩及与轴力、剪力的共同作用扭矩及与轴力、剪力的共同作用焊缝群截面特性计算焊缝群截面特性计算计算长度：非连续焊缝计算长度计算长度：非连续焊缝计算长度Lw=L-nhf 连续焊缝只考虑起弧和落弧
24、处的扣除连续焊缝只考虑起弧和落弧处的扣除hf焊缝群形心轴确定、有效截面积、截面模量计算等焊缝群形心轴确定、有效截面积、截面模量计算等 应力计算应力计算强度校核强度校核确定确定、ffwf2f2f)(f焊缝（焊缝群）内力分析焊缝（焊缝群）内力分析 角焊缝角焊缝的计算（的计算（2 2）两边侧焊两边侧焊两边端焊两边端焊验算验算 端焊缝强度提高系数端焊缝强度提高系数验算验算认为焊缝有效截面上应力均匀分布认为焊缝有效截面上应力均匀分布一条单独的焊缝，每端扣除一条单独的焊缝，每端扣除hf 典型节点（典型节点（1）拼接板连接拼接板连接 承受轴力承受轴力N作用作用 角焊缝角焊缝的计算（的计算（3 3）验算验算四
25、周围焊四周围焊当焊缝受直接动力荷载时当焊缝受直接动力荷载时：由端焊缝由端焊缝1N1122再验算侧焊缝再验算侧焊缝N1lw1N2，lw2减小拼接板减小拼接板角部应力集中角部应力集中四周菱形围焊四周菱形围焊简化验算简化验算 无论静载、动载无论静载、动载12NNN 典型节点（典型节点（1）拼接板连接拼接板连接 承受轴力承受轴力N作用作用普通螺栓连接普通螺栓连接的的构造构造(1)1)普通螺栓的分类普通螺栓的分类 普通螺栓连接普通螺栓连接的的构造构造(2)2)A级级B级区别：级区别：仅尺寸不同，仅尺寸不同，A级级d24，L 150mm；B级级d24，L150mm分类分类钢材钢材强度强度等级等级孔径孔径d
26、0与与栓径栓径d之差之差(mm)加工加工受力受力特点特点安装安装应用应用C级级粗制粗制螺栓螺栓普通普通碳素钢碳素钢Q2354.64.81.0 1.5粗糙粗糙尺寸不准尺寸不准成本低成本低抗剪差抗剪差抗拉好抗拉好方便方便承拉承拉应用多应用多临时固定临时固定A级级B级级精制精制螺栓螺栓优质优质碳素钢碳素钢45号钢号钢35号钢号钢8.80.30.5精度高精度高尺寸准确尺寸准确成本高成本高抗剪抗剪抗拉抗拉均好均好精度精度要求高要求高目前目前应用应用减少减少 I 类孔：类孔：孔壁粗糙度小，孔径偏差允许孔壁粗糙度小，孔径偏差允许+0.25mm，对应，对应A、B级螺栓级螺栓II类孔：类孔：孔壁粗糙度大，孔径偏
27、差允许孔壁粗糙度大，孔径偏差允许+1mm，对应，对应C级螺栓级螺栓 普通螺栓的分类普通螺栓的分类 普通螺栓连接普通螺栓连接的的构造构造(3)3)受力要求受力要求 螺距过小：钢板剪坏。螺距过小：钢板剪坏。螺距过大：受压时钢板张开。螺距过大：受压时钢板张开。构造要求构造要求 螺距过大：连接不紧密，潮气侵入腐蚀。螺距过大：连接不紧密，潮气侵入腐蚀。施工要求施工要求 螺距过小：施工时转动扳手困难。螺距过小：施工时转动扳手困难。螺栓螺栓间距间距布置布置要求要求 螺栓群的排列螺栓群的排列 普通螺栓连接普通螺栓连接的的构造构造(4)4)螺栓最大和最小容许间距螺栓最大和最小容许间距 螺栓群的排列螺栓群的排列
28、普通螺栓受力特点和设计承载力（普通螺栓受力特点和设计承载力（1 1）剪力螺栓剪力螺栓 受力垂直螺杆，螺杆承剪、孔壁承压。受力垂直螺杆，螺杆承剪、孔壁承压。连接件有错动趋势连接件有错动趋势拉力螺栓拉力螺栓 受力平行螺杆，螺杆承拉。受力平行螺杆，螺杆承拉。连接件有脱开趋势。连接件有脱开趋势。依据依据受力受力方式方式剪剪力力螺螺栓栓拉拉力力螺螺栓栓 普通螺栓的受力普通螺栓的受力塑性、韧性好，动力性能好当 t 6mm时，hf,max t-(12)mm；（3）最小焊脚尺寸hf,min 对接焊缝抗剪设计强度强度连接的密闭性好，刚度大，整体性好焊缝形式连续焊缝与间断焊缝钉连接：(射钉、自攻螺钉、焊钉)钢结构
29、的基本连接方式破坏常发生在近似45斜平面上普通螺栓受力特点和设计承载力（4）高强度螺栓连接的构造（4）高强度螺栓连接的构造（2）lw 焊缝计算长度，有引弧板lwL，无引弧板lwL2t（较小板厚）（3）最小焊脚尺寸hf,min适宜动力荷载，但施焊不便钉连接：(射钉、自攻螺钉、焊钉)焊接连接形式及特性（4）（2）按焊缝截面形式划分对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大于根据结构重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等对接焊缝一般均有全熔透要求，等级为二级或一级 普通螺栓受力特点和设计承载力（普通螺栓受力特点和设计承载力（2 2）（1）螺栓剪断螺栓剪断（板较厚，螺栓较细）（板较厚，螺栓较
30、细）（2）钢板孔壁挤压破坏钢板孔壁挤压破坏（板较薄，螺栓较粗）（板较薄，螺栓较粗）普通受剪螺栓的传力机理普通受剪螺栓的传力机理 螺栓安装拧紧后，在工作荷载的作用下，被夹紧的板件相对滑动，螺栓安装拧紧后，在工作荷载的作用下，被夹紧的板件相对滑动，在相反的方向螺杆靠紧孔壁，导致螺杆受剪切作用，孔壁受压力作用，在相反的方向螺杆靠紧孔壁，导致螺杆受剪切作用，孔壁受压力作用，直至螺杆剪断或孔壁受压破坏直至螺杆剪断或孔壁受压破坏 普通螺栓受力特点和设计承载力（普通螺栓受力特点和设计承载力（3 3）（1）螺栓剪断螺栓剪断（板较厚，螺栓较细）（板较厚，螺栓较细）（2）钢板孔壁挤压破坏钢板孔壁挤压破坏（板较薄，
31、螺栓较粗）（板较薄，螺栓较粗）（3）钢板拉断钢板拉断（板开孔，截面削弱）（板开孔，截面削弱）（4）钢板剪坏钢板剪坏（螺栓端距过小）（螺栓端距过小）（5）螺栓弯曲破坏螺栓弯曲破坏（板过厚，螺栓细长）（板过厚，螺栓细长）防止螺栓破坏措施防止螺栓破坏措施(1)(2)(3)通过计算解决通过计算解决(4)(5)通过构造解决通过构造解决端距端距 2d。螺杆长度螺杆长度 5d 普通受剪螺栓的破坏模式普通受剪螺栓的破坏模式 普通螺栓受力特点和设计承载力（普通螺栓受力特点和设计承载力（4 4）受拉螺栓的破坏模式受拉螺栓的破坏模式 螺杆净截面达到设计承载力而被拉坏计算控制螺杆净截面达到设计承载力而被拉坏计算控制
32、螺纹滑牙破坏构造控制螺纹滑牙破坏构造控制 普通螺栓受力特点和设计承载力（普通螺栓受力特点和设计承载力（5 5）产生撬力的原因产生撬力的原因 角钢抗弯刚度不足，水平肢有较大变形角钢抗弯刚度不足，水平肢有较大变形对螺栓受力影响对螺栓受力影响 使螺栓拉力增大使螺栓拉力增大减小撬力的措施减小撬力的措施 增强角钢抗弯刚度，加大厚度或增设加劲肋增强角钢抗弯刚度，加大厚度或增设加劲肋螺栓拉力：螺栓拉力：Pf=N/2+V 刚度越小，刚度越小，V 越大越大NN撬力撬力加劲肋加劲肋 拉力螺栓撬力的概念拉力螺栓撬力的概念 高强度螺栓连接高强度螺栓连接的构造（的构造（1 1）螺栓强度等级螺栓强度等级螺栓采用钢材螺栓采
33、用钢材8.8 级级45号钢，号钢，40B钢钢10.9 级级20MnTiB钢，钢，35VB钢钢按材质按材质分类分类受力受力特征特征承载力承载力极限状态极限状态安装孔安装孔孔径孔径 d0（mm)应用应用特点特点摩擦型摩擦型连接连接外力达到最大摩擦力，外力达到最大摩擦力，有相对滑移的趋势有相对滑移的趋势d0d1.5 2.0剪切变形小，耐疲劳，剪切变形小，耐疲劳，动载下不易松动动载下不易松动承压型承压型连接连接外力超过最大静摩擦外力超过最大静摩擦力，螺栓承剪，孔壁力，螺栓承剪，孔壁承压，发生相对滑移承压，发生相对滑移d0d1.0 1.5承载力比摩擦型大，承载力比摩擦型大，剪切变形大，一般不剪切变形大，
34、一般不用于直接动载情况用于直接动载情况按受力状况分类按受力状况分类 高强度螺栓的分类高强度螺栓的分类 高强度螺栓连接高强度螺栓连接的构造（的构造（2 2）螺栓螺栓高强度螺栓高强度螺栓普通螺栓普通螺栓材料材料材质好，强度高材质好，强度高材质一般，强度低材质一般，强度低传力方式传力方式依靠连接板件摩擦传力依靠连接板件摩擦传力螺栓直接传力螺栓直接传力变形变形连接变形小，螺栓不易松连接变形小，螺栓不易松动动连接变形大，螺栓易松动连接变形大，螺栓易松动安装安装需专门扳手施加预拉力需专门扳手施加预拉力一般常用扳手，手感拧紧一般常用扳手，手感拧紧外力外力N预拉力预拉力P挤压力挤压力Q摩擦力摩擦力F拧紧螺母产
35、生预拉力拧紧螺母产生预拉力 高强度螺栓的传力机理高强度螺栓的传力机理 高强度螺栓连接高强度螺栓连接的构造（的构造（3 3）剪力剪力N变形变形NNNN摩擦型螺栓摩擦型螺栓设计准则设计准则承压型螺栓承压型螺栓设计准则设计准则控制外力不超过控制外力不超过摩擦力，无滑移摩擦力，无滑移。外力可超过摩擦力，经外力可超过摩擦力，经滑移后由螺杆承剪承压。滑移后由螺杆承剪承压。高强度螺栓的设计准则高强度螺栓的设计准则 高强度螺栓连接高强度螺栓连接的构造（的构造（4 4）高强度螺栓设计预拉力高强度螺栓设计预拉力 P（kN）摩擦系数摩擦系数 高强度高强度设计参数设计参数钢结构连接的基本方式钢结构连接的基本方式(2)
36、2)1.焊接连接焊接连接（冶金式）（冶金式）使金属高温融化后形成整体使金属高温融化后形成整体采用焊接材料：采用焊接材料：电弧焊、气焊、电渣焊电弧焊、气焊、电渣焊不采用焊接材料：不采用焊接材料：电阻焊电阻焊2.紧固件连接紧固件连接（机械式）（机械式）3.其他其他（化学式）（化学式）螺栓：螺栓：普通螺栓：精制螺栓普通螺栓：精制螺栓(A(A、B B级级)粗制螺栓粗制螺栓(C(C级级)高强度螺栓：高强度螺栓：铆钉：铆钉：钉连接：钉连接：(射钉、自攻螺钉、焊钉射钉、自攻螺钉、焊钉)强力胶：直接粘合零件强力胶：直接粘合零件化学浆锚螺栓：通过结构胶将锚栓与锚固基础结化学浆锚螺栓：通过结构胶将锚栓与锚固基础结
37、合成一个整体，用于钢构件与混凝土构件的连接合成一个整体，用于钢构件与混凝土构件的连接 钢结构的基本连接方式钢结构的基本连接方式钢结构连接的基本方式钢结构连接的基本方式(3)3)材质易变脆材质易变脆产生残余应力、残余变形、焊接缺陷产生残余应力、残余变形、焊接缺陷对钢结构疲劳、稳定有不利影响对钢结构疲劳、稳定有不利影响较多地依赖焊工的技能水平较多地依赖焊工的技能水平质量检验要求较高时检验工作量较大质量检验要求较高时检验工作量较大缺点缺点 现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛优点优点构造简单构造简单 任何形状的构件可直接连接，无需辅助零配件任何形状的构件可直接
38、连接，无需辅助零配件省工省料省工省料 加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面施工快速施工快速 可自动化操作可自动化操作连接的密闭性好，刚度大，整体性好连接的密闭性好，刚度大，整体性好 焊接的特点焊接的特点不采用焊接材料：电阻焊焊缝形式连续焊缝与间断焊缝角焊缝的受力特点（4）连接的密闭性好，刚度大，整体性好高强度螺栓：省工省料 加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面钢结构连接的基本方式(1)连接的密闭性好，刚度大，整体性好焊接连接形式及特性（4）主要受剪应力，分布不均，两头大中间小，角焊缝的受力特点（2）普通螺栓连接的构造(4)高强度螺栓连接的构造（2）高强度螺栓设计预
39、拉力 P（kN）螺栓：普通螺栓：精制螺栓(A、B级)传力不均，应力集中严重，搭接时费料弯矩 M 剪力 V钢结构的基本连接方式结构和构件的局部失稳板件：受压翼缘、受压腹板钢结构连接的基本方式钢结构连接的基本方式(6)6)栓钉将钢板与混凝土板连接起来栓钉将钢板与混凝土板连接起来栓钉承受剪力栓钉承受剪力 栓（焊）钉连接的特点栓（焊）钉连接的特点钢结构连接的基本方式钢结构连接的基本方式(7)7)射射钉钉枪枪用于薄壁构件（压型钢板屋面板、墙板与梁、柱）的连接用于薄壁构件（压型钢板屋面板、墙板与梁、柱）的连接可采用射枪、铆枪等专用工具安装可采用射枪、铆枪等专用工具安装 射钉、自攻螺钉射钉、自攻螺钉的特点的
40、特点角焊缝角焊缝的的构造构造（2 2）普通型普通型深熔型深熔型 平坡型平坡型适宜动力荷载，但施焊不便适宜动力荷载，但施焊不便施焊方便，最常用施焊方便，最常用 角焊缝截面角焊缝截面（2）按）按焊缝截面形式划分焊缝截面形式划分在直接承受动力荷载的结构中，正面角焊缝宜采用平坦型，在直接承受动力荷载的结构中，正面角焊缝宜采用平坦型，且长边沿内力方向；且长边沿内力方向；角焊缝角焊缝的的构造构造（8 8）（6）搭接连接的构造要求搭接连接的构造要求 角焊缝截面尺寸角焊缝截面尺寸C C、角焊缝的端部位于构件转角处时，应作、角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2 2hfhf的绕角焊，且的绕角焊，且转角处必须连续施
41、焊。转角处必须连续施焊。D D、在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的、在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5 5倍，倍，且不得小于且不得小于25mm25mm。b2hft1t225,51t角焊缝角焊缝的受力特点（的受力特点（3 3）破坏面破坏面wf2/223)(3f试验公式试验公式 角焊缝的计算应力角焊缝的计算应力NyNx=fh he el lw w45O45Oh hf f连接的密闭性好，刚度大，整体性好产生残余应力、残余变形、焊接缺陷螺纹滑牙破坏构造控制弯矩 M 剪力 V灵活，安装方便，构件无须预先处理，适用于轻钢、薄板结构高强度螺栓连接的构造（4）垂直焊缝长度方向的计算应力焊
42、缝（焊缝群）内力分析典型节点（1）拼接板连接 承受轴力N作用螺栓：普通螺栓：精制螺栓(A、B级)钢结构连接的基本方式(1)根据结构重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等对接焊缝一般均有全熔透要求，等级为二级或一级板件：受压翼缘、受压腹板当 t 6mm时，hf,max t-(12)mm；普通螺栓连接的构造(2)普通螺栓受力特点和设计承载力（1）粗制螺栓(C级)传力不均，应力集中严重，搭接时费料省工省料 加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面高强度螺栓连接的构造（4）高强度螺栓连接高强度螺栓连接的构造（的构造（4 4）高强度螺栓设计预拉力高强度螺栓设计预拉力 P（kN）摩擦系数摩擦系数 高强度高强度设计参数设计参数
