第3章-钢结构的连接课件.ppt

设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接1.了解钢结构连接的种类了解钢结构连接的种类及特点2.了解焊接的工作性能，了解焊接的工作性能，掌握焊接连接的构造要求掌握焊接连接的构造要求和计算方法和计算方法3.掌握螺栓连接的构造要掌握螺栓连接的构造要求和计算方法求和计算方法4.掌握焊接残余应力和残掌握焊接残余应力和残余变形产生的原因及对结余变形产生的原因及对结构工作性能的影响构工作性能的影响3.1 3.1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法3.2 3.2 焊接方法和焊缝连接形式焊接方法和焊缝连接形式3.3 3.3 角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算3.4 3.4 对接焊缝的构造与计算对接焊缝的构造与计算3.5 3.5 焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形3.6 3.6 螺栓连接的构造螺栓连接的构造3.7 3.7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算3.8 3.8 高强度螺栓连接的工作性能和计算高强度螺栓连接的工作性能和计算本章目录本章目录基本要求基本要求设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第第3.13.1节节 钢结构的连接方法钢结构的连接方法1. 1. 概述概述2. 2. 焊缝连接焊缝连接3. 3. 螺栓连接螺栓连接4. 4. 铆钉连接铆钉连接了解钢结构的连接方法及特点了解钢结构的连接方法及特点 本节目录本节目录基本要求基本要求设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.1.1 3.1.1 概述概述 连接的作用是通过一定方式将板材或型钢组合成构连接的作用是通过一定方式将板材或型钢组合成构件件, ,或将若干构件组合成整体结构或将若干构件组合成整体结构, ,以保证其共同工作。

以保证其共同工作 钢结构的连接方法可分为焊接连接、螺栓连接和铆钢结构的连接方法可分为焊接连接、螺栓连接和铆钉连接三种钉连接三种 焊接连接焊接连接 螺栓连接螺栓连接 铆钉连接铆钉连接 图图3.1.1设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.1.2 3.1.2 焊缝连接焊缝连接对接焊缝连接对接焊缝连接角焊缝连接角焊缝连接焊缝连接焊缝连接优点：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；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；用料经济，不削弱截面； 制作加工方便，可实现自动化操作；制作加工方便，可实现自动化操作； 连接的密闭性好，结构刚度大连接的密闭性好，结构刚度大设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材局部材质变脆；缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材局部材质变脆； 焊接残余应力和残余变形降低受压构件承载力；焊接残余应力和残余变形降低受压构件承载力； 对裂纹敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到对裂纹敏感，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。

整体，低温冷脆问题较为突出3.1.3 3.1.3 螺栓连接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螺栓连接螺栓连接粗制螺栓粗制螺栓 C级级精制螺栓精制螺栓 A、、B级级摩擦型高强度螺栓摩擦型高强度螺栓承压型高强度螺栓承压型高强度螺栓设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 铆钉连接是将铆钉插入铆孔后施压使铆钉端部铆合铆钉连接是将铆钉插入铆孔后施压使铆钉端部铆合, ,常用加热铆合，也可在常温下铆合常用加热铆合，也可在常温下铆合 铆钉连接的塑性、韧性较好，连接变形小，承受动铆钉连接的塑性、韧性较好，连接变形小，承受动力荷载时抗疲劳性能好，适合于重型和直接承受动力荷力荷载时抗疲劳性能好，适合于重型和直接承受动力荷载的结构载的结构 但由于铆钉连接费材费工，噪音大，一般情况下很但由于铆钉连接费材费工，噪音大，一般情况下很少采用3.1.4 3.1.4 铆钉连接铆钉连接图图3.1.2设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接图图3.1.3  铆钉连接铆钉连接设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第第3.23.2节节 焊接方法和焊缝连接形式焊接方法和焊缝连接形式1. 1. 钢结构常用焊接方法钢结构常用焊接方法2. 2. 焊缝连接形式及焊缝形式焊缝连接形式及焊缝形式3. 3. 焊缝缺陷及焊缝质量检验焊缝缺陷及焊缝质量检验了解焊缝连接类型、焊接方法及质量要求等了解焊缝连接类型、焊接方法及质量要求等 本节目录本节目录基本要求基本要求设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接1 1、手工电弧焊、手工电弧焊3.2.1 3.2.1 钢结构常用焊接方法钢结构常用焊接方法（（1 1）原理：利用电弧产生热量熔化焊条和母材形成焊缝。

原理：利用电弧产生热量熔化焊条和母材形成焊缝 焊机焊机导线导线熔池熔池焊条焊条焊钳焊钳保护气体保护气体焊件焊件电弧电弧图图3.2.1 手工电弧焊手工电弧焊设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（4 4）焊条的表示方法：）焊条的表示方法：E后面加后面加4个数字个数字E——表示焊条表示焊条(Electrode)前两位前两位数字为熔融金属的最小抗拉强度数字为熔融金属的最小抗拉强度（（N/mm2)后两位后两位数字数字表示适用焊接位置、电流种类及药皮类型等表示适用焊接位置、电流种类及药皮类型等2 2）优点：设备简单，操作灵活方便，适于任意空间位）优点：设备简单，操作灵活方便，适于任意空间位置的焊接，持别适于焊接短焊缝置的焊接，持别适于焊接短焊缝3 3）缺点：生产效率低，劳动强度大，焊接质量取决于）缺点：生产效率低，劳动强度大，焊接质量取决于焊工的精神状态与技术水平，质量波动大焊工的精神状态与技术水平，质量波动大 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（5 5）焊条的选择）焊条的选择 焊条应与焊件钢材相适应；不同钢种的钢材焊接，焊条应与焊件钢材相适应；不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。

如：宜采用与低强度钢材相适应的焊条如：Q390、、Q420钢钢————E55型焊条型焊条(E5500--5518)Q345钢钢————E50型焊条型焊条(E5000--5048)Q235钢钢————E43型焊条型焊条（（E4300--E4328)2 2、埋弧焊（自动或半自动）、埋弧焊（自动或半自动）（（1 1）原理：埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊）原理：埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接图图3.2.2 埋弧自动电弧焊埋弧自动电弧焊焊丝焊丝转盘转盘送丝器送丝器悍剂漏斗悍剂漏斗悍剂悍剂悍件悍件熔渣熔渣悍缝金属悍缝金属 （（2 2）优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度）优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低；电弧热量集中，熔深大，热影响区小；工艺条件稳低；电弧热量集中，熔深大，热影响区小；工艺条件稳定，焊缝的化学成分均匀，焊缝质量好，焊件变形小定，焊缝的化学成分均匀，焊缝质量好，焊件变形小设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 （（3 3）缺点：装配精度要求高，设备投资大，施工位置）缺点：装配精度要求高，设备投资大，施工位置受限等。

受限等 （（4 4）焊丝的选择：埋弧焊的焊条应与焊件钢材相匹配，）焊丝的选择：埋弧焊的焊条应与焊件钢材相匹配，如：如：Q235-H08、、H08A、、H08MnA; Q345、、Q390-H08A、、H08E、、H08Mn等3 3、气体保护焊、气体保护焊 气体保护焊是利用惰性气体或二氧化碳气体作为保护气体保护焊是利用惰性气体或二氧化碳气体作为保护介质，在电弧周围造成局部的保护层，使被熔化的钢材介质，在电弧周围造成局部的保护层，使被熔化的钢材不与空气接触其优点：电弧加热集中，焊接速度快，不与空气接触其优点：电弧加热集中，焊接速度快，熔化深度大，焊缝强度高，塑性好熔化深度大，焊缝强度高，塑性好 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接1 1、焊缝连接形式、焊缝连接形式3.2.2 3.2.2 焊缝连接形式及焊缝形式焊缝连接形式及焊缝形式按被连接钢材的相互位置，可分为：按被连接钢材的相互位置，可分为：（（1 1）对接连接）对接连接有拼接盖板的对接连接有拼接盖板的对接连接设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（2 2）搭接连接）搭接连接（（3 3））T T形连接形连接（（4 4）角部连接）角部连接设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（5 5）焊钉连接）焊钉连接N（（6 6）槽焊连接）槽焊连接N设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接2 2、焊缝形式、焊缝形式（（1 1））————正交正交————平行平行————斜交斜交对接焊缝对接焊缝角焊缝角焊缝正对接焊缝正对接焊缝斜对接焊缝斜对接焊缝按按受受力力方方向向正面角焊缝正面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝斜焊缝斜焊缝正交正交斜交斜交设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（2 2）角焊缝沿长度方向的布置分为：）角焊缝沿长度方向的布置分为：     ① ①连续角焊缝：受力性能较好，为主要的角焊缝形连续角焊缝：受力性能较好，为主要的角焊缝形式。

式            ②②断续角焊缝：在起、灭弧处容易引起应力集中，断续角焊缝：在起、灭弧处容易引起应力集中，用于次要构件或受力小的连接用于次要构件或受力小的连接 长度长度b≥10hf或或50mm  受压时间断距离受压时间断距离l≤15t; ;受拉时受拉时l≤30t，，其中其中t为较薄焊件的厚度为较薄焊件的厚度b bl l间隔角焊缝间隔角焊缝连续角焊缝连续角焊缝设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（3 3）角焊缝按施）角焊缝按施焊焊位置分为：位置分为：船形位置焊船形位置焊（平焊）（平焊）立立焊焊立立焊焊仰焊仰焊仰焊仰焊仰焊仰焊横焊横焊横焊横焊横焊横焊平焊平焊图图3.2.3设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接1 1、焊缝缺陷、焊缝缺陷3.2.3 3.2.3 焊缝缺陷及焊缝质量检验焊缝缺陷及焊缝质量检验 焊缝缺陷是指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热焊缝缺陷是指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢材表面或内部的缺陷影响区钢材表面或内部的缺陷 常见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹常见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透等；以及焊缝尺寸不符合要渣、咬边、未熔合、未焊透等；以及焊缝尺寸不符合要求、焊缝成形不良等。

求、焊缝成形不良等 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接图图3.2.4  焊缝缺陷焊缝缺陷裂纹裂纹焊瘤焊瘤烧穿烧穿弧坑弧坑气孔气孔夹渣夹渣咬边咬边未熔合未熔合未焊透未焊透设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接2 2、焊缝质量检验、焊缝质量检验 外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸；外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸； 内部无损检验：检验内部缺陷超声波检验、内部无损检验：检验内部缺陷超声波检验、X射射线或线或γγ射线透照或拍片）射线透照或拍片）3 3、焊缝质量等级及选用、焊缝质量等级及选用 《《钢结构工程施工质量验收规范钢结构工程施工质量验收规范》》GB50205-2001规定规定焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级 三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；质量标准； （（1 1）焊缝质量等级）焊缝质量等级设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 一级、二级焊缝则除外观检查外，还要求一定数量的一级、二级焊缝则除外观检查外，还要求一定数量的超声波探伤检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应超声波探伤检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤检验，并应符合国家相应质量标准的要求。

采用射线探伤检验，并应符合国家相应质量标准的要求 《《钢结构设计规范钢结构设计规范》》(GB50017—2003)中，对焊缝质中，对焊缝质量等级的选用有如下规定：量等级的选用有如下规定： ① ①需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级平行于横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级平行于作用力方向的纵向对接焊缝应为二级作用力方向的纵向对接焊缝应为二级 （（2 2）焊缝等级选用）焊缝等级选用设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 ② ②在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级 ③ ③重级工作制和起重量重级工作制和起重量Ｑ＞Ｑ＞500kN的中级工作制吊的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆与节点车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的Ｔ形接头焊透的对接与角接组合焊缝，质量不板之间的Ｔ形接头焊透的对接与角接组合焊缝，质量不应低于二级。

应低于二级 ④ ④角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷载角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷载且需要验算疲劳和起重量且需要验算疲劳和起重量Ｑ＞Ｑ＞500kN的中级工作制吊车的中级工作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级梁的角焊缝的外观质量应符合二级设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 （（3 3））焊缝焊缝符号符号标标注注方方法法相同焊缝相同焊缝安装焊缝安装焊缝双面焊缝双面焊缝单面焊缝单面焊缝三角围焊三角围焊塞焊缝塞焊缝对接焊缝对接焊缝角焊缝角焊缝形形式式hfO Ohfhfacv

应用情况如下：为直角角焊缝和斜角角焊缝应用情况如下：直角直角斜角斜角图图3.3.1 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（1 1）直角角焊缝）直角角焊缝hehfhf等腰式等腰式hehf1.5hf平坡式平坡式凹面式凹面式hehfhf图中：图中：hf称为焊脚尺寸；称为焊脚尺寸；he称为焊缝的有效厚度称为焊缝的有效厚度 直角角焊缝通常焊成表面微凸的等腰直角三角形截直角角焊缝通常焊成表面微凸的等腰直角三角形截面对直接承受动力荷载的结构，正面角焊缝截面通常面对直接承受动力荷载的结构，正面角焊缝截面通常焊成平坡形式，侧面角焊缝截面则焊成凹面形式焊成平坡形式，侧面角焊缝截面则焊成凹面形式设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（2 2）斜角角焊缝）斜角角焊缝 两焊边夹角两焊边夹角α>90°或或α<90°的焊缝称为的焊缝称为斜角角焊缝斜角角焊缝斜角角焊缝斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中常用于钢漏斗和钢管结构中h hf fh hf fαα锐角锐角h hf fααh hf f钝角凸面钝角凸面h hf fh hf fαα钝角凹面钝角凹面 对于对于α>135°或或α<60°斜角角焊缝，除钢管结构外斜角角焊缝，除钢管结构外, ,不不宜用作受力焊缝。

宜用作受力焊缝设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接2 2、直角角焊缝的布置、直角角焊缝的布置按角焊缝与外力的关系可分为：按角焊缝与外力的关系可分为：（（1 1）正面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直正面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直2 2）侧面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向平行侧面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向平行3 3）斜焊缝）斜焊缝：作用力方向与焊缝方向斜交作用力方向与焊缝方向斜交N侧面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝正面角焊缝正面角焊缝斜焊缝斜焊缝统称为围焊缝统称为围焊缝图图3.3.2 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3 3、直角角焊缝的受力分析、直角角焊缝的受力分析（（1 1）侧面角焊缝（侧焊缝））侧面角焊缝（侧焊缝） 试验表明侧面角焊缝主要试验表明侧面角焊缝主要承受剪力，强度相对较低，但承受剪力，强度相对较低，但塑性性能较好因外力通过焊塑性性能较好因外力通过焊缝时发生弯折，故弹性阶段剪缝时发生弯折，故弹性阶段剪应力沿焊缝长度分布不均匀，应力沿焊缝长度分布不均匀，呈两端大中间小，呈两端大中间小，lw/hf越大剪越大剪应力分布越不均匀。

但在接近应力分布越不均匀但在接近塑性工作阶段时，应力趋于均塑性工作阶段时，应力趋于均布图图3.3.3 侧焊缝的应力侧焊缝的应力和破坏截面和破坏截面N N剪切破坏面剪切破坏面N Nττf f设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（2 2）正面角焊缝（端焊缝））正面角焊缝（端焊缝） 正面角焊缝受力后应力状态较复杂，应力集中严重，焊正面角焊缝受力后应力状态较复杂，应力集中严重，焊缝根部形成高峰应力，易于开裂破坏强度要高一些，与侧缝根部形成高峰应力，易于开裂破坏强度要高一些，与侧面角焊缝相比可高出面角焊缝相比可高出35%-55%以上，但塑性较差以上，但塑性较差c ca aττxyxy图图3.3.4  端焊缝的应力状态端焊缝的应力状态N NN Nc cb b2N2Na ac ca ao ob bττxyxyσx xττyxyxa ab bττyxyxc ca aσx xa ab bσy yN N2N2N设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（3 3）斜焊缝）斜焊缝 斜焊缝的受力性能介于侧面角焊缝和正面角焊缝之间。

斜焊缝的受力性能介于侧面角焊缝和正面角焊缝之间 θθ为试验焊缝与试件为试验焊缝与试件水平方向的夹角水平方向的夹角角焊缝应力与变形关系角焊缝应力与变形关系 正面角焊缝正面角焊缝侧面侧面角焊缝角焊缝斜角角焊缝斜角角焊缝侧缝侧缝端缝端缝50040030020010021焊缝变形（焊缝变形（mmmm））焊缝平均应力焊缝平均应力N/alN/alw w（（N/mmN/mm2 2））θ=0θ=0o o3030o o6060o oθ=90θ=90o oθθ试验试验焊缝焊缝N NN N图图3.3.5 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接4 4、破坏截面的提出、破坏截面的提出直角角焊缝破坏试验结果表明：直角角焊缝破坏试验结果表明： 侧焊缝破坏沿侧焊缝破坏沿45°喉截面居多喉截面居多 端焊缝破坏则多不在端焊缝破坏则多不在45°喉截面喉截面而直角角焊缝中：而直角角焊缝中： 侧焊缝破坏强度最低侧焊缝破坏强度最低 端焊缝破坏强度最高，是侧焊缝的端焊缝破坏强度最高，是侧焊缝的1.35～～1.55倍倍 斜焊缝居中斜焊缝居中 故为简化计算，偏于安全地假定破坏发生于故为简化计算，偏于安全地假定破坏发生于45 °45 °喉截面上。

喉截面上设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接5 5、有效截面、有效截面h he eh hf fh hf f等腰式等腰式h he eh hf f1.5h1.5hf f平坡式平坡式凹面式凹面式h he eh hf fh hf f图中：图中： hf称为焊脚尺寸；称为焊脚尺寸； he称为焊缝的有效厚度，称为焊缝的有效厚度，he=0.7 hf，略去余高略去余高 有效截面（计算截面）面积有效截面（计算截面）面积————45°方向截面上有效方向截面上有效厚度与焊缝计算长度的乘积厚度与焊缝计算长度的乘积设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.3.2 3.3.2 角焊缝的构造要求角焊缝的构造要求1 1、焊角尺寸、焊角尺寸hf的构造要求的构造要求 为了避免因焊脚尺寸过大或过小而引起为了避免因焊脚尺寸过大或过小而引起““烧穿烧穿””、、““变脆变脆””等缺陷，以及焊缝长度太长或太短而出现焊缝等缺陷，以及焊缝长度太长或太短而出现焊缝受力不均匀等现象，对角焊缝的焊脚尺寸、焊缝长度还受力不均匀等现象，对角焊缝的焊脚尺寸、焊缝长度还有限制。

在计算角焊缝连接时，除满足焊缝的强度条件有限制在计算角焊缝连接时，除满足焊缝的强度条件外，还必须满足以下构造要求外，还必须满足以下构造要求 （（1 1）最大焊脚尺寸）最大焊脚尺寸 为了避免焊缝处局部过热，减小焊件的焊接残余应力为了避免焊缝处局部过热，减小焊件的焊接残余应力和残余变形，除钢管结构除外，和残余变形，除钢管结构除外，hf,max应满足以下要求应满足以下要求: :设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 若另一焊件厚度若另一焊件厚度t1＜＜t时，还应满足时，还应满足hf,max≤1.2t1 hf,max≤1.2t1式中式中: t1——较薄焊件厚度较薄焊件厚度对于板件边缘的角焊缝对于板件边缘的角焊缝, ,尚应满足尚应满足以下要求：以下要求：当当 t>6mm时时，，hf,max≤t-(1～～2)mm当当 t≤6mm时时，，hf,max≤t h hf ft tt t1 1t1＜＜tt tt t1 1h hf f贴边焊缝贴边焊缝设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（2 2）最小焊脚尺寸）最小焊脚尺寸 为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬组织，导致母材开裂，组织，导致母材开裂， hf,min 还还应满足以下要求应满足以下要求: : 式中式中: : t————较厚焊件厚度较厚焊件厚度另外：对埋弧自动焊另外：对埋弧自动焊hf,min可减小可减小1mm; ; 对对T形连接单面角焊缝形连接单面角焊缝h hf,minf,min应增加应增加1mm; ; 当当t≤4mm时时, , hf,min=t 取整取整mmmm数，小数点以后只进不舍。

数，小数点以后只进不舍h hf ft tt t1 1t t1 1＜＜t t设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 （（3 3）设计焊角尺寸）设计焊角尺寸hf 应满足应满足 （（1 1）侧面角焊缝的最大计算长度）侧面角焊缝的最大计算长度2 2、焊缝计算长度的构造要求、焊缝计算长度的构造要求 侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均两端大而中间小焊缝越长，应力集中越显著如果两端大而中间小焊缝越长，应力集中越显著如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后，继续焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后，继续加载，应力会渐趋均匀；但是当焊缝长度超过某一限加载，应力会渐趋均匀；但是当焊缝长度超过某一限值后，可能首先在焊缝两端发生破坏而逐渐向中间发值后，可能首先在焊缝两端发生破坏而逐渐向中间发展，最终导致焊缝破坏展，最终导致焊缝破坏设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 当实际长度大于以上限值时，计算时超出部分不予当实际长度大于以上限值时，计算时超出部分不予考虑；但当内力沿侧焊缝全长分布时，考虑；但当内力沿侧焊缝全长分布时，lw不受此限制不受此限制. .故侧面焊缝计算长度：故侧面焊缝计算长度： （（2 2）侧面角焊缝的最小计算长度）侧面角焊缝的最小计算长度 对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严重且起灭弧坑相距太近，使焊缝不可靠。

焊缝越短应力重且起灭弧坑相距太近，使焊缝不可靠焊缝越短应力集中也越严重，故根据经验，规定：集中也越严重，故根据经验，规定：此规定适合正面角焊缝和侧面角焊缝此规定适合正面角焊缝和侧面角焊缝 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（3 3）侧面角焊缝的计算长度）侧面角焊缝的计算长度当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时：当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时：3 3、搭接连接的构造要求、搭接连接的构造要求N NN Nl lw w2h2hf f2h2hf fN NN Nl l2 2l l1 1b b钢板拱曲钢板拱曲图图3.3.6 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 试验结果表明，连接的承载力与试验结果表明，连接的承载力与b / lw有关当b / lw＞＞1 1时，连接承载力随比值增大明显下降，这是由于应力时，连接承载力随比值增大明显下降，这是由于应力传递的过分弯折而使构件中应力不均所致，为防止连接强传递的过分弯折而使构件中应力不均所致，为防止连接强度过分降低，规范规定：度过分降低，规范规定： b / lw ≤1 ≤1 为避免因焊缝横向收缩引起板件的拱曲太大，要求：为避免因焊缝横向收缩引起板件的拱曲太大，要求：            b≤16t（（t >12mm））或或190mm（（t≤12mm）） 式中：式中：b为两侧焊缝的距离；为两侧焊缝的距离； lw为侧焊缝计算长度；为侧焊缝计算长度；                   t为较薄焊件的厚度。

为较薄焊件的厚度设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 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倍，且不得小于倍，且不得小于25mm 当焊缝端部在焊件转角处时，应当焊缝端部在焊件转角处时，应将焊缝延续绕过转角加焊将焊缝延续绕过转角加焊2hf避开起落弧发生在转角处的应力集中起落弧发生在转角处的应力集中t t1 1t t2 2 （（t t1 1＜＜t t2 2））图图3.3.7 2hf2h2hf f2h2hf f焊缝绕角焊缝绕角2hf图图3.3.8设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.3.3 3.3.3 直角角焊缝强度计算的基本公式直角角焊缝强度计算的基本公式 分析计算直角角焊缝时，作如下假定和简化处理分析计算直角角焊缝时，作如下假定和简化处理: : ① ① 假定角焊缝破坏面与直角边的夹角为假定角焊缝破坏面与直角边的夹角为45°；； ② ② 不不计计焊焊缝缝熔熔入入焊焊件件的的深深度度和和焊焊缝缝表表面面的的弧弧线线高高度度，，偏偏安安全全地地取取破破坏坏面面上上等等腰腰三三角角形形的的高高为为直直角角角角焊焊缝缝的的有有效效厚度厚度he，，he＝＝0.7hf。

1 1、基本假定、基本假定h hc c焊脚尺寸焊脚尺寸焊根焊根熔深熔深焊缝厚度焊缝厚度有效厚度有效厚度凸度凸度焊趾焊趾图图3.3.9 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 ③ ③有效厚度有效厚度he与焊缝计算长度与焊缝计算长度lw的乘积称为破坏面的的乘积称为破坏面的有效截面面积计算时假定有效截面上应力均匀分布有效截面面积计算时假定有效截面上应力均匀分布 2 2、有效截面上的应力状态、有效截面上的应力状态在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力：在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力：   ——正应力正应力 垂直于焊缝有效截面（面外垂直）垂直于焊缝有效截面（面外垂直）  ∥∥——剪应力剪应力平行于焊缝长度方向（面内平行）平行于焊缝长度方向（面内平行）   ——剪应力剪应力垂直于焊缝长度方向（面内垂直）垂直于焊缝长度方向（面内垂直） 图图3.3.10 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 3 3、破坏时的极限条件、破坏时的极限条件 国际标准化组织国际标准化组织(ISO)推荐用式推荐用式(3-1)确定角焊缝的极确定角焊缝的极限强度限强度: :式中：式中： fuw ----焊缝金属的抗拉强度焊缝金属的抗拉强度 出于偏于安全考虑出于偏于安全考虑, ,且与母材的能量强度理论的折算且与母材的能量强度理论的折算应力公式一致，欧洲钢结构协会应力公式一致，欧洲钢结构协会(ECCS)，，将将(3-1)的的1.8改改为为3即：即：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 我国我国《《规范规范》》采用了以上折算应力公式，但由于我国采用了以上折算应力公式，但由于我国规范给定的角焊缝强度设计值，是根据抗剪条件确定的，规范给定的角焊缝强度设计值，是根据抗剪条件确定的，故引入抗力分项系数后上式又可表达为故引入抗力分项系数后上式又可表达为 以下图为例，推导直角角焊缝强度计算的实用公式。

以下图为例，推导直角角焊缝强度计算的实用公式 4 4、直角角焊缝的强度计算公式、直角角焊缝的强度计算公式ffw————角焊缝强度设计值角焊缝强度设计值设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接  f f 对对于于有有效效截截面面既既不不是是正正应应力力也也不不是是剪剪应应力力，，但但可可分解为分解为   和和   N Nσσf fττ┸┸σσ┸┸+ + V Vττ∥∥ V VN N 破坏截面破坏截面图图3.3.11 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 在在V作用下，在有效截面内产生与焊缝长度方向平行的作用下，在有效截面内产生与焊缝长度方向平行的剪应力为：剪应力为：（（3-4）） 在在N作用下作用下,产生与有效截面成产生与有效截面成45°交角的平均应力为交角的平均应力为（（3-5）） 可将可将 f 分解为分解为   和和   ，如下，如下（（3-6））设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 将式将式（（3-4））和式和式（（3-6））代入式代入式（（3-3），），得得上式即为规范给定的直角角焊缝强度计算通用公式。

上式即为规范给定的直角角焊缝强度计算通用公式 f ————正面角焊缝的强度设计值增大系数正面角焊缝的强度设计值增大系数静载时静载时  f ＝＝1.22，，对直接承受动载的结构，对直接承受动载的结构，  f ＝＝1.0    设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接对正面角焊缝，对正面角焊缝，  f＝＝0，，力力N与焊缝长度方向垂直，则与焊缝长度方向垂直，则对侧面角焊缝对侧面角焊缝 ，， f＝＝0，，力力V与焊缝长度方向平行，则与焊缝长度方向平行，则 （（3-83-8））（（3-93-9））式中：式中：he=0.7=0.7hf；； lw——角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺陷时，每条角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺陷时，每条焊缝取其实际长度减去焊缝取其实际长度减去2hf设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.3.4 3.3.4 直角角焊缝连接的计算直角角焊缝连接的计算 1 1、轴心力作用时角焊缝的计算、轴心力作用时角焊缝的计算 （（1）承受斜向轴心力的）承受斜向轴心力的T形角焊缝连接形角焊缝连接 ①①方法一：分力法求解方法一：分力法求解 将力将力N分解为垂直于焊缝分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力：和平行于焊缝的分力： 计算应力：计算应力：N Nx xN Ny yN Nθθ f fN图图3.3.12 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接代入式代入式3-7验算焊缝强度，即验算焊缝强度，即: :②②方法二：直接法求解方法二：直接法求解将式将式3-10和式和式3-11代入式代入式3-12，可得，可得: :设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接将将 代入上式，得代入上式，得（（3-133-13））则受斜向轴心力角焊缝的计算公式为：则受斜向轴心力角焊缝的计算公式为：令：令：为斜焊缝强度增大系数。

为斜焊缝强度增大系数设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接1.221.201.141.121.081.041.021.00  f  90°70°60°50°40°30°20°0° 查查 f 表表 当当焊焊件件受受轴轴心心力力，，且且轴轴心心力力通通过过连连接接焊焊缝缝群群的的中中心，焊缝的应力可认为是均匀分布的心，焊缝的应力可认为是均匀分布的 盖盖板板对对接接连连接接可可采采用用两两侧侧侧侧面面角角焊焊缝缝连连接接，，正正面面角焊缝连接和三面围焊连接角焊缝连接和三面围焊连接 （（2 2）轴心力作用下的盖板对接连接）轴心力作用下的盖板对接连接设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接①①仅采用侧面角焊缝连接仅采用侧面角焊缝连接∑lw－连接一侧的侧面角焊缝－连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和计算长度的总和图中图中N NN Nl lw w图图3.3.13 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接②②采用三面围焊连接（矩形盖板）采用三面围焊连接（矩形盖板）先计算正面角焊缝承担的内力先计算正面角焊缝承担的内力∑lw′－连接一侧的正面角焊－连接一侧的正面角焊缝计算长度的总和。

缝计算长度的总和再计算侧面角焊缝的强度再计算侧面角焊缝的强度      ∑lw－连接一侧的侧面角焊－连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和缝计算长度的总和N NN Nlwlw′图图3.3.14 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接或直接由下式计算：或直接由下式计算：图中：图中：或或N NN Nlwlw′图图3.3.14 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接③③采用三面围焊连接（菱形盖板）采用三面围焊连接（菱形盖板）N NN Nlw1lw3 3lw2图图3.3.15设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 在在钢钢桁桁架架中中，，角角钢钢腹腹杆杆与与节节点点板板的的连连接接焊焊缝缝常常用用两两面面侧侧焊焊，，或或三三面面围围焊焊，，特特殊殊情情况况也也允允许许采采用用L形形围围焊焊腹腹杆杆受受轴轴心心力力作作用用，，为为了了避避免免焊焊缝缝偏偏心心受受力力，，焊焊缝缝所所传传递递的的合合力力的的作作用用线线应应与与角钢杆件的轴线重合角钢杆件的轴线重合 （（3 3）承受轴心力的角钢角焊缝连接）承受轴心力的角钢角焊缝连接 如如左左图图钢钢桁桁架架节节点点，，弦弦杆杆和和腹腹杆杆采采用用双双角角钢钢组组成成的的T形形截截面面，，腹腹杆杆通通过过节节点点板板与与弦杆连接。

弦杆连接6-1106-11010-15010-1506-1106-11010-15010-1508 8170170190190130130120120285 25285 25图图3.3.16设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接①①仅用侧面焊缝连接仅用侧面焊缝连接解上式，得解上式，得由力及力矩平衡得：由力及力矩平衡得：（（3-143-14））肢背焊缝肢背焊缝x xx xlw1w1lw2w2N NN N1 1N N2 2cb图图3.3.17设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接肢尖焊缝肢尖焊缝（（3-153-15））k1——角钢肢背焊缝的内力分配系数；角钢肢背焊缝的内力分配系数；k2——角钢肢尖焊缝的内力分配系数角钢肢尖焊缝的内力分配系数式中：式中： 在在N1、、N2作用下，作用下，肢背、肢尖焊肢背、肢尖焊缝的计算长度为：缝的计算长度为：（（3-163-16））（（3-173-17））hf1——肢背焊缝的焊角尺寸；肢背焊缝的焊角尺寸；hf2——肢尖焊缝的焊角尺寸肢尖焊缝的焊角尺寸式中：式中：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接角钢与节点板连接焊缝的内力分配系数角钢与节点板连接焊缝的内力分配系数 0.350.350.650.65不等边角钢不等边角钢（长边相连）（长边相连）0.250.250.750.75不等边角钢不等边角钢（短边相连）（短边相连）0.30.30.70.7等边角钢等边角钢肢尖肢尖 k2肢背肢背 k1内力分配系数内力分配系数 截面及连接情况截面及连接情况设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接②②采用三面围焊采用三面围焊 设计时先假定正面角焊缝的焊脚尺寸设计时先假定正面角焊缝的焊脚尺寸hf3 ，并求出它，并求出它所分担的内力所分担的内力N3 ：：（（3-183-18））通过平衡关系，可得肢背和肢尖焊缝通过平衡关系，可得肢背和肢尖焊缝分担的内力分担的内力为为: :x xx xlw1w1lw2w2N NN N1 1N N2 2cbN N3 3图图3.3.18设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 利用式利用式3-16和和3-17可得可得肢背、肢尖焊肢背、肢尖焊缝的计算长度。

缝的计算长度肢背焊缝肢背焊缝（（3-193-19））肢尖焊缝肢尖焊缝（（3-203-20））③③采用采用L形围焊形围焊x xx xlw1w1N NN N1 1cbN N3 3图图3.3.19设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 令令N2＝＝0，由式，由式3-20，得：，得：L形围焊角焊缝计算公式为：形围焊角焊缝计算公式为：（（3-223-22））若求出得若求出得hf3大于大于hfmax , ,则不能采用则不能采用L形围焊形围焊（（3-213-21））由水平平衡关系，得：由水平平衡关系，得：（（3-233-23））（（3-243-24）） 未采用绕角焊时未采用绕角焊时采用绕角焊时采用绕角焊时设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 2 2、受弯矩、受弯矩M 、轴力、轴力N 、剪力、剪力V联合作用的角焊缝计算联合作用的角焊缝计算 （（1 1）偏心斜拉力作用）偏心斜拉力作用 在偏心斜拉力作用下，角焊缝可看作同时承受轴心力在偏心斜拉力作用下，角焊缝可看作同时承受轴心力Nx、剪力、剪力Ny和弯矩和弯矩M=Nxe的共同作用。

的共同作用 有效截面有效截面he elwAM=NM=Nx xe eN Nx xA AN NN Ny ye eA由由N Nx x由由N Ny yA由由M M图图3.3.20设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接由轴心拉力由轴心拉力Nx产生的应力：产生的应力：由弯矩由弯矩M产生的最大应力：产生的最大应力：因因A点应力为最大，所以是设计控制点对点应力为最大，所以是设计控制点对A点：点： A点由轴心拉力点由轴心拉力Nx和弯矩和弯矩M产生的应力方向相同，产生的应力方向相同，直接叠加得：直接叠加得：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接A点由剪力点由剪力Ny产生的应力：产生的应力：则角焊缝强度计算公式为：则角焊缝强度计算公式为：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 （（2 2））V、、M共同作用下角焊缝强度计算共同作用下角焊缝强度计算假设：腹板焊缝承受全部剪力，而弯矩由全部焊缝承受假设：腹板焊缝承受全部剪力，而弯矩由全部焊缝承受①①对于翼缘最外纤维对于翼缘最外纤维1点处：点处：σσf2f2σσf1f1M MV V1 1腹板焊缝腹板焊缝ττf f1 12 2翼缘焊缝翼缘焊缝x xx xh h1 1h h2 2图图3.3.21设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接式中式中: :Iw——全部焊缝有效截面对中性轴的惯性矩；全部焊缝有效截面对中性轴的惯性矩； h1——上、下翼缘焊缝有效截面最外纤维间的距离。

上、下翼缘焊缝有效截面最外纤维间的距离②②对对翼缘与腹板焊缝交点翼缘与腹板焊缝交点2处：处：h2 ——腹板焊缝的实际长度；腹板焊缝的实际长度；lw2——腹板焊缝的计算长度；腹板焊缝的计算长度；he2——腹板焊缝有效截面高度；腹板焊缝有效截面高度；式中：式中：————腹板焊缝有效截面面积之和腹板焊缝有效截面面积之和设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接则腹板焊缝在则腹板焊缝在2点的强度验算式为：点的强度验算式为： 工字梁与钢柱翼缘角焊缝的连接另一种计算方法是假工字梁与钢柱翼缘角焊缝的连接另一种计算方法是假设腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承担全部弯矩，此时弯设腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承担全部弯矩，此时弯矩矩M化为一对水平力化为一对水平力H=M/h则：腹板焊缝的强度计算式：腹板焊缝的强度计算式：翼缘焊缝的强度计算式：翼缘焊缝的强度计算式：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 （（3 3）承受扭矩与剪力联合作用的角焊缝计算）承受扭矩与剪力联合作用的角焊缝计算搭接搭接————扭矩扭矩顶接顶接————弯矩弯矩注意区分偏心受力时：注意区分偏心受力时：θθσσVyVy O Or rr rττT Tx xx xττTxTxττTyTyA’A’y yy yA Ar r1 1r ry y0.7h0.7hf f0.7h0.7hf fθθx xx xl lt tx x0 0y yy yl l2 2e e1 1e e2 2A AV VT TA’A’r rr rττT T图图3.3.22设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接将将F向焊缝群形心简化得向焊缝群形心简化得: : 剪力：剪力：V=F 扭矩：扭矩：T=F(e1+e2)计算时按弹性理论假定计算时按弹性理论假定: : ① ①被连接件绝对刚性，它有绕焊缝形心被连接件绝对刚性，它有绕焊缝形心O O旋转的趋旋转的趋势，而焊缝本身为弹性。

势，而焊缝本身为弹性 ② ②扭距在角焊缝群上产生的任一点的应力方向垂直扭距在角焊缝群上产生的任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线，且应力大小与连线长度于该点与形心的连线，且应力大小与连线长度r成正比 ③ ③在轴心力在轴心力V V作用下，焊缝群上的应力均匀分布作用下，焊缝群上的应力均匀分布经过分析，可知：经过分析，可知：A点和点和A’点为该连接的设计控制点点为该连接的设计控制点T T作用下作用下A A点应力点应力: :设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接将其沿将其沿x轴和轴和y轴分解轴分解: : Ip————为焊缝计算截面对形心的极惯性矩，为焊缝计算截面对形心的极惯性矩，Ip =Ix+Iy Ix，，Iy————焊缝计算截面对焊缝计算截面对x x、、y y轴的惯性矩；轴的惯性矩； rx，，ry————为焊缝形心到焊缝验算点为焊缝形心到焊缝验算点A A的距离在的距离在x、、y方向方向的投影长度的投影长度剪力剪力V作用下，作用下，A点应力点应力: :设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 A点垂直于焊缝长度方向的应力为点垂直于焊缝长度方向的应力为:  f= Ty+ Vy ，，平行于焊缝长度方向的应力为平行于焊缝长度方向的应力为: :  f = Tx则则A点强度验算公式：点强度验算公式：即：即：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第第3.43.4节节 对接焊缝的构造与计算对接焊缝的构造与计算1. 1. 对接焊缝的构造对接焊缝的构造2. 2. 对接焊缝的计算对接焊缝的计算掌握对接焊缝构造和计算方法掌握对接焊缝构造和计算方法本节目录本节目录基本要求基本要求设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.4.1 3.4.1 对接焊缝的构造对接焊缝的构造 (1)(1)对对 手手 工工 焊焊 ，， 焊焊 件件 厚厚 度度 t≤6mm；； 对对 埋埋 弧弧 焊焊t≤10mm时可不做坡口，采用直边缝。

时可不做坡口，采用直边缝 1 1、对接焊缝的坡口形式、对接焊缝的坡口形式 对接焊缝的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊缝坡对接焊缝的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊缝坡口形式与焊件厚度有关口形式与焊件厚度有关 C=0.5C=0.5～～2mm2mm直边缝直边缝设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 (2)(2)当当焊焊件件厚厚度度t=7～～20mm时时，，宜宜采采用用单单边边V V形形或或双双边边V形坡口形坡口 (3) (3) 当当t>20mm时，宜采用时，宜采用U形、形、K形、形、X形坡口U U形坡口形坡口C=3C=3～～4mm4mmp pC=3C=3～～4mm4mmp pK K形坡口形坡口C=2C=2～～3mm3mm单边单边V V形坡口形坡口ααC=2C=2～～3mm3mm双边双边V V形坡口形坡口ααp p设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接2 2、对接焊缝的优缺点、对接焊缝的优缺点 优点：用料经济、力线不弯折、传力均匀、无明显的优点：用料经济、力线不弯折、传力均匀、无明显的 应力集中，利于承受动力荷载。

应力集中，利于承受动力荷载缺点：经常需开坡剖口，焊件下料精度要求高缺点：经常需开坡剖口，焊件下料精度要求高 3 3、对接焊缝的构造处理、对接焊缝的构造处理 （（1 1）在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，）在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，故焊接时可设置引弧板和引出板，焊后将它们割除故焊接时可设置引弧板和引出板，焊后将它们割除引弧板和引出板引弧板和引出板引弧板引弧板引出板引出板C=3C=3～～4mm4mmp pX X形坡口形坡口设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 （（2 2）当板件厚度或宽度在一侧相差大于）当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应时，应做坡度不大于的斜角，以平缓过度，减小应力集中对做坡度不大于的斜角，以平缓过度，减小应力集中对于直接受动力荷载且需要进行疲劳计算的结构，斜角坡于直接受动力荷载且需要进行疲劳计算的结构，斜角坡度应不大于度应不大于1:4改变宽度改变宽度≤1:2.5≤1:2.5≤1:2.5≤1:2.5改变厚度改变厚度≤1:2.5≤1:2.53.4.2 3.4.2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算 对接焊缝分为：焊透和部分焊透两种，后面不做特对接焊缝分为：焊透和部分焊透两种，后面不做特殊说明，均指焊透的对接焊缝。

殊说明，均指焊透的对接焊缝设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构件强度计算相同件强度计算相同1 1、轴心受力的对接焊缝、轴心受力的对接焊缝lw————焊缝计算长度，无引弧板和引出板时，焊缝计算焊缝计算长度，无引弧板和引出板时，焊缝计算长度取实际长度减去长度取实际长度减去2t；有引弧板时，取实际长度有引弧板时，取实际长度t————连接件的较小厚度，对连接件的较小厚度，对T形接头为腹板的厚度形接头为腹板的厚度 ftw、、fcw————对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值t ta aN NN NN NN N图图3.4.1设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 （（2 2）直对接焊缝需要计算焊缝强度的只有两种情况：）直对接焊缝需要计算焊缝强度的只有两种情况： ① ①没有引弧板时需要计算；没有引弧板时需要计算； ② ②受拉情况下的三级焊缝受拉情况下的三级焊缝 其余：其余： （（1 1）在一般加引弧板施焊的情况下，所有受压、受）在一般加引弧板施焊的情况下，所有受压、受剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝，均与母材等强，剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝，均与母材等强，不用计算。

不用计算 受拉三级对接焊缝受拉三级对接焊缝以以5N/mm2倍数取整倍数取整说明：说明： （（3 3）当不满足上式时，可采用斜对接焊缝连接，如）当不满足上式时，可采用斜对接焊缝连接，如下：下：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 l’w————斜焊缝计算长度设引弧板时，斜焊缝计算长度设引弧板时，l’w＝＝b/sinθ；不；不设引弧板时，设引弧板时，l’w＝＝b/sinθ－－2t fvw————对接焊缝抗剪设计强度对接焊缝抗剪设计强度 经计算，当经计算，当tgθ≤1.5时，对接斜焊缝强度不低于母材，时，对接斜焊缝强度不低于母材，可不用检算可不用检算t ta aN NN NN NN Nθθ图图3.4.2设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接2 2、承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝、承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 焊缝内应力分布同母材焊缝截面是矩形，正应力焊缝内应力分布同母材焊缝截面是矩形，正应力与剪应力图形分布分别为三角形与抛物线形，其最大值与剪应力图形分布分别为三角形与抛物线形，其最大值应分别满足下列强度条件应分别满足下列强度条件：： （（1 1）板件间对接连接）板件间对接连接lwt tM MV VV VM Mσσ ττlwt t图图3.4.3设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接M ————焊缝承受的设计弯矩；焊缝承受的设计弯矩；Ww————焊缝计算截面模量。

焊缝计算截面模量 V ————焊缝承受的设计剪力；焊缝承受的设计剪力； Iw   ————焊缝计算截面惯性矩；焊缝计算截面惯性矩；Sw   ————计算剪应力处以上（或以下）焊缝计算截面对计算剪应力处以上（或以下）焊缝计算截面对 中和轴的面积矩中和轴的面积矩2 2）工字形截面梁对接连接计算）工字形截面梁对接连接计算 对于工字形截面梁的对接接头，除应分别验算最大正应力对于工字形截面梁的对接接头，除应分别验算最大正应力与最大剪应力外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力：与最大剪应力外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（2 2）工字形截面梁对接连接计算）工字形截面梁对接连接计算式中：式中：  1、、 1————为腹板与翼缘交接处的正应力和剪应力为腹板与翼缘交接处的正应力和剪应力 1.1————考虑到最大折算应力只在局部出现，故将强考虑到最大折算应力只在局部出现，故将强度设计值适当提高度设计值适当提高 计算截面计算截面翼缘与腹板交接处翼缘与腹板交接处σσ1 1σσmaxmaxττ1 1ττmaxmaxM MM MV VV V图图3.4.4设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3 3、承受轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝、承受轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 轴力和弯矩作用下对接焊缝产生正应力，剪力作用轴力和弯矩作用下对接焊缝产生正应力，剪力作用下产生剪应力，其计算公式为：下产生剪应力，其计算公式为：ττ1 1ττmaxmaxσσ1 1σσmaxmax柱柱牛腿牛腿N NV V1 1焊缝计算截面焊缝计算截面σσmaxmax由由M=VeM=Vee e由由N N由由V Vh h0 0h ht t图图3.4.5设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接腹板与翼缘交界处的折算应力腹板与翼缘交界处的折算应力: :式中式中 焊透的对接焊缝的计算除考虑焊缝长度是否减少，焊透的对接焊缝的计算除考虑焊缝长度是否减少，焊缝强度要否折减外，其计算方法与母材的强度计算完焊缝强度要否折减外，其计算方法与母材的强度计算完全相同。

全相同 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第第3.53.5节节 焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形1. 1. 焊接应力的分类和产生的原因焊接应力的分类和产生的原因2. 2. 焊接应力对结构工作性能的影响焊接应力对结构工作性能的影响3. 3. 焊接变形焊接变形4. 4. 减小焊接应力和焊接变形的措施减小焊接应力和焊接变形的措施1.1.了解焊接应力产生的主要原因、分类以及对结构了解焊接应力产生的主要原因、分类以及对结构 性能影响性能影响2.2.了解减小焊接残余应力和焊接残余变形的措施了解减小焊接残余应力和焊接残余变形的措施本节目录本节目录基本要求基本要求设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.5.1 3.5.1 焊接应力的分类和产生的原因焊接应力的分类和产生的原因1.1.焊接残余应力的分类焊接残余应力的分类 纵向焊接残余应力纵向焊接残余应力————沿焊缝长度方向沿焊缝长度方向 横向焊接横向焊接残余残余应力应力————垂直于焊缝长度方向且平行垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力。

于构件表面的应力 厚度方向焊接残余应力厚度方向焊接残余应力————垂直于焊缝长度方向且垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力垂直于构件表面的应力 钢钢结结构构中中的的焊焊接接过过程程是是一一个个不不均均匀匀加加热热和和冷冷却却过过程程，，由由于于不不均均匀匀的的温温度度场场，，使使主主体体金金属属的的膨膨胀胀和和收收缩缩不不均均匀匀导导致致在在主主体体金金属属内内部部产产生生内内应应力力，，通通常常称称这这种种内内应应力力为为焊接应力焊接应力设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接2.2.焊接残余应力产生的原因焊接残余应力产生的原因（（1 1）纵向焊接残余应力）纵向焊接残余应力施焊时焊缝及附近的温度场施焊时焊缝及附近的温度场800800o oC C500500o oC C300300o oC C纵向焊接残余应力纵向焊接残余应力300300o oC C500500o oC C800800o oC C6 64 42 20 08cm8cm6 62 24 48cm8cm图图3.5.1设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 焊接过程是一个不均匀的加热和冷却过程。

在施焊焊接过程是一个不均匀的加热和冷却过程在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝及附近温度可高时，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝及附近温度可高达达1600°C，而邻近区域温度骤降而邻近区域温度骤降 温度高的钢材膨胀大，但受到两侧温度低、膨胀小温度高的钢材膨胀大，但受到两侧温度低、膨胀小的钢材限制，产生热态塑性压缩，焊缝冷却时被塑性压的钢材限制，产生热态塑性压缩，焊缝冷却时被塑性压缩的焊缝区趋向收缩，但受到周围钢材的限制而产生残缩的焊缝区趋向收缩，但受到周围钢材的限制而产生残余拉应力余拉应力 焊接残余应力是无荷载的内应力，故在焊件内自相焊接残余应力是无荷载的内应力，故在焊件内自相平衡，这必然在焊缝稍远区产生残余压应力平衡，这必然在焊缝稍远区产生残余压应力 对于低碳钢和低合金钢，这种拉应力可以达到钢材对于低碳钢和低合金钢，这种拉应力可以达到钢材的屈服强度的屈服强度设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 ① ①焊缝的纵向收缩焊缝的纵向收缩：：使焊件有反向弯曲变形的趋势，使焊件有反向弯曲变形的趋势，而实际又不能分开，于是而实际又不能分开，于是导致两焊件在焊缝处中导致两焊件在焊缝处中间产生间产生横向横向拉拉应力应力，两端，两端则产生则产生压压应力应力；； 由以下两部分收缩力所引起由以下两部分收缩力所引起（（2 2）横向焊接残余应力）横向焊接残余应力 ② ②施施焊焊先后约束影响：先后约束影响：焊接时先焊焊缝已凝固，焊接时先焊焊缝已凝固，会会阻止后焊焊缝的横向膨胀，产生横向塑性压缩变形。

焊阻止后焊焊缝的横向膨胀，产生横向塑性压缩变形焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受先焊焊缝的限制而产生拉缝冷却时，后焊焊缝的收缩受先焊焊缝的限制而产生拉应力，而先焊焊缝产生横向压应力，因应力自相平衡，应力，而先焊焊缝产生横向压应力，因应力自相平衡，更远处焊缝则产生横向拉应力更远处焊缝则产生横向拉应力设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（3 3）沿厚度方向的焊接残余应力）沿厚度方向的焊接残余应力σσx xσσy yσσz z图图3.5.3焊缝的纵向收缩焊缝的纵向收缩施施焊焊先后约束影响先后约束影响横向横向焊接焊接残余残余应力应力图图3.5.2设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 ① ① 在厚钢板的焊接连接中，焊缝需要多层施焊在厚钢板的焊接连接中，焊缝需要多层施焊焊接时沿厚度方向已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的焊接时沿厚度方向已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的膨胀，产生塑性压缩变形膨胀，产生塑性压缩变形 ② ②焊缝冷却成形时，与空气接触的焊缝表面先冷却焊缝冷却成形时，与空气接触的焊缝表面先冷却结硬，中间部分后冷却，沿厚度方向的收缩受到外面已结硬，中间部分后冷却，沿厚度方向的收缩受到外面已冷却焊缝的约束，因而在焊缝内部形成沿厚度方向的拉冷却焊缝的约束，因而在焊缝内部形成沿厚度方向的拉应力，外部为压应力。

应力，外部为压应力 当钢材厚度当钢材厚度t≤20mm时时, ,厚度方向焊接应力较小厚度方向焊接应力较小, ,可忽可忽略略; ;但但t≥50mm时时, ,厚度方向焊接应力可达厚度方向焊接应力可达50N／／mm2 如果纵、横、厚三个方向的焊接应力在焊缝某区域如果纵、横、厚三个方向的焊接应力在焊缝某区域形成三向拉应力场，将大大降低焊缝的塑性形成三向拉应力场，将大大降低焊缝的塑性设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.5.2 3.5.2 焊接应力对结构性能的影响焊接应力对结构性能的影响1 1、对结构静力强度的影响、对结构静力强度的影响因焊接残余应力自相平衡，故：因焊接残余应力自相平衡，故：当板件全截面达到当板件全截面达到f fy y，即，即N=NN=Ny y时：时：因此：焊接残余应因此：焊接残余应力对结构的静力强力对结构的静力强度无影响度无影响B Bf fy y面积面积=A=At tN=0N=0A Ac c2 2A Ac c2 2A Ac cN NN Nb bf fy ya ab bc cd df fe ef fy yN=NN=Ny yσ=N/Btσ=N/Bt无残余应力无残余应力有残余有残余应力应力△σ△σ△e△eεε图图3.5.4设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接2 2、对结构刚度的影响、对结构刚度的影响 当焊接残余应力存在时，因截面的当焊接残余应力存在时，因截面的bt部分拉应力已部分拉应力已经达到经达到fy ，故该部分刚度为零（已屈服），这时在，故该部分刚度为零（已屈服），这时在N N作作用下应变增量为：用下应变增量为：当截面上没有焊接残余应力时，在当截面上没有焊接残余应力时，在N N作用下应变增量为：作用下应变增量为： 因此：存在焊接残余应力将使结构变形增大，即因此：存在焊接残余应力将使结构变形增大，即降低了结构的刚度。

降低了结构的刚度以上图轴心受拉杆件为例：以上图轴心受拉杆件为例：△△εε1 1> > △ε△ε2 2显然：显然：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3 3、对压杆稳定承载力的影响、对压杆稳定承载力的影响 对于轴心受压构件，焊接残余应力使其挠对于轴心受压构件，焊接残余应力使其挠曲刚度减小，降低压杆的稳定承载力曲刚度减小，降低压杆的稳定承载力 5 5、对疲劳强度的影响、对疲劳强度的影响 4 4、对低温冷脆的影响、对低温冷脆的影响 对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接残余拉应力，阻碍对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接残余拉应力，阻碍塑性的发展，使裂缝容易发生和发展，增加了钢材低温脆断倾塑性的发展，使裂缝容易发生和发展，增加了钢材低温脆断倾向所以，降低或消除焊接残余应力是改善结构低温冷脆性能向所以，降低或消除焊接残余应力是改善结构低温冷脆性能的重要措施的重要措施 在焊缝及其附近主体金属焊接残余拉应力通常达到钢材的在焊缝及其附近主体金属焊接残余拉应力通常达到钢材的屈服强度，此部位是形成和发展疲劳裂纹的敏感区域因此焊屈服强度，此部位是形成和发展疲劳裂纹的敏感区域。

因此焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显的不利影响接残余应力对结构的疲劳强度有明显的不利影响三向焊接残余应力三向焊接残余应力σσx xσσz zσσy y设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.5.3 3.5.3 焊接变形焊接变形1 1、焊接残余变形的种类、焊接残余变形的种类 在焊接过程中，由于不均匀加热和冷却收缩，势必在焊接过程中，由于不均匀加热和冷却收缩，势必使构件产生局部鼓曲、使构件产生局部鼓曲、 歪曲、弯曲或扭转等焊接变形歪曲、弯曲或扭转等焊接变形的基本形式有的基本形式有：纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、角变：纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、角变形、波浪变形、扭曲变形等形、波浪变形、扭曲变形等实际的焊接变形常常是几实际的焊接变形常常是几种变形的组合种变形的组合纵向及横向收缩纵向及横向收缩角变形角变形弯曲变形弯曲变形扭曲变形扭曲变形波浪变形波浪变形图图3.5.5设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接2 2、焊接变形对结构性能的影响、焊接变形对结构性能的影响 ① ①焊接变形若超出验收规范规定，需花许多工时去矫正；焊接变形若超出验收规范规定，需花许多工时去矫正； ② ②影响构件的尺寸和外形美观，还可能降低结构的承载影响构件的尺寸和外形美观，还可能降低结构的承载 力，引起事故。

力，引起事故3.5.4 3.5.4 减小焊接应力和焊接变形的措施减小焊接应力和焊接变形的措施1.1. 设计方面的措施设计方面的措施推荐推荐不推荐不推荐推荐推荐不推荐不推荐（（1 1）合理安排焊缝的位置）合理安排焊缝的位置（对称布置焊缝可减小焊接变形）（对称布置焊缝可减小焊接变形）设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（4 4）尽量避免母材在厚度方向的收缩应力）尽量避免母材在厚度方向的收缩应力（（2 2）合理的选择焊缝的尺寸和形式）合理的选择焊缝的尺寸和形式（（3 3）尽量避免焊缝的过分集中和交叉）尽量避免焊缝的过分集中和交叉推荐推荐不推荐不推荐推荐推荐不推荐不推荐切角切角推荐推荐不推荐不推荐易引起层状撕裂易引起层状撕裂设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接2 2、工艺上的措施、工艺上的措施 （（1 1）采用合理的施焊顺序）采用合理的施焊顺序 分块拼接分块拼接12345分段退焊分段退焊5 4 3 2 1 1 2 3 4 55 4 3 2 1 1 2 3 4 58 7 7 88 7 7 86 66 6IIIIII对角跳焊对角跳焊1234沿厚度分层焊沿厚度分层焊IIIIII图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 （（2 2）采用反变形处理）采用反变形处理（（3 3）小尺寸焊件，应焊前预热或焊后回火处理）小尺寸焊件，应焊前预热或焊后回火处理焊前反变形焊前反变形图图3.5.7设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第第3.63.6节节 螺栓连接的构造螺栓连接的构造1. 1. 螺栓的种类螺栓的种类2. 2. 螺栓的排列螺栓的排列3. 3. 螺栓连接的构造要求螺栓连接的构造要求了解螺栓的排列形式和要求了解螺栓的排列形式和要求本节目录本节目录基本要求基本要求设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.6.1 3.6.1 螺栓的种类螺栓的种类普通螺栓类型精制螺栓粗制螺栓性能等级A级和B级C级5.6级和8.8级4.6级和4.8级加工方式车床上经过切削而成单个零件上一次冲成加工精度Ⅰ类孔：栓孔直径与栓杆直径之差为0.25～0.5mmⅡ类孔：栓孔直径与栓杆直径之差为1.5～3mm抗剪性能好较差用途构件精度很高的结构（机械结构）；在钢结构中很少采用沿螺栓杆轴受拉的连接；次要的抗剪连接；安装的临时固定1 1、普通螺栓、普通螺栓设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 性能等级的含义：性能等级的含义：5表示表示fu≥500N/mm2, , 0.6表示表示fy/fu=0.6如如5.6级级 由由45号、号、40B和和20MnTiB钢加工而成，并经过热钢加工而成，并经过热处理处理45号号－－8.8级；级； 40B和和20MnTiB－－10.9级级2 2、高强度螺栓连接、高强度螺栓连接 大六角头螺栓大六角头螺栓 扭剪型螺栓扭剪型螺栓1 1 2 3 2 3 4 41-1-螺栓；螺栓；2-2-垫圈；垫圈；3-3-螺母；螺母；4-4-螺丝螺丝;5-;5-槽口槽口1 1 4 3 54 3 5图图3.6.1设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接高强度螺栓分类：高强度螺栓分类： 根据确定承载力极限的原则不同，分为高强度螺栓根据确定承载力极限的原则不同，分为高强度螺栓摩擦型连接和高强度螺栓承压型连接。

摩擦型连接和高强度螺栓承压型连接传力途径传力途径：： 摩擦型摩擦型————依靠被连板件间摩擦力传力，以摩擦阻依靠被连板件间摩擦力传力，以摩擦阻力被克服作为设计准则力被克服作为设计准则 承压型承压型————依靠螺栓杆与孔壁承压传力，以螺栓杆依靠螺栓杆与孔壁承压传力，以螺栓杆被剪坏或孔壁被压坏作为承载能力极限状态（破坏时的被剪坏或孔壁被压坏作为承载能力极限状态（破坏时的极限承载力）极限承载力） 孔径：孔径：摩擦型连接的高强度螺栓的孔径比螺栓公称摩擦型连接的高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径大；承压型连接的高强度螺栓的孔径比螺栓公称直直径大；承压型连接的高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径大设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.6.2 3.6.2 螺栓的排列螺栓的排列1 1、排列形式分类、排列形式分类 螺栓的排列应简单、统一而紧凑，满足受力要求，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构造合理又便于安装 排列的方式通常分为并列和错列两种形式。

排列的方式通常分为并列和错列两种形式并列并列端距端距中距中距边距边距   中距中距  边边距距错列错列端距端距边距边距             边距边距中距中距≥3d0图图3.6.2设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 并列并列————简单整齐，所用连接板尺寸小，但由于简单整齐，所用连接板尺寸小，但由于螺栓孔的存在，对构件截面的削弱较大螺栓孔的存在，对构件截面的削弱较大 错列错列————可以减小螺栓孔对截面的削弱，但螺栓孔可以减小螺栓孔对截面的削弱，但螺栓孔排列不如并列紧凑，连接板尺寸较大排列不如并列紧凑，连接板尺寸较大2 2、螺栓排列的要求、螺栓排列的要求（（1 1）受力要求）受力要求 在垂直于受力方向：对于受拉构件，各排螺栓的中在垂直于受力方向：对于受拉构件，各排螺栓的中距及边距不能过小，以免使螺栓周围应力集中相互影响，距及边距不能过小，以免使螺栓周围应力集中相互影响，且使钢板的截面削弱过多，降低其承载能力且使钢板的截面削弱过多，降低其承载能力设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接平行于受力方向：平行于受力方向： 端距应按被连接钢板抗挤压及抗剪切等强度条件确端距应按被连接钢板抗挤压及抗剪切等强度条件确定，以便钢板在端部不致被螺栓冲剪撕裂，规范规定端定，以便钢板在端部不致被螺栓冲剪撕裂，规范规定端距不应小于距不应小于2d0；； 受压构件上的中距不宜过大，否则在被连接板件间受压构件上的中距不宜过大，否则在被连接板件间容易发生鼓曲现象。

容易发生鼓曲现象 因此规范从受力的角度规定了最大和最小容许间距因此规范从受力的角度规定了最大和最小容许间距（（2 2）构造要求）构造要求 边距和中距不宜过大，中距过大，连接板件间不密实，潮边距和中距不宜过大，中距过大，连接板件间不密实，潮气容易侵入，造成板件锈蚀气容易侵入，造成板件锈蚀. .规范规定了螺栓的最大容许间距规范规定了螺栓的最大容许间距设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（3 3）施工要求）施工要求 要保证有一定的空间，以便转动扳手，拧紧螺母要保证有一定的空间，以便转动扳手，拧紧螺母因此规范规定了螺栓的最小容许间距因此规范规定了螺栓的最小容许间距端距端距端距端距中距中距边距边距线距线距3d02d03d01.5d01.5d03d03d02d0端距端距边距边距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d03d0端距端距并列并列错列错列图图3.6.3设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 螺栓或铆钉的最大、最小容许距离螺栓或铆钉的最大、最小容许距离1.2d1.2d0 0其他螺栓或铆钉其他螺栓或铆钉高强度螺栓高强度螺栓轧制边自动精密气割或轧制边自动精密气割或锯割边锯割边1.5d1.5d0 0剪切边或手工气割边剪切边或手工气割边垂直内垂直内力方向力方向2d2d0 04d4d0 0或或8t8t顺内力方向顺内力方向中心中心至构至构件边件边缘距缘距离离沿对角线方向沿对角线方向16d16d0 0或或24t24t拉力拉力12d12d0 0或或18t18t压力压力顺内力方向顺内力方向16d16d0 0或或24t24t垂直内力方向垂直内力方向中中间间排排3d3d0 08d8d0 0或或12t12t外排（垂直内力方向或顺内力方向）外排（垂直内力方向或顺内力方向）中心中心间距间距最小容许最小容许距离距离最大容许距离最大容许距离（取两者中的小值）（取两者中的小值）位置和方向位置和方向名称名称注注：：(1)(1)d d0 0 为螺栓孔或铆钉孔直径，为螺栓孔或铆钉孔直径，t t为外层较薄板件的厚度；为外层较薄板件的厚度； (2)(2)钢板边缘与刚性构件钢板边缘与刚性构件( (如角钢、槽钢等如角钢、槽钢等) )相连的螺栓或铆钉的最大间距，可按中间排的数值采用。

相连的螺栓或铆钉的最大间距，可按中间排的数值采用设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.6.3 3.6.3 螺栓连接的构造要求螺栓连接的构造要求 螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距离外，根螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距离外，根据不同情况尚应满足下列构造要求：据不同情况尚应满足下列构造要求： （（1 1）为了证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头）为了证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头一端，永久螺栓不宜少于两个，但组合构件的缀条除外一端，永久螺栓不宜少于两个，但组合构件的缀条除外 （（2 2）直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽，或）直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽，或其他措施以防螺帽松动其他措施以防螺帽松动 （（3 3））C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，可用于抗剪级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，可用于抗剪连接情况有：承受静载或间接动载的次要连接；承受静载的连接情况有：承受静载或间接动载的次要连接；承受静载的可拆卸结构连接；临时固定构件的安装连接。

可拆卸结构连接；临时固定构件的安装连接 （（4 4）型钢构件拼接采用高强螺栓连接时，为保证接触面紧）型钢构件拼接采用高强螺栓连接时，为保证接触面紧密，应采用钢板而不能采用型钢作为拼接件密，应采用钢板而不能采用型钢作为拼接件设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第第3.73.7节节 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算1. 1. 普通螺栓的抗剪连接普通螺栓的抗剪连接2. 2. 普通螺栓的抗拉连接普通螺栓的抗拉连接3. 3. 普通螺栓受剪力和拉力的联合作用普通螺栓受剪力和拉力的联合作用1. 1. 掌握普通螺栓连接的工作特点及破坏形式掌握普通螺栓连接的工作特点及破坏形式本节目录本节目录基本要求基本要求2. 2. 掌握普通螺栓连接的计算方法掌握普通螺栓连接的计算方法设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.7.1 3.7.1 普通螺栓的抗剪连接普通螺栓的抗剪连接 1 1、抗剪连接工作性能和破坏形式、抗剪连接工作性能和破坏形式（（1 1）工作性能）工作性能 对图示螺栓连接做抗剪试验对图示螺栓连接做抗剪试验, ,即可得到板件上即可得到板件上a、、b两点相对位移两点相对位移δδ和作用力和作用力N的关系曲线，由此曲线可的关系曲线，由此曲线可看出，抗剪螺栓受力经历了四个阶段。

看出，抗剪螺栓受力经历了四个阶段NN/2N/2ba012341234Nδ普通螺栓普通螺栓高强度螺栓高强度螺栓图图3.7.1设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 ① ①摩擦传力的弹性阶段摩擦传力的弹性阶段( (0-1段段) ) 直线段直线段——连接处于弹性工作阶段；由于对普通螺栓板件连接处于弹性工作阶段；由于对普通螺栓板件间摩擦力较小，故此该阶段很短，可略去不计间摩擦力较小，故此该阶段很短，可略去不计 ② ②滑移阶段滑移阶段( (1-2段段) ) 水平段水平段——摩擦力摩擦力被被克服后，板件间突然克服后，板件间突然产生相对产生相对滑移，滑移，最大滑移量为栓杆和孔最大滑移量为栓杆和孔壁之间的间隙壁之间的间隙 ③ ③栓杆栓杆直接直接传力的弹性阶段传力的弹性阶段( (2-3段段) ) 曲线上升曲线上升段段————该阶段主要靠栓杆与孔壁接触传力栓该阶段主要靠栓杆与孔壁接触传力栓杆受剪力、拉力、弯矩作用，孔壁则受到挤压由于连接材杆受剪力、拉力、弯矩作用，孔壁则受到挤压。

由于连接材料的弹性以及栓杆拉力增加所导致的板件间摩擦力的增大，料的弹性以及栓杆拉力增加所导致的板件间摩擦力的增大，N-δ关系以曲线状态上升关系以曲线状态上升 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 ④ ④弹塑性阶段弹塑性阶段( (3-4段段) ) 荷载继续增加，剪切变形迅速加大，直到连接最荷载继续增加，剪切变形迅速加大，直到连接最后破坏曲线的最高点后破坏曲线的最高点“4”所对应的荷载即为普通螺所对应的荷载即为普通螺栓栓抗剪连接的极限荷载抗剪连接的极限荷载 （（2 2）抗剪连接的破坏形式）抗剪连接的破坏形式 ① ①栓杆被剪坏栓杆被剪坏 破坏条件：栓杆直径较小而板件较厚时破坏条件：栓杆直径较小而板件较厚时N NN N设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接②②孔壁被挤压破坏孔壁被挤压破坏 破坏条件：栓杆直径较大而板件较薄时破坏条件：栓杆直径较大而板件较薄时 NN③③板件被拉断板件被拉断 破坏条件：截面削弱过多时破坏条件：截面削弱过多时NN 由于拴杆和扳件的挤压由于拴杆和扳件的挤压是相对的，故也常把这种破是相对的，故也常把这种破坏叫做螺栓承压破坏。

坏叫做螺栓承压破坏④④板件端部被剪坏板件端部被剪坏 破坏条件：端矩破坏条件：端矩a过小时过小时 构造保证措施：端矩不应构造保证措施：端矩不应小于小于2d0aNN设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 ⑤ ⑤栓杆弯曲破坏栓杆弯曲破坏 破坏条件：螺栓杆过长时破坏条件：螺栓杆过长时 构造保证措施：栓杆长度不应大于构造保证措施：栓杆长度不应大于5d5d 前三种破坏形式通过计算解决，后两种则通过构造前三种破坏形式通过计算解决，后两种则通过构造要求保证第要求保证第③③种破坏属于构件强度破坏，因此，抗剪种破坏属于构件强度破坏，因此，抗剪螺栓连接的计算只考虑螺栓连接的计算只考虑①①和和②②两种形式破坏两种形式破坏N/2NN/2 2 2、单个普通螺栓抗剪连接的承载力计算、单个普通螺栓抗剪连接的承载力计算 由破坏形式知抗剪螺栓的承载力取决于螺栓杆受剪和由破坏形式知抗剪螺栓的承载力取决于螺栓杆受剪和孔壁承压孔壁承压（即螺栓（即螺栓承压承压）两种情况两种情况 （（1 1）假定螺栓受剪面上的剪应力均匀分布，一个剪力）假定螺栓受剪面上的剪应力均匀分布，一个剪力螺栓的抗剪承载力设计值为：螺栓的抗剪承载力设计值为：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接式中式中：： nv —— ——受剪面数目，单剪受剪面数目，单剪=1；双剪；双剪=2。

d  ————螺栓杆公称直径；螺栓杆公称直径； fvb ————螺栓的抗剪强度设计值螺栓的抗剪强度设计值NN/2N/2t2t1t3NNt2t1d d设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 （（2 2）螺杆受剪的同时，孔壁与螺杆柱面发生挤压，）螺杆受剪的同时，孔壁与螺杆柱面发生挤压，挤压应力分布在半圆柱面上当螺杆较粗，板件相对较挤压应力分布在半圆柱面上当螺杆较粗，板件相对较薄，薄板的孔壁可能发生挤压破坏承压计算时，假定薄，薄板的孔壁可能发生挤压破坏承压计算时，假定挤压力沿栓杆直径平面（实际上是相应于栓杆直径平面挤压力沿栓杆直径平面（实际上是相应于栓杆直径平面的孔壁部分）均匀分布，则单栓承压设计承载力：的孔壁部分）均匀分布，则单栓承压设计承载力：dfcb ——螺栓承压强度设计值；螺栓承压强度设计值；∑t——连接接头一侧承压构件总厚度的较小值连接接头一侧承压构件总厚度的较小值式中：式中： 对双剪：取对双剪：取t1与与t2+t3中较小者中较小者 对单剪：取对单剪：取t1与与t2中较小者中较小者设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接一个抗剪普通螺栓的承载力设计值：一个抗剪普通螺栓的承载力设计值：3 3、普通螺栓群抗剪连接计算、普通螺栓群抗剪连接计算（（1 1）普通螺栓群轴心受剪）普通螺栓群轴心受剪 试验证明试验证明, ,栓群在轴心栓群在轴心受剪受剪时，长度方向上各螺栓的时，长度方向上各螺栓的受力并不均匀，而是两端大受力并不均匀，而是两端大, ,中间小。

中间小 l l1 1N NN/2N/2N/2N/2平均值平均值图图3.7.2设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 当当l1≤15d0(d0为孔径为孔径) )时，连接进入弹塑性工作状态后，时，连接进入弹塑性工作状态后，内力发生重分布，各螺栓受力趋于相同，故设计时假定内力发生重分布，各螺栓受力趋于相同，故设计时假定N N 由各螺栓平均分担由各螺栓平均分担 即连接所需螺栓数为：即连接所需螺栓数为： 当当l1>15d0(d0为孔径为孔径) )时，连接进入弹塑性工作状态时，连接进入弹塑性工作状态后，即使内力后，即使内力发生发生重分布重分布, ,各螺栓受力也难以均匀，而是各螺栓受力也难以均匀，而是端部螺栓首先达到极限强度而破坏，然后依次向里破坏端部螺栓首先达到极限强度而破坏，然后依次向里破坏由试验可得连接的抗剪强度折减系数由试验可得连接的抗剪强度折减系数η与与l1/d0的关系曲线，的关系曲线，我国规范规定：我国规范规定：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接因此，对普通螺栓的长列连接，所需抗剪栓数为：因此，对普通螺栓的长列连接，所需抗剪栓数为：当当 时，时， 当当 时，时， 以上折减系数同样适用于高强度螺栓或铆钉的长列连接。

以上折减系数同样适用于高强度螺栓或铆钉的长列连接ECCS试验曲线试验曲线（（8.88.8级级 M22M22））我国规范我国规范1.00.750.50.250         20            40             60            80l1 1/d/d0 0η图图3.7.3设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接F作用下每个螺栓平均受力，则作用下每个螺栓平均受力，则 （（2 2）普通螺栓群偏心受剪）普通螺栓群偏心受剪eF=F+TOr1x1y1y2N1TxN1TyN1TNt21F作用作用扭矩扭矩T作用作用图图3.7.4设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 栓群在扭矩栓群在扭矩T=Fe作用下，每个螺栓均受剪，按弹性设作用下，每个螺栓均受剪，按弹性设计法计算的基本假设如下：计法计算的基本假设如下： ① ① 连接件绝对刚性连接件绝对刚性, , 螺栓弹性；螺栓弹性； ② ② 连接板件绕栓群形心转动，各螺栓所受剪力大小连接板件绕栓群形心转动，各螺栓所受剪力大小与该螺栓至形心距离与该螺栓至形心距离ri成正比，方向则与它和形心的连线成正比，方向则与它和形心的连线垂直。

垂直1”1”号螺栓距形心最远，因此，其所受剪力最大号螺栓距形心最远，因此，其所受剪力最大计算公式推导如下：计算公式推导如下： 设各螺栓至螺栓群形心设各螺栓至螺栓群形心O的距离为的距离为r1 、、r2 、、r3 …，，rn，各螺栓承受的分力分别为，各螺栓承受的分力分别为N1T、、 N2T、、N3T …，， NnT，根，根据平衡条件得：据平衡条件得：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接将上式代回将上式代回(a)，，得用得用k表达的表达的T式：式： 由假设由假设②②得到，得到，（（k为常数）为常数）（（a a））（（b b））（（c c））设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 螺栓螺栓““1”1”离形心最远是危险螺栓离形心最远是危险螺栓, ,联合（联合（c c）和）和（（b b）得最大剪力）得最大剪力N N1T1T将将N1T分解为水平和竖直分力：分解为水平和竖直分力：xi——第第i个螺栓中心的个螺栓中心的x坐标坐标yi——第第i个螺栓中心的个螺栓中心的y坐标坐标设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接受力最大螺栓受力最大螺栓“1”所受的合力为所受的合力为: :如果如果y1≥3x1，则可假定，则可假定xi=0 ，， 由此得由此得N1Ty=0，，则计算式为：则计算式为：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.7.2 3.7.2 普通螺栓的抗拉连接普通螺栓的抗拉连接 1 1、单个普通螺栓的抗拉承载力、单个普通螺栓的抗拉承载力 螺栓杆受到沿杆轴方向的拉力作用，抗拉螺栓的螺栓杆受到沿杆轴方向的拉力作用，抗拉螺栓的破坏形式表现为栓杆被拉断。

假定拉应力在螺栓螺纹破坏形式表现为栓杆被拉断假定拉应力在螺栓螺纹处截面上均匀分布，因此，一个普通螺栓的抗拉承载处截面上均匀分布，因此，一个普通螺栓的抗拉承载力设计值为：力设计值为： Ae ————螺栓在螺纹处的有效截面积；螺栓在螺纹处的有效截面积； de ————螺栓有效直径；螺栓有效直径； ftb————螺栓的抗拉强度设计值，螺栓的抗拉强度设计值， ftb ＝＝0.8f 式中：式中：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 当传递拉力杆件刚度不大时，如图当传递拉力杆件刚度不大时，如图T T形连接形连接在受拉后将发在受拉后将发生较大的变形，生较大的变形，并起杠杆作用，在外侧端部产生撬力并起杠杆作用，在外侧端部产生撬力Q，，因因此，此，螺杆中的拉力增加（撬力螺杆中的拉力增加（撬力Q）并产生弯曲现象试验证）并产生弯曲现象试验证明影响撬力的因素较多，明影响撬力的因素较多，由于确定由于确定Q值比较复杂，在计算中值比较复杂，在计算中不计不计Q力，而是采用降低螺栓强度设计值的方法解决，即取力，而是采用降低螺栓强度设计值的方法解决，即取 ftb=0.8f（（f——螺栓钢材的抗拉强度设计值螺栓钢材的抗拉强度设计值););并采取构造措施加并采取构造措施加强强连接的刚度，如设加劲肋。

连接的刚度，如设加劲肋考虑撬力：考虑撬力： Nt＝N+QN Nt tN Nt tQ Qb b2N2N图图3.7.6加劲肋加劲肋设加劲肋加强翼缘设加劲肋加强翼缘2N图图3.7.7设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 2 2、普通螺栓群轴心受拉、普通螺栓群轴心受拉 当外力通过螺栓群形心时当外力通过螺栓群形心时, ,一般假定每个螺栓均匀一般假定每个螺栓均匀受力，因此，连接所需的螺栓数为：受力，因此，连接所需的螺栓数为：式中：式中： 3 3、普通螺栓群在弯矩作用下、普通螺栓群在弯矩作用下 Ntb为单个普通螺栓的抗拉承载力设计值为单个普通螺栓的抗拉承载力设计值 在弯矩在弯矩M作用下，被连接件有顺弯作用下，被连接件有顺弯矩矩M作用方向旋转的趋势，因此螺栓作用方向旋转的趋势，因此螺栓受拉N图图3.7.8设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接按弹性设计，其假定为：按弹性设计，其假定为： ① ①连接板件绝对刚性，螺栓为弹性；连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； ② ②螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处，各螺螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处，各螺栓所受拉力与其至中和轴的距离成正比。

栓所受拉力与其至中和轴的距离成正比图图3.7.9 普通螺栓弯矩受拉普通螺栓弯矩受拉V VM M刨平顶紧刨平顶紧承托（板）承托（板）y y1 1y y2 2y y3 3N N2 2N N3 3O Oc cN N1 1中和轴中和轴受压区受压区b×cbc设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接显然，显然， 受拉力最大螺栓为距中和轴最远的受拉力最大螺栓为距中和轴最远的‘1’号螺栓由力矩平衡可得：由力矩平衡可得：由假定由假定②②可得：可得：由式由式(b)得得: :设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接将式将式(b)代入式代入式(a)得得: :设计时只要满足下式即可：设计时只要满足下式即可：因此，因此，螺栓螺栓“1”分担的拉力：分担的拉力：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 4 4、普通螺栓群偏心受拉、普通螺栓群偏心受拉 螺栓群偏心受拉相当于连接承受轴心拉力螺栓群偏心受拉相当于连接承受轴心拉力N和弯矩和弯矩M＝＝Ne的联合作用技弹性设计法，根据偏心距的大小的联合作用。

技弹性设计法，根据偏心距的大小可能出现小偏心受拉和大偏心受拉两种情况可能出现小偏心受拉和大偏心受拉两种情况V V由承托承担由承托承担大偏心受拉大偏心受拉y y1 1’’y y2 2’’y y3 3’’N NN N1 1N N2 2N N3 3O O’’中和轴中和轴受压区受压区e e’’小偏心受拉小偏心受拉V VM MN N刨平顶紧刨平顶紧承托（板）承托（板）e e旋转中心旋转中心N NmaxmaxN N2 2N N3 3N Nminmin>0>0N Ny y2 2y y2 2y y1 1y y1 1c cO Oe e图图3.7.10设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接①①先按小偏心受拉计算先按小偏心受拉计算　　 当当M较小，较小，N较大时，所有螺栓均承受拉力作用，此较大时，所有螺栓均承受拉力作用，此时被连板件绕螺栓群形心时被连板件绕螺栓群形心O转动螺栓群受力最小的螺转动螺栓群受力最小的螺栓拉力为：栓拉力为： 若若 成立成立, ,则小偏心成立则小偏心成立, ,此时要求受力最此时要求受力最大的螺栓拉力满足条件：大的螺栓拉力满足条件：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 若若 ，则小偏心假设不成立，则小偏心假设不成立, ,应按大偏心计算。

应按大偏心计算这时，偏于安全取中和轴位于最下排螺栓形心这时，偏于安全取中和轴位于最下排螺栓形心O’处，根处，根据平衡可得受拉力最大螺栓分担的拉力据平衡可得受拉力最大螺栓分担的拉力, ,即要求其满足：即要求其满足：式中：式中：e′——偏心拉力偏心拉力N N到最下排螺栓形心到最下排螺栓形心O’O’间的距离；间的距离；yi    ————第第i i排螺栓形心到最下排螺栓形心排螺栓形心到最下排螺栓形心O’O’间的距离；间的距离；（（M较大，较大，N较小）较小）注意与小偏心时注意与小偏心时e和和yi的区别设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.7.3 3.7.3 普通螺栓受剪力和拉力的联合作用普通螺栓受剪力和拉力的联合作用 同时承受剪力和拉力作用的普通螺栓有两种可能破坏形式：同时承受剪力和拉力作用的普通螺栓有两种可能破坏形式：一是螺栓杆受剪受拉破坏；二是孔壁承压破坏一是螺栓杆受剪受拉破坏；二是孔壁承压破坏 试验研究结果表明，兼受剪力和拉力的螺杆分别除以各试验研究结果表明，兼受剪力和拉力的螺杆分别除以各自单独作用的承载力，所得的相关关系近似为圆曲线，如图自单独作用的承载力，所得的相关关系近似为圆曲线，如图所示。

所示图图7.3.12 剪拉同时作用的相关曲线剪拉同时作用的相关曲线0 00.50.51.01.01.01.00.50.5N Nv vN Nv vb bN Nt tN Nt tb bNVe图图3.7.11设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 规范规定：同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓，规范规定：同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓，应分别符合下列公式的要求：应分别符合下列公式的要求： 验算螺栓剪验算螺栓剪-拉联合作用：拉联合作用：验算孔壁承压：验算孔壁承压：NVb——单个螺栓抗剪承载力设计值；单个螺栓抗剪承载力设计值；Ncb——单个螺栓承压承载力设计值单个螺栓承压承载力设计值Ntb——单个螺栓抗拉承载力设计值；单个螺栓抗拉承载力设计值；Nv 、、Nt——单个螺栓承受的最大剪力和拉力设计值单个螺栓承受的最大剪力和拉力设计值     设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接第第3.83.8节节 高强度螺栓连接的工作性能和计算高强度螺栓连接的工作性能和计算1. 1. 高强度螺栓连接的工作性能高强度螺栓连接的工作性能2. 2. 高强度螺栓群的抗剪计算高强度螺栓群的抗剪计算3. 3. 高强度螺栓群的抗拉计算高强度螺栓群的抗拉计算1. 1. 掌握高强度螺栓的类型和工作特点掌握高强度螺栓的类型和工作特点本节目录本节目录基本要求基本要求2. 2. 掌握高强度螺栓的计算方法掌握高强度螺栓的计算方法设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.8.1 3.8.1 高强度螺栓连接的工作性能高强度螺栓连接的工作性能 1 1、高强度螺栓的类型、高强度螺栓的类型 按设计准则的不同，高强度螺栓分为两类：按设计准则的不同，高强度螺栓分为两类： 摩擦型高强度螺栓摩擦型高强度螺栓——通过板件间摩擦力传递内力，通过板件间摩擦力传递内力，破坏准则为摩擦力被克服；破坏准则为摩擦力被克服； 承压型高强度螺栓承压型高强度螺栓——受力特征与普通螺栓类似。

在受力特征与普通螺栓类似在外力的作用下螺栓承受剪力和拉力外力的作用下螺栓承受剪力和拉力 螺栓的预拉力螺栓的预拉力P( (即板件间的法向压紧力即板件间的法向压紧力) )、摩擦面间、摩擦面间的抗滑移系数和钢材种类等都直接影响到高强度的抗滑移系数和钢材种类等都直接影响到高强度螺栓摩螺栓摩擦型连接擦型连接的承载力的承载力设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接2 2、高强度螺栓的、高强度螺栓的预拉力预拉力 预拉力预拉力是通过拧紧螺帽，使螺杆受到拉伸作用而使被是通过拧紧螺帽，使螺杆受到拉伸作用而使被连接板件间产生压紧力连接板件间产生压紧力 高强度螺栓分大六角头型和扭剪型两种，高强度螺栓分大六角头型和扭剪型两种，二者预拉力二者预拉力控制方法各不相同控制方法各不相同 （（1 1）高强度螺栓预拉力的建立方法）高强度螺栓预拉力的建立方法 为了保证通过摩擦力传递剪力，高强度度螺栓的预拉为了保证通过摩擦力传递剪力，高强度度螺栓的预拉力力P的准确控制非常重要的准确控制非常重要大六角头螺栓大六角头螺栓1 1 2 3 2 3 4 41-1-螺栓；螺栓；2-2-垫圈；垫圈；3-3-螺母；螺母；4-4-螺丝螺丝图图3.8.1设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接A A、力矩法（控制拧紧力矩）、力矩法（控制拧紧力矩） 初拧初拧————用力矩扳手拧至终拧力矩的用力矩扳手拧至终拧力矩的30%-50%，， 使板件贴紧密；使板件贴紧密； 终拧终拧————初拧基础上初拧基础上, ,按按100%设计终拧力矩拧紧。

设计终拧力矩拧紧 特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大①①大六角头螺栓的预拉力控制方法有：大六角头螺栓的预拉力控制方法有：扭剪型螺栓扭剪型螺栓螺栓螺栓垫圈垫圈螺母螺母图图3.8.2设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 B B、转角法、转角法 初拧初拧————用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密； 终拧终拧————初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的角度，一般为一定的角度，一般为120°～～180°完成终拧完成终拧 特点：预拉力的建立简单、有效，但要注意防止特点：预拉力的建立简单、有效，但要注意防止欠拧、漏拧和超拧欠拧、漏拧和超拧② ② 扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓） 初拧初拧————拧至终拧力矩的拧至终拧力矩的60%～～80%；； 终拧终拧————初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。

初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准 特点：施工简单、技术要求低易实施、质量易保特点：施工简单、技术要求低易实施、质量易保证等设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（2 2）高强度螺栓预拉力的确定）高强度螺栓预拉力的确定高强螺栓的预拉力设计值高强螺栓的预拉力设计值P由下式确定由下式确定式中：式中：Ae————螺纹处有效截面积；螺纹处有效截面积；fu————螺栓热处理后的最抵抗拉强度；螺栓热处理后的最抵抗拉强度；8.8级，取级，取fu =830N/mm2，，10.9级级, ,取取fu =1040N/mm2系数系数1.2————考虑拧紧螺帽时，螺栓杆上产生的剪力对考虑拧紧螺帽时，螺栓杆上产生的剪力对抗拉强度的降低；抗拉强度的降低；系数系数0.9————为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数；考虑材料的不均匀性的折减系数；附加安全系系数；考虑材料的不均匀性的折减系数；附加安全系数设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓的性能等级螺栓的性能等级螺螺 栓栓 公公 称称 直直 径（径（mm））M16M20M22M24M27M308.8级级8012515017523028010.9级级100155190225290355一个高强度螺栓的设计预拉力一个高强度螺栓的设计预拉力P 3 3、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数 按公式计算出的按公式计算出的P值值以以5kN的倍数取整就形成规范规的倍数取整就形成规范规定的定的设计预拉力。

设计预拉力 高强度螺栓摩擦面抗滑移系数大小与接触面的处理高强度螺栓摩擦面抗滑移系数大小与接触面的处理方法和构件钢号有关，其大小随板件间的挤压力的减小方法和构件钢号有关，其大小随板件间的挤压力的减小而降低不同钢材在不同接触面的处理方法下的抗滑移而降低不同钢材在不同接触面的处理方法下的抗滑移系数系数μμ见下表设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 4 4、高强度螺栓抗剪连接工作性能、高强度螺栓抗剪连接工作性能 受力过程与普通螺栓相似，也分为四个阶段：摩擦受力过程与普通螺栓相似，也分为四个阶段：摩擦传力的弹性阶段、滑移阶段、栓杆传力的弹性阶段、弹传力的弹性阶段、滑移阶段、栓杆传力的弹性阶段、弹塑性阶段塑性阶段连接处接触面处理方法连接处接触面处理方法构构 件件 的的 钢钢 号号Q235Q345Q420喷喷 砂（丸）砂（丸）0.450.500.50喷砂（丸）后涂无机富锌漆喷砂（丸）后涂无机富锌漆0.350.400.40喷砂（丸）后生赤绣喷砂（丸）后生赤绣0.450.500.50钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面0.300.350.40摩擦面抗滑移系数摩擦面抗滑移系数 值值设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 但比较两条但比较两条N—δ曲线可知，由于高强度螺栓因连接曲线可知，由于高强度螺栓因连接件间存在很大的摩擦力，故其第一个阶段（件间存在很大的摩擦力，故其第一个阶段（0-1段）远远段）远远大于普通螺栓。

通过大于普通螺栓通过1点后，连接产生了滑移，当栓杆点后，连接产生了滑移，当栓杆与孔壁接触后，连接又可继续承载直到破坏与孔壁接触后，连接又可继续承载直到破坏 对于高强度螺栓摩擦型连接，其破坏准则为摩擦力对于高强度螺栓摩擦型连接，其破坏准则为摩擦力被克服，板件间出现相对滑移，因此以被克服，板件间出现相对滑移，因此以1点为极限点为极限NN/2N/2ba012341234Nδ普通螺栓普通螺栓高强度螺栓高强度螺栓图图3.8.3设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 对于高强度螺栓承压型连接，破坏准则为连接达到对于高强度螺栓承压型连接，破坏准则为连接达到其极限状态其极限状态4点1 1）高强度螺栓摩擦型抗剪连接）高强度螺栓摩擦型抗剪连接 单个摩擦型高强度螺栓抗剪承载力设计值单个摩擦型高强度螺栓抗剪承载力设计值: :　　　　0.9——抗力分项系数抗力分项系数  R的倒数的倒数(  R=1.111); nf——传力摩擦面数目，单剪时传力摩擦面数目，单剪时=1，双剪时，双剪时=2；；          ——摩擦面抗滑移系数摩擦面抗滑移系数; ; P——预拉力设计值。

预拉力设计值式中：式中：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 高强度螺栓承压型连接的单栓抗剪承载力计算方法高强度螺栓承压型连接的单栓抗剪承载力计算方法与普通螺栓相同，即与普通螺栓相同，即（（2 2）高强度螺栓承压型抗剪连接）高强度螺栓承压型抗剪连接取单栓抗剪承载力为：取单栓抗剪承载力为：单栓抗剪设计承载力：单栓抗剪设计承载力：单栓承压设计承载力：单栓承压设计承载力：剪切面在螺纹处时剪切面在螺纹处时设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 5 5、高强度螺栓抗拉连接工作性能、高强度螺栓抗拉连接工作性能           高强度螺栓在承受外拉力前，螺杆中已有很高的高强度螺栓在承受外拉力前，螺杆中已有很高的预拉力预拉力P，板层之间则有压力，板层之间则有压力C，而，而P与与C维持平衡，维持平衡，即即 C = P图图3.8.4 高强度螺栓受拉高强度螺栓受拉P Pf fC Cf fN Nt tP PC C设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 当外拉力为当外拉力为Nt时：板件有被拉开趋势，板件间的时：板件有被拉开趋势，板件间的压力压力C减小为减小为Cf，栓杆拉力，栓杆拉力P增加为增加为Pf，根据平衡关，根据平衡关系有系有: :若螺栓和被连接板件保持弹性，板叠厚度为若螺栓和被连接板件保持弹性，板叠厚度为δ，则，则 螺栓杆的伸长量螺栓杆的伸长量= =板件压缩恢复量板件压缩恢复量Ab——栓杆截面面积；栓杆截面面积；Ap——板件挤压面面积。

板件挤压面面积 由以上三式，可得由以上三式，可得设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 当板件即将被拉开时：当板件即将被拉开时： Cf=0，有，有Pf=Nt，因此：，因此： 一般板件间的挤压面面积比栓杆截面面积大许多，一般板件间的挤压面面积比栓杆截面面积大许多，近似取近似取AP/Ab=10，则有：，则有： 当板件即将被拉开时，栓杆的拉力仅增加当板件即将被拉开时，栓杆的拉力仅增加10%另外，试验证明，当栓杆的外加拉力大于外，试验证明，当栓杆的外加拉力大于P时，卸载后螺时，卸载后螺栓杆的预拉力将减小，即发生松弛现象但当栓杆的预拉力将减小，即发生松弛现象但当Nt不大于不大于0.8P时，则无松弛现象，这时时，则无松弛现象，这时Pf=1.07P，可认为螺杆的，可认为螺杆的预拉力不变，且连接板件间有一定的挤压力保持紧密接预拉力不变，且连接板件间有一定的挤压力保持紧密接触，所以现行规范规定：触，所以现行规范规定：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 摩擦型高强度螺栓的单栓抗拉设计承载力为：摩擦型高强度螺栓的单栓抗拉设计承载力为： 承压型高强度螺栓的单栓抗拉承载力，因其破坏准承压型高强度螺栓的单栓抗拉承载力，因其破坏准则为螺栓杆被拉断，故计算方法与普通螺栓相同，即：则为螺栓杆被拉断，故计算方法与普通螺栓相同，即：式中：式中：Ae——螺栓杆的有效截面面积；螺栓杆的有效截面面积； de ——螺栓杆的有效直径；螺栓杆的有效直径；            ftb——高强度螺栓的抗拉强度设计值。

高强度螺栓的抗拉强度设计值设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接6 6、高强度螺栓同时承受剪力和拉力连接的工作性能、高强度螺栓同时承受剪力和拉力连接的工作性能（（1 1）高强度螺栓摩擦型连接）高强度螺栓摩擦型连接 尽管当尽管当Nt≤P 时，栓杆预拉力基本不变，但由于时，栓杆预拉力基本不变，但由于μ随随Nt的的增大而减小，且随增大而减小，且随Nt的增大板件间的挤压力减小，故连接的的增大板件间的挤压力减小，故连接的抗剪能力下降规范规定将抗剪能力下降规范规定将Nt乘以乘以1.125的系数来考虑的系数来考虑μ值降值降低的不利影响，故单个摩擦型连接高强度螺栓有拉力作用时低的不利影响，故单个摩擦型连接高强度螺栓有拉力作用时的抗剪承载力设计值为：的抗剪承载力设计值为：　　　　　　1.111—1.111—为抗力分项系数为抗力分项系数  R式中：式中：　　 上式就是上式就是GBJ17-88规范采用的计算公式，在规范采用的计算公式，在GB50017-2003中，采用等价的直线相关公式：中，采用等价的直线相关公式：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（2 2）高强度螺栓承压型连接）高强度螺栓承压型连接 对于高强度螺栓承压型连接在剪力和拉力共同作用下对于高强度螺栓承压型连接在剪力和拉力共同作用下计算方法与普通螺栓相同，即为防止栓杆剪拉破坏，要求计算方法与普通螺栓相同，即为防止栓杆剪拉破坏，要求设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接为了防止孔壁的承压破坏，应满足：为了防止孔壁的承压破坏，应满足： 系数系数1.2是考虑由于外拉力的存在导致高强度螺栓的是考虑由于外拉力的存在导致高强度螺栓的承压承载力降低的修正系数。

承压承载力降低的修正系数设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接兼受剪拉兼受剪拉受拉受拉取二者较小取二者较小值，长列螺值，长列螺栓折减栓折减受剪受剪普通螺栓普通螺栓备注备注计算公式计算公式受力状态受力状态螺栓种类螺栓种类单个螺栓承载力设计值汇总表（一）单个螺栓承载力设计值汇总表（一）设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接兼受剪拉兼受剪拉受拉受拉长列螺栓折长列螺栓折减减受剪受剪摩擦型高摩擦型高强度螺栓强度螺栓备注备注计算公式计算公式受力状态受力状态螺栓种类螺栓种类单个螺栓承载力设计值汇总表（二）单个螺栓承载力设计值汇总表（二）设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接兼受剪拉兼受剪拉受拉受拉取二者较小值，当取二者较小值，当剪切面在螺纹处时剪切面在螺纹处时受剪受剪承压型高承压型高强度螺栓强度螺栓备注备注计算公式计算公式受力状态受力状态螺栓种类螺栓种类单个螺栓承载力设计值汇总表（三）单个螺栓承载力设计值汇总表（三）设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.8.2 3.8.2 高强度螺栓群的抗剪计算高强度螺栓群的抗剪计算 1 1、受轴心剪力作用、受轴心剪力作用假定各螺栓受力均匀，故所需螺栓数：假定各螺栓受力均匀，故所需螺栓数：（（1 1）对于摩擦型连接：）对于摩擦型连接：（（2 2）对于承压型连接：）对于承压型连接：或或设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接2 2、扭矩或扭矩、剪力共同作用下、扭矩或扭矩、剪力共同作用下计算方法与普通螺栓相同，即：计算方法与普通螺栓相同，即： 剪力剪力F作用下每个螺栓受力：作用下每个螺栓受力：eF=F+TOr1x1y1y2N1TxN1TyN1TNt21F作用作用扭矩扭矩T作用作用图图3.8.5设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接扭矩扭矩T作用下：作用下：由此可得螺栓由此可得螺栓1的强度验算公式为的强度验算公式为: :摩擦型连接摩擦型连接: :承压型连接承压型连接: :设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3.8.3 3.8.3 高强度螺栓群的抗拉计算高强度螺栓群的抗拉计算1 1、受轴心拉力作用、受轴心拉力作用假定各螺栓受力均匀，故所需螺栓数：假定各螺栓受力均匀，故所需螺栓数：（（1 1）对于摩擦型连接：）对于摩擦型连接：（（2 2）对于承压型连接：）对于承压型连接：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接2 2、高强度螺栓群受弯矩作用、高强度螺栓群受弯矩作用 由于高强度螺栓的外拉力总小于由于高强度螺栓的外拉力总小于0.8P（预拉力）（预拉力）故在弯矩作用下，连接板件接触面始终处于密帖状态，故在弯矩作用下，连接板件接触面始终处于密帖状态，因此可认为连接的中和轴与螺栓群形心轴重合，最外侧因此可认为连接的中和轴与螺栓群形心轴重合，最外侧螺栓受力最大。

螺栓受力最大Nt1Nt2Nt3Nt4oy2y3y4y1图图3.8.6设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接按弹性设计，其假定为：按弹性设计，其假定为： ① ①连接板件绝对刚性，螺栓为弹性；连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； ② ②螺栓群的中和轴位于螺栓群形心螺栓群的中和轴位于螺栓群形心O处，各螺栓所受处，各螺栓所受拉力与其至中和轴的距离成正比拉力与其至中和轴的距离成正比由力矩平衡可得：由力矩平衡可得：由假定由假定②②可得：可得：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接由式由式(b)得得: :将式将式(b)代入式代入式(a)得得: :设计时只要满足下式即可：设计时只要满足下式即可：因此，因此，最外排螺栓最外排螺栓“1”分担的拉力：分担的拉力：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接3 3、高强度螺栓群偏心受拉、高强度螺栓群偏心受拉 偏心力作用下的高强度螺栓连接，螺栓最大拉力不应大偏心力作用下的高强度螺栓连接，螺栓最大拉力不应大于于0.8P，以保证板件紧密贴合，端板不会被拉开，所以摩擦，以保证板件紧密贴合，端板不会被拉开，所以摩擦型和承压型均可型和承压型均可按普通螺栓小偏心受拉计算，即中和轴按普通螺栓小偏心受拉计算，即中和轴位于位于螺栓群形心螺栓群形心O处处，则，则NMVNOO’刨平顶紧刨平顶紧承托（板）承托（板）NNmaxN2N3Oy1Nminy1cy2y2图图3.8.7设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接4 4、高强度螺栓群在拉力、弯矩和剪力共同作用、高强度螺栓群在拉力、弯矩和剪力共同作用（（1 1）对于摩擦型连接：）对于摩擦型连接： 在在M和和N共同作用下，最外（下）排共同作用下，最外（下）排“1”号螺栓号螺栓所受拉力最大为（中和轴位于螺栓群形心所受拉力最大为（中和轴位于螺栓群形心O处）：处）：验算方法一：验算方法一：=由由N+由由MNMV图图3.8.8设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 在在V作用下，各螺栓所受剪力均相同，即为：作用下，各螺栓所受剪力均相同，即为： 在拉、剪共同作用下，对高强度螺栓摩擦型连接的验在拉、剪共同作用下，对高强度螺栓摩擦型连接的验算条件为：算条件为：上式中上式中: : 按按GBJ17-88规范，验算条件为：规范，验算条件为：二者二者等价等价设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 在弯矩在弯矩M和拉力和拉力N共同作用下，高强螺栓群中各排共同作用下，高强螺栓群中各排螺栓拉力都不相同，即：螺栓拉力都不相同，即： 故对于栓群抗剪强度故对于栓群抗剪强度, ,应按下式进行验算更为合理，应按下式进行验算更为合理，即即 单个螺栓抗剪设计承载力随拉力的增加而减小，有单个螺栓抗剪设计承载力随拉力的增加而减小，有验算方法二：验算方法二：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接此外，螺栓最大拉力尚应满足：此外，螺栓最大拉力尚应满足： 验算法二计及了螺栓拉力不同对抗剪强度的影响，验算法二计及了螺栓拉力不同对抗剪强度的影响，因此更为经济合理，而验算法一则过于保守。

因此更为经济合理，而验算法一则过于保守即：即： 当当Nti <0时，取时，取Nti ＝＝0式中式中: : 上式中，只考虑螺栓拉力对抗剪承载力的不利影响，上式中，只考虑螺栓拉力对抗剪承载力的不利影响，未考虑受压区板层间压力增加的有利作用，故按该式计未考虑受压区板层间压力增加的有利作用，故按该式计算的结果是略偏安全的算的结果是略偏安全的设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接（（2 2）对于承压型连接：）对于承压型连接： 承压型高强度螺栓的抗剪承载力设计值与普通螺栓计算承压型高强度螺栓的抗剪承载力设计值与普通螺栓计算相同，分螺栓杆抗剪和孔壁承压两部分相同，分螺栓杆抗剪和孔壁承压两部分 同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型高强度螺栓，应满足：同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型高强度螺栓，应满足： Nvb 、、Ncb 、、Ntb——一个承压型高强螺栓的抗剪、承压、一个承压型高强螺栓的抗剪、承压、抗拉承载力设计值；抗拉承载力设计值；       Nv1、、Nt1——最危险螺栓受到的剪力、拉力，与摩擦型高最危险螺栓受到的剪力、拉力，与摩擦型高强度螺栓群计算公式相同，即强度螺栓群计算公式相同，即且且设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 注意：注意：在轴力在轴力N N和弯矩和弯矩M M作用下，中和轴位于螺栓群作用下，中和轴位于螺栓群形心形心O O处。

因为预拉力作用，计算时不区分大小偏心，处因为预拉力作用，计算时不区分大小偏心，这点与普通螺栓计算不同这点与普通螺栓计算不同。