第3章鋼結(jié)構(gòu)的連接例題ppt課件

1、第三章 鋼結(jié)構(gòu)連接土木工程專業(yè)本科 【例【例3.113.11】設(shè)計兩塊鋼板用普通螺栓的蓋板拼接。已知軸心】設(shè)計兩塊鋼板用普通螺栓的蓋板拼接。已知軸心拉力的設(shè)計值拉力的設(shè)計值N=325kNN=325kN，鋼材為，鋼材為Q235AQ235A，螺栓直徑，螺栓直徑d=20mmd=20mm粗粗制螺栓）。制螺栓）。 例例3.113.11圖圖名稱位置和方向最大允許距離 (取較小者) dmax最小允許距離 dmin中 心 間 距外排垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向(p = 1)8d 0或12 t3d 0中 間 排垂直內(nèi)力方向(p = 2)16d 0或24 t順內(nèi)力方向構(gòu)件受壓(p = 3)12d 0或18 t構(gòu)件受拉

2、(p = 4)16d 0或24 t沿對角線方向(p = 5)-中心至構(gòu)件邊緣距離順內(nèi)力方向(p = 6)4d 0或8 t2d 0垂直內(nèi)力方向剪切邊或手工氣割邊(p = 7)1.5d 0扎制邊、自動氣割或鉅割邊高強(qiáng)螺栓(p = 8)其他螺栓 或鉚釘(p = 9)1.2d 0螺栓最大最小允許距離螺栓最大最小允許距離 【解】單個螺栓的承載力設(shè)計值【解】單個螺栓的承載力設(shè)計值 ：由附表由附表1.31.3可知，可知，b2b2vc140N mm ,305N mmff?？辜舫休d力設(shè)計值：抗剪承載力設(shè)計值： 22bbvvv3.14 20N214087.9kN44dnf承壓承載力設(shè)計值：承壓承載力設(shè)計值： bb

3、ccN20 8 305=48.8kNdt f 連接一側(cè)所需螺栓數(shù)：連接一側(cè)所需螺栓數(shù)：3256.7848.8n ，取 個 【例【例3.123.12】設(shè)計圖】設(shè)計圖a a所示的普通螺栓連接。柱翼緣厚度為所示的普通螺栓連接。柱翼緣厚度為10mm10mm，連接板厚度為，連接板厚度為8mm8mm，鋼材為，鋼材為Q235B,Q235B,荷載設(shè)計值荷載設(shè)計值F=150kN,F=150kN,偏偏心矩心矩e=250mm,e=250mm,粗制螺栓粗制螺栓M22M22。例例3.123.12圖圖【解】【解】22222210 6(4 84 16 )1640cmiixy150 0.2537.5kN mTFe11Tx22

4、437.5 0.16 36.6kN1640 10iiTyNxy11Ty22437.5 0.0613.7kN1640 10iiTxNxy1F15015kN10FNn222211Tx1Ty1F()36.6(13.7 15)46.5kNNNNN螺栓直徑螺栓直徑d=22mm,d=22mm,單個螺栓的設(shè)計承載力為：單個螺栓的設(shè)計承載力為： 螺栓抗剪：螺栓抗剪： 22bbvvv13.14 22114053.2kN46.5kN44dNnfN 構(gòu)件承壓：構(gòu)件承壓：bbcc122 8 30553.7kN46.5kNNdt fN 【例【例3.133.13】牛腿用】牛腿用C C級普通螺栓以及承托與柱連接，如下圖級普

5、通螺栓以及承托與柱連接，如下圖, ,承受承受豎向荷載設(shè)計值豎向荷載設(shè)計值F=220kNF=220kN，偏心距，偏心距e e200mm200mm。試設(shè)計其螺栓。試設(shè)計其螺栓連接。已知構(gòu)件和螺栓均用連接。已知構(gòu)件和螺栓均用Q235Q235鋼材，螺栓為鋼材，螺栓為M20M20，孔徑，孔徑21.5mm21.5mm。 例例3.133.13圖圖【解】牛腿的剪力【解】牛腿的剪力V=F=220kNV=F=220kN由端板刨平頂緊于承托傳由端板刨平頂緊于承托傳遞；彎矩遞；彎矩 由螺栓連接傳遞，由螺栓連接傳遞，使螺栓受拉使螺栓受拉, ,初步假定螺栓布置如圖初步假定螺栓布置如圖3.633.63。對最下排螺栓。對最下

6、排螺栓O O軸取矩，最大受力螺栓最上排螺栓軸取矩，最大受力螺栓最上排螺栓1 1的拉力為：的拉力為： 220 0.244kN m,MFe211yiNMy2222(44 0.32) 2 (0.080.160.240.32 )36.7kN單個螺栓的抗拉承載力設(shè)計值為：單個螺栓的抗拉承載力設(shè)計值為： bbtt1245 17041.7kN36.7kNeNA fN所假定螺栓連接滿足設(shè)計要求，確定采用。所假定螺栓連接滿足設(shè)計要求，確定采用。 【例【例3.143.14】下圖為一剛接屋架支座節(jié)點，豎向力由承】下圖為一剛接屋架支座節(jié)點，豎向力由承托承受。螺栓為托承受。螺栓為C C級，只承受偏心拉力。設(shè)級，只承受偏

7、心拉力。設(shè)N N250kN250kN，e=100mme=100mm，螺栓布置如圖，螺栓布置如圖a a所示。所示。例例3.143.14圖圖【解】螺栓有效截面的核心距【解】螺栓有效截面的核心距 222214 (50150250 )116.7mme=100mm12 250iyny即偏心力作用在核心距以內(nèi)即偏心力作用在核心距以內(nèi), ,屬小偏心受拉屬小偏心受拉 圖圖(c)(c)應(yīng)由應(yīng)由下式計算：下式計算：112222250250 100 25038.7kN124 (50150250 )iNNeNyny需要的有效面積：需要的有效面積： 321bt38.7 10228mm170eNAf采用采用M20M20螺

8、栓，螺栓， 2245mmeA 【解】由于【解】由于e=200mm117mme=200mm117mm，應(yīng)按大偏心受拉計算螺栓的最大拉應(yīng)，應(yīng)按大偏心受拉計算螺栓的最大拉應(yīng)力。假設(shè)螺栓直徑為力。假設(shè)螺栓直徑為M22M22查附表查附表8.18.1知，知， ） 并假定中和軸在上面第一排螺栓處，則以下螺栓均為受拉螺栓并假定中和軸在上面第一排螺栓處，則以下螺栓均為受拉螺栓 圖圖d d） 。由下式計算：。由下式計算：2303mmeA 11222222i250 (200250) 50051.1kN2 (500400300200100 )Ne yNy需要的螺栓有效面積：需要的螺栓有效面積： 32251.1 103

9、00.6mm303mm170eA【例【例3.153.15】同例】同例3.143.14，但取，但取e=200mme=200mm?！纠纠?.163.16】設(shè)下圖為短橫梁與柱翼緣的連接，剪力】設(shè)下圖為短橫梁與柱翼緣的連接，剪力V V250kN250kN，e=120mme=120mm，螺栓為，螺栓為C C級，梁端豎板下有承托。鋼材為級，梁端豎板下有承托。鋼材為Q235BQ235B，手工焊，手工焊，焊條，焊條E43E43型型, ,試按考慮承托傳遞全部剪力試按考慮承托傳遞全部剪力V V和不承受和不承受V V兩種情況設(shè)計兩種情況設(shè)計此連接。此連接。 例例3.163.16圖圖【解】（【解】（1 1由附表由附

10、表1.21.2和附表和附表1.31.3可知，可知， 承托傳遞全部剪力承托傳遞全部剪力V V250kN250kN，螺栓群只承受由偏，螺栓群只承受由偏心力引起的彎矩心力引起的彎矩 。按彈性設(shè)計法，可。按彈性設(shè)計法，可假定螺栓群旋轉(zhuǎn)中心在彎矩指向的最下排螺栓的軸線上。設(shè)螺栓假定螺栓群旋轉(zhuǎn)中心在彎矩指向的最下排螺栓的軸線上。設(shè)螺栓為為M20M20（ ），則受拉螺栓數(shù)），則受拉螺栓數(shù) 連接中為雙列螺栓，用連接中為雙列螺栓，用m m表示，一個螺栓的抗拉承載力設(shè)計表示，一個螺栓的抗拉承載力設(shè)計 值為：值為：w2t160 N mm ,fb2v140 N mmf,=2500.12=30kN mMVe2eA =2

11、45mmtn =8bbtt245 17041.7kNeNA f螺栓的最大拉力：螺栓的最大拉力：3b1t2222230 1040020kN41.7kN2 (100200300400 )tiMyNNmy 設(shè)承托與柱翼緣連接角焊縫為兩面?zhèn)群?，并取焊腳尺設(shè)承托與柱翼緣連接角焊縫為兩面?zhèn)群福⑷『改_尺寸寸 , ,焊縫應(yīng)力為：焊縫應(yīng)力為： f10mmh 22w2ffe1.351.35 20150.7N mm160N mm2 0.7 10 (1802 10)wVfhl 式中的常數(shù)式中的常數(shù)1.351.35是考慮剪力是考慮剪力V V對承托與柱翼緣連接角對承托與柱翼緣連接角焊縫的偏心影響。焊縫的偏心影響。 （2

12、 2不考慮承托承受剪力不考慮承托承受剪力V V，螺栓群同時承受剪力，螺栓群同時承受剪力V=250kN V=250kN 和彎矩和彎矩 M M30kNm 30kNm 作用。單個螺栓承載力設(shè)計作用。單個螺栓承載力設(shè)計值為：值為： 22bbvvv3.1420114044.0kN44dNnf bbccN20 20 305122kNdt fbt41.7kNN 單個螺栓的最大拉力單個螺栓的最大拉力t20kNN 單個螺栓的剪力單個螺栓的剪力bvc25025122kN10VNNn剪力和拉力聯(lián)合作用下：剪力和拉力聯(lián)合作用下： 2222vtbbvt25200.744144.041.7NNNN【例【例3.173.17

13、】試設(shè)計一雙蓋板拼接的鋼板連接。鋼材】試設(shè)計一雙蓋板拼接的鋼板連接。鋼材Q235BQ235B，高強(qiáng)度，高強(qiáng)度螺栓為螺栓為8.88.8級的級的M20,M20,連接處構(gòu)件接觸面用噴砂處理，作用在螺栓群連接處構(gòu)件接觸面用噴砂處理，作用在螺栓群形心處的軸心拉力設(shè)計值形心處的軸心拉力設(shè)計值N=800kN,N=800kN,試設(shè)計此連接。試設(shè)計此連接。 例例3.173.17圖圖【解】（【解】（1 1采用摩擦型連接時由表采用摩擦型連接時由表3.83.8查得每個查得每個8.88.8級的級的M20M20高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P=125kN,P=125kN,由表由表3.93.9查得對于查得對于Q235

14、Q235鋼材接觸面作噴砂處理時鋼材接觸面作噴砂處理時 0.45單個螺栓的承載力設(shè)計值為：單個螺栓的承載力設(shè)計值為： bvf0.90.9 2 0.45 125101.3kNNnP 所需螺栓數(shù)：所需螺栓數(shù)： bv8007.9,9101.3NnN取 個螺栓排列如圖右邊所示螺栓排列如圖右邊所示（2 2采用承壓型連接時采用承壓型連接時由附表由附表1.31.3可知，可知，b2b2vc250N mm ,470N mmff單個螺栓的承載力設(shè)計值：單個螺栓的承載力設(shè)計值：22bbvvv3.14 202250157kN44dNnfbbcc20 20 470188kNNdt f則所需螺栓數(shù)：則所需螺栓數(shù)： bmin

15、8005.1,6157NnN取 個螺栓排列如圖左邊所示螺栓排列如圖左邊所示【例【例3.183.18】下圖所示高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接】下圖所示高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接, ,被連接構(gòu)件的鋼材為被連接構(gòu)件的鋼材為Q235BQ235B。螺栓為。螺栓為10.910.9級，直徑級，直徑20mm20mm，接觸面采用噴砂處理；圖中內(nèi)，接觸面采用噴砂處理；圖中內(nèi)力均為設(shè)計值力均為設(shè)計值, ,試驗算此連接的承載力。試驗算此連接的承載力。例例3.183.18圖圖【解】由表【解】由表3.93.9和表和表3.83.8查得抗滑移系數(shù)查得抗滑移系數(shù) ，預(yù)拉力，預(yù)拉力P=155kNP=155kN。 0.45單個螺栓的最大拉力單個螺

16、栓的最大拉力31t122222384106 10350162 2 (35025015050 )iMyNNnmy 2444.268.2kN750kNV【例【例3.193.19】如圖】如圖3.763.76所示，某節(jié)點端板所示，某節(jié)點端板t=16mmt=16mm連接連接與共型柱翼緣與共型柱翼緣t=16mmt=16mm），鋼材為），鋼材為Q235B,Q235B,連接用高強(qiáng)度連接用高強(qiáng)度螺栓為螺栓為10.910.9級摩擦型，級摩擦型，4M224M22單個單個 ），摩擦），摩擦面噴砂丸處理，抗滑移系數(shù)面噴砂丸處理，抗滑移系數(shù)0.450.45，節(jié)點中心受水平設(shè)計，節(jié)點中心受水平設(shè)計拉力拉力 ，斜向設(shè)計拉力，

17、斜向設(shè)計拉力 ，此節(jié)點按，此節(jié)點按GB50017-2019GB50017-2019中規(guī)范公式計算的抗拉、抗剪實際受力與中規(guī)范公式計算的抗拉、抗剪實際受力與承載力比值之和最接近下列何項數(shù)值。承載力比值之和最接近下列何項數(shù)值。（A A1.0 1.0 （B B1.021 1.021 （C C0.828 0.828 （D D0.743 0.743 2eA =303mm1200kNN 2200kNN 例例3.193.19圖圖【解】由表【解】由表3.83.8可查得每個可查得每個10.910.9級的級的M22M22高強(qiáng)度螺栓的預(yù)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力拉力P=190kNP=190kN。 按式按式3.573.57）

18、vt212bbvtfsin45cos454 0.94 0.8NNNNNNNnPP2002 22002002 21.02114 0.9 1 0.45 1904 0.8 190 應(yīng)選應(yīng)選B）。由計算結(jié)果知道，該連接在剪力和拉）。由計算結(jié)果知道，該連接在剪力和拉力共同作用下的承載能力略顯不足力共同作用下的承載能力略顯不足,應(yīng)考慮加大螺栓直應(yīng)考慮加大螺栓直徑或增加螺栓數(shù)量。徑或增加螺栓數(shù)量?！纠纠?.203.20】同上題條件，但改為高強(qiáng)度螺栓承壓型連接，】同上題條件，但改為高強(qiáng)度螺栓承壓型連接，接觸面僅要求清污除銹接觸面僅要求清污除銹, ,考慮在螺紋處有受剪可能。按式考慮在螺紋處有受剪可能。按式(3.58)(3.58)同時受剪受拉計算同時受剪受拉計算, ,其值為其值為 ：再按式：再按式(3.59)(3.59)計算，結(jié)果計算，結(jié)果 。（A A1 1；不合格；不合格 （B B0.6770.677；不合格；不合格 （C C1 1；合格；合格 （D