鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：鋼結(jié)構(gòu)的連接

鋼結(jié)構(gòu)的連接1、焊縫連接：對(duì)接焊縫和角焊縫的性能及計(jì)算2、螺栓連接：普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接的性能及計(jì)算第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的連接方法及其應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的連接方法分為—焊接、螺栓連接、鉚接、輕型鋼結(jié)構(gòu)用的緊固件連接一、焊接1、焊接—一般通過(guò)電弧產(chǎn)生熱量使焊條和焊件局部熔化，然后冷卻凝結(jié)成焊縫，從而使焊件連接成一體。2、焊接的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①不需要在鋼材上打孔鉆研，既省工又使材料得到充分應(yīng)用，節(jié)約材料；②任何形狀的構(gòu)件都可以直接焊接，不需要輔助零件，構(gòu)造簡(jiǎn)單；③連接的密封性好，剛度大；④易于采用自動(dòng)化作業(yè)，提高焊接的質(zhì)量。a-焊縫連接；b-鉚釘連接；c-螺栓連接;d-緊固件連接

缺點(diǎn)：①施焊時(shí)的高溫度作用，形成焊縫附近的熱影響區(qū)，熱影響區(qū)內(nèi)的材質(zhì)有些變脆；②焊接殘余應(yīng)力使焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞的可能性增大；③焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋很敏感，尤其在低溫下容易發(fā)生脆性斷裂。3、焊接的應(yīng)用除少數(shù)直接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)的某些部位，因容易產(chǎn)生疲勞破壞，其它的部位均可普遍應(yīng)用。二、鉚接1、鉚接—將一端帶半圓形預(yù)制釘頭的鉚釘，經(jīng)將釘桿燒紅后迅速插入被連接的釘孔中，然后將另一端也打鉚成釘頭。2、特點(diǎn)—傳力可靠，塑性、韌性均較好；制造費(fèi)工費(fèi)料，且勞動(dòng)強(qiáng)度大?；颈缓附雍透邚?qiáng)度螺栓連接所代替。三、螺栓連接1、普通螺栓連接—普通螺栓分為C級(jí)螺栓和A級(jí)、B級(jí)螺栓兩種。⑴A級(jí)、B級(jí)螺栓采用鋼材性能等級(jí)5.6級(jí)或8.8級(jí)制造（5.6級(jí)抗力強(qiáng)度不小于500N/mm2，=0.6），A級(jí)、B級(jí)螺栓表面經(jīng)車床加工，尺寸準(zhǔn)確，精度較高。螺桿和螺孔間的最大間隙為0.3~0.5mm，故螺栓受剪性能良好。但制造和安裝過(guò)于浪費(fèi)，目前很少采用。⑵C級(jí)螺栓—4.6級(jí)和4.8級(jí)制造。用圓鋼冷鐓壓制而成，表面不加工，尺寸不精確，螺桿和螺孔之間的間隙為1.5~3mm，故空隙較大，加之螺栓強(qiáng)度較低，用于螺栓受剪時(shí)板件間產(chǎn)生加大的滑移，產(chǎn)生滑移變形，故其性能較差。受拉性能較好。受剪連接，只用在承受靜荷載或間接承受動(dòng)荷載結(jié)構(gòu)中的次要連接，或臨時(shí)固定構(gòu)件的安裝連接。2、高強(qiáng)度螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接—一般采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的45號(hào)鋼、40B鋼，合金鋼中的20MnTiB鋼等，性能等級(jí)可達(dá)8.8級(jí)和10.9級(jí)。⑴高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接—利用板疊間的摩擦力即可有效地傳遞剪力，以外剪力達(dá)到板件接觸面間的最大摩擦力為極限狀態(tài)。其特點(diǎn)變形小、不松動(dòng)、耐疲勞，因此用于直接承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)最佳。⑵高強(qiáng)度螺栓承壓型連接—允許超過(guò)板疊間的摩擦力并產(chǎn)生滑動(dòng)，然后利用栓桿與螺栓孔壁靠緊傳遞剪力。其特點(diǎn)強(qiáng)度高，剪切變形比摩擦型的大。僅用于承受靜荷載或間接動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)，以能發(fā)揮高承載力的優(yōu)點(diǎn)兩類高強(qiáng)螺栓對(duì)比：摩擦型高強(qiáng)螺栓：螺桿與螺孔之差1.5～2.0mm剪切變形小，彈性性能好，施工較簡(jiǎn)單，可拆卸，耐疲勞、抗動(dòng)力荷載性能好，承載力較承壓型低特別適用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)承壓型高強(qiáng)螺栓：螺桿與螺孔之差1.0～1.5mm承載力高，連接緊湊，但抗剪變形大一般僅用于承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中的連接（與普通螺栓類似）

第二節(jié)焊接方法、焊縫形式和質(zhì)量等級(jí)一、焊接方法⒈手工電弧焊⑴手工電弧焊—它由焊件、焊條、焊鉗、電焊機(jī)和導(dǎo)線組成電路。施焊時(shí)，首先使分接電焊機(jī)兩級(jí)的焊條和焊件瞬間短路打火在焊條和焊件的空隙產(chǎn)生電弧溫度達(dá)到3000℃使焊條和焊件迅速熔化。熔化的焊條金屬與焊件金屬結(jié)合形成焊縫金屬。同時(shí)焊條藥皮形成的氣體和熔渣覆蓋熔池保護(hù)電弧，隔絕有害氣體，熔池中的金屬冷卻、結(jié)晶形成焊縫。⑵特點(diǎn)：電焊設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便；生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)條件差；焊縫的質(zhì)量取決于焊工水平。⑶應(yīng)用范圍：適應(yīng)于全方位焊接，尤其適用于工地安裝焊縫、短焊縫和曲折焊縫。手工電弧焊示意圖注意：①手工電弧焊常用的焊條有碳鋼焊條和低合金焊條，其牌號(hào)有E43型、E50型E55型。②E表示焊條，其后兩位數(shù)字表示焊條系列。數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值，單位為kgf/mm2.E43（＞43kgf/mm2），

E50（＞50kgf/mm2）E55類似。③焊條型號(hào)與主體金屬?gòu)?qiáng)度相適應(yīng)，Q235鋼用E43系列焊條，Q345鋼用E50系列焊條，Q390鋼和Q420用E55系列焊條，采用不同強(qiáng)度的鋼材連接時(shí)，采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條系列。⒉自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊⑴自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊：采用沒(méi)有涂料的焊絲埋入焊劑層下，通電后由于電弧的作用使焊絲與焊劑熔化，電弧埋在焊劑下，故稱為埋弧焊。熔化后的焊劑浮在熔化的金屬表面，使之不與外界空氣接觸，保護(hù)了熔化金屬。焊劑提供焊縫所需要的合金元素，改善了焊縫的質(zhì)量。隨著焊機(jī)的移動(dòng)，焊劑不斷自動(dòng)從漏斗流下，同時(shí)繞轉(zhuǎn)盤上的焊絲也自動(dòng)地熔化和下降。全過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行時(shí)稱自動(dòng)埋弧焊。當(dāng)電機(jī)靠人工移動(dòng)時(shí)稱板自動(dòng)埋弧焊。⑵特點(diǎn)：自動(dòng)埋弧焊電弧熱量大，熔深大，焊縫質(zhì)量均勻，內(nèi)部缺陷少，塑性和韌性都好。半自動(dòng)埋弧焊介于自動(dòng)埋弧焊和手工電弧焊之間。生產(chǎn)效率高，成本低，勞動(dòng)條件好。⑶應(yīng)用范圍：焊機(jī)須沿順焊縫的導(dǎo)軌移動(dòng)，批量拼裝焊縫。埋弧焊示意圖⒊二氧化氣體保護(hù)焊⑴二氧化氣體保護(hù)焊：用噴槍噴出二氧化碳?xì)怏w作為電弧的保護(hù)介質(zhì)，使熔化金屬與空氣隔絕，以保護(hù)焊接過(guò)程穩(wěn)定。⑵特點(diǎn)：電弧加熱集中，焊接速度快，熔深大，故焊縫強(qiáng)度比手工焊高。且塑性和耐腐蝕性好。⑶應(yīng)用范圍：操作必須在室內(nèi)避風(fēng)處，適合厚鋼板和特厚鋼板（t＞100mm)的焊接.二焊接接頭及焊縫的形式1焊接接頭——被連接構(gòu)件間的相對(duì)位置：對(duì)接、搭接、T形和角接。2、焊縫形式按受力方向分：對(duì)接焊縫：正對(duì)接焊縫、斜對(duì)接焊縫角焊縫：正面角焊縫、側(cè)面角焊縫、斜焊縫按長(zhǎng)度方向的布置分：連續(xù)角焊縫：受力性能較好，主要的角焊縫形式間斷角焊縫：容易引起應(yīng)力集中只能用于一些次要構(gòu)件的連接或受力很小的連接中連續(xù)角焊縫間斷角焊縫按施縫位置分：

平焊橫焊立焊仰焊三焊縫符號(hào)及標(biāo)注方法序號(hào)名稱示意圖符號(hào)說(shuō)明1帶墊板符號(hào)1)表示焊縫底部有墊板2三面焊縫符號(hào)1)表示三面帶有焊縫3周圍焊縫符號(hào)表示環(huán)繞工件周圍焊縫4現(xiàn)場(chǎng)符號(hào)

表示在現(xiàn)場(chǎng)或工地上進(jìn)行焊接5尾部符號(hào)

可以參照GB5185標(biāo)注焊接工藝方法等內(nèi)容示意圖標(biāo)注示例說(shuō)明表示V形焊縫的背面底部有墊板工件三面帶有焊縫，焊接方法為手工電弧焊表示在現(xiàn)場(chǎng)沿工件周圍施焊

四焊縫缺陷和焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)⒈焊縫的缺陷—焊接過(guò)程中，產(chǎn)生焊縫金屬或附近熱影響區(qū)鋼材表面或內(nèi)部的缺陷。常見的缺陷：裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未焊透等。⒉焊縫的質(zhì)量檢驗(yàn)⑴常用方法①外觀檢驗(yàn)（焊縫尺寸和外觀缺陷符合要求）。②無(wú)損探傷檢驗(yàn)超聲波、x射線或r射線。⑵焊縫的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分為三級(jí)：①第三級(jí)只要求外觀滿足要求；②第二級(jí)除外觀滿足要求外用超聲波檢驗(yàn)每條焊縫的20%長(zhǎng)度；③第一級(jí)除外觀滿足要求外用超聲波檢驗(yàn)每條焊縫的100%長(zhǎng)度；第三節(jié)對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算一、全焊透對(duì)接焊縫的構(gòu)造⒈對(duì)接焊縫的坡口的基本形式I形縫：薄板（手工焊t≤6mm，埋弧焊t≤10mm)單邊V形、V形或J形坡口：中等板厚焊件（手工焊t＝6~16mm，埋弧焊t＝10~20mm）K形和X形坡口：較厚板件（手工焊t＞16mm，埋弧焊t＞20mm)J形或U形坡口：特厚板（t＞50mm）P為鈍邊（手工焊0~3mm，埋弧焊2~6mm)b為間隙（手工焊0~3mm，埋弧焊0mm)a為坡口角度，一般45°對(duì)接焊縫的圖示2、引弧板的設(shè)置⑴原因:在對(duì)接焊縫的起弧落弧處，常出現(xiàn)缺陷，以致引起應(yīng)力集中，《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定各種接頭的對(duì)接焊縫均應(yīng)在焊縫的兩端設(shè)置引弧板。⑵引弧板的長(zhǎng)度：手工電弧焊及氣體保護(hù)焊＞20mm，埋弧焊＞50mm。⑶某些特殊情況無(wú)法采用引弧板時(shí)，則應(yīng)在計(jì)算中每條焊縫的長(zhǎng)度減去2t(t為較薄板件厚度）。3、不同寬度或厚度的鋼板拼接⑴當(dāng)對(duì)接焊縫拼接鋼板寬度不同或厚度相差4mm以上，在寬度或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度≤1：2.5的斜坡，以使截面平緩過(guò)渡，減少應(yīng)力集中；⑵當(dāng)厚度不大于4mm可不做斜坡。1.軸心受力作用時(shí)對(duì)接焊縫的計(jì)算⑴當(dāng)外力作用在對(duì)接焊縫的垂直方向，其合力通過(guò)焊縫的形心，按下式計(jì)算焊縫的強(qiáng)度N—軸心拉力或軸心壓力設(shè)計(jì)值;—焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，當(dāng)采用引弧板時(shí)取實(shí)際長(zhǎng)度；未采用引弧板時(shí)，每條焊縫取實(shí)際長(zhǎng)度減去2t;t—在對(duì)接焊縫連接板件中的較小厚度;—對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值59頁(yè)表4—2查；二、焊透對(duì)接焊縫的計(jì)算⑵當(dāng)外力作用線與對(duì)接焊縫斜交時(shí)，其合力通過(guò)焊縫的形心時(shí)注意：⒈對(duì)接焊縫的抗拉強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值均與鋼材相同，而抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值只在焊縫質(zhì)量為三級(jí)時(shí)為鋼材的85%（缺陷太多，受壓和受剪時(shí)無(wú)影響，但受拉時(shí)影響顯著）⒉對(duì)有引弧板的對(duì)接焊縫不需計(jì)算即可用于任何部位，只在三級(jí)焊縫且受拉時(shí)才用上式計(jì)算⒊如果垂直焊縫不能滿足要求，可以采用斜焊縫，以減少焊縫的長(zhǎng)度和減小法向應(yīng)力，但比較浪費(fèi)材料。當(dāng)焊縫長(zhǎng)度與作用力間的夾角例1

試驗(yàn)算圖示鋼板的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。圖中a=540mm,t=22mm，軸心力的設(shè)計(jì)值為N=2500kN。鋼材為Q235-B，手工焊，焊條為E43型，三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，施焊時(shí)加引弧板2、彎矩和剪力共同作用時(shí)的對(duì)接焊縫計(jì)算⑴矩形截面M—焊縫計(jì)算截面的彎矩

—焊縫截面抵抗矩

—焊縫截面計(jì)算剪應(yīng)力處的以上部分截面對(duì)中和軸的面積矩

—焊縫截面對(duì)中和軸的慣性矩

—對(duì)接焊縫的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值⑵工字形、T形截面三、未焊透對(duì)接焊縫的計(jì)算未焊透的對(duì)接焊縫計(jì)算同角焊縫的計(jì)算（如下文)

1、計(jì)算兩塊鋼板對(duì)接焊縫。已知鋼板截面為460×12mm，承受軸心拉力N=1180KN（靜力荷載），鋼材為Q235，焊條采用E43型，焊縫質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，施工中不采用引弧板。2、簡(jiǎn)支梁的截面荷載（含梁自重在內(nèi)的設(shè)計(jì)值）。在距支座2.4m處有翼緣和腹板的拼接連接，試設(shè)計(jì)拼接的對(duì)接焊縫。已知鋼材為Q235，焊條采用E43型，焊縫質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，施工中采用引弧板。3、試驗(yàn)算柱和牛腿的對(duì)接焊縫連接。已知鋼材為Q390，焊條采用E55型，焊縫質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，施工中不采用引弧板。第四節(jié)角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算一直角角焊縫的構(gòu)造1、按角焊縫長(zhǎng)度與受力方向的關(guān)系：側(cè)面角焊縫：焊縫長(zhǎng)度方向與受力方向平行，主要承受剪應(yīng)力，其特點(diǎn)為應(yīng)力分布簡(jiǎn)單些，但分布并不均勻，剪應(yīng)力兩端大，中間小。彈模低強(qiáng)度低，但塑性較好正面角焊縫：焊縫垂直于受力方向，其特點(diǎn)為受力后應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜，應(yīng)力集中嚴(yán)重，焊縫根部形成高峰應(yīng)力，易于開裂。破壞強(qiáng)度要高一些，但塑性差斜焊縫：受力性能和強(qiáng)度介于兩者之間2、按焊縫的兩焊腳邊的夾角分：①直角角焊縫：兩焊腳邊的夾角為90°特點(diǎn)：受力性能較好，應(yīng)用廣泛。②斜角角焊縫：兩焊腳邊的不等于夾角為90°特點(diǎn)：兩焊腳邊的夾角a＞135°或＜60°時(shí)，除鋼管以外，不易用作受力焊縫。

3、角焊縫按其截面

分：普通型（焊腳尺寸1:1)、平坦型寸（焊腳尺寸1：1.5）凹面型

焊腳尺寸1：1)

焊腳尺寸

3.角焊縫的構(gòu)造要求1）.最小焊腳尺寸：角焊縫的焊腳尺寸與焊件的厚度有關(guān)，當(dāng)焊件較厚而焊腳又過(guò)小時(shí)，焊縫內(nèi)部將冷卻過(guò)快而產(chǎn)生淬硬組織，容易使焊縫附近主體金屬產(chǎn)生裂紋。2）.最大焊腳尺寸：角焊縫的焊腳尺寸也不宜過(guò)大，易使焊件形成燒穿，且使焊件產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力和焊接變形。3）.最小計(jì)算長(zhǎng)度：角焊縫焊腳尺寸大而長(zhǎng)度過(guò)小，將使焊件局部受熱嚴(yán)重，且焊縫的起弧和落弧的弧坑相距太近，加上其它的缺陷，焊縫不夠牢靠，角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度4）.最大計(jì)算長(zhǎng)度：側(cè)面角焊縫沿長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力分布很不均勻，兩端大中間小，且隨焊縫長(zhǎng)度與其焊腳之比值增大二差別愈大，當(dāng)比值過(guò)大焊縫兩端首先出現(xiàn)裂紋，而中間焊縫未得到充分發(fā)揮，故焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度構(gòu)造要求如下圖：二角焊縫的計(jì)算㈠角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度①側(cè)面角焊縫：主要承受平行于焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力。沿焊縫長(zhǎng)度方向分布不均勻，兩端大，中間小，但側(cè)面角焊縫塑性好，在長(zhǎng)度適當(dāng)?shù)那闆r下，應(yīng)力經(jīng)重分布可趨于均勻，沿45°截面方向斷裂。②正面角焊縫：正面角焊縫沿焊縫長(zhǎng)度方向分布比較均勻，兩端比中間略低，兩焊腳邊均有正應(yīng)力和剪應(yīng)力，且分布不均勻，一般從根部開始沿45°咽喉截面破壞。但正面角焊縫剛度大、塑性較差，破壞時(shí)變形小，強(qiáng)度較高，其平均破壞強(qiáng)度為側(cè)面角焊縫的1.35~1.55倍。㈡角焊縫強(qiáng)度條件的基本表達(dá)式由于角焊縫的應(yīng)力分布復(fù)雜，且正面角焊縫與側(cè)面角焊縫工作差別很大，要精確計(jì)算很困難。實(shí)際采用簡(jiǎn)單的計(jì)算方法，即假定角焊縫的破壞截面均在最小截面，其面積為角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度與有效厚度的乘積，此截面為角焊縫的有效截面（角焊縫破壞面均位于45°喉部截面）。并假定截面上的應(yīng)力沿焊縫計(jì)算長(zhǎng)度均勻分布。同時(shí)不論是正面角焊縫還是側(cè)面角焊縫，均按破壞時(shí)計(jì)算截面上的平均應(yīng)力來(lái)確定強(qiáng)度，統(tǒng)一采用㈢角焊縫的計(jì)算⒈軸心力作用時(shí)的角焊縫的計(jì)算當(dāng)作用力通過(guò)焊縫群的形心時(shí)，認(rèn)為焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力均勻分布。⑴蓋板連接時(shí)角焊縫的計(jì)算：①當(dāng)只有側(cè)面角焊縫：②只有正面角焊縫：③三面圍焊時(shí)：設(shè)計(jì)一雙蓋板對(duì)接接頭，已知鋼板截面250×14，蓋板截面為2-200×10，承受軸向設(shè)計(jì)值N=700KN，Q235鋼材E43手工焊。1焊腳尺寸的確定3采用三面圍焊第五節(jié)焊接殘余應(yīng)力和殘余變形一、焊接殘余應(yīng)力和殘余變形的成因鋼結(jié)構(gòu)的焊接過(guò)程是一個(gè)不均勻加熱和冷卻的過(guò)程。在施焊時(shí)，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，焊縫及附近溫度最高，達(dá)1600°以上，其鄰近區(qū)域則溫度急劇下降。不均勻溫度場(chǎng)要產(chǎn)生不均勻的膨脹和收縮。而高溫處鋼材的膨脹和收縮受到兩側(cè)溫度較低，膨脹較小的鋼材的限制，從而使焊件內(nèi)部產(chǎn)生殘存應(yīng)力并引起變形，此即通稱的焊接采用應(yīng)力和殘余變形。二、焊接殘余應(yīng)力和殘余變形1、焊接殘余應(yīng)力①縱向殘余應(yīng)力—應(yīng)力方向與焊縫長(zhǎng)度平行（若兩塊鋼板平接連接，焊接時(shí)鋼板焊縫一邊受熱，將沿焊縫方向縱向伸長(zhǎng)。但伸長(zhǎng)量會(huì)因鋼板的整體性受到鋼板兩側(cè)未加熱區(qū)域的限制，由于這時(shí)焊縫金屬是熔化塑性狀態(tài)，伸長(zhǎng)雖受限，卻不產(chǎn)生應(yīng)力。隨后焊縫金屬冷卻恢復(fù)彈性，收縮受限將導(dǎo)致焊縫金屬縱向受拉，兩側(cè)鋼板則因焊縫收縮傾向牽制而受壓，它們是自相平衡的內(nèi)應(yīng)力。②橫向殘余應(yīng)力—應(yīng)力與焊縫長(zhǎng)度方向垂直（焊縫縱向收縮將使兩塊鋼板有相向彎曲變形的趨勢(shì)。但鋼板以焊成一體，彎曲變形將受到約束，因此在焊縫中段將產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力，為平衡將在焊縫兩側(cè)產(chǎn)生橫向壓應(yīng)力。此外，焊縫冷卻時(shí)，除了縱向收縮外，焊縫橫向也將產(chǎn)生收縮，由于施焊是按一定的順序進(jìn)行，先焊好的部分冷卻凝固恢復(fù)彈性較早，將阻礙后焊部分自由收縮，因此，先焊部分就會(huì)橫向受壓，而后焊部分橫向受拉，最后形成一組自相平衡的內(nèi)應(yīng)力。③厚度方向殘余應(yīng)力—厚度較大的焊縫，外層焊縫因散熱較快先冷卻，因此，外側(cè)形成壓應(yīng)力，中間形成拉應(yīng)力。2、焊接殘余變形焊接過(guò)程中局部加熱和不均勻的冷卻收縮，在焊件產(chǎn)生殘余應(yīng)力的同時(shí)還將伴生焊接殘余變形，它的主要形式有縱向和橫向收縮、彎曲變形，角變形、波浪變形和扭曲變形。3、焊接殘余應(yīng)力和殘余變形的影響⑴、焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響①殘余應(yīng)力對(duì)靜力強(qiáng)度無(wú)影響；②降低了結(jié)構(gòu)的剛度；③降低壓桿的穩(wěn)定承載力；④降低了疲勞強(qiáng)度；在低溫下更易形成冷脆斷裂。⑵、焊接殘余變形對(duì)結(jié)構(gòu)的影響焊接殘余變形使結(jié)構(gòu)不能保持正確的設(shè)計(jì)尺寸，是裝配困難，易產(chǎn)生初始缺陷，受力時(shí)產(chǎn)生附加內(nèi)力，影響承載力。四、減少焊接殘余應(yīng)力和殘余變形的方法1.設(shè)計(jì)方面：①焊縫尺寸要適當(dāng)，焊腳尺寸不宜過(guò)大，使焊縫金屬最少；②焊縫應(yīng)盡可能對(duì)稱布置，且不宜過(guò)分集中；③當(dāng)焊縫兩向或三向相交，在布置焊縫時(shí)盡量錯(cuò)開，不能錯(cuò)開，主焊縫連續(xù)，次焊縫斷開。2.制造、焊接和工藝方面對(duì)焊縫的尺寸收縮應(yīng)在下料時(shí)加收縮余量；在焊接工藝上，應(yīng)選擇使焊縫易于收縮并可減少焊接殘余應(yīng)力的焊接次序；在制造工藝上，可預(yù)先反變形。第六節(jié)普通螺栓連接的構(gòu)造的連接一、普通螺栓的連接構(gòu)造1、螺栓的規(guī)格與表示

鋼結(jié)構(gòu)一般選用C級(jí)（粗制）六角螺母螺栓，代碼用M和公稱直徑（mm）表示，例如M16、M20等，螺栓直徑應(yīng)根據(jù)整個(gè)結(jié)構(gòu)及其主要連接尺寸和受力情況選定，同時(shí)考慮與被連接件的厚度相匹配。建筑中常用M16、M20、M24、M30等。2、螺栓的排列螺栓的排列應(yīng)遵循簡(jiǎn)單緊湊、整齊劃一和便于安裝緊固的原則,常采用并列和錯(cuò)列。螺栓排列應(yīng)滿足下列要求①受力要求：螺栓任意方向的中距及邊距和端距均不應(yīng)過(guò)小，以免構(gòu)件在受拉力作用時(shí)加劇孔壁四周的應(yīng)力集中和鋼板過(guò)度削弱而承載力過(guò)低。當(dāng)構(gòu)件承受應(yīng)力時(shí)，順應(yīng)力方向的中距不應(yīng)過(guò)大，否則螺栓間鋼板可能失穩(wěn)形成鼓曲。②構(gòu)造方面：螺栓的中距不應(yīng)過(guò)大，否則鋼板不能緊密貼合，外排螺栓的中距以及邊距和端距更不應(yīng)過(guò)大，以防止潮氣入侵引起銹蝕。③施工方面：螺栓間應(yīng)有足夠距離以便轉(zhuǎn)動(dòng)扳手，擰緊螺母。名稱位置和方向最大容許距離（取兩者的較小值）最小容許距離中心間距中心至構(gòu)件邊緣距離中間排垂直內(nèi)力方向順內(nèi)力方向外排（垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向）順內(nèi)力方向垂直內(nèi)力方向剪切邊或手工氣割邊軋制邊、自動(dòng)氣割或鋸割邊高強(qiáng)度螺栓其他螺栓構(gòu)件受壓力構(gòu)件受拉力二、受力性能與計(jì)算1、受力分類螺栓根據(jù)作用不同，按螺栓受力可以分為：受剪、受拉及剪拉共同作用2、受剪連接受力性能抗剪螺栓連接受力后：1.當(dāng)外力不大，依靠構(gòu)件間的摩擦阻力傳力；2.外力超過(guò)摩擦力后，構(gòu)件之間產(chǎn)生相對(duì)的滑移，螺桿與孔壁相互擠壓，螺桿則受剪和彎曲。破壞形式—五種破壞形式1.螺栓受剪破壞4.螺栓受彎破壞2.孔壁擠壓破壞5.連接板沖剪破壞3.連接板凈截面破壞計(jì)算控制單個(gè)受剪螺栓的承載力計(jì)算螺栓抗剪：孔壁承壓：最大承載力：軸力作用受剪螺栓群的連接計(jì)算受力特性：沿受力方向，受力分配不均，兩端大中間小，在一定范圍內(nèi)，靠塑性重分布可以均布內(nèi)力，過(guò)大時(shí)，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)仍按均布，但強(qiáng)度需乘折減系數(shù)β，當(dāng)l1≥15d0時(shí)：

當(dāng)l1≥60d0時(shí)β＝0.7連接所需螺栓數(shù)量：連接板凈截面強(qiáng)度扭矩、軸力及剪力共同作用受剪螺栓群計(jì)算扭矩作用：軸力及剪力作用軸力扭矩共同作用下最大受力螺栓受拉螺栓連接受力性能與承載力受彎矩作用螺栓連接計(jì)算M、N共同作用（偏心受拉）螺栓計(jì)算小偏心：大偏心:拉剪共同作用螺栓連接計(jì)算注：此類連接因無(wú)支托板，一般應(yīng)考慮精制螺栓連接，以減少連接變形。第七節(jié)高強(qiáng)度螺栓連接一、概述按受力特性分：摩擦型與承壓型抗剪連接時(shí):摩擦型以板件間最大摩擦力為承載力極限狀態(tài)；承壓型允許克服最大摩擦力后，以螺桿抗剪與孔壁承壓破壞為承載力極限狀態(tài)（同普通螺栓）。受拉時(shí)兩者無(wú)區(qū)別。受傳力機(jī)理的要求，構(gòu)造上除連接板的邊、端距≥1.5d0外其它同普通螺栓。高強(qiáng)螺栓的材料與強(qiáng)度等級(jí)由高強(qiáng)材料經(jīng)熱處理制成，按強(qiáng)度等級(jí)分10.9與8.8級(jí)。10.9級(jí)一般為20MnTiB、40Cr等材料，fu≥1000N/mm2，fu/fy≥0.9；8.8級(jí)一般為45＃鋼制成，fu≥800N/mm2，fu/fy≥0.8。高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力在擰緊螺栓時(shí)扭矩使螺栓產(chǎn)生的剪應(yīng)力將降低螺栓的承拉能力，故對(duì)材料的抗拉強(qiáng)度除以系數(shù)1.2；施工時(shí)補(bǔ)償螺栓應(yīng)力松弛所造成的預(yù)拉力損失要對(duì)螺栓超張拉5%~10%，故需乘以折減系數(shù)0.9；螺栓材質(zhì)的不定性，也需要乘以折減系數(shù)0.9；按抗拉強(qiáng)度而不是按屈服強(qiáng)度計(jì)算預(yù)拉力，再引進(jìn)一個(gè)附加安全系數(shù)0.9;預(yù)拉力的計(jì)算公式為：《規(guī)范》規(guī)定的預(yù)拉力設(shè)計(jì)值p（KN)按下表查得：螺栓的性能等級(jí)螺栓的公稱直徑（mm)M16M20M22M24M27M308.8級(jí)8012515017523028010.9級(jí)100155190225290355高強(qiáng)度螺栓的緊固方法轉(zhuǎn)角法—先用扳手將螺栓擰到貼緊板面位置（初擰）并作標(biāo)記線，再有長(zhǎng)扳手將螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)額定角度（終擰）。終擰的角度與螺栓直徑和連接板件厚度有關(guān)。扭矩法—先用普通扳手初擰（不小于終擰扭矩值50%），使連接件緊貼，然后用扭矩扳手按施加扭矩值終擰。終擰扭矩值根據(jù)預(yù)先測(cè)定的扭矩和預(yù)拉力之間的關(guān)系確定。扭剪法—緊固螺栓時(shí)采用特制的電動(dòng)扳手，這種扳手有內(nèi)外兩個(gè)套筒，外套筒卡住螺母，內(nèi)套筒卡住梅花頭。接通電源后，兩個(gè)套筒按相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，將梅花卡頭扭掉，形成預(yù)拉力。高強(qiáng)度螺栓連接摩擦面的抗滑移系數(shù)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接完全依靠被連接構(gòu)件之間的摩擦力傳力，而摩擦阻力的大小除了螺栓的預(yù)拉力外，與被連接構(gòu)件材料及其接觸的表面處理所確定的摩擦面抗滑移系數(shù)有關(guān)。試驗(yàn)證明：構(gòu)件摩擦面涂紅丹后，抗滑移系數(shù)很低；連接在潮濕或淋雨?duì)顟B(tài)下進(jìn)行拼裝也會(huì)降低抗滑移系數(shù)。摩擦面抗滑移系數(shù)按下表查得連接構(gòu)件接觸面的處理方法構(gòu)件鋼號(hào)Q235Q345、Q390Q420噴砂（丸）0.450.500.50噴砂（丸）后涂無(wú)機(jī)富鋅漆0.3