钢结构连接1

要求：

1）了解常用的连接方法和特点；焊缝的形式与表示方法；

螺栓连接的特点和设计方法。

2）掌握焊缝连接和螺栓连接的设计计算方法和计算公式含义。掌握对接焊缝构造和计算；掌握角焊缝构造与计算;

3)掌握普通螺栓连接的构造要求和计算方法；

掌握两种高强螺栓的设计计算方法。

第一节钢结构的连接方法

第二节焊接方法和焊接形式

第三节对接焊缝的构造与计算

第四节角焊缝的构造与计算

第五节焊接应力和焊接变形

第六节普通螺栓连接的构造和计算

第七节高强螺栓连接的工作性能和计算

第八节钢结构构件以及连接设计的折减系数第九节《桥规》关于高强螺栓的计算

构件之间的连接，传递明确内力形成构件的连接，传力大小不明确

精度高，螺栓外径与用钢量大，制作和安装复杂，

第一节钢结构的连接方法

3、普通螺栓连接（粗制，精制）

螺栓开孔：I 类孔和II 类孔

1) I 类孔是在装配好的构件上钻成或扩钻成，或在单个零件或构件上分别用钻模钻成，孔径mm ，其中d 为螺栓直径。

I 类孔的孔壁粗糙度小，适用于A 、B 级螺栓。

0(0.3~0.5)d d =+2) II 类孔是在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成，II 类孔通常又分为标准孔、特大孔、短圆孔及长圆孔，其中标准孔。

课前问题

?《碳素结构钢》（GB700-88)的表示方法??选择钢材的原则?

?按连接方法分，连接包括哪些种类？各有哪些优缺点？

?普通螺栓中，粗制螺栓和精制螺栓有何区别？

第一节钢结构的连接方法

4 高强度螺栓（摩擦型、承压型）

摩擦型：靠板间摩擦力传递剪力

工作原理：

通过拧紧螺栓实现

栓杆预拉力板间预压力板间摩擦力

优点：改善被连接件的受力条件，连接变形比铆钉小，耐疲劳性能强

缺点：用钢量大，摩擦面需处理，安装工艺略为复杂，造价略高

第一节钢结构的连接方法

四、不同连接的使用范围

焊接：适于静力结构，对接焊缝适用于承受各种荷载的永久性结构

铆钉：内力较大，承受各种荷载的永久性结构

普通螺栓：内力较小，次要结构，临时结构，安装连接摩擦型高强度螺栓：内力较大的永久性结构，直接承受

动载的结构

承压型高强度螺栓：内力较大的永久性结构，间接承受

动载的结构

熔化焊条和母材形成焊缝。

钢结构连接计算书

钢结构连接计算书 计算依据： 1、《钢结构设计规范》GB50017-2017 一、连接件类别： 普通螺栓。 二、普通螺栓连接计算： 1、普通螺栓受剪连接时，每个普通螺栓的承载力设计值，应取抗剪和承压承载力设计值中的较小者。 受剪承载力设计值应按下式计算： N v b = n vπd2f v b/4 式中d──螺栓杆直径,取 d = 8 mm； n v──受剪面数目，取 n v = 1； f v b──螺栓的抗剪强度设计值，取 f v b =125 N/mm2； 计算得：N v b = 1×3.1415×82×125/4=6283.185 N； 承压承载力设计值应按下式计算： N c b= d∑tf c b 式中d──螺栓杆直径,取 d = 8 mm； ∑t──在同一受力方向的承压构件的较小总厚度，取 ∑t=8 mm； f c b──普通螺栓的抗压强度设计值，取 f c b =250 N/mm2； 计算得：N c b = 8×8×250=16000 N； 故: 普通螺栓的承载力设计值取 6283.185 N； 2、普通螺栓杆轴方向受拉连接时，每个普通螺栓的承载力设计值应按下式计算： N t b= πd e2f t b/4 式中普通螺栓或锚栓在螺纹处的有效直径，取 de= 8 mm；

f t b──普通螺栓的抗拉强度设计值，取 f t b =215 N/mm2； 计算得：N t b = 3.1415×82×215 / 4 = 10807.079 N； 3、普通螺栓同时受剪和受拉连接时，每个普通螺栓同时承受剪力和杆轴方向拉力应符合下式要求： ((N v/N v b)2 + (N t/N t b)2)1/2≤ 1 N v≤ N c b 式中N v──普通螺栓所承受的剪力，取 N v= 3 kN =3×103 N； N t──普通螺栓所承受的拉力，取 N t= 1 kN =1×103 N； [(N v/N v b)2+(N t/N t b )2]1/2=[(3×103/6283.185)2+(1×103/10807.079)2]1/2= 0.486 ≤ 1； N v= 3000 N ≤ N c b = 16000 N； 所以，普通螺栓承载力验算满足要求！

钢结构的连接方式

5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。” 6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。” 7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。 §3-1钢结构的连接 钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接（connections）构成的，各构件再通过安装连接架构成整个结构。因此，连接在钢结构中处于重要的枢纽地位。在进行连接的设计时，必须遵循安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。 钢结构的连接方法可分为焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和轻型钢结构用的紧固件连接等（图3.1.1）。 3.1.1 焊缝连接 一、焊缝连接的特点 焊接连接(welded connection)是现代钢结构最主要的连接方法。其优点是：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；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。其缺点是：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低； 焊接结构对裂纹很敏感，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。 二、钢结构常用的焊接方法 1、手工电弧焊 这是最常用的一种焊接方法（3.1.2）。通电后，在涂有药皮的焊条和焊件间产生电弧。电弧提供热源，使焊条中的焊丝熔化，滴落在焊件上被电弧所吹成的小凹槽熔池中。由电焊条药皮形成的熔渣和气体覆盖着熔池，防止空气中的氧、氮等气体与熔化的液体金属接触，避免形成脆性易裂的化合物。焊缝金属冷却后把被连接件连成一体。 1.“噢，居然有土龙肉，给我一块！” 2.老人们都笑了，自巨石上起身。而那些身材健壮如虎的成年人则是一阵笑骂，数落着自己的孩子，拎着骨棒与阔剑也快步向自家中走去。

钢结构的构件连接方式

d e f 钢结构的构件连接方式 钢结构的连接方法大体来看，有以下几种： 焊接——是使用最普遍的方法，该方法对几何形体适应性强，构造简单，省材省工，易于自动化，工效高；但是焊接属于热加工过程，对材质要求高，对于工人的技术水平要求也高，焊接程序严格，质量检验工作量大。 铆接——该方法传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力荷载好；但是由于铆接时必须进行钢板的搭接，相对来讲费钢、费工。 普通螺栓连接——这种方式装卸便利，设备简单，工人易于操作；但是对于该方法，螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时加工和安装难度较大。 高强螺栓连接——此法加工方便，对结构削弱少，可拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高 射钉、自攻螺栓连接——较为灵活，安装方便，构件无须预先处理，适用于轻钢、薄板结构不能受较大集中力。 焊接连接 焊接是钢结构较为常见的连接方式，也是比较方便的连接方式，在众多的钢结构中，焊接是最为常见的一种。 根据焊接的形式，焊缝可以分为对接（平接）焊 缝、角焊缝、和顶接焊缝三大类。 对接焊缝 对接焊缝按受力与焊缝方向分直缝——作用力方 向与焊缝方向正交；斜缝——作用力方向与焊缝方向 斜交两类。从直观来看，直缝受拉，斜缝受拉与剪的同时作用。 对接焊缝在焊接上有以下处理形式： a ）直边缝：适合板厚t 10mm b ）单边V 形：适合板厚t ＝10～20mm c ）双边V 形：适合板厚t ＝10～20mm d ）U 形：适合板厚t > 20mm e ）K 形：适合板厚t > 20mm f ）X 形：适合板厚t > 20mm 对接焊缝的优点是用料经济、传力均匀、无明 显的应力集中1[1]，利于承受动力荷载；但也有缺点，需剖口，焊件长度要精确。 对接焊缝需要做以下构造处理：首先，在施焊过程中，起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板；但采用引弧板施工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，计算时将焊缝长度两端各减去5mm 。其次， 变厚度板对接，在板的一面或两面切成坡度不大于1：4的斜面，避 免应力集中。 另外，变宽度板对接，在板的一侧或两侧切成坡度不大于1：4 的斜边，避免应力集中。对于对接焊缝的强度，有引弧板的对接焊 缝在受压时与母材等强，但焊缝的抗拉强度与焊缝质量等级有关。 对接焊缝的应力分布认为与焊件原来的应力分布基本相同。计 算时，焊缝中最大应力（或折算应力）不能超过焊缝的强度设计值。 对接焊缝的计算包括：轴心受力的对接焊缝、斜向受力的对接焊缝、 钢梁的对接焊缝、牛腿与翼缘的对接焊缝。 a b c 斜缝 直缝

钢结构的连接练习题

第三章 钢结构的连接 1．选择题 （1）焊缝连接按构造分为两类，它们是 C 。 A. 手工焊缝和自动焊缝 B. 仰焊缝和 俯焊缝 C. 对接焊缝和角焊缝 D. 连续焊缝 和断续焊缝 （2）在下图的连接中，角钢肢尖上的角焊缝的焊脚尺寸f h 应满足 B 。 A. 102.1105.1max min ?=≤≤=??f f f h h h B. )2~1(10125.1max min -=≤≤=??f f f h h h C. 122.1105.1max min ?=≤≤=??f f f h h h D. 102.1125.1max min ?=≤≤=??f f f h h h （3）在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为 C 。P 204 A. 均分分布 B. 一端大、一端小 C. 两端大、中间小 D. 两端小、中间大 （4）产生焊接残余应力的主要因素之一是 C 。

A. 钢材的塑性太低 B. 钢材的弹性模量太高 C. 焊接时热量分布不均 D. 焊缝的厚度太小（5）承受静力荷载的构件，当所用钢材具有良好的塑性时，焊接残余应力并不影响构件的 A 。 A. 静力强度 B. 刚度 C. 稳定承载力 D. 疲劳强度 （6）采用螺栓连接时，构件发生剪切破坏是因为D 。 A. 螺栓较细 B. 钢板较薄 C. 截面削弱过多 D. 端距或栓间距太小（7）一个普通抗剪螺栓的设计承载力是 D 。 A. 螺栓杆的抗剪承载力 B. 螺栓的承压承载力 C. A、B中的较大值 D. A、B中的较小值（8）摩擦型高强螺栓受拉时，螺栓的抗剪承载力B 。 A. 提高 B. 降低 C. 按普通螺栓计算 D. 按高强度螺栓承压型连接计算 （9）摩擦型高强螺栓在杆轴方向受拉时，承载力C 。P244 A. 与摩擦面的处理方法有关 B. 与摩擦面的数量有 关 C. 与螺栓直径有关 D. 与螺栓的性能等级无关

钢结构计算题-答案完整

《钢结构设计原理计算题》 【练习1】两块钢板采用对接焊缝(直缝)连接。钢板宽度L= 250mm厚度t=10mm。 根据公式f t w移项得： l w t N l w t f t w (250 2 10) 10 185 425500N 425.5kN 【变化】若有引弧板，问N ? 解：上题中l w取实际长度250,得N 462.5kN 解：端焊缝所能承担的内力为： N30.7h f l w3 f f f w2 0.7 6 300 1.22 160 491904N 侧焊缝所能承担的内力为： N10.7h f l w1f f w4 0.7 6 (200 6) 160 521472N 最大承载力N 491904 521472 1013376N 1013.4kN 【变化】若取消端焊缝，问N ? 解：上题中令N30 , l w1200 2 6,得N 弘505.344 kN 2t，即250-2*10mm。 300mm 长 6mm。求最大承载力N 钢材米用Q 235，焊条E43系列，手工焊，无引弧板，焊缝采用三级检验质量标准, 2 185N /mm。试求连接所能承受的最大拉力N 解：无引弧板时，焊缝的计算长度l w取实际长度减去 【练习2】两截面为450 14mm的钢板，采用双盖板焊接连接，连接盖板宽度 410mm中间留空10mm),厚度8mm 钢材Q 235，手工焊，焊条为E43, f f w160N / mm2，静态荷载，h f

【练习3】钢材为Q 235,手工焊，焊条为E43, f f 160N/mm"，静态荷载。双角钢2L125X8采用三面围焊和节点板连接，h f 6mm，肢尖和肢背实际焊缝长度 均为250mm等边角钢的内力分配系数0.7，k20.3。求最大承载力N —｝心｝\2LI25x8 解： 端焊缝所能承担的内力为： N30.7h f l w3 f f f" 2 0.7 6 125 1.22 160 204960N 肢背焊缝所能承担的内力为： N10.7h f l w1f f w20.7 6 (2506) 160327936N 根据N1 N3 k1N —3 2 1N31204960 得: N(N13)(3279360 960 )614880N K120.72【变化】若取消端焊缝，问 解：上题中令N3614.88kN N ? 0，l w1 250 2 6，得N 456.96kN 【练习4】钢材为Q 235，手工焊，焊条为E43, f f w 已知F 120kN，求焊脚尺寸h f (焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去 2 160N / mm，静态荷载。 2h f ) 解：设焊脚尺寸为h f，焊缝有效厚度为h e 0.7h f 将偏心力移 到焊缝形心处，等效为剪力V= F及弯矩在剪力作用下： 3 120 10 342.9 M=Fe h e l w 在弯矩作用下: M M f W f , 2 0.7h f 250 120 103150 2 h f 1234 2 (N / mm ) IK W f 1 代入基本公式 h f 2 (N /mm ) 得: (1234 )2 (342.9)2 (1.22h f)( h f) 1068 160 h f 可以解得：h f6.68mm，取h f h f mi n 1.5 14 5.6mm h f 【变化】上题条件如改为已知h 7 mm。 h 12 f max 14.4mm，可以。 f 8mm，试求该连接能承受的最大荷载N 12

常见的钢结构计算公式

2-5 钢结构计算 2-5-1 钢结构计算用表 为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。 承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。当采用其他牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。 承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。 对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。 对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具

有0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。 当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。 钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材厚度或直径按表2-77采用。钢铸件的强度设计值应按表2-78采用。连接的强度设计值应按表2-79至表2-81采用。 钢材的强度设计值（N/mm2）表2-77

第三章钢结构的连接计算题答案

、选择题 1.图中的焊脚尺寸h f是根据___a—选定的。 曲=L54iO = 4.?啊h叶=12幼=7加嘶恥后=6mm 層=1,5^6 =3 7inm,h^" 2X0“加诵1如皿^6mm 阳=1.5^10= 4.7mm,k fja!K“?2冥沪7加谕旳晦"-(/—)咖 =1.5^10 = 47mm}k^ ^1.2^10 = 12m^h f^ =6mm 2.如图所示梁截面形式、尺寸（l x=22000X 10鴛市及荷载。钢材为Q235-B?F,焊条采用E43型手工焊, 梁翼缘和腹板间用角焊缝连接，h f =_d.mm。 q = 2OOkN/m ?- 2.6610 8 3?如图所示为单角钢（L80 X 5 ）接长连接，采用侧面角焊缝（Q235钢和E43型焊条，.二二f' m；' ）, 焊脚尺寸h f =5mm。求连接承载力设计值（静载）= ___ d.

=2^0.7^5^(360-10)^160 2xO7Hx(3(TO)x"0 \ 2^07 ^5^(60^ 5-10)^160 '加巧幼峨风护巾0 4.设有一截面尺寸为100X8的板件，在端部用两条侧面角焊缝焊在 10mm 厚的节点板上，两板件板面平 行，焊脚尺寸为6mm 。为满足最小焊缝长度的构造要求，试选用下列何项数值。 d 40mm 60mm 80mm 100mm 5.钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配， 通常在被连接构件选用 Q345时，焊条选用 b 。 8. 角钢和钢板间用侧焊缝搭接连接，当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同时， — c E55 E50 E43 前三种均可 6.产生焊接残余应力的主要因素之一是 c 。 r 钢材的塑性太低 钢材的弹性模量太高 均 r 焊缝的厚度太小 7.产生纵向焊接残余应力的主要原因是 d 。 焊接时热量分布不 度很大 冷却速度太快 焊件各纤维能自由变形 钢材弹性模量太大，使构件刚 施焊时焊件上出现冷塑和热塑区

钢结构节点计算钢结构节点计算钢结构节点计算

“梁梁拼接全螺栓刚接”节点计算书==================================================================== 计算软件：MTS钢结构设计系列软件MTSTool v3.5.0.0 计算时间：2012年12月02日16:53:51 ==================================================================== H1100梁梁拼接全螺栓刚接 一. 节点基本资料 节点类型为：梁梁拼接全螺栓刚接 梁截面：H-1100*400*20*34，材料：Q235 左边梁截面：H-1100*400*20*34，材料：Q235 腹板螺栓群：10.9级-M20 螺栓群并列布置：10行；行间距70mm；2列；列间距70mm； 螺栓群列边距：50 mm，行边距50 mm 翼缘螺栓群：10.9级-M20 螺栓群并列布置：2行；行间距70mm；4列；列间距70mm； 螺栓群列边距：45 mm，行边距50 mm 腹板连接板：730 mm×345 mm，厚：16 mm 翼缘上部连接板：605 mm×400 mm，厚：22 mm 翼缘下部连接板：605 mm×170 mm，厚：24 mm 梁梁腹板间距为：a=5mm 节点前视图如下： 节点下视图如下：

二. 荷载信息 设计内力：组合工况内力设计值 工况N(kN) Vx(kN) My(kN·m) 抗震组合工况1 0.0 115.4 152.3 否 组合工况2 0.0 135.4 172.3 是 三. 验算结果一览 验算项数值限值结果 承担剪力(kN) 6.77 最大126 满足 列边距(mm) 50 最小33 满足 列边距(mm) 50 最大88 满足外排列间距(mm) 70 最大176 满足 中排列间距(mm) 70 最大352 满足 列间距(mm) 70 最小66 满足 行边距(mm) 50 最小44 满足 行边距(mm) 50 最大88 满足外排行间距(mm) 70 最大176 满足 中排行间距(mm) 70 最大352 满足 行间距(mm) 70 最小66 满足净截面剪应力比0.066 1 满足 净截面正应力比0.000 1 满足 净面积(cm^2) 163 最小162 满足 承担剪力(kN) 8.93 最大140 满足极限受剪(kN·m) 9450 最小7670 满足 列边距(mm) 45 最小44 满足 列边距(mm) 45 最大88 满足

钢结构的连接方法

钢结构的连接方法 一、钢结构的连接方法 1、焊接连接 2、螺栓连接 3、铆钉连接 二、以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。 钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。钢结构又分轻钢和重钢。判定没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，可以以一些数据综合考虑并加以判断。 三、钢结构以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。 钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。钢结构又分轻钢和重钢。判定没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，可以以一些数据综合考虑并加以判断。 四、钢结构特点 钢结构的厂房主要是指主要的承重构件是由钢材组成的。包括钢柱子，钢梁，钢结构基础，钢屋架（当然厂房的跨度比较大，基本现在都是钢结构屋架了），钢屋盖，注意钢结构的墙也可以采用砖墙维护。由于我国的钢产量增大，很多都开始采用钢结构厂房了，具体还可以分轻型和重型钢结构厂房。 和其他材料的结构相比，钢结构具有如下特点： 1．钢材的强度高，结构的重量轻 钢材的密度虽然比其他建筑材料大，但它的强度很高，同样受力情况下，钢结构自重小，可以做成跨度较大的结构。 2．钢材的塑性韧性好

第三章钢结构的连接计算题答案分解

一、选择题 1. 图中的焊脚尺寸h f是根据___a___选定的。 2. 如图所示梁截面形式、尺寸（I x=22000×104mm4)及荷载。钢材为Q235-B?F，焊条采用E43型手工焊，梁翼缘和腹板间用角焊缝连接，h f =_d_____mm。 2.6 6 10 8 3. 如图所示为单角钢（L80×5）接长连接，采用侧面角焊缝（Q235钢和E43型焊条，），焊脚尺寸h f =5mm。求连接承载力设计值（静载）＝___d___。

4. 设有一截面尺寸为100×8的板件，在端部用两条侧面角焊缝焊在10mm厚的节点板上，两板件板面平行，焊脚尺寸为6mm。为满足最小焊缝长度的构造要求，试选用下列何项数值。 d 40mm60mm 80mm100mm 5. 钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配，通常在被连接构件选用Q345时，焊条选用___b___。 E55 E50 E43 前三种均可 6. 产生焊接残余应力的主要因素之一是_c_____。 钢材的塑性太低钢材的弹性模量太高焊接时热量分布不 均焊缝的厚度太小 7. 产生纵向焊接残余应力的主要原因是___d___。 冷却速度太快焊件各纤维能自由变形钢材弹性模量太大，使构件刚度很大施焊时焊件上出现冷塑和热塑区 8.角钢和钢板间用侧焊缝搭接连接，当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同时，___c___。

角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等 角钢肢尖侧焊缝受力大于角钢肢背的侧焊缝 角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝 由于角钢肢背和肢尖的侧焊缝受力不相等，因而连接受有弯矩的作用 9. 在动荷载作用下，侧焊缝的计算长度不宜大于___b___。 60h 40h 80h 120h 10. 图示的角焊缝在P的作用下，最危险点是___b___。 a、b点 b、d点 c、d点a、c点 11. 对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时___c___。 要考虑正面角焊缝强度的提高 要考虑焊缝刚度影响 与侧面角焊缝的计算式相同 取 12. 在制作长焊件时，为了考虑焊接残余变形的影响，其下料长度等于__b____。 设计长度设计长度＋纵向收缩余量设计长度＋纵向收缩和横向收缩余量设计长度＋横向收缩余量 13. 焊接结构的疲劳强度的大小与__a____关系不大。

常见的钢结构计算公式

2-5 钢结构计算 2-5-１钢结构计算用表 为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏,应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。 承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q34５钢、Q390钢和Ｑ4２0钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB／Ｔ70０和《低合金高强度结构钢》GB/Ｔ159１的规定。当采用其他牌号的钢材时,尚应符合相应有关标准的规定和要求。对Ｑ23５钢宜选用镇静钢或半镇静钢。 承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。 对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时,Q２３5钢和Ｑ３45钢应具有０℃Ｃ冲击韧性的合格保证;对Q3９0钢和Q4２0钢应具有-２0℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q23５钢和Q345钢应具有-2０℃冲击韧性的合格保证；对Ｑ39０钢和Ｑ４20钢应具有－４0℃冲击韧性的合格保证。 对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Ｑ3４5钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；对Ｑ３９0钢和Q4２0钢应具有－２0℃冲击韧性的合格保证。 当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T53１３的规定。 钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数),应根据钢材厚度或直径按表２－77采用。钢铸件的强度设计值应按表2-78采用。连接的强度设计值应按表２-79至表2-８1采用。 钢材的强度设计值（Ｎ／ｍm2) 表2-77

钢结构的连接方式

§3-1钢结构的连接 钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接（connections）构成的，各构件再通过安装连接架构成整个结构。因此，连接在钢结构中处于重要的枢纽地位。在进行连接的设计时，必须遵循安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。 钢结构的连接方法可分为焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和轻型钢结构用的紧固件连接等（图3.1.1）。 3.1.1 焊缝连接 一、焊缝连接的特点 焊接连接(welded connection)是现代钢结构最主要的连接方法。其优点是：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；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。其缺点是：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，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。 二、钢结构常用的焊接方法 1、手工电弧焊 这是最常用的一种焊接方法（3.1.2）。通电后，在涂有药皮的焊条和焊件间产生电弧。电弧提供热源，使焊条中的焊丝熔化，滴落在焊件上被电弧所吹成的小凹槽熔池中。由电焊条药皮形成的熔渣和气体覆盖着熔池，防止空气中的氧、氮等气体与熔化的液体金属接触，避免形成脆性易裂的化合物。焊缝金属冷却后把被连接件连成一体。 手工电弧焊设备简单，操作灵活方便，适于任意空间位置的焊接，特别适于焊接短焊缝。但生产效率低，劳动强度

大，焊接质量与焊工的技术水平和精神状态有很大的关系。 手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材（或称主体金属）相适应，例如：对Q235钢采用E43型焊条（E4300～E4328）；对Q345钢采用E50型焊条（E5000～E5048）；对390钢和Q420钢采用E55型焊条（E5500～E5518）。焊条型号中字母E表示焊条 类型等。不同钢种的钢材相焊接时，宜采用低组配方案，即宜采用与低强度钢相适应的焊条。 2、埋弧焊（自动或半自动） 埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。焊丝送进和焊接方向的移动有专门机构控制的称埋弧自动电弧焊（图3.1.3）；焊丝送进有专门机构控制，而焊接方向的移动靠工人操作的称为埋弧半自动电弧焊。电弧焊的焊丝不涂药皮，但施焊端靠由焊剂漏头自动流下的颗粒状焊剂所覆盖，电弧完全被埋在焊剂之内，电弧热量集中，熔深大，适于厚板的焊接，具有很高的生产率。由于采用了自动或半自动化操作，焊接时的工艺条件稳定，焊缝的化学成分均匀，故焊成的焊缝的质量好，焊件变形小。同时，高的焊速成也减小了热影响区的范围。但埋弧焊对焊件边缘的装配精度（如间隙）要求比手工焊高。 埋弧焊所用焊丝和焊剂应与主体金属的力学性能相适应，并应符合现行国家标准的规定。 3、气体保护焊 气体保护焊是利用二氧化碳气体或其他惰性气体作为保护介质的一种电弧熔焊方法。它直接依靠保护气体在电弧周围造成局部的保护层，以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程的稳定性。 气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能够清楚地看到焊缝成型的过程；由于保护气体是喷射的，有助于熔滴的过渡；又由于热量集中，焊接速度快，焊件熔深大，故所形成的焊缝强度比手工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置的焊接。但不适用于在风较大的地方施焊。

钢结构计算题解答

Q235 用。由于翼缘处的剪应力很小，假定剪力全部由腹板的竖向焊缝均匀承受，而弯矩由整个T 形焊缝截面承受。分别计算a 点与b 点的弯矩应力、腹板焊缝的剪应力及b 点的折算应力，按照各自应满足的强度条件，可以得到相应情况下焊缝能承受的力F i ，最后，取其最小的F 值即为所求。 1．确定对接焊缝计算截面的几何特性 (1)确定中和轴的位置 ()()()()80 10 102401020160)10115(1010240510201601≈?-+?-+??-+??-= y mm 160802402=-=y mm (2)焊缝计算截面的几何特性 ()6232 31068.22)160115(230101014012 151602301014023010121mm I x ?=-??+??++-??+??= 腹板焊缝计算截面的面积： 230010230=?=w A mm 2 2．确定焊缝所能承受的最大荷载设计值F 。 将力F 向焊缝截面形心简化得： F Fe M 160==（KN·mm） F V =（KN ）

查表得：215=w c f N/mm 2，185=w t f N/mm 2，125=w v f N/mm 2 点a 的拉应力M a σ，且要求M a σ≤w t f 18552.010 226880101604 31===???==w t x M a f F F I My σ N/mm 2 解得：278≈F KN 点b 的压应力M b σ，且要求M b σ≤w c f 215129.110 2268160101604 32===???==w c x M b f F F I My σ N/mm 2 解得：5.190≈F KN 由F V =产生的剪应力V τ，且要求V τ≤w V f 125435.010 23102 3===??=w V V f F F τ N/mm 2 解得：7.290≈F KN 点b 的折算应力，且要求起步大于1.1w t f () ()()w t V M b f F F 1.1435.03129.132 22 2=?+= +τσ 解得：168≈F KN

钢结构连接方式的选择

钢结构连接形式介绍与选择 在设计钢结构工程时，构件与构件之间需要进行有效的连接，以形成一个整体，对于构件之间连接的形式，则有很多的方式可以选择。如何在各种连接节点中选择合理的连接方式，这通常是一个容易模糊的设计盲点，因此在此作一些介绍，以强化钢结构设计概念。 一、连接形式 钢结构中连接节点可分为刚性节点、半刚性节点和铰接节点三种形式，设计时应根据节点的位置及其所要求的强度和刚度，合理确定节点的形式、连接方式、细部构造及其计算方法。 连接形式 刚性节点半刚性节点铰接节点 设计中不考虑此 种节点 在工程实践中，如何判别一个节点属于刚性、半刚性或铰接连接主要是看其转动刚度，刚性连接应不会产生明显的连接夹角变形，即连接夹角变形对结构抗力的减低应不超过5%。通常定义，连接对于转动约束达到理想刚接的90%以上的连接，可视为刚接；在外力作用下，柱梁轴线夹角的改变量达到理想铰接的80%以上的连接视为铰接。采用理想较接的假定，意味着梁与柱之间没有弯矩的传递，用较连在一起的梁和柱将互相独立的转动。

这里用柱脚来具体解释下刚接与铰接的区别。 能抵抗弯矩作用的柱脚称为刚性柱脚，相反不能抵抗弯矩作用的柱脚称为铰接柱脚，刚接与铰接的区别在于是否能传递弯矩，从实际看，如果锚栓在翼缘外侧，就是刚接，如果在翼缘内侧，就是铰接。这两种柱脚的区别就是对侧移的控制，也就是有吊车荷载的单层工业厂房，因为吊车对侧移比较敏感，而且侧移过大会造成吊车卡轨的现象，且门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS 102:2002）中3.4.2条规定，刚架柱顶位移设计值的限值，无吊车且采用轻型钢墙板时是h/60，有吊车且吊车仅由地面操作时是h/180，所以把柱脚设计成刚性柱脚，抵抗其侧位移。 在设计中为简化计算，一般均按完全刚接或理想铰接来考虑，因此，半刚性节点在此不做赘述。 二、连接方式 连接根据使用材质不同可分为铆接、螺栓连接和焊接三种方式。

钢结构计算题集

第3章 连接 1、试计算题1图所示角焊缝连接的焊脚尺寸。已知：连接承受静力荷载设计值300P kN =， 240N kN =，钢材为Q235BF ，焊条为E43型， 2160 w f f N mm =，设计算焊缝长度为实际焊缝长度减去 10mm 。 2、计算如2题图所示角焊缝连接能承受的最大静力设计荷载P 。已知：钢材为Q235BF ，焊条为E43型，2 /160mm N f w f =，考虑到起灭弧缺陷，每条角焊缝计算长度取为mm 290。 2 解：120P 5 3 M ,P 53V ,P 54N ?=== p 33.029067.0210p 54 A N 3 e N =????==σ p 25.0290 67.0210p 53 A N 3 e N =????==τ p 61.029067.06 1210120p 53 W M 2 3 f M =??????==σ 2w f 222V 2M N mm /N 160f )P 25.0()22 .1P 61.0P 33.0()()22.1(=≤++=τ+σ+σ kN 5.197P ≤ 3、图示角焊缝连接，承受外力kN N 500=的静载，mm h f 8=，2 160mm N f w f =，没有采用引 弧板，验算该连接的承载力。 题2图 题1图 1

3 解：400, 300x y N kN N kN == 23 65.90)82410(87.0210400mm N l h N w e x f =?-????==∑σ 23 98.67) 82410(87.0210300mm N l h N w e y f =?-????==∑τ w f f f f f mm N ≤=+=+222227.10098.67)22 .165.90()( τβσ 4、计算图示角焊缝连接中的f h 。已知承受动荷载，钢材为Q235-BF ，焊条为E43型，2 160mm N f w f =，偏离焊缝形心的两个力kN F 1801=，kN F 2402=，图中尺寸单位：mm ，有引弧板。 4解：将外力1F ，2F 移向焊缝形心O ，得： kN F N 1801==；kN F V 2402== kN F F M 0902401201809012021=?-?=?-?= f f w e f h h l h N 5362407.02101803= ????==∑σ f f w e f h h l h V 714 2407.02102403= ????==∑τ 0.1=f β则：

钢结构计算题-答案完整

《钢结构设计原理计算题》 ，厚度t=10mm 。 。 kN 5. N f l h N w f w f 521472160)6200(67.047.011=?-???=∑= 最大承载力kN N N 4.10131013376521472491904==+= 【变化】若取消端焊缝，问?=N 解：上题中令03=N ，622001?-=w l ,得kN N N 344.5051==

解：上题中令03=N ，622501?-=w l ，得kN N 96.456= 已知F =V f =τM f σ 可以解得：mm h f 68.6≥，取mm h f 7=。 mm h h mm h f f f 4.14122.16.5145.1max min =?=<<==，可以。 【变化】上题条件如改为已知mm h f 8=，试求该连接能承受的最大荷载?=N

已知h f =N f σ M f = σ=σ， ， kN f n N v V V 96.87101404 24 =???== ⑵一个螺栓的承压承载力设计值： kN f t d N b c b c 4.851030514203 =???=?∑=- (因为mm t mm t 201022141=?=<=,故公式中取14=∑t ) ⑶最大承载力 kN nN N b 2.6834.858min =?== ⑷净截面强度验算： 223 3/215/9.2173136 102.68314)5.214310(102.683mm N f mm N A N n =>=?=??-?==σ 不满足要求。最大承载力由净截面强度控制： kN f A N n 24.6741021531363 =??==- 【变化】上题条件如改为已知N=600kN ，试验算该连接是否安全?

常见钢结构构件连接方法详解!

钢结构构件的连接 钢结构的连接方法有焊接、普通螺栓连接、高强度螺栓连接和铆接，具体如下： （一）焊接 1、建筑工程中钢结构常用的焊接方法：按焊接的自动化程度一般分为手工焊接、半自动焊接和自动化焊接三种。 2、根据焊接接头的连接部位，可以将熔化焊接头分为：对接接头、角接接头、T形及十字接头、搭接接头和塞焊接头等。 3、在焊接时应合理选择焊接方法、条件、顺序和预热等工艺措施，尽可能把焊接应力和焊接变形控制到最小。必要时，应取合理措施消除焊接残余应力和变形。 4、焊缝缺陷通常分为：裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合、未焊透、形状缺陷和上述以外的其他缺陷。其主要产生原因和处理方法为： (1)裂纹：通常有热裂纹和冷裂纹之分。产生热裂纹的主要原因是母材抗裂性能差、焊接材料质量不好、焊接工艺参数选择不当、焊接内应力过大等；产生冷裂纹的主要原因是焊接结构设计不合理、焊缝布置不当、焊接工艺措施不合理，如焊前未预热、焊后冷却快等。处理办法是在裂纹两端钻止裂孔或铲除裂纹处的焊缝金属，进行补焊。 (2)孔穴：通常分为气孔和弧坑缩孔两种。产生气孔的主要原因是焊条药皮损坏严重、焊条和焊剂未烘烤、母材有油污或锈和氧化物、焊接电流过小、弧长过长、焊接速度太快等，其处理方法是铲去气孔处的焊缝金属，然后补焊。产生弧坑缩孔的主要原因是焊接电流太大且焊接速度太快、熄弧太快，未反复向熄弧处补充填充金属等，其处理方法是在弧坑处补焊。 (3)固体夹杂：有夹渣和夹钨两种缺陷。产生夹渣的主要原因是焊接材料质量不好、焊接电流太小、焊接速度太快、熔渣密度太大、阻碍熔渣上浮、多层焊时熔渣未清除干净等，其处理方法是铲除夹渣处的焊缝金属，然后焊补。产生夹钨的主要原因是氩弧缝金属，重新焊补。 (4)未熔合、未焊透：产生的主要原因是焊接电流太小、焊接速度太快、坡口角度间隙太小、操作技术不佳等。对于未熔合的处理方法是铲除未熔合处的焊缝金属后补焊。对于未焊透的处理方法是对开敞性好的结构的单面未焊透，可在焊缝背面直接补焊。对于不能直接焊补的重要焊件，应铲去未焊透的焊缝金属，重新焊接。 (5)形状缺陷：包括咬边、焊瘤、下塌、根部收缩、错边、角度偏差、焊缝超高、表面不规则等。 (6)其他缺陷：主要有电弧擦伤、飞溅、表面撕裂等。 5、焊接材料的种类及选用原则 钢结构中焊接材料的选用，需适应焊接场地（工厂焊接或工地焊接）、焊接方法、焊接方式（连续焊缝、断续焊缝或局部焊缝），特别是要与焊件钢材的强度和材质要求相适应。①.手工焊接用焊条 ●对Q235 钢制作的重级工作制吊车梁或类似结构，宜采用E4315、E4316型焊条；对其他结构，则宜采用E4300～E4313型焊条； ●对16Mn 钢制作的重级工作制吊车梁或类似结构，宜采用E5015、E5016型焊条；对其他结构，则宜采用E5001～E5014 型焊条。 ②.自动及半自动埋弧焊用的焊丝及焊剂 ■对Q235 钢，采用H08、H08A、H08E焊丝配合中锰型、高锰型焊剂，或采用H08M n、H08MnA配合无锰型、低锰型焊剂； ■对16Mn钢及16Mnq钢，采用H08A、H08E配合高锰型焊剂，或采用H08Mn、H08 MnA配合中锰型或高锰型焊剂，或采用H10Mn2配合无锰型或低锰型焊剂。 ③.焊接材料的进场验收

钢结构计算题含答案

1、某6m 跨度简支梁的截面和荷栽（含梁自重在内的设计值）如图所示。在距支座处有翼缘和腹板的拼接连接，实验算其拼接的对接焊缝。已知钢材为Q235，采用E43型焊条，手工焊，三级质量标准，施焊时采用引弧板。 解： ①计算焊缝截面处的内力 m kN m kN qab M ?=?-???== 8.1036)]4.20.6(4.22402 1 [21 ()[]kN kN a l q V 1444.2324021=-?=?? ? ??-= ② 计算焊缝截面几何特征值： () 464331028981000240103225012 1 mm mm I W ?=?-??= () 363610616.5516102898mm mm W W ?=÷?= { ()363110032.250816250mm mm S W ?=??= ()363110282.325010500mm mm S S W W ?=??+= ③ 计算焊缝强度 查附表得2/185mm N f w t = 2/125mm N f w v =

2 266max /185/6. 18410616.5108.1036mm N f mm N W M w t W =<=??? ? ????==σ 2 26 63max /125/3.1610 10289810282.310144mm N f mm N t I VS w v w W W =<=?????==τ 2max 01/9.1786.1841032 1000mm N h h =?== σσ 2 6 6311/1.1010 10289810032.210144mm N t I VS w W W =?????==τ 折算应力： 22222121/5.2031851.11.1/8.1791.1039.1783mm N f mm N w t =?=<=?+=+τσ % 2、设计图示双盖板对接连接。已知钢板宽a =240mm ，厚度t =10mm ，钢材为Q235钢，焊条为E43，手工焊，轴力设计值N =550kN 。 解： （1）确定盖板尺寸 为了保证施焊，盖板b 取为b=240mm-40mm=200mm 按盖板与构件板等强度原则计算盖板厚度